JPH07506095A - 第三級ブチルアミンの製造法 - Google Patents
第三級ブチルアミンの製造法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
第三級ブチルアミンの製造法
本発明はアンモニアとイソブタンとからなる第三級ブチルアミンの製造法に関す
る。
第三級ブチルアミンは、染料、植物保護剤およびゴム化学物質の製造にとって、
工業的に著しく重要な中間生成物である。
工業的方法は、青酸および水をオレフィンに添加することによってまたはアルコ
ールと、青酸および水との置換反応によって、まずホルムアミド誘導体を生成し
、次にこの加水分解により所望のアミンを生じさせる、いわゆるリッター反応に
基づいている。触媒としては、硫酸のほぼ等モル量が使用される。副生成物とし
ては、ギ酸が生じる。工程は、極めて強力に毒性で、かつ攻撃的な物質を負荷さ
れており、この物質の処置、分離および後処理には、著しい技術的および経済的
な費用が必要とされる。
本発明の基礎となっているイソブタンへのアンモニアの付加は、平衡反応であり
、および久しく研究されているが、しかし工業的解決を達成していない、平衡の
状態によって、工業的な反応条件の場合には、20%未満の専ら比較的値かな変
換率を得ることができるだけである。しかし、未反応のエダクト(Eduk+)
の経済的な返送は、第三級ブチルアミンに対する極めて高い選択性の場合にだけ
達成することができる。従って、付加反応を基礎とする方法は、高い生産物選択
性、良好な触媒可使時間ならびに高い触媒活性を示す。
過去には、付加反応から工業的に利用できる方法を開発する努力が十分になされ
たが、しかしこれまで、以下に簡単に記載するような全ての要求を満たす方法を
開発することはできなかった。
工業的に利用できる方法は、特に再循環流と生成物流との割合を最小にしなけれ
ばならないことによって特徴づけられる。このことは、アンモニアとイソブチン
との等モル量の使用を意味する。しかし、この再循環比を最適化する方法は、第
三級ブチルアミンに対する触媒の選択性を減少させてはならない。
しかし、このような利用可能な工業的方法は濃度の変動も許容できなくてはなら
ず、即ち、またアンモニアの不足量により副生成物の形成(イソブチンのオリゴ
マー化および分解、ジ第三級ブチルアミンの形成)の増大をまねいてはならない
。
しかし第三級ブチルアミンを製造する従来公知の方法の場合、アンモニア、イソ
ブチンの割合は1.5:1以上である。
反応に適当な触媒には、まず第一に根本的に相反する2つの要求が課されており
、つまり触媒は、一方では平衡反応にできるだけ近接するため、高い活性を有す
べきであり、しかし他方では触媒は副生成物の形成およびコークス化を促進すべ
きではない(高い選択性)また、触媒は約320℃を下回る温度で十分に反応性
でもあり、それというのも、そうでなければ反応成分および反応生成物は熱によ
り分解され、かつ高いコークス化もしくは副生酸物形成が惹起される。
工業的尺度で使用可能な再循環法の場合、副生成物、例えば易揮発性アミン(メ
チルアミン)の仰向は著しく重要であり、それというのも、これらの副生成物は
その他の場合には低沸点物質として再び反応に供給され、かつそこで、混合アミ
ン(例えば第三級ブチルメチルアミン)へと反応することができる。いくつかの
作業周期の場合、この副生成物の含分は連続的に増量されることがあり、その結
果、一方では第三級ブチルアミンの十分に高い収量が得られず、他方では純粋な
(>99.5%)第三級ブチルアミンの製造が高価な分離作業によって劇的に値
上げされる。
同様に工業的方法にとっては、工業用原料を用いて作業されることができる、即
ち、この原料を高価な前処理なしで使用できることが必要である。従来一般にこ
のような原料は一定含分の汚染物も有しており、この場合この汚染物はもちろん
再循環周期中で不活性に作用すべきであり、かつ活性/選択性および触媒の可使
時間に対して不利な影響を及ぼさず、かつ簡単な方法で分離されることができる
。
殊に、通常、工業用インブテン(抽出物)中に僅かな量で存在するn−ブテンは
、アンモニアと反応してイソブチルアミンへと変換されるべきではない。それと
いうのも、他の場合には生成物規格値(高純度(〉99.5%)の第三級ブチル
アミン)は得られない。
またこの場合にも、記載された再循環の方法は高価な分離工程(例えば、TBA
/イソブチレンの分離)によってさらに重く負荷されるであろう。 ゛原理的に
、アンモニアとイソブチンとからの第三級ブチルアミンの合成は、例えば欧州特
許出願公開第0039918号明細書の記載から公知であり、この場合には、比
較的少ない変換率で、良好な選択性を達成することができるか、もしくは変換率
を高めた場合には、しかし選択性は後退する。この場合記載した触媒は、その急
速なコークス化によって専ら僅かな可使時間を有する。
例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第3326579号明細書から認めること
ができる公知技術水準による触媒を、長い可使時間、即ち少ないコークス化度に
調節する場合には、98.7%未満の第三級ブチルアミンの選択性が達成される
。ドイツ連邦共和国特許出願公開第3940349号明細書中に記載された珪酸
ガリウムゼオライトは、同様に約98%だけの選択性を示すが、しかしこの場合
、付加的に量的な変換には極めて高い圧力が必要とされている。
また公知技術水準から明らかな一連の別の方法の場合にも、古典的な置換反応の
際に化学量論的な平衡に基づき、費用のかかる浄化工程で除去されなければなら
ない副生成物を生じる。
本発明には、第三級ブチルアミンが環境にやさしく、かつ簡単な方法で製造され
ることができ、この場合に、費用をかけて反応混合物から除去されなければなら
ない副生成物を生じない方法を提供するという課題が基礎となっている。さらに
触媒は長い操作時間を有し、ならびに高い選択性および活性を有するべきである
。
この課題は、イソブチンとアンモニアとが全く特殊な条件下で特定のシリカ−ア
ルミナ触媒を介して反応し、形成された第三級ブチルアミンの純度が少なくとも
99.5%であり、そのため(低沸点エダクト)の分離(再循環)後、この化合
物が念入りな蒸留なしに直接使用され(後加工され)ることができるようにする
ことによって第三級ブチルアミンを製造する方法によって解決される。
工業用イソブチン(純度<99.5%)を使用する場合、形成された第三級ブチ
ルアミンの純度はガスクロマトグラフィー分析によれば99.5%を上回る。
純粋イソブチン(純度>99.9%)を使用する場合、形成された第三級ブチル
アミンの純度はガスクロマトグラフィー分析によれば99.8%を上回る。
純度は、常法によるガスクロマトグラフィー法により測定された(炉温度 80
℃、キャリヤーガスとしてN!;FID検出器、試験用リボン:12.5pl:
30〜m−カラム)。
有利にイソブチンとアンモニアとの反応はガス相中で行なわれる。
有利に反応は管反応器内で実施される。
その他の実施態様の場合、反応は断熱性堆積層反応器内で実施される。
反応器の材料は、反応成分に対して有利に不活性である。
本発明による1つの実施態様の場合、反応器材料は、Cr−Ni鋼である。
もう1つの実施態様の場合、反応器材料はインコネル(lnconel) 60
0型のニッケル基礎の材料である。
有利に反応は200〜350℃の@度で実施される。
特に有利に反応は270〜320℃の温度で実施される。
有利に反応は50〜350バールの圧力下に実施される。
特に有利に反応は50〜200バールの圧力下に実施される。
エダクトを有する触媒負荷は2モル/ (kg、Ku、h)を上回る。
有利1c M媒負荷ハ5〜60 %ル/ (kl、Kal、h)である。
特に有利に触媒負荷ハ10〜30 %#/ (kl、Ksl、h)である。
反応器の始動は、次の方法によって行なわれる:a)空気の完全な除去のために
N、を用いて数回洗浄し、
b)作業温度へ加熱し、
C)アンモニアを用いて洗浄し、
d)アンモニア雰囲気下に作業圧力を調節し、−e)イソブチンを所望のモル比
になるまで反応器内に供給し、
f)定常的な反応の平衡を調節した後、所望のモル比でエダクトを供給し1.お
よび相応して反応混合物を連続的に排出させる。
アンモニアとイソブチンとのモル比は0.3:1〜10;1である。
有利にアンモニアとイソブチンとのモル比は0.9=1〜4:1である。
さらにこの方法は、NH,とイソブチンとのモル比が11を下回る場合、触媒の
選択性が>99.8%であることによって特徴づけられる。
使用された触媒は、所定の結晶度を示す。
使用された触媒中のSi/AI比は7〜200である。
本発明による1つの実施態様の場合、触媒はペンタシル(Penlasil)型
のゼオライトである。
本発明によるもう1つの実施態様の場合、触媒はY型のゼオライトである。
有利に触媒は〉70%の結晶度を有する。
特に有利に、触媒の結晶度は95%を上回る。
触媒のS i / A +比は脱アルミ化によって調節される。
有利に脱アルミ化は水蒸気を用いて実施される。
本発明によるその他の実施態様の場合、脱ナルミ化はS ICl + を用いて
実施される。
もう1つの実施態様の場合、脱アルミ化は鉱酸を用いて実施される。
脱アルミ化は、また有機錯形成剤、例えばEDTAを用いても実施されることが
できる。
脱アルミ化は、またへキサフルオロ珪酸塩を用いても実施されることができる。
有利に脱アルミ化は1回または数回の水蒸気処理によって行なわれる。
有利に触媒は酸の形で使用される。
有利に酸の形はブレンステッド酸(B+onsledlsaeure)とのイオ
ン交換によって形成される。
また、酸の形は、塩化アンモニウムとのイオン交換によっても形成されることが
できる。
有利に触媒はN a r OO、2%未満を含有する。
特に有利に触媒はNaxO0,05%未満を含有する。
有利に触媒はシリカまたはアルミナを用いて押出しするか、または顆粒化するこ
とによって工業的に操作可能な形にされる。
有利に触媒は80:20(ゼオライト:アルミナ)の割合で押出しされる。
押出物は4〜20mmの長さおよび1.5〜4mmの直径を有す。
有利に触媒は少なくとも200時間の可使時間を有する。
特に有利に、可使時間は少な(とも400時間である。
触媒のコークス化度は200時間で1%未満であり、400時間で1.5%未満
である。
未変換のエダクトは形成された第三級ブチルアミンから分離される。
有利に分離は蒸留によって行なわれる。
蒸留の際に、アンモニアおよびイソブチンは共沸混合物として排出される。
蒸留は、1〜30バールの圧力で、しかし有利には30バールで行なわれる。
有利に蒸留は、30バールで、60段未満の段を有する主蒸留塔内で実施される
。
特に有利に主蒸留塔は10〜30段を有する。
有利に主蒸留塔は0.5〜10、特に有利に0.6〜3の還流比を有する。
有利にこの方法は、再循環性のアンモニアおよびイソブチンが液体状態で反応圧
に圧縮されるように、実施される。
有利に、この場合液体は必要な反応温度に加熱される。
有利に、僅かな部分流は分流され、かつこの部分流が工程中に再循環される前に
、不活性含分(例えばイソブタン)によって浄化される。
第1図は試験実施の図式的概観を示している。
本発明を下記の例につき詳説する。
例1〜1に
のために3つの異なった触媒型を製造した。
触媒A
Y型ゼオライトを常用の合成法に相応して製造し、酸を用いて洗浄した。アルミ
ナ20%を用いて押出した後、NH4Clを用いて80℃で2回処理することに
よってイオン交換を完結した。引続き、乾燥させ。
かつ500℃で2時間か焼した。触媒を特色づけるデータは次のものである。
Si/AI比 13.4
結晶度 〉95%
NazO含量 く0.2%
触媒B
823M−5−ゼオライトを常用の合成法に相応して製造し、酸を用いて洗浄し
た。アルミナ20%を用いて押出した後、NH,CIを用いて80℃で2回処理
することによってイオン交換を完結した。引続き、乾燥させ、かつ500℃で2
時間か焼した。触媒を特色づけるデータは次のものである:
Si/Al比 〉150
結晶度: 〉95%
N a z O含量+ <0.2%
銅を用いたイオン交換を、必要に応じて常石の方法で引続き実施した。例8〜1
0では、銅を施されたZSM−5−ゼオライトを使用し、例11〜13では、H
型のZSM−ゼオライトを使用した。
触媒C
ゼオライトを常用の合成法に相応して製造し、酸を用いて洗浄した。アルミナ2
0%を用いて押出した後、NH4C1を用いて80℃で2回処理することによっ
てイオン交換を完結した。引続き、乾燥させ、かつ500℃で2時間か焼した。
触媒を特色づけるデータは次のものである。
Si/AI比、397
結晶度: 〉95%
N a z O含量: <0.2%
反応実施
全反応を管反応器内で図面に応じて(材料 インコネル600、容量200 m
l 、内部直径2cm)実施した。エダクトを同様の、針金らせんを装填した
混合室内で混合し、生成物を、ラッシピリングを装填した蒸留塔内で未反応エダ
クトから分離した。通過量は約6〜10モル/ (kg、Kal、h)であった
。
例 温 度 圧 力 触媒 NHs/イソブチン 変換率℃ パール モル比
〜
1 30(1100A 271 6,4・2300 100 A 4+1 6,
53 250 100 A 2 ! 1 2,24 2EIO100A 2!l
5,55 300 100 C2116,3
6300100Cill 5,6
7− 300 100 CO,9+1 5,48 300 100 B 2=1
7,19 280 100 B 2+1 6,510 280 100 B
itl 6,411 300 150 B 2=1 9,512 .300 2
00 8 211 10,213 300 250 B 221 11,614
300 100 CO,3=1 3,315 300 100 CO,5:1
2,216 300 100 CO,3:l x、s例17〜22:
例17〜22には触媒Aを使用した。
第2表はこの試験の結果を示す6
第2表
例 温度 圧力 収率 副観物
BA
℃ パール (重量%) (Fl、%、GCによる)17 250 100 3
.15 検出されない18 280 100 6.95 検出されない19 3
00 100 6.6 検出されない20 300 150 ?、75 検出さ
れない21 300 200 11.95 0,8 〜1,522 350 2
00 7.23 0,5 〜3,5NH3:イソブテンのモル比は1.8〜2.
2:1の間であった。
300℃の温度および200バ一ル未満の圧力を用いて実施した全試験の場合、
選択性はアンモニア/イソブチンのモル比に依存せず、予め定義されたガスクロ
マトグラフィー法によれば100%である。
I!iI際膿審輻牛
、ml++1H+++PCT/EP93100482
Claims (55)
- 1.イソブテンとアンモニアとを、全く特殊な条件下に特定のシリカ−アルミナ 触媒を介して反応させ、形成された第三級ブチルアミンの純度が少なくとも99 .5%であり、そのため(低沸点エダクト)の分離(再循環)後、この化合物を ■留なしに直接使用(後加工)できるようにすることにより、第三級ブチルアミ ンを製造する方法。
- 2.工業用イソブテン(純度<99.5%)を使用し、形成された第三級ブチル アミンの純度がガスクロマトグラフィー分析によれば99.5%を上回る、請求 の範囲1記載の方法。
- 3.純粋なイソプテン(純度>99.9%)を使用し、形成された第三級ブチル アミンの純度がガスクロマトグラフィー分析によれば99.8%を上回る、請求 の範囲1記載の方法。
- 4.イソプテンとアンモニアとの反応をガス相中で行なう、請求の範囲1から3 までのいずれか1項記載の方法。
- 5.反応を管反応器中で実施する、請求の範囲1から4までのいずれか1項記載 の方法。
- 6.反応を断熱性堆積層反応器内で実施する、請求の範囲1から5までのいずれ か1項記載の方法。
- 7.管反応器の材料が反応成分に対して不活性である、請求の範囲5記載の方法 。
- 8.反応器材料がCr−Ni錆である、請求の範囲7記載の方法。
- 9.反応器材料がニッケルを基礎としたインコネル600型の材料である、請求 の範囲7記載の方法。
- 10.反応を200〜350℃の温度で実施する、請求の範囲1から9までのい ずれか1項記載の方法。
- 11.反応を270〜320℃の温度で実施する、請求の範囲1から10までの いずれか1項記載の方法。
- 12.反応を50〜350バールの圧力下に実施する、請求の範囲1から11ま でのいずれか1項記載の方法。
- 13.反応を50〜200バールの圧力下に実施する、請求の範囲1から12ま でのいずれか1項記載の方法。
- 14.エダクトを有する触媒負荷が2モル/(kg.Kat.h)を上回る、請 求の範囲1から13までのいずれか1項記載の方法。
- 15.触媒負荷が5〜60モル/(kg.Kat.h)である、請求の範囲1か ら14までのいずれか1項記載の方法。
- 16.触媒負荷が10〜30モル/(kg.Kat.h)である、請求の範囲1 から15までのいずれか1項記載の方法。
- 17.反応器の始動を、次の方法: a)空気の完全な除去のためにN2を用いて数回洗浄し、 b)作業温度へ加熱し、 c)アンモニアを用いて洗浄し、 d)アンモニア雰囲気下に作業圧力を調節し、e)イソブテンを所望のモル比に なるまで反応器内に供給し、 f)定常的な反応平衡の調節後、所望のモル比のエダクトを供給し、および相応 して反応混合物を連続的に排出させる ことによって行なう、請求の範囲1から16までのいずれか1項記載の方法。
- 18.アンモニアとイソプテンとのモル比が0.3:1〜10:1である、請求 の範囲1から17までのいずれか1項記載の方法。
- 19.アンモニアとイソプテンとのモル比が0.9:1〜4:1である、請求の 範囲18記載の方法。
- 20.NH3とイソプテンとのモル比が1:1未満である場合に触媒の選択性が >99.8%である、請求の範囲1から19までのいずれか1項記載の方法。
- 21.使用された触媒が所定の結晶度を有する、請求の範囲1から20までのい ずれか1項記載の方法。
- 22.使用された触媒の場合のSi/A1比が7〜200である、請求の範囲1 から21までのいずれか1項記載の方法。
- 23.触媒がペンタシル型のゼオライトである、請求の範囲1から22までのい ずれか1項記載の方法。
- 24.触媒がY型のゼオライトである、請求の範囲1から22までのいずれか1 項記載の方法。
- 25.触媒が>70%の結晶度を有する、請求の範囲21から24までのいずれ か1項記載の方法。
- 26.触媒の結晶度が95%を上回る、請求の範囲25記載の方法。
- 27.触媒のSi/A1比を脱アルミ化によって調節する、請求の範囲22記載 の方法。
- 28.水蒸気を用いて、脱アルミ化を実施する、請求の範囲27記載の方法。
- 29.脱アルミ化をSiC14を用いて実施する、請求の範囲27記載の方法。
- 30.脱アルミ化を鉱酸を用いて実施する、請求の範囲27記載の方法。
- 31.脱アルミ化を有機錯形成剤、例えばEDTAを用いて実施する、請求の範 囲27記載の方法。
- 32.脱アルミ化をヘキサフルオロ珪酸塩を用いて実施する、請求の範囲27記 載の方法。
- 33.脱アルミ化を有利に1回または数回の水蒸気処理によって行なう、請求の 範囲27記載の方法。
- 34.触媒を酸の形で使用する、請求の範囲1から33までのいずれか1項記載 の方法。
- 35.酸の形を、プレンステッド酸を用いたイオン交換によって形成させる、請 求の範囲34記載の方法。
- 36.酸の形を塩化アンモニウムを用いたイオン交換によって形成させる、請求 の範囲34記載の方法。
- 37.触媒がNa2OO.2%未満を含有する、請求の範囲34から36までの いずれか1項記載の方法。
- 38.触媒がNa2OO.05%未満を含有する、請求の範囲34から36まで のいずれか1項記載の方法。
- 39.触媒を、シリカまたはアルミナを用いて工業的に操作可能な形に形成させ る、請求の範囲1から38までのいずれか1項記載の方法。
- 40.触媒を80:20(ゼオライト:アルミナ)の割合で押出しする、請求の 範囲39記載の方法。
- 41.押出物が4〜20mmの長さおよび1.5〜4mmの直径を有する、請求 の範囲39または40記載の方法。
- 42.触媒が少なくとも200時間の可使時間を有する、請求の範囲1から40 までのいずれか1項記載の方法。
- 43.可使時間が少なくとも400時間である、請求の範囲1〜40までのいず れか1項記載の方法。
- 44.触媒のコークス化度が200時間で1%未満であり、かつ400時間で1 .5%未満である、請求の範囲1から43までのいずれか1項記載の方法。
- 45.未使用のエダクトを、形成された第三級ブチルアミンから分離する、請求 の範囲1から44までのいずれか1項記載の方法。
- 46.分離を蒸留によって行なう、請求の範囲45記載の方法。
- 47.蒸留の際に、アンモニアとイソブテンとを共沸混合物として排出する、請 求の範囲46記載の方法。
- 48.蒸留を1〜30バール、しかし有利に130バールで行なう、請求の範囲 46記載の方法。
- 49.蒸留を60段未満の段を有する主蒸留塔内で、30バールで実施する、請 求の範囲48記載の方法。
- 50.主蒸留塔が10〜30段を有する、請求の範囲49記載の方法。
- 51.主蒸留塔が0.5〜10、有利に0.6〜3の還流比を有する、請求の範 囲49または50記載の方法。
- 52.未反応生成物を液体の形で反応中に再循環させる、請求の範囲1から51 までのいずれか1項記載の方法。
- 53.再循環する、液体の状態のアンモニアおよびイソプテンを反応圧に圧縮す る、請求の範囲52記載の方法。
- 54.液体を必要な反応温度に加熱する、請求の範囲53記載の方法。
- 55.僅かな部分流を分流し、かつこの部分流が工程中に再循環される前に、不 活性含分(例えばイソプタン)によって浄化する、請求の範囲52記載の方法。
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