JPH0753477A - 芳香族アミンの連続製造法 - Google Patents
芳香族アミンの連続製造法Info
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Abstract
ミンの溶剤フリーの製造方法の提供 【構成】 芳香族ジアミンおよびポリアミンは、対応す
るジニトロおよびポリニトロ化合物を高められた温度で
接触水添する連続法によって製造される。 【効果】 反応混合物から除去された熱を用いて、≧2
バールの過圧を有する水蒸気を発生させることができ
る。
Description
−アミンを対応のジ−およびポリ−ニトロ化合物の触媒
水素化により製造するための連続法に関するものであ
る。
ミンの製造方法が多数知られている。たとえば米国特許
第3,546,296号;米国特許第3,781,37
3号;米国特許第3,761,521号;米国特許第
3,895,065号;米国特許第4,288,640
号;ドイツ特許第2,135,154号;米国特許第
3,882,048号;英国特許第1,490,313
号;英国特許第1,017,646号;米国特許第3,
356,728号;米国特許第3,356,729号;
米国特許第3,431,085号;米国特許第3,19
4,839号および英国特許第768,111号参照。
る際、相当量の熱が放出される。対応のポリニトロ化合
物を水素化して芳香族ポリアミンを製造する際に放出さ
れる水素化の熱を利用する試みがなされている。たとえ
ば、暖かい冷却水を用いて室内を加熱し或いは生成物流
を加温したり或いは低沸点溶剤を蒸発させることさえで
きる。一般に、芳香族ポリニトロ化合物の大規模な水素
化は、芳香族ポリニトロ化合物を高められた温度で水素
化する際に生ずる制御しえない副反応の危険を減少させ
るべく、できるだけ低い温度で行われる。副反応は望ま
しくない副産物を生成させ、したがって収率を低下させ
うる。リング−水素化、水添分解または巨大分子のター
ル状生成物の形成が、望ましくない副反応の例である。
爆発性の副反応も生じうる。この種の副反応は、ニトロ
基の強発熱反応および高められた温度におけるその高反
応速度によって生ずる。これら望ましくない副反応をで
きるだけ回避するには、一般に芳香族ポリニトロ化合物
の大規模水素化が2バールより高い過圧を有する水蒸気
の発生を生ぜしめないような温度で行われている。
は、芳香族ジアミンを対応のジニトロ化合物の接触水添
により製造すると同時に≧1バールの過圧を有する水蒸
気を発生させる方法を記載している。反応器は水により
冷却され、この水は現場配管にて水蒸気に変換される。
芳香族ジニトロ化合物と対応のジアミンと水素化触媒と
1〜6個の炭素原子を有する溶剤としての飽和脂肪族ア
ルコールと水とで構成された反応懸濁物が水素と共に反
応器へ供給される。バブルカラムに供給される反応懸濁
物の量、並びに冷却水の圧力、温度および量は、バブル
カラムにおける反応温度が140〜250℃となるよう
選択される。カナダ特許第1,211,757号公報に
記載された方法の欠点は溶剤の使用である。溶剤は高め
られた温度におけるポリニトロ化合物の水素化に関し知
られた諸問題を緩和するが、水素化条件下にて完全には
不活性でない。溶剤は反応して、望ましくない副産物を
生成すると共にアミンの収率を低下させる。反応が完結
した後、溶剤は芳香族ジアミンから分離して必要に応じ
仕上処理せねばならない。この種の処理は工程のコスト
を高める。カナダ特許第1,211,757号公報に記
載された方法の本質的特徴を芳香族ニトロ化合物の溶剤
フリーの接触水添に転用する試みがなされている。EP
263,935号公報は、攪拌反応器を用いて発熱反応
を行う方法を開示している。これら反応器は水によって
冷却され、この水は1バールより高い過圧を有する水蒸
気まで現場配管にて変換される。煮沸管における冷却表
面と反応空間の容積との比は40〜400m2 /m3 で
ある。この高い比は、放出される反応熱を除去するのに
特に効果的であると判明している。しかしながら、EP
263,935号公報に開示された方法は、完全な相混
合が保証されないため、ポリニトロ芳香族化合物の接触
水添につき限られた程度しか使用することができない。
不均質性のため、強力かつ制御しえない副反応が生ず
る。これら副反応は収率の低下および樹脂状化合物およ
び/または触媒の1部による冷却表面の被覆をもたら
す。
族ニトロ化合物の水素化による芳香族アミンの溶剤フリ
ーの製造方法を提供することにある。さらに本発明の課
題は、副反応を促進することなく高められた温度で行い
うる芳香族ニトロ化合物の水素化による芳香族アミンの
製造方法を提供することにある。さらに本発明の他の課
題は、芳香族アミンと≧2バールの過圧を有する水蒸気
とを同時に生産する方法を提供することにある。
記および他の課題は、(1)芳香族ジニトロもしくはポ
リニトロ化合物をアミンと触媒と水と水素との急速流動
混合物を含有した反応器にニトロ化合物が前記急速流動
混合物に分散されるよう導入し、(2)ニトロ化合物を
水素と反応させてアミンを生成させ、さらに(3)アミ
ン含有の反応混合物を反応器から連続的に抜取ることに
より解決される。混合比は、導入されるニトロ化合物と
アミン、触媒、水および水素の混合物との容積比が特定
範囲内となるよう工程(1)にて制御される。反応器は
約5〜約100バールの圧力および約120〜約220
℃の温度に維持される。必要に応じ反応熱を用いて水蒸
気を発生させることができる。本発明は、芳香族ジ−お
よびポリ−アミンを対応の芳香族ジ−およびポリ−ニト
ロ化合物の接触水添により製造する連続法に向けられ
る。この方法は、混合室を有するエゼクタを備えたルー
プ・ベンチュリ反応器で行うことができる。
はポリ−ニトロ化合物を溶剤なしに急速流動混合物に導
入し、この混合物を芳香族ジアミンもしくはポリアミン
と微細な懸濁した固体水素化触媒と水と水素とで構成す
る。ニトロ化合物は、ジニトロもしくはポリニトロ化合
物が混合物中に極めて微細に分散するよう反応器に導入
される。反応器内に存在する急速流動混合物と反応器中
へ導入されるジ−もしくはポリ−ニトロ化合物との容積
比は約50〜約500の範囲内に維持される。エゼクタ
は導入されるジ−もしくはポリ−ニトロ化合物の1トン
当り4〜40kWのエネルギーがエゼクタ混合室で消失
されるよう急速流動混合物につき操作される。流入させ
る水素の容積流量と急速流動する適宜循環される混合物
容積との比は0.1〜7に維持される。所要の水素は反
応器のガス室に抜取られ、反応の際に消費された水素を
系の任意の箇所で供給することができる。反応混合物は
系から連続的に抜取られる。約5〜約100バールの圧
力および約120〜約220℃の操作温度が反応器内に
維持される。必要に応じ反応熱を用いて水蒸気を発生さ
せることができる。約10〜約50バールの圧力および
約150〜約200℃の操作温度が好ましくは反応器内
に維持される。
ンは、任意の箇所にて系から抜取ることができる。好ま
しくは、循環ポンプの加圧側にて抜取りを行う。本発明
の特に好適な具体例において、生成物ジアミンはフィル
タユニットを介し循環ポンプの加圧側で抜取られる。さ
らに生成物ジアミンもしくはポリアミンは反応器自身か
ら抜取ることもできる。生成物を反応器自身から抜取る
場合、生成物は沈降帯域を介し回収するのが好適であ
る。生成物中に存在する触媒は(たとえば沈降帯域にお
ける沈降により)成物から分離することができ、次いで
系に戻すことができる。好ましくは、触媒を系内に保持
しながら生成物を取出す。
はポリ−ニトロ化合物は純粋物として或いは対応のジ−
もしくはポリ−アミンとの混合物として或いは対応のジ
−もしくはポリ−アミンおよび水との混合物として使用
することができる。芳香族ジ−もしくはポリ−ニトロ化
合物は、反応器内に存在する流動混合物へニトロ化合物
が極めて微細に分散されるよう導入される。これは目穴
ノズルにより或いは他の適する装置によって行うことが
できる。好ましくはニトロ化合物はエゼクタ中へ、特に
好ましくはエゼクタ混合室中へ導入される(たとえば図
面の参照符号7により示される)。本発明によりアミン
を製造すべく使用しうる好適な芳香族ニトロ化合物の例
は1,3−ジニトロベンゼン、2,4−ジニトロトルエ
ン、2,6−ジニトロトルエンおよび主としてジニトロ
トルエンの2,4−および2,6−異性体で構成された
ジニトロトルエンの工業混合物を包含する。2,4−ジ
ニトロトルエンおよび全混合物に対し35重量%までの
2,6−ジニトロトルエンが存在するジニトロトルエン
の工業混合物が、本発明により水素化される芳香族ニト
ロ化合物として一層好適に使用される。これら工業混合
物はさらに、少量(すなわち全混合物に対し最高で6重
量%まで)の2,3−、2,5−もしくは3,4−ジニ
トロトルエンをも含有することができる。
であることが知られた任意の水素化触媒を本発明の方法
に使用することができる。適する触媒の例は元素周期律
表第8族の金属を包含する。これらはたとえばマグネシ
ウム、アルミニウムおよび/または珪素の酸化物のよう
な支持物質に施すことができる。ラネー鉄、コバルトお
よび/またはニッケル、特にラネーニッケルが好適に使
用される。触媒は微分散状態で使用される。触媒は微細
であって、反応懸濁物に懸濁される。本発明の方法を実
施する際、この懸濁の維持はたとえはエゼクタノズルを
介する循環により確保される。
に注意せねばならない: (1)反応混合物の循環を、混合物(アミンと触媒と水
と水素とを含有する)と導入されるニトロ化合物との容
積比が50〜500、好ましくは200〜300となる
ように行い; (2)エゼクタノズルにて消失されるエネルギーを導入
されるニトロ化合物の1トン当り4〜40kWとし; (3)注入ノズルが自動的に作動し、すなわち反応器の
上部に集まる水素ガスを自動的に循環混合物のエネルギ
ーにより反応混合物中へ再混入し; (4)系の操作圧力を、反応器の外部から新鮮な水素を
導入することにより維持し;さらに (5)流入させる水素流と循環される混合物との容量比
を0.1〜7とする。
よび基質と触媒との間だけの接触時間の回避は、芳香族
ニトロ成分の導入(好ましくはエゼクタの混合室におけ
る)と残余の工程パラメータとの組合せにより達成され
る。このことは、ジ−およびポリ−ニトロ芳香族化合物
の溶剤フリーの接触水添と同時に2バールより高い過圧
の水蒸気発生とが水素化反応からの熱除去と共に高めら
れた温度で可能なことを意味する。副反応は全く或いは
小程度しか生じない。好ましくは本発明の方法は、ケミ
カル・エンジニアリング・ソサエティ、第47巻、第1
3/14号、第3557〜3564頁(1992)また
はVT「フェアファーレンステクニーク」、第15巻
(1981)、第10号、第738〜749頁に記載さ
れたような装置で行われる。これら装置の本質的特徴を
有する任意の他の装置も使用することができる。本発明
の方法を実施するのに有用な装置の例を添付図面に示
す。
明の方法を一層詳細に説明する。本発明の方法におい
て、たとえばジニトロトルエン(DNT)の水素化はエ
ゼクタを有するループ反応器で行うことができる。好ま
しくは25バールの圧力および185℃の温度で行われ
る反応は極めて発熱性である。反応の際に放出される熱
は反応混合物を著しく加熱する。選択性は温度の上昇と
共に低下するので、反応混合物の温度上昇を10℃以下
に制限するのが有利である。これは、循環混合物の流量
と放出される熱量および耐えうる温度上昇との比を調整
して簡単に達成することができる。たとえば2000k
g/hのジニトロトルエンの水素化に際し2,756,
000キロカロリー/hが放出される。循環反応混合物
の物質流量が少なくとも372t/hであれば、185
℃+10℃=195℃の許容最大温度を越えない。導入
されるDNTの量が1500リットル/hであれば、混
合物の量とDNTの量との372 000:1500=
248:1の容積比が得られる。温度感受性が低い触媒
を用いれば、より大きい温度上昇が許容され、混合物を
より低い速度でポンプ輸送することができる。
素の循環流量を溶解して存在させれば容易に実施するこ
とができる。残念ながら、反応混合物は所定の条件(2
5バール、185℃)下で最大0.132g/リットル
の水素しか溶解しえない。したがって、僅か49.1k
gの水素しか含有しない372m3 /hの流量が最大で
ある。132kg/hの水素を2000kg/hのDN
Tの完全変換に必要とするので、溶解水素は所要の水素
の全量に対し僅か37.2%にしかならない。したがっ
て、不足する82.9kg/hの水素の量は反応の部位
に供給せねばならない。したがってエゼクタ7は不足量
の水素の導入を行うのに要する物質移動条件が与えられ
るように操作される。反応を25バールおよび185〜
195℃にて行なう場合、エゼクタ7は少なくとも10
0m3 /hの水素を流入させねばならず、そのうち6
2.8%が混合パイプ内で溶解しかつ残部が次の容器で
溶解せねばならない。ガスの流入流量と反応混合物の循
環流量との比はしたがって少なくとも100:372=
0.269である。分散すべきガスの量は比較的少量で
あるため、132kg/hの水素の全量をエゼクタの混
合パイプのみに容易に溶解させることができる。循環反
応混合物に溶解水素が欠乏しないよう確保するには、1
00m3 /hの最小所要量よりも多い水素量を導入する
のが便利である。
び3倍量のH2 (すなわち300m3 /hを導入する)
で操作するとしても、エゼクタ混合パイプにおける条件
は132kg/hの水素が反応通路のこの箇所で完全に
溶解するよう選択される。この完全溶解は、たとえばエ
ゼクタにおけるエネルギーの容積特異的な導入を調整し
て達成することができる。混合の強度は、ノズル形状の
選択および特定要件を満足させるべくエゼクタに導入さ
れるエネルギー量の調整により広範囲に変化させること
ができる。たとえば37.3kWの動力を372m3 /
hの循環流に70mm直径のノズルで導入する場合、エ
ネルギーの容積特異的な導入は混合室の寸法に応じ約
2.9〜約6.8kW/lである。毎時2トンのDNT
を水素化する場合、導入されるDNTの1トン当り1
8.65kWが反応器に導入される水素の所望の分散を
達成すべくエゼクタに供給すべき容積特異的なエネルギ
ー量となる。
たが、この詳細は単に例示の目的に過ぎず、本発明の思
想および範囲を逸脱することなく多くの改変をなしうる
ことが当業者には了解されよう。以下、本発明の実施態
様を要約すれば次の通りである:
/またはポリニトロ化合物を溶剤なしに約5〜約100
バールの圧力および約120〜約220℃の温度に維持
された反応器に導入し、この反応器には(b)(i)芳
香族ジアミンおよび/またはポリアミンと、(ii)微
細な懸濁した分散水素化触媒と、(iii)水と、(i
v)水素との急速流動する混合物を、(A)芳香族ジニ
トロおよび/またはポリニトロ化合物が混合物中に極め
て微細に分散され、(B)混合物(b)と導入される化
合物(a)との容積比が50〜500となり、(C)導
入されるニトロ化合物(a)の1トン当りの4〜40k
Wがエゼクタの混合室にて消失するよう存在させ、
(2)ニトロ化合物(a)を水素と反応させてジアミン
および/またはポリアミンを生成させ、(3)アミン含
有混合物を反応器から連続的に抜取り、(4)水素を反
応器のガス室から除去すると共に工程(2)で消費され
た水素の量を補充すべく系における任意所望の箇所で水
素を導入して混合物の循環容積に対する水素の容積流量
が0.1〜7となるようにし、(5)工程(2)に際し
反応器で発生した熱を用いて水蒸気を発生させることを
特徴とする芳香族ジアミンおよび/またはポリアミンの
連続製造法。
力に維持する上記第1項に記載の方法。 3. 反応器の温度を150〜200℃に維持する上記
第2項に記載の方法。 4. 反応器の温度を150〜200℃に維持する上記
第1項に記載の方法。 5. 触媒を系中に保持しながら生成物を取出す上記第
1項に記載の方法。 6. ニトロ化合物(a)を純粋なニトロ化合物、ニト
ロ化合物と対応のジアミンもしくはポリアミンとの混合
物、およびニトロ化合物と対応のジアミンもしくはポリ
アミンおよび水との混合物から選択する上記第1項に記
載の方法。 7. ニトロ化合物(a)を2,4−ジニトロトルエン
および2,4−ジニトロトルエンと2,6−ジニトロト
ルエンとの混合物から選択する上記第1項に記載の方
法。 8. 混合室を有するエゼクタを備えたループ・ベンチ
ュリー反応器で行う上記第1項に記載の方法。 9. ニトロ化合物(a)の1トン当り4〜40kWが
エゼクタ混合室にて消失するようエゼクタを混合物
(b)につき操作する上記第8項に記載の方法。
ルタユニット 6 芳香族ニトロ化合物の供給メカニズム 7 反応混合物に水素を流入させるエゼクタ 8 レギュレータ 9 圧力調整器(圧力の維持) 10 レギュレータ(供給ラインに供給される芳香族
ニトロ化合物の量の調整) 11 芳香族ニトロ化合物の供給ライン 12 水素の供給ライン 13 水素移送ライン
Claims (2)
- 【請求項1】 (1)(a)芳香族ジニトロおよび/ま
たはポリニトロ化合物を溶剤なしに約5〜約100バー
ルの圧力および約120〜約220℃の温度に維持され
た反応器に導入し、この反応器には(b)(i)芳香族
ジアミンおよび/またはポリアミンと、(ii)微細な
懸濁した分散水素化触媒と、(iii)水と、(iv)
水素との急速流動する混合物を、(A)芳香族ジニトロ
および/またはポリニトロ化合物が混合物中に極めて微
細に分散され、(B)混合物(b)と導入される化合物
(a)との容積比が50〜500となり、(C)導入さ
れるニトロ化合物(a)の1トン当り4〜40kWがエ
ゼクタの混合室にて消散するよう存在させ、 (2)ニトロ化合物(a)を水素と反応させてジアミン
および/またはポリアミンを生成させ、 (3)アミン含有混合物を反応器から連続的に抜取り、 (4)水素を反応器のガス室から除去すると共に工程
(2)で消費された水素の量を補充すべく系における任
意所望の箇所で水素を導入して混合物の循環容積に対す
る水素の容積流量が0.1〜7となるようにし、 (5)工程(2)に際し反応器で発生した熱を用いて水
蒸気を発生させることを特徴とする芳香族ジアミンおよ
び/またはポリアミンの連続製造法。 - 【請求項2】 混合室を有するエゼクタを備えたループ
・ベンチュリー反応器で行う請求項1に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
DE4323687.1 | 1993-07-15 | ||
DE4323687A DE4323687A1 (de) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von aromatischen Aminen |
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JPH0753477A true JPH0753477A (ja) | 1995-02-28 |
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