JPH0820643A - ポリエーテルポリアミン製造用触媒およびこれを用いるポリエーテルポリアミンの製法 - Google Patents

ポリエーテルポリアミン製造用触媒およびこれを用いるポリエーテルポリアミンの製法

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JPH0820643A
JPH0820643A JP15600094A JP15600094A JPH0820643A JP H0820643 A JPH0820643 A JP H0820643A JP 15600094 A JP15600094 A JP 15600094A JP 15600094 A JP15600094 A JP 15600094A JP H0820643 A JPH0820643 A JP H0820643A
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JP
Japan
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catalyst
amination
transition metal
group
carrier
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JP15600094A
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English (en)
Inventor
Harorudo Fuiritsupusu Kurisutofua
クリストファ・ハロルド・フィリップス
Yoji Hirasawa
洋治 平沢
Keiichi Okajima
圭一 岡島
Jiyoon Batei Jiyuriasu
ジュリアス・ジョーン・バティ
Ruisu Buusu Buraian
ブライアン・ルイス・ブース
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Nippon Paint Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 選択率および変換率に優れた、ポリエーテル
ポリオールをアミノ化するための触媒組成物およびこの
触媒組成物を用いたエーテルポリアミンの製法を提供す
る。 【構成】 一般のアミノ化触媒に加えてシリカ、アルミ
ナおよびチタニアからなる群から選ばれた補助触媒を併
用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はポリエーテルポリアミン
製造用触媒、およびこれを用いたポリエーテルポリアミ
ンの製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】ポリエーテルポリオールをアンモニアおよ
び水素と反応させてポリエーテルポリアミンを得る方法
は既に知られている。その際使用される触媒としてはラ
ネー・ニッケルなどの合金触媒;担体上にルテニウム、
パラジウム、白金などの遷移金属を担持した触媒;Fe2
3、RuO2、TiO2などの金属酸化物などが知られて
いる。例えば英国特許第2175910号明細書には促
進剤としてモリブデンを添加したラネー・ニッケルまた
はラネー・ニッケル/アルミニウムを用いて無水条件下
でポリオキシアルキレンとアンモニアおよび水素を反応
させる技術を開示している。ヨーロッパ特許第3560
47A2号明細書はポリエーテルポリオールの1級また
は2級アミン化触媒としてRu/Ni/第3金属の使用を
提案している。英国特許第2171711号明細書には
ポリオキシアルキレンアミン合成用触媒としてラネー・
ニッケル/アルミニウムの使用を開示している。これら
従来の触媒はいずれもアミンへの変換率が低く、その向
上が望まれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明はアミンへの変
換率および選択率共に優れたポリエーテルポリオールの
アミノ化触媒を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)担体上に少
なくとも一種の遷移金属を担持させた担持触媒、アミノ
化触媒作用を有する合金、およびアミノ化触媒作用を有
する金属酸化物からなる群から選ばれるアミノ化触媒
と、(2)シリカ、アルミナおよびチタニアからなる群か
ら選ばれる補助触媒とを含有するポリエーテルポリアミ
ン製造用触媒に関する。
【0005】(1)に使用するアミノ化触媒は従来の代表
的アミノ化触媒を使用してもよい。典型的には担体上に
少なくとも一種の遷移金属を担持させた担持触媒、アミ
ノ化触媒作用を有する合金、およびアミノ化触媒作用を
有する金属酸化物からなる群から選ばれるアミノ化触媒
である。
【0006】担持触媒に用いる担体は従来からこの種の
触媒に汎用されている多孔性の酸化物、例えばAl
23、SiO2、TiO2、Al23−SiO2などAl23
としては特にγ−Al23、天然層状粘土類、たとえば
ベントナイト、カオリナイト、アタパルガイト、クレー
など、合成ゼオライト、カーボンなどである。特に好ま
しくはAl23、SiO2、TiO2、Al23−SiO2、カ
ーボンなどである。担持触媒の平均孔径は0.8−20n
m、孔体積0.2−0.6ml/gおよび表面積70−840
m2/g程度のものが好適である。
【0007】担体上に担持させる遷移金属としてはIII
A、IVA、VA、VIA、VIIA、VIII、IB、およびIIB
からなる群から選ばれる金属であり、好ましくはニッケ
ル、ルテニウム、パラジウム、白金、ロジウム、オスミ
ウム、イリジウム、レニウム、テクネチウム、モリブデ
ン、タングステンなどの単一または2種以上の複合触媒
金属である。特に好ましくは、ニッケル、ルテニウム、
およびパラジュムである。
【0008】遷移金属の担体上への担持量は0.001
−0.80g/g(担体)、より好ましくは0.001−0.
65g/g(担体)である。担持量が0.001g/gより少
ないとアミノ化の変換率が著しく低下し、0.80g/g
より多くても、変換率は頭打ちとなってそれ以上の向上
は望めない。
【0009】上記の遷移金属担持触媒はアミノ化触媒と
して販売されているものを使用してもよく、これらは通
常ペレット状、粒状、棒状など様々な形状のものが有
る。これらの形状や大きさに関しては特に限定的ではな
く、市場にある一般的のものから任意に選択すればよ
い。
【0010】アミノ化触媒作用を有する合金もこの種の
目的で販売されているものから任意に選択すればよい。
典型的にはラネー・ニッケル合金である。
【0011】本発明は上記アミノ化触媒に加えてシリ
カ、アルミナおよびチタニアからなる群から選ばれる補
助触媒を併用する。この補助触媒に用いられるシリカ、
アルミナ、チタニアは前述のアミノ化担持触媒の担体と
して用いられるAl23、SiO2、およびTiO2と同じ
ものであってよい。Al23としては特にγ−Al23
が好ましい。これらの補助触媒を前述のアミノ化触媒と
併用することにより、アミノ化触媒のみを用いる場合に
比べ変換率を著しく向上させることができる。この効果
は担持触媒の担体量を補助触媒の使用量だけ増加し、こ
れに遷移金属を担持させて得られる、いわゆる遷移金属
担持率の低いアミノ化触媒を単独で量多く用いても達成
されない。即ち、アミノ化触媒と補助触媒とは併用する
ことが変換率を向上させる上で必須である。
【0012】補助触媒として用いるシリカ、アルミナ、
およびチタニアは併用してもよい。好適な形状特性は、
平均孔径1−30nm、孔体積0.1−0.7ml/g、表面
積90−500m2/gである。これらは粒径1.5−3.
5mm程度の粒子、ペレットなどの形状で販売されてい
る。
【0013】アミノ化触媒(1)と補助触媒(2)の使用量
は前者100重量部に対し後者10から2000重量
部、好ましくは50から1000重量部である。両者は
単に混合して用いても良く、あるいは反応管、あるいは
反応塔の下部から上部にかけて交互に層状に充填して用
いてもよい。さらに別々の反応槽にアミノ化触媒と担持
触媒とを充填し、反応試剤を循環してもよい。典型的に
は混合使用である。
【0014】本発明に用いられるポリオールはポリエチ
レングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチ
レングリコールなどの酸化アルキレンの重合体を意味す
るが本明細書では便宜上2モルの酸化アルキレンの重合
体に対してもポリアルキレングリコールの範ちゅうに含
める。従って、ジエチレングリコール、ジプロピレング
リコールもそれぞれポリアルキレングリコールに包含さ
れる。従って本明細書では便宜上ジエチレングリコール
やジプロピレングリコールもポリエーテルポリオールの
語に含めて表す。
【0015】本発明の原料として用いるポリエーテルポ
リオールとしては、種々の分野で利用されているもので
あり特に限定されないが、アルキレンオキサイド、例え
ば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチ
レンオキサイド、テトラハイドロフランなどを開環重合
して得られるものである。分子量は特に規定されない
が、20000以下で有効である。分子量が20000
を越えるところでは、反応においてポリエーテルポリオ
ール1分子あたりの水素およびアンモニアの濃度が低く
なるため拡散支配されやすく、高変換率が得られなくな
る。流通式反応を行うことを考慮した場合、ポリエーテ
ルポリオールの性状は室温で液体であるものが好まし
い。重合度は酸化アルキレンの種類によって異なるが酸
化エチレンでOH基あたりは1〜200、好ましくは1
〜100、酸化プロピレンでは1〜200、好ましくは
1〜100である。官能基数は2から8までが好まし
い。即ち、アルキレングリコール、グリセリン、ペンタ
エリスリトール、ソルビタン、トリメチロールプロパン
などの多価アルコールと酸化アルキレンの反応物が使用
できる。1官能の合成は可能であるが、工業的価値が低
い。8を越えると室温で固体となりやすく、先に上げた
理由により好ましくない。
【0016】ポリエーテルポリオールとアンモニアおよ
び水素とを反応させる場合に、反応割合は、OH(ポリ
エーテルポリオール中):H2:NH3=1:0.5〜5:
10〜35とすることが好ましい。
【0017】水素のモル量を水酸基に対して1モル未満
とすると変換率および選択性が低下する。またその量を
5モルを上回って増大させても変換率および選択性の向
上が得られないばかりか、低圧下での反応が阻害される
ので好ましくない。
【0018】アンモニアのモル量を水酸基に対して10
モル未満とすると、変換率および選択性がそれ以上向上
せず、逆に低圧下での反応が阻害されるため好ましくな
い。最も好ましくは15〜30モルである。
【0019】尚、本明細書で「低圧下での反応」とは、バ
ッチ式反応で200kg/cm2、流通式反応で100
kg/cm2までの圧力において反応させることを意味
する。
【0020】アミノ化反応は、バッチ式で行う場合も連
続式で行う場合も常套の方法で行うことができる。その
際に、バッチ式反応においては100〜200kg/c
2、流通式反応においては40〜100kg/cm2
特に50〜100kg/cm2の範囲の圧力で行うこと
が好ましい。反応圧が上記の範囲を下回ると変換率およ
び選択性が低下し、逆に上回ると変換率と選択性の一層
の向上が見られず、本発明の特徴の一つである低圧反応
から逸脱することとなるので好ましくない。反応温度は
170〜250℃、特に、180〜220℃とすること
が好ましい。反応温度が170℃を下回ると変換率が低
下し、250℃を上回るとポリエーテルポリオールの分
解反応が生じ、また触媒の劣化が進行するので好ましく
ない。LHSVは0.5〜12、好ましくは3〜10の
範囲で行うことが好ましい。LHSVが12を上回ると
変換率および選択性が低下するので好ましくない。
【0021】アミノ化反応時に使用する本発明の触媒量
は、触媒組成物、アミノ化対象のポリエーテルポリオー
ル、反応方法等による。一般的には、バッチ式の場合
は、反応対象であるポリエーテルポリオールの1〜50
重量%の量で使用する。触媒量が少なすぎると変換率お
よび選択性が低下する。またその量を必要以上に多く使
用しても、増加させた分に見合う変換率および選択性の
向上を達成することはできない。
【0022】以下実施例をあげて本発明を説明する。 実施例および比較例 .バッチ式反応方法 1)触媒の仕込みおよび活性化;所定量の触媒(以下、実
施例および比較例で特に断らないかぎり5.0g)を容量
500mlの反応釜に仕込み、窒素で十分に空気を除去
した後、200℃以上で活性化させ、水素雰囲気下で約
2時間還元し、室温まで冷却した。この処理はアミノ化
触媒も補助触媒も同様である。
【0023】2)ポリエーテルポリオールの仕込み;15
0mlボンベにポリエーテルポリオールを入れた。十分
に脱気後、窒素で約10気圧に加圧し、バルブを介して
ポリエーテルポリオールを反応釜に仕込んだ。
【0024】3)アンモニアおよび水素の仕込み;反応釜
にバルブを通して結合した150mlのボンベに所定量
のアンモニアを入れ、約70℃に加温して反応釜に仕込
んだ。同様に反応釜に水素ボンベから所定の圧力になる
まで水素を仕込んだ。
【0025】なお、アンモニアおよび水素の仕込み量は
OH/NH3/H2=1/30/5のモル比になるように
設定した。仕込み完了後、反応釜に取付けた撹拌機の回
転スピードを約1200回転に保ちながら、反応温度ま
で昇温した。そのまま1時間保持した後、室温まで冷却
し、常圧に戻した。試料を取り出し濾過して触媒を除去
してから、蒸留によって溶解しているアンモニアと水を
除去してポリエーテルポリアミンを得た。水酸基からア
ミノ基への転化率および選択性をアミン価の測定によっ
て求めた。
【0026】なおここで転化率および選択性は以下の
(数1)に従い定義する。
【数1】
【0027】アミノ化反応 表1に示すポリエーテルポリオール、アミノ化触媒、補
助触媒を用いてポリエーテルポリオールのアミノ化を行
った。変換率および1級アミンの選択率を同じく表1に
示す。表1中、PPGはポリプロピレングリコール、T
RIOLはグリセリンの酸化プロピレン付加物、TET
ROLはペンタエリスリトールの酸化プロピレン付加物
を示す。各記号の後の数値は分子量を示す。
【0028】
【表1】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B01J 23/89 X 25/02 X (72)発明者 岡島 圭一 大阪府寝屋川市池田中町19番17号 日本ペ イント株式会社内 (72)発明者 ジュリアス・ジョーン・バティ イギリス、エセックス、シーオー11・2エ イチビー、マニングトリー、ローフォー ド、コトマン・アベニュー40番 (72)発明者 ブライアン・ルイス・ブース イギリス、チェシャー、エスケイ6・1エ イチティー、ストックポート、ウッドレ イ、タットン・ガーデンズ7番

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (1)担体上に少なくとも一種の遷移金属
    を担持させた担持触媒、アミノ化触媒作用を有する合
    金、およびアミノ化触媒作用を有する金属酸化物からな
    る群から選ばれるアミノ化触媒と、(2)シリカ、アルミ
    ナおよびチタニアからなる群から選ばれる補助触媒とを
    含有するポリエーテルポリアミン製造用触媒。
  2. 【請求項2】 担体がγ-Al23、SiO2、TiO2、γ
    −Al23−SiO2、およびカーボンから選ばれる請求
    項1記載の触媒。
  3. 【請求項3】 遷移金属がIIIA、IVA、VA、VIA、VI
    IA、VIII、IB、およびIIBからなる群から選ばれる
    請求項1または2記載の触媒。
  4. 【請求項4】 遷移金属がニッケル、ルテニウム、およ
    びパラジュムから選ばれる請求項3記載の触媒。
  5. 【請求項5】 アミノ化触媒作用を有する合金がラネー
    ニッケルである請求項1記載の触媒。
  6. 【請求項6】 アミノ化触媒作用を有する金属酸化物が
    Fe23、RuO2、TiO2から選ばれる請求項1記載の
    触媒。
  7. 【請求項7】 担持触媒が平均孔径0.8−20nm、孔
    体積0.2−0.6ml/g、および表面積70−840m2
    /gを有する請求項1記載の触媒。
  8. 【請求項8】 補助触媒が平均孔径1−30nm、孔体積
    0.1−0.7ml/g、表面積90−500m2/gである請
    求項1記載の触媒。
  9. 【請求項9】 アミノ化触媒(1)と補助触媒(2)とを重
    量比で1:0.5から1:10の比で用いる請求項1に記
    載の触媒。
  10. 【請求項10】 (1)担体上に少なくとも一種の遷移金
    属を担持させた担持触媒、アミノ化触媒作用を有する合
    金、およびアミノ化触媒作用を有する金属酸化物からな
    る群から選ばれるアミノ化触媒と、(2)シリカ、アルミ
    ナおよびチタニアからなる群から選ばれる補助触媒とを
    含有する触媒組成物の存在下にポリオキシアルキレンポ
    リオール、アンモニアおよび水素ガスを不活性雰囲気下
    に接触させることを特徴とするポリエーテルポリアミン
    の製造方法。
  11. 【請求項11】 接触を40から200気圧、温度17
    0から250℃で行う請求項10に記載の製造方法。
  12. 【請求項12】 担体がγ−Al23、SiO2、Ti
    2、γ−Al23−SiO2、およびカーボンから選ばれ
    る請求項10記載の製造方法。
  13. 【請求項13】 遷移金属がIIIA、IVA、VA、VIA、
    VIIA、VIII、IB、およびIIBからなる群から選ばれ
    る請求項10から12記載の製造方法。
  14. 【請求項14】 遷移金属がニッケル、ルテニウム、お
    よびパラジュムから選ばれる請求項10記載の製造方
    法。
  15. 【請求項15】 アミノ化触媒作用を有する合金がラネ
    ーニッケルである請求項10記載の製造方法。
  16. 【請求項16】 アミノ化触媒作用を有する金属酸化物
    がFe23、RuO2、TiO2から選ばれる請求項10記
    載の製造方法。
  17. 【請求項17】 担持触媒が平均孔径0.8−20nm、
    孔体積0.2−0.6ml/g、および表面積70−840m
    2/gを有する請求項10記載の製造方法。
  18. 【請求項18】 補助触媒が平均孔径1−30nm、孔体
    積0.1−0.7ml/g、表面積90−500m2/gである
    請求項10記載の製造方法。
  19. 【請求項19】 アミノ化触媒(1)と補助触媒(2)とを
    重量比で1:0.5から1:10の比で用いる請求項10
    記載の製造方法。
JP15600094A 1994-07-07 1994-07-07 ポリエーテルポリアミン製造用触媒およびこれを用いるポリエーテルポリアミンの製法 Pending JPH0820643A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100446201B1 (ko) * 1996-06-19 2004-11-06 바스프 악티엔게젤샤프트 지지된루테늄촉매의존재하에유기화합물을반응시키는방법

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