KR101125985B1 - 아민의 제조 방법 - Google Patents

아민의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101125985B1
KR101125985B1 KR1020067008988A KR20067008988A KR101125985B1 KR 101125985 B1 KR101125985 B1 KR 101125985B1 KR 1020067008988 A KR1020067008988 A KR 1020067008988A KR 20067008988 A KR20067008988 A KR 20067008988A KR 101125985 B1 KR101125985 B1 KR 101125985B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
catalyst
nickel
platinum
support
hydrogenation
Prior art date
Application number
KR1020067008988A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070007762A (ko
Inventor
라아르 프레데릭 반
엑케하르트 슈와브
스테펜 오에렌쉬라거
하르트빅 보스
볼프강 맥켄로쓰
콘라드 모르겐슈바이스
울리히 펜첼
베른트 바이드너
Original Assignee
바스프 에스이
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 바스프 에스이 filed Critical 바스프 에스이
Publication of KR20070007762A publication Critical patent/KR20070007762A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101125985B1 publication Critical patent/KR101125985B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/30—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds
    • C07C209/32—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups
    • C07C209/36—Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of nitrogen-to-oxygen or nitrogen-to-nitrogen bonds by reduction of nitro groups by reduction of nitro groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings in presence of hydrogen-containing gases and a catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/89—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with noble metals
    • B01J23/892—Nickel and noble metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C211/00—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C211/43—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton
    • C07C211/44—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton having amino groups bound to only one six-membered aromatic ring
    • C07C211/49—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton having amino groups bound to only one six-membered aromatic ring having at least two amino groups bound to the carbon skeleton
    • C07C211/50—Compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton having amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton having amino groups bound to only one six-membered aromatic ring having at least two amino groups bound to the carbon skeleton with at least two amino groups bound to carbon atoms of six-membered aromatic rings of the carbon skeleton
    • C07C211/51—Phenylenediamines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/18—Carbon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/03—Precipitation; Co-precipitation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/12—Oxidising
    • B01J37/14—Oxidising with gases containing free oxygen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/16—Reducing
    • B01J37/18—Reducing with gases containing free hydrogen

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

본 발명은 수소화 촉매의 존재 하에 방향족 니트로 화합물을 상응하는 아민으로 전환시키는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 니켈 및 백금이 합금의 형태로 담체 상에 제공되고, 상기 합금 중의 니켈:백금의 원자비가 30:70 내지 70:30인 수소화 촉매를 사용하는 것이 특징이다.

Description

아민의 제조 방법{METHOD FOR THE PRODUCTION OF AMINES}
본 발명은 상응하는 니트로 화합물을 촉매로 수소화시켜 아민을 제조하는 방법, 및 이 방법을 수행하기 위한 신규한 촉매에 관한 것이다.
상응하는 모노-, 디- 및/또는 폴리니트로 화합물을 촉매로 수소화시켜, 아민, 특히 방향족 모노-, 디- 및/또는 폴리아민을 제조하는 방법은 꽤 오랫동안 알려져 왔으며, 문헌에서도 여러번 기술되었다. 산업에서 흔히 사용되는 방향족 아민은 톨릴렌 디이소시아네이트로 더 처리될 수 있으며 디니트로톨루엔(DNT)을 수소화시킴으로써 제조되는 톨릴렌디아민(TDA)이다. DNT를 수소화시키면 부산물 형성이 증가한다는 문제점이 있다; 저비점물(low boiler) 외에, 대개 탈아미노화되고 고리-수소화되는 생성물, 고분자량 또는 타르와 같은 생성물이 흔히 발생하며, 공정 수율을 감소시킬 뿐 아니라 촉매의 조기 불활성화를 유도할 수도 있다.
예를 들어, EP-A-O 124 010에 기재된 바와 같이, 유용한 수소화 촉매는 흔히 주기율표 Ⅷ족의 전이 금속, 특히 레이니(Raney) 철, 레이니 코발트 및 레이니 니켈이다.
흔히, 촉매는 니트로방향족의 수소화를 위해 사용되며, 귀금속, 특히 팔라듐 또는 백금을 포함한다. 백금 및 니켈을 포함하는 촉매도 이 문헌에 공지되어 있다.
예를 들어, US 3,127,356은 DNT의 TDA로의 수소화를 위한 수소화 촉매의 제조 방법에 대해 설명한다. 촉매는 지지체, 친유성 탄화수소 성분(예, 카본 블랙)을 포함하며, 이 지지체에 금속이 첨가된다. 이 경우, 니켈은 산화물 또는 수산화물로서 촉매에 존재한다.
US 5,214,212는 방향족 아민을 고리-수소화시키는 방법에 대해 설명한다. 사용되는 촉매는 니켈을 비롯한 추가 금속으로 더 도핑(doping)될 수 있는 귀금속 촉매이다. 사용되는 귀금속은 다른 귀금속과의 혼합물에서 백금일 수 있다. 귀금속은 염의 형태로 도핑된 금속 및 금속으로서 촉매에 존재한다.
DE 39 28 329는 상응하는 니트로 화합물로부터 염소-치환된 방향족 아민을 제조하는 방법에 대해 설명한다. 이 방법에서 사용되는 촉매는 지지체로서의 활성탄으로 이루어지고, 이 활성탄에 백금 및 추가 금속, 특히 니켈이 첨가된다.
EP 595 124는 상응하는 니트로 화합물로부터 염소-치환된 방향족 아민을 제조하는 방법에 대해 설명한다. 사용되는 촉매는 활성탄 상의 백금 및 니켈을 포함한다. 이 방법에서는, 우선 백금을 활성탄에 가하여 환원시킨 뒤, 니켈을 염의 형태로 지지체에 가한다. 니켈은 수산화물로서 상기 촉매에 존재한다.
EP 768 917은 카르복실산 염의 제조를 위한 촉매에 대해 설명한다. 이는 앵커 금속(anchor metal), 예를 들어 백금으로 이루어지며, 이 중 일부는 내알칼리성 지지체에 고정되고(embedded), 이 중 적어도 일부는 촉매 활성화 비귀금속(예, 니켈)으로 무전해 침착시켜 코팅시켰다. 이 촉매에는 2개의 금속이 분리상으로서 지지체 상에 존재한다.
US 4,185,036은 니트로방향족의 혼합물을 수소화시키는 방법에 대해 설명한다. 사용되는 촉매는 백금이고, 적절하다면, 활성탄 상에서 추가 금속(예, 니켈)을 포함한다. 추가 금속은 지지체 상에서 산화물 또는 수산화물의 형태로 존재한다.
DE 199 11 865 및 DE 196 36 214는 디니트로톨루엔을 수소화시키는 방법에 대해 설명한다. 사용되는 촉매는 이리듐, 및 하나 이상의 도핑 원소(예, 니켈 또는 백금)를 포함한다.
WO 03/39743은 백금, 추가의 귀금속 및 비귀금속으로 이루어지는 수소화 촉매를 사용하여 TDA를 제조하는 방법에 대해 설명한다.
DNT를 TDA로 수소화시킬 때, 공정의 수율을 더 증가시키고, 특히 공정의 선택성을 개선하여, 고분자량의 부산물을 형성하거나, 또는 저비점물의 형성을 유도하는 부반응을 억제하고자 하는 것이 본 발명의 목적이다. 또한, 촉매는 상대적으로 높은 반응 온도에서도 안정적이어야 하고, 공정의 선택성을 열화시켜서도 안 된다.
방향족 니트로 화합물의 상응하는 아민으로의 수소화, 특히 DNT의 TDA로의 수소화를 위한 촉매를 제공하는 것이 본 발명의 목적으로서, 이는 공정의 고수율 및 높은 선택성을 유도해야 하며, 상대적으로 높은 반응 온도에서도 공정 제어를 열화시켜서는 안 된다.
본 발명자들은 백금 및 니켈이 지지체 상에서 합금 형태로 존재하는 수소화 촉매를 사용하여 본 발명을 이룰 수 있음을 발견하였다.
따라서, 본 발명은 수소화 촉매의 존재 하에 디니트로톨루엔을 촉매로 수소화시킴으로써 방향족 니트로 화합물을 상응하는 아민, 특히 톨릴렌디아민으로 수소화시키는 방법을 제공하는 것으로서, 이 방법은 합금 중의 니켈:백금의 원자비가 30:70 내지 70:30인 합금의 형태로 니켈 및 백금이 지지체 상에 존재하는 수소화 촉매를 사용하는 것을 포함한다.
원칙적으로, 원자비가 다른 백금 및 니켈의 합금도 본 발명의 방법에서 사용될 수 있지만, 특히 상대적으로 고온에서 수소화 반응을 수행하는 경우 TDA의 수율이 낮아진다.
니켈:백금의 원자비는 특히 45:55 내지 55:45이다. 원자비는 EDXS(에너지 분산성 X-선 분광계)를 사용하여 측정하였다.
촉매는 대개 크기가 대략 1 nm 내지 15 nm이고 탄소 입자 상에 분포되어 있는 Pt-Ni 합금의 미세 결정질 금속 입자를 포함한다. 적소에서, 크기가 1 mm 내지 2 mm인 Ni-Pt 입자 응집체 또는 집합체가 지지체 상에서 발생할 수 있지만, 독립적인 순수 Ni 또는 Pt 입자도 발생할 수 있다. 금속 입자의 전자 회절선은 Pt와 Ni의 전자 회절선 사이에 존재하는데, 이것으로 합금이 형성되었다는 것이 추가로 확인된다. 금속 입자는 대개 다결정질이고, 고해상도 TEM[FEG-TEM: 전계 방출 건 - 투과 전자 현미경(Field Emission Gun - Transmission Electron Microscopy)]을 사용하여 특징지을 수 있다.
촉매에 대해 사용되는 지지체는 상기 목적에 대해 통상적이며 공지된 물질일 수 있다. 활성탄, 카본 블랙, 흑연 또는 산화금속을 사용하는 것이 바람직하며, 열수 작용에 대해 안정한 금속 산화물(예, ZrO2, TiO2)을 사용하는 것이 더 바람직하다. 흑연의 경우, 표면적이 50 m2/g 내지 300 m2/g인 HSAG(고 표면적 흑연 : high surface area graphite)가 특히 바람직하다. 물리적 또는 화학적으로 활성화된 활성탄 또는 카본 블랙(예, 아세틸렌 블랙)이 특히 바람직하다.
본 발명에 따라 사용되는 촉매는 반응 혼합물을 기준으로 바람직하게는 0.01 중량% 내지 10 중량%이고, 0.1 중량% 내지 5 중량%가 바람직하며, 0.2 중량% 내지 2 중량%가 더 바람직하다.
촉매는 대개 환원 상태 또는 부동태화 상태로 반응기에 도입시키는 것이 일반적이다. 환원 상태 또는 부동태화 상태의 촉매란, 촉매가 제조 후 활성화되었지만, 안정성의 이유로 산소 또는 이산화탄소에 통과시켜 활성 중심을 부동태화시킨 것을 뜻한다. 또는, 촉매는 불활성 대기 하에서 제어 및 안정화시킬 수 있거나, 또는 물, TDA/물 또는 고급 알코올(예, 부탄올 또는 에틸렌 글리콜) 등과 같은 불연성 용매에 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 통상적인 공정 파라미터(예, 압력 및 온도)를 가지는 통상의 반응기를 사용하여 연속적으로 또는 회분식으로 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 수소화 반응은 5 bar 내지 100 bar, 더 바람직하게는 10 bar 내지 40 bar, 특히 20 bar 내지 25 bar의 압력 범위에서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 수소화 반응은 80℃ 내지 250℃, 더 바람직하게는 100℃ 내지 220℃, 특히 바람직하게는 160℃ 내지 200℃의 범위 내의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다.
대개, 수소화 반응은 통상적이며 적절한 반응기 내에서 연속 현탁 수소화 반응의 형태로 수행한다. 유용한 반응기는 WO 00/35852에 기재된 바와 같이, 예를 들어, 교반 탱크 또는 루프 반응기(예, 제트-루프 반응기, 루프 Venturi 반응기 또는 내부 흐름 순환을 보유하는 루프 반응기)이다. 배출된 반응 혼합물로부터 촉매를 제거하기 위해, 예를 들어, 크로스플로우(crossflow) 필터를 사용할 수 있다. 이러한 방법은, 예를 들어, WO　03/66571에 기재되어 있다.
사용되는 수소화 기체는 유리 수소 및 유해하지 않은 정도의 촉매 독(예, 일산화탄소)의 양을 포함하는 임의의 소정의 기체일 수 있다. 예를 들어, 개질 오프가스(reformer offgas)를 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어, DE 10105277에 기재된 바와 같이 질소 및/또는 이산화탄소와 수소의 혼합물일 수도 있다. 그러나 수소화 기체로서 순수 수소를 사용하는 것이 바람직하다.
수소화 반응으로 형성된 아민은 수소화 반응 절차로부터 연속적으로 또는 회분식으로 제거한 뒤, 후처리한다(예, 증류성 후처리).
본 발명에 따른 방법에서, 하나 이상의 니트로기 및 6개 내지 18개의 탄소 원자를 가지는 방향족 나트로 화합물, 예를 들어, 니트로벤젠(예, o-니트로벤젠, m-니트로벤젠, p-니트로벤젠, 1,3-디니트로벤젠), 니트로톨루엔(예, 2,4-디니트로톨루엔, 2,6-디니트로톨루엔, 2,4,6-트리니트로톨루엔), 니트로자일렌(예, 1,2-디메틸-3-니트로벤젠, 1,2-디메틸-4-니트로벤젠, 1,4-디메틸-2-니트로벤젠, 1,3-디메틸-2-니트로벤젠, 2,4-디메틸-1-니트로벤젠 및 1,3-디메틸-5-니트로벤젠), 니트로나프탈렌(예, 1-니트로나프탈렌, 2-니트로나프탈렌, 1,5-디니트로나프탈렌 및 1,8-디니트로나프탈렌), 클로로니트로벤젠(예, 2-클로로-1,3-디니트로벤젠, 1-클로로-2,4-디니트로벤젠, o-클로로니트로벤젠, m-클로로니트로벤젠, p-클로로니트로벤젠, 1,2-디클로로-4-니트로벤젠, 1,4-디클로로-2-니트로벤젠, 2,4-디클로로-1-니트로벤젠 및 1,2-디클로로-3-니트로벤젠), 클로로니트로톨루엔(예, 4-클로로-2-니트로톨루엔, 4-클로로-3-니트로톨루엔, 2-클로로-4-니트로톨루엔 및 2-클로로-6-니트로톨루엔), 니트로아닐린(예, o-니트로아닐린, m-니트로아닐린, p-니트로아닐린); 니트로알코올(예, 트리스(히드록시메틸)니트로메탄, 2-니트로-2-메틸-1,3-프로판디올, 2-니트로-2-에틸-1,3-프로판디올, 2-니트로-1-부탄올 및 2-니트로-2-메틸-1-프로판올) 및 상기한 니트로 화합물 중 둘 이상의 임의의 혼합물을 사용하는 것이 바람직하다.
방향족 니트로 화합물, 바람직하게는 모노니트로벤젠, 메틸니트로벤젠 또는 메틸니트로톨루엔, 특히 2,4-디니트로톨루엔 또는 이의 2,6-디니트로톨루엔과의 기술적 혼합물을 수소화하기 위해 본 발명의 방법을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 혼합물은 상응하는 아민에 대해 2,5-디니트로톨루엔 및 3,5-디니트로톨루엔 0.5% 내지 1.5% 및 인접(vicinal) DNT의 1% 내지 5% 분획과 전체 혼합물을 기준으로 2,6-디니트로톨루엔 최대 35 중량%를 가진다.
본 발명의 방법에서, 방향족 니트로 화합물은 순수 형태로, 상응하는 디아민 및/또는 폴리아민과의 혼합물로서, 상응하는 디아민 및/또는 폴리아민 및 물과의 혼합물로서, 상응하는 디아민 및/또는 폴리아민, 물 및 알코올성 용매와의 혼합물로서, 또는 상응하는 디아민 및/또는 폴리아민, 물, 알코올성 용매 및 촉매-재활성화 첨가제와의 혼합물로서 사용될 수 있으며, 상술한 니트로 화합물 중 둘 이상의 혼합물, 상응하는 아민 화합물, 알코올성 용매 및 촉매-재활성화 첨가제 또한 사용할 수 있다.
상기한 바와 같은 혼합물을 사용하는 경우, 아민 화합물:물의 비는 10:1 내지 1:10이 바람직하고, 4:1 내지 1:1이 더 바람직하며, 아민/물 혼합물:하나 이상의 알코올성 용매의 비는 1,000:1 내지 1:1이 바람직하고, 50:1 내지 5:1이 더 바람직하다.
상기한 바로부터 명백하듯이, 본 발명의 방법에서 수소화 반응은 알코올성 용매의 부재 또는 존재 하에, 및 촉매-재활성화 첨가제의 부재 또는 존재 하에 수행할 수 있다.
알코올성 용매 및 촉매-재활성화 첨가제를 사용하는 경우, 이의 둘 이상의 혼합물을 사용할 수 있다는 것은 이해될 것이다.
유용한 알코올성 용매는 1개 내지 6개의 탄소 원자를 가지는 저급 지방족 알코올, 바람직하게는 메탄올, 에탄올 또는 프로판올 각각, 또는 이의 둘 이상의 혼합물이다.
사용되는 촉매-재활성화 첨가제는 비양성자성 용매가 바람직하고, 특히 DMF, 디옥산 또는 THF이거나, 또는 이의 둘 이상의 혼합물이다.
본 발명에 따른 방법에서 사용되는 알코올성 용매 및 촉매-재활성화 첨가제의 양은 어떠한 특정 방식으로 제한되는 것은 아니며, 요구되는 바에 따라 자유롭게 선택할 수 있다.
그러나 놀랍게도 용매를 사용하지 않고도 본 발명에 따른 방법에 의해 방향족 니트로 화합물의 수소화시킬 수 있다. 이 방법은 수소화 반응 이후 반응 혼합물의 후처리를 간단하게 만든다; 용매를 사용하는 부반응 또한 완전하게 억제된다.
부반응을 억제하기 위해, 촉매를 이의 충전 한계(loading limit)에서 사용하는 방식으로 본 발명의 방법을 수행하는 것이 바람직하다. 이는, 예를 들어, 측정된 니트로 화합물의 양, 반응 혼합물 중 촉매의 양, 온도 또는 압력에 의해 제어될 수 있다.
촉매의 충전 한계는 소정의 압력 및 온도 조건 하에서 촉매에 의해 수소화될 수 있는 질소 및 산소 원자를 포함하는, 수소화될 수 있는 기의 양을 뜻한다. 질소 및 산소 원자를 포함하는 기는 니트로기 뿐 아니라 니트로소기 및 히드록실아민기일 수도 있다.
본 발명에 따른 촉매는, 예를 들어, 우선 지지체에 채운 뒤, 백금 및 니켈 염의 수용액과 합하여 제조한다. 염을 용해시키는 데 사용되는 물의 양으로 페이스트를 혼련가능(kneadable)하게 할 수 있다. 지지체 질량의 100 중량% 내지 200 중량%의 양으로 물을 사용하는 것이 바람직하다. 유용한 금속 염은 특히 질산염 또는 염화물이고, 저부식성으로 인해 질산염이 바람직하다. 페이스트는 혼합한 뒤, 감압 및 50℃ 내지 100℃의 범위 내의 온도에서, 예를 들어, 회전식 증발기 또는 오븐에서 물을 증발시킨다. 안정성의 이유로, 증발은 질소 스트림에서 수행할 수 있다. 염화물을 금속 염으로서 사용하는 경우, 금속은 수소로 환원시켜 지지체 상에 고정시킬 수 있다. 그러나, 이로 인해 부식이 일어날 수 있다. 따라서 알칼리 조건 하에서 금속을 고정시키는 것이 바람직하다. 이는 특히 알칼리 금속 탄산염의 수용액을 첨가하여 수행한 뒤, 음이온이 없도록 지지체를 세척한다. 또는, 금속은 알칼리 조건 하에, 특히 pH 8 내지 9의 범위에서 금속을 상청액으로부터 지지체 상에 침전시킬 수도 있다. 이후, 지지체는 건조시키고, 바람직하게는 상기한 바와 같이 수소로 환원시킨다. 이는, 예를 들어, 회전식 구형 노(rotary sphere furnace)에서 수행할 수 있다. 촉매는 제어하기 전, 예를 들어, 미량의 공기, 바람직하게는 10 부피%를 넘지 않는 공기를 포함하는 질소와 같은 불활성 기체 하에서 부동태화시킨다.
본 발명에 따른 촉매를 사용하여, 160℃ 내지 250℃, 특히 160℃ 내지 200℃ 범위의 온도에서도 DNT를 TDA로 수소화시킬 수 있으며, 반응의 선택성은 통상의 촉매를 사용할 경우 확실하게 열화된다. 반응 온도가 상승하는 것이 유리한데, 이는 개별 성분의 가용성이 더 높아지고, 반응 속도 또한 온도와 함께 증가하기 때문이다. 따라서 반응 에너지가 안전하게 제거될 수 있는 한, STY(공시 수율 : space-time yield)도 증가할 수 있다. 반응 온도가 상승하는 것이 유리한데, 이는 반응 에너지를 예를 들어 증기 발생에 의해 상대적으로 고온에서 사용할 수 있기 때문이다. 이는 160℃ 이상의 온도에 대해 확실히 경제적으로 실용성이 있다. 그 뒤, 발생한 증기의 양을 사용하여, 예를 들어 냉각 장치를 활성화시키거나 흡열 반응을 실시할 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예로 예시한다.
실시예 1
우선 Norit？ SX + 활성탄 지지체를 디시에 채우고, 촉매 중량을 기준으로 백금 3 중량%에 대한 질산백금(Ⅱ) 및 니켈 1 중량%에 대한 질산니켈(Ⅱ) 6수화물을 지지체 양의 100 중량% 양으로 물에 용해시킨 뒤, 지지체에 첨가하여 혼련가능한 페이스트를 얻었다. 이 페이스트는 철저하게 혼합시켰다. 수 용매(water solvent)는 회전식 증발기에서 60℃ 및 0.2 bar 내지 0.4 bar의 압력에서 온화하게 비등시켜 증발시켰다. 금속은 알칼리 조건 하에서 물의 지지체 양의 100 중량% 중 지지체 양의 16 중량%의 양으로 탄산나트륨 용액을 첨가함으로써 지지체 상에 고정시키고, 샘플은 질산염이 없도록 세척하였다. 이러한 방법으로 수득한 촉매는 80℃에서 건조시킨 뒤, 400℃에서 4시간 동안 수소 스트림 하에 회전식 구형 오븐(rotary sphere oven)에서 환원시켰다. 제어하기 전, 촉매는 희석된 기체(질소 중 기체 5 부피%)로 실온에서 부동태화시켰다. 이러한 방법으로 수득한 촉매를 촉매 A라 부른다.
이러한 방법으로 수득한 촉매는 백금 2.9 중량% 및 니켈 0.97 중량%의 함량을 가졌다. 이는 원자비 48:52에 해당한다.
실시예 2 (비교예)
실시예 1의 방법을 반복하되, 단, 니켈 0.25 중량%에 대해서는 니켈 염만을 사용하였다. 이러한 방법으로 수득한 촉매는 촉매 B라고 부른다. 백금:니켈의 원자비는 78:22였다.
실시예 3 (비교예)
실시예 1에서 사용한 지지체를 물에 현탁시켜, 10% 현탁액을 얻었다. 이를 위해, 실시예 1에 기재되어 있는 금속 염을 실시예 1에 기재되어 있는 비로 첨가하고, 포름산암모늄과 함께 2시간 동안 환류 비등시켰다. 이러한 방법으로 수득한 촉매는 질산염이 없도록 세척하였다. 이 방법에서는, 백금이 환원되었다; 니켈은 수산화물 또는 산화물의 형태로 지지체 상에 존재한다. 이러한 방법으로 수득한 촉매는 촉매 C라고 부른다.
이 촉매에서는 백금과 니켈이 합금의 형태로 존재하지는 않지만, 오히려 분산된 입자의 형태로 존재한다.
실시예 4
실시예 3의 방법을 반복하되, 단, 니켈 염은 첨가하지 않는다. 이러한 방법으로 수득한 촉매는 촉매 D라고 부른다.
촉매 E (5% Pd/C)
시판되는, 활성탄 5 중량%, Pd를 포함하는 기준 촉매(50% 수분).
촉매 F
시판되는, ZrO2 지지체 상의 니켈 촉매.
실시예 5
DNT의 TDA로의 수소화 반응
DNT의 TDA로의 수소화 반응은 300 ㎖ 연속 교반형 탱크에서 수행하였다; 촉매는 반응기에서 기계적으로 보유되었다.
촉매는 물에 현탁시킨 뒤, 반응기에 도입하였다(반응기의 액체 부피 1 중량% 내지 2 중량%의 촉매량); DNT는 용해물로서 연속적으로 계량하고, 22 bar의 H2 압력 하의 온도에서, 공시 수율 400 kgTDA/m3,h의 양을 얻었다. 샘플은 가스 크로마토그래피를 사용하여 분석하였다: TDA 수율, 고비점물(high boiler) 및 저비점물의 형성을 모니터링하였다. 저온(125℃)에서의 공시 수율은 대략 400 kgTDA/m3,h였고; 고온에서의 공시 수율은 400　kgTDA/m3,h 내지 700　kgTDA/m3,h로 변화하였다. 더 높은 공시 수율에서도, 반응기의 제한된 냉각 성능으로 인해 반응 온도가 더 상승하였다.
온도 및 결과는 하기 표 1로부터 취할 수 있다.
Figure 112006032416017-pct00001
실시예는 시판되는 촉매 F로 저온에서 매우 우수한 수율을 얻을 수 있으며, 촉매 E는 촉매 F에 비해 명백하게 열등하다는 점을 보여준다. 촉매 D로 저온에서 매우 우수한 수율을 얻을 수 있으나; 고온에서는 낮다. 예를 들어, 공시 수율의 증가로 인해 촉매 충전이 증가하면 TDA 선택성이 다소 개선될 수 있다. 촉매 A를 사용할 때만 고온 및 저온 모두에서 높은 선택성을 얻을 수 있다.

Claims (13)

  1. 수소화 촉매의 존재 하에 방향족 니트로 화합물을 상응하는 아민으로 수소화하는 방법으로서, 합금 중의 니켈:백금의 원자비가 30:70 내지 70:30인 합금의 형태로 니켈 및 백금이 지지체 상에 존재하는 수소화 촉매를 사용하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 사용되는 방향족 니트로 화합물은 디니트로톨루엔인 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 합금 중의 니켈:백금의 원자비는 40:60 내지 60:40인 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 합금 중의 니켈:백금의 원자비는 45:55 내지 55:45인 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 촉매는 반응 혼합물을 기준으로 0.01 중량% 내지 10 중량%의 양으로 사용하는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 촉매는 반응 혼합물을 기준으로 0.1 중량% 내지 5 중량%의 양으로 사용하는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 촉매는 반응 혼합물을 기준으로 0.2 중량% 내지 2 중량%의 양으로 사용하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 수소화 반응은 80℃ 내지 250℃ 범위의 온도에서 수행하는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 사용되는 촉매는 이의 충전 한계(loading limit)에서 사용하는 것인 방법.
  10. 합금 중의 니켈:백금의 원자비가 40:60 내지 60:40인 합금의 형태로 지지체 상에 니켈 및 백금을 포함하는 촉매로서, 상기 지지체는 활성탄, 카본 블랙 및 흑연을 포함하는 군으로부터 선택되는 것인 촉매.
  11. 디니트로톨루엔을 수소화하기 위해 사용되는 제10항에 따른 촉매.
  12. 삭제
  13. 삭제
KR1020067008988A 2003-10-17 2004-10-15 아민의 제조 방법 KR101125985B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10349095A DE10349095A1 (de) 2003-10-17 2003-10-17 Verfahren zur Herstellung von Aminen
DE10349095.7 2003-10-17
PCT/EP2004/011642 WO2005037768A1 (de) 2003-10-17 2004-10-15 Verfahren zur herstellung von aminen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070007762A KR20070007762A (ko) 2007-01-16
KR101125985B1 true KR101125985B1 (ko) 2012-04-18

Family

ID=34442189

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020067008988A KR101125985B1 (ko) 2003-10-17 2004-10-15 아민의 제조 방법

Country Status (9)

Country Link
US (2) US20070149814A1 (ko)
EP (1) EP1678118B1 (ko)
JP (1) JP4550064B2 (ko)
KR (1) KR101125985B1 (ko)
CN (1) CN100364957C (ko)
AT (1) ATE554061T1 (ko)
DE (1) DE10349095A1 (ko)
PT (1) PT1678118E (ko)
WO (1) WO2005037768A1 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005041532A1 (de) * 2005-08-31 2007-03-01 Basf Ag Verfahren zur Herstellung von Aminen
MY152280A (en) 2007-08-13 2014-09-15 Asahi Kasei Chemicals Corp Catalyst for producing carboxylic acid esters, process for producing same and process for producing carboxylic acid esters
CN102164668B (zh) * 2008-08-26 2015-01-21 巴斯夫欧洲公司 连续生产催化剂的方法
JP2012518674A (ja) 2009-02-26 2012-08-16 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア ニトロ化芳香族化合物及びそれらの混合物の製造方法
JP2010241691A (ja) * 2009-03-31 2010-10-28 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology 金属ナノ粒子担持ｍｃｍ−４１触媒を用いるニトロ化合物の水素還元方法
WO2011051314A1 (de) 2009-10-27 2011-05-05 Basf Se Verfahren zur koppelproduktion von di- und/oder polyisocyanaten und glykolen
US20110189589A1 (en) * 2010-01-29 2011-08-04 The Johns Hopkins University Composite porous catalysts
EP2571844B1 (de) 2010-05-17 2017-10-04 Basf Se Verfahren zur herstellung von toluylendiamin durch hydrierung von dinitrotoluol
US8981155B2 (en) 2010-12-06 2015-03-17 Basf Se Process for preparing aromatic amines
KR20130136502A (ko) 2010-12-06 2013-12-12 바스프 에스이 방향족 아민의 제조 방법
US9302237B2 (en) 2013-01-11 2016-04-05 Basf Se Apparatus and process for the continuous reaction of liquids with gases
US9295971B2 (en) 2013-01-11 2016-03-29 Basf Se Apparatus and process for the continuous reaction of liquids with gases
WO2014108351A1 (de) 2013-01-11 2014-07-17 Basf Se Vorrichtung und verfahren zur kontinuierlichen umsetzung von flüssigkeiten mit gasen
US10538478B2 (en) 2016-10-10 2020-01-21 Basf Se Catalyst modification with alkali metal, alkaline earth metal or rare earth metal ions in the continuous liquid-phase hydrogenation of nitro compounds
EP3697753A1 (de) 2017-10-16 2020-08-26 Basf Se Erhöhung der katalysatorselektivität bei der kontinuierlichen hydrierung von nitroverbindungen durch zugabe von ammoniak
EP4334030A1 (en) * 2021-05-06 2024-03-13 Basf Se A catalytic material suitable for hydrogenation reactions comprising ni, one or more additional metals m, and a specific oxidic support material

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06199744A (ja) * 1992-10-27 1994-07-19 Bayer Ag 塩素−置換された芳香族アミン類および触媒の製造方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3127356A (en) * 1964-03-31 Process for the preparation of hydro-
GB1201050A (en) * 1967-11-24 1970-08-05 Ici Ltd Reduction process
US4185036A (en) * 1973-12-28 1980-01-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Hydrogenation of mixed aromatic nitrobodies
CA1111451A (en) * 1977-11-24 1981-10-27 John D. Hildreth Process for the preparation of diaminotoluenes
US4237070A (en) * 1978-09-20 1980-12-02 Texaco Inc. Novel process for preparing aniline by catalytic reaction of vinyl cyclohexene and nitrobenzene
DE3315191A1 (de) 1983-04-27 1984-10-31 Bayer Ag, 5090 Leverkusen Verfahren zur kontinuierlichen herstellung von aromatischen diaminen unter gleichzeitiger erzeugung von dampf
DE3928329A1 (de) 1989-08-26 1991-02-28 Bayer Ag Verfahren zur herstellung von chlorsubstituierten aromatischen aminen
JP2801358B2 (ja) * 1990-05-15 1998-09-21 三井化学株式会社 高純度アニリンの製造方法
US5214212A (en) * 1992-02-27 1993-05-25 Olin Corporation Promoters for hydrogenation of aromatic amines
US5759944A (en) * 1993-04-20 1998-06-02 Johnson Matthey Public Limited Company Catalyst material
US5689000A (en) 1994-07-01 1997-11-18 Monsanto Company Process for preparing carboxylic acid salts and catalysts useful in such process
FI107382B (fi) * 1996-02-23 2001-07-31 Valtion Teknillinen Menetelmä aromaattisten nitroyhdisteiden pelkistämiseksi
JPH09225317A (ja) * 1996-02-26 1997-09-02 Kemipuro Kasei Kk ニッケル／貴金属二元金属クラスター、それよりなる触媒およびその製法
DE19608443C1 (de) * 1996-03-05 1997-07-24 Bayer Ag Verfahren zur Aufarbeitung von Amingemischen bei der Diaminotoluol-Herstellung unter Abtrennung der Schwersieder
DE19636214A1 (de) 1996-07-23 1998-01-29 Degussa Multimetallischer Katalysator und Verfahren zur Herstellung substituierter aromatischer Amine
US6242649B1 (en) * 1997-10-15 2001-06-05 Bayer Aktiengesellschaft Continuous method for producing aromatic amines
DE19911865A1 (de) * 1999-03-17 2000-09-28 Degussa Verfahren zur katalytischen Hydrierung von Dinitrotoluol sowie Katalysator
IT1318602B1 (it) * 2000-06-29 2003-08-27 Enichem Spa Procedimento per la produzione di ammine aromatiche.
WO2003039743A1 (en) 2001-11-08 2003-05-15 Degussa Ag Supported catalyst for hydrogenation of nitroaromatics
US6818720B2 (en) * 2001-11-08 2004-11-16 Degussa Ag Supported hydrogenating catalyst in powder form
US20050070740A1 (en) * 2003-09-29 2005-03-31 Rode Chandrashekhar Vasant Nickel catalyst, process for the preparation thereof, process for hydrogenation of m-dinitro benzene to m-phenylene diamine

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06199744A (ja) * 1992-10-27 1994-07-19 Bayer Ag 塩素−置換された芳香族アミン類および触媒の製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Chem. Commun., Issue 7, pp.657~658 (1997.) *
Chem. Commun., Issue 7, pp.657~658 (1997.)*

Also Published As

Publication number Publication date
EP1678118B1 (de) 2012-04-18
JP2007508348A (ja) 2007-04-05
WO2005037768A1 (de) 2005-04-28
CN1867538A (zh) 2006-11-22
JP4550064B2 (ja) 2010-09-22
US7468461B2 (en) 2008-12-23
CN100364957C (zh) 2008-01-30
ATE554061T1 (de) 2012-05-15
EP1678118A1 (de) 2006-07-12
US20070149814A1 (en) 2007-06-28
DE10349095A1 (de) 2005-05-19
PT1678118E (pt) 2012-05-07
US20080177111A1 (en) 2008-07-24
KR20070007762A (ko) 2007-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7468461B2 (en) Method for the production of amines
JP5473901B2 (ja) アミンの製造方法
JP5389441B2 (ja) アミンの製造
US10538478B2 (en) Catalyst modification with alkali metal, alkaline earth metal or rare earth metal ions in the continuous liquid-phase hydrogenation of nitro compounds
JP4523275B2 (ja) ニトロ芳香族化合物を水素化するための担持触媒
US6818720B2 (en) Supported hydrogenating catalyst in powder form
KR100971893B1 (ko) 니트로방향족 화합물을 수소화시키기 위한 지지된 촉매
CN111212827B (zh) 通过添加氨提高硝基化合物的连续氢化中的催化剂选择性

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150302

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160225

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170306

Year of fee payment: 6