JP2005048086A - ポリオキシアルキレントリアミンの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 触媒の存在下、ヒドロキシ基を末端に有するポリオキシアルキレントリオールを、アンモニア及び水素と接触させて、ポリオキシアルキレントリアミンを製造する方法であって、触媒として、ルテニウム金属を触媒の総重量に対して0.5〜20重量%含有し、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタン及びチタン−シリカから選ばれる少なくとも1種の担体に担持された触媒を用いる、ポリオキシアルキレントリアミンの製造方法。
【選択図】 なし
Description
また、本発明の方法により得られるポリオキシアルキレントリアミンは、式(II)で表される化合物を85重量%以上含有するものが好ましい。
式(I)及び(II)において、Aは炭素数2〜3のアルキレン基が好ましい。また、本発明に用いられるポリオキシアルキレントリオールの分子量は、1500〜5000が好ましい。
水酸基価は、以下の式により求めた。
尚、見かけの水酸基価は、試料1gをアセチル化するとき、水酸基と結合した酢酸を中和するのに必要なmg単位の水酸化カリウムの質量を表し、その測定はJIS K 0070に準拠した方法でおこなった。即ち、フラスコに試料と3mlのアセチル化試薬(ピリジン40mlと無水酢酸10mlの混合溶液)を取り、95℃で1時間反応させる。1mlの水を加えて、再び10分間、加温する。室温に冷却後、30mlの中性エタノール、フェノールフタレイン指示薬を加え、対応する濃度のアルコール性水酸化カリウム標準液で滴定する。溶液の色が無色から微紅色に変わった点を終点とする。同時にブランク試験を行って補正する。
全アミン価とは、試料1g中の第1級アミン、第2級アミン及び第3級アミンの総量を中和するのに必要な塩酸の量から、試料1g中に含有される第1級アミン、第2級アミン及び第3級アミンの総量を求め、その総量をmg単位の水酸化カリウムに換算した値で、その測定は、ASTM D 2073に準拠した方法でおこなった。即ち、フラスコに試料をとり、エチルエーテルとエチルアルコールを3対7で混合した溶媒30mlとフェノールフタレイン指示薬溶液を加える。電位差滴定装置を用いて対応する濃度のアルコール性塩酸溶液で滴定する。溶液の色が無色から微紅色に変わった点を終点とする。同時にブランク試験を行って補正する。
部分アミン価とは、試料1g中の第2級アミン及び第3級アミンの総量を中和するのに必要な塩酸の量から、試料1g中に含有される第2級アミン及び第3級アミンの総量を求め、その総量をmg単位の水酸化カリウムに換算した値で、その測定はASTM D 2073に準拠した方法でおこなった。即ち、ビーカーに試料をとり、エチルアルコールを50ml加えて溶解する。サリチルアルデヒド試薬(サリチルアルデヒドをエタノールに溶解し、BCG指示薬を加えて塩酸等で中和した試薬)を5ml加えて室温で30分反応させる。同時にブランク試験を行って補正する。
容量200mlの反応釜に触媒を仕込み、窒素で十分に空気を除去した後、温度を200℃以上、水素流通下で約2時間還元処理を行って活性化させた。室温まで冷却して反応に使用した。
内容積500mlの電磁誘導回転攪拌式オートクレーブに、グリセリンにプロピレンオキサイドを付加重合させて得た分子量3000のポリオキシアルキレントリオール(水酸基価55)を150g(0.05mol)、外部還元処理したエヌ・イーケムキャット製5%ルテニウム−アルミナ粉末触媒を有り姿で3g仕込み、窒素置換を行った。引き続き、アンモニア26g(1.53mol)、室温(25℃)で全圧が2.0MPaGになるように水素(0.18mol)を圧入した。攪拌1000rpm下で、反応温度220℃まで加熱した。同温度での初期最高圧力は、9.8MPaGであった。圧力は4時間で、9.8MPaGから8.4MPaGに低下した。圧力降下が無くなったことを確認後、0.5時間さらに反応を行った。その後、冷却して反応生成物を取り出し、濾過して触媒を除いた。これを、減圧下110℃で1時間、アンモニア及び生成水を加熱除去し、全アミン価51.3、部分アミン価0.04、水酸基価54.5のポリオキシアルキレントリアミンを得た。
内容積500mlの電磁誘導回転攪拌式オートクレーブに、グリセリンにプロピレンオキサイドを付加重合させて得た分子量3000のポリオキシアルキレントリオール(水酸基価55)を250g(0.083mol)、外部還元処理された川研製2%ルテニウム−アルミナ粉末触媒を有り姿で5g仕込み、窒素置換を行った。引き続き、アンモニア21g(1.23mol)、室温(25℃)で全圧が2.0MPaGになるように水素(0.15mol)を圧入した。攪拌1000rpm下で、反応温度220℃まで加熱した。同温度での初期最高圧力は、7.6MPaであった。全圧力を7.6MPaGで一定になるように水素を追加して反応を6時間行った。その後、冷却して反応生成物を取り出し、濾過して触媒を除いた。これを、減圧下110℃で1時間、アンモニア及び生成水を加熱除去することで、全アミン価51.3、部分アミン価0.04、水酸基価55.3のポリオキシアルキレントリアミンを得た。
内容積500mlの電磁誘導回転攪拌式オートクレーブに、グリセリンにプロピレンオキサイドを付加重合させて得た分子量5000のポリオキシアルキレントリオールを150g(0.03mol、水酸基価34)、外部還元処理していないエヌ・イーケムキャット製5%ルテニウム−アルミナ粉末触媒を有り姿で3g仕込み、窒素置換を行った。引き続き、アンモニア13g(0.76mol)、室温(25℃)で全圧が2.0MPaGになるように水素(0.18mol)を圧入した。攪拌1000rpm下で、反応温度220℃まで加熱した。同温度での初期最高圧力は、7.1MPaGであった。圧力は4時間に、7.1MPaGから6.4MPaGに低下した。圧力降下が無くなったことを確認後、0.5時間さらに反応を行った。その後、冷却して反応生成物を取り出し、濾過して触媒を除いた。これを、減圧下110℃で1時間、アンモニア及び生成水を加熱除去することで、全アミン価31.7、部分アミン価0.05、水酸基価34.1のポリオキシアルキレントリアミンを得た。
内容積500mlの電磁誘導回転攪拌式オートクレーブに、グリセリンにプロピレンオキサイドを付加重合させて得た分子量1500のポリオキシアルキレントリオール(水酸基価112.5、旭硝子製エクセノール903)を150g(0.10mol)、外部還元処理していない川研製5%ルテニウム−アルミナ粉末触媒を有り姿で3g仕込み、窒素置換を行った。引き続き、アンモニア26g(1.53mol)、室温(25℃)で全圧が2.0MPaGになるように水素(0.15mol)を圧入した。攪拌1000rpm下で、反応温度220℃まで加熱した。同温度での初期最高圧力は、7.9MPaであった。全圧力を7.9MPaGで一定になるように水素を追加して反応を6時間行った。その後、冷却して反応生成物を取り出し、濾過して触媒を除いた。これを、減圧下110℃で1時間、アンモニア及び生成水を加熱除去することで、全アミン価108.1、部分アミン価0.30、水酸基価116.2のポリオキシアルキレントリアミンを得た。
内容積500mlの電磁誘導回転攪拌式オートクレーブに、ポリオキシアルキレントリオールであるエクセノール230(分子量3000、グリセリンのエチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド付加物、水酸基価55)を150g(0.05mol)、外部還元処理していないエヌ・イーケムキャット製0.5%ルテニウム−アルミナ粉末触媒を有り姿で7.5g仕込み、窒素置換を行った。引き続き、アンモニア26g(1.53mol)、室温(25℃)で全圧が2.0MPaGになるように水素(0.15mol)を圧入した。攪拌1000rpm下で、反応温度220℃まで加熱した。同温度での初期最高圧力は、8.1MPaであった。全圧力を8.1MPaGで一定になるように水素を追加して反応を8時間行った。その後、冷却して反応生成物を取り出し、濾過して触媒を除いた。これを、減圧下110℃で1時間、アンモニア及び生成水を加熱除去することで、全アミン価49.8、部分アミン価0.06、水酸基価53.9のポリオキシアルキレントリアミンを得た。
内容積500mlの電磁誘導回転攪拌式オートクレーブに、グリセリンを開始剤としてプロピレンオキサイドを付加重合させて得た分子量3000のポリオキシアルキレントリオールを150g(0.05mol、水酸基価55)、外部還元処理していない川研製2%ルテニウム−アルミナ粉末触媒を有り姿で2g、エヌ・イーケムキャット製5%パラジウム−アルミナ粉末触媒を有り姿で0.5g仕込み、窒素置換を行った。引き続き、アンモニア31g(1.82mol)、室温(25℃)で全圧が2.0MPaGになるように水素(0.18mol)を圧入した。攪拌1000rpm下で、反応温度200℃まで加熱した。同温度での初期最高圧力は、11.2MPaGであった。圧力は3時間に、11.2MPaGから9.1MPaGに低下した。圧力降下が無くなったことを確認後、0.5時間さらに反応を行った。その後、冷却して反応生成物を取り出し、濾過して触媒を除いた。これを、減圧下110℃で1時間、アンモニア及び生成水を加熱除去することで、全アミン価51.8、部分アミン価0.09、水酸基価55.2のポリオキシアルキレントリアミンを得た。
内容積500mlの電磁誘導回転攪拌式オートクレーブに、グリセリンを開始剤としてプロピレンオキサイドを付加重合させて得た分子量3000のポリオキシアルキレントリオールを150g(0.05mol、水酸基価55)、エヌ・イーケムキャット製5%ルテニウム−アルミナ粉末触媒を有り姿で2g、エヌ・イーケムキャット製5%パラジウム−シリカアルミナ粉末触媒を有り姿で1g仕込み、窒素置換を行った。引き続き、アンモニア21g(1.24mol)、室温(25℃)で全圧が2.0MPaGになるように水素(0.18mol相当)を圧入した。攪拌1000rpm下で、反応温度230℃まで加熱した。同温度での初期最高圧力は、9.8MPaGであった。全圧力を9.8MPaGで一定になるように水素を追加して反応を6時間行った。その後、冷却して反応生成物を取り出し、濾過して触媒を除いた。これを、減圧下110℃で1時間、アンモニア及び生成水を加熱除去することで、全アミン価49.9、部分アミン価0.05、水酸基価54.2のポリオキシアルキレントリアミンを得た。
触媒種として、日興リカ製ラネータイプのニッケル・モリブデン触媒(製品名R−239K)を使用した以外は、実施例2と同様にして反応を行い、ポリオキシアルキレントリアミンを得た。
触媒種として、エヌ・イーケムキャット製5%ルテニウム−炭素粉末触媒を使用した以外は、実施例2と同様にして反応を行い、ポリオキシアルキレントリアミンを得た。
触媒種として、エヌ・イーケムキャット製5%レニウム−炭素粉末触媒を使用した以外は、実施例2と同様にして反応を行い、ポリオキシアルキレントリアミンを得た。
濾過器に市販の濾紙(ASVANTEC製5C)を直径2.8cmの円形に切り取って装着し、反応終了品(触媒込み)300gを濾過原料として、90℃、0.3MPa窒素加圧下で濾過性を比較した。濾過性は、濾過開始から3分後の濾過速度で判断し、下記基準で評価した。
◎:濾過速度が5g/分より速い
○:濾過速度が3g/分より速く、5g/分未満
×:濾過速度が3g/分未満
<色相の測定法>
得られたポリオキシアルキレントリアミンの色相(初期値)、及びこれを窒素気流下で160℃、2時間静置加熱後の色相をAPHA管で、目視測定を行った。
(1) 触媒の仕込み及び活性化
本発明に係わる触媒として、エヌ・イーケムキャット製ルテニウム−アルミナペレット触媒、比較触媒としてエヌ・イーケムキャット製パラジウム−アルミナペレット触媒を用い、表2に示す触媒を容量500mlの反応釜に所定量仕込み、窒素で置換を行った後に水素を流通させて200℃まで昇温した。温度が到達してから2時間保持して還元操作を行った。その後、室温まで冷却して水素から窒素に切り替えた。
(1)で還元処理した触媒を充填した連続式反応釜(反応釜容量;250ml、触媒量;100ml、上部及び下部にラッシヒリングを充填)に窒素を0.3MPaの圧力で、常圧換算で10L/hの流速で流した。昇温して120℃に到達して水素に切り替えた。220℃まで昇温し、所定の圧力まで昇圧し、続いてアンモニア、実施例1と同様のポリオキシアルキレントリオール(分子量3000、水酸基価55)をポンプで反応釜に仕込んだ。NH3/OH及びNH3/H2比については、表2に示す所定のモル比になるよう、表2に示す所定のLHSVで流通反応を行った。反応終了品を実施例1と同様の脱水操作を行った。得られた結果(変換率、選択率)、及び得られたポリオキシアルキレントリアミンの色相を実施例1と同様に測定した結果をまとめて表2に示す。
Claims (6)
- 触媒の存在下、ヒドロキシ基を末端に有するポリオキシアルキレントリオールを、アンモニア及び水素と接触させて、ポリオキシアルキレントリアミンを製造する方法であって、触媒として、ルテニウム金属を触媒の総重量に対して0.5〜20重量%含有し、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタン及びチタン−シリカから選ばれる少なくとも1種の担体に担持された触媒を用いる、ポリオキシアルキレントリアミンの製造方法。
- アンモニアを、ポリオキシアルキレントリオールのヒドロキシ基1個に対するアンモニアのモル比が、1/1〜15/1となる割合で用いる、請求項1又は2記載の製造方法。
- 触媒として、ルテニウム金属を触媒の総重量に対して0.5〜20重量%含有し、アルミナ、シリカ、シリカ−アルミナ、チタン及びチタン−シリカから選ばれる少なくとも1種の担体に担持された触媒と、パラジウム、白金、ロジウム、レニウム、ジルコニア、銅及びニッケルから選ばれる少なくとも1種の金属を含有し、アルミナ、シリカ、炭素、シリカ−アルミナ、チタン及びチタン−シリカから選ばれる少なくとも1種の担体に担持された触媒との混合触媒を用いる、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
- 連続式又はバッチ式で行う、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。
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