(57)【要約】ジニトリルをジアミンおよび必要に応じてアミノニトリルに変換するプロセスであって、ジニトリルを触媒の存在下で水素と接触させる実質的に無溶剤の水素化反応の前または反応中に、第ＶＩＩＩ族元素触媒を改質剤で処理する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジニトリルをジアミンおよび／またはアミノニトリルに変換するプロセスであって、
（１）ジニトリル、（２）水素、（３）第ＶＩＩＩ族元素を含む触媒、並びに（４）水酸化第４級アンモニウム、シアン化第４級アンモニウム、フッ化第４級アンモニウム、水酸化第４級ホスホニウムおよびチオシアン化第４級アンモニウムからなる化合物群より選ばれる１種以上の改質剤、を含む反応混合物を生成する工程を含み、
前記反応混合物は、モル比が１：１未満の溶剤を含み、ジニトリルの少なくとも一部がジアミンおよび必要に応じてアミノニトリルに変換されるのに十分な圧力と温度で行われることを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記温度が５０〜１５０℃であり、前記全体の圧力が約２．０７〜約１０．３４ＭＰａ（３００〜１５００ｐｓｉｇ）であることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記触媒がスポンジニッケルであることを特徴とする請求項２に記載のプロセス。
【請求項４】
前記改質剤が水酸化第４級アンモニウム化合物であることを特徴とする請求項３に記載のプロセス。
【請求項５】
前記改質剤が水酸化テトラメチルアンモニウムであることを特徴とする請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
前記温度が７０〜９０℃であり、前記全体の圧力が約１．３８〜約６．８９ＭＰａ（２００〜１０００ｐｓｉｇ）であることを特徴とする請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
前記改質剤が、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウムおよび水酸化テトラブチルホスホニウムからなる群より選ばれることを特徴とする請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
ジニトリル対改質剤の重量比が約１：５０００〜約１：５０の範囲にあることを特徴とする請求項７に記載のプロセス。
【請求項９】
ジニトリルをジアミンおよび／またはアミノニトリルに変換するプロセスであって、
第ＶＩＩＩ族元素を含有する水素化触媒を、水酸化第４級アンモニウム、シアン化第４級アンモニウム、フッ化第４級アンモニウム、水酸化第４級ホスホニウムおよびチオシアン化第４級アンモニウムからなる化合物群より選ばれる改質剤と接触させて改質触媒を生成する工程と、
（１）ジニトリル、（２）水素、（３）改質触媒、並びに必要に応じて（４）水酸化第４級アンモニウム、シアン化第４級アンモニウム、フッ化第４級アンモニウム、水酸化第４級ホスホニウムおよびチオシアン化第４級アンモニウムからなる群より選ばれる１種以上の改質剤、を含む反応混合物を生成する工程と
を含み、前記反応混合物は、モル比が１：１未満の溶剤を含み、ジニトリルの少なくとも一部がジアミンおよび必要に応じてアミノニトリルに変換されるのに十分な圧力と温度で行われることを特徴とするプロセス。
【請求項１０】
前記温度が５０〜１５０℃であり、前記全体の圧力が約２．０７〜約１０．３４ＭＰａ（３００〜１５００ｐｓｉｇ）であることを特徴とする請求項９に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記触媒がスポンジニッケルであることを特徴とする請求項１０に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記改質剤が水酸化第４級アンモニウム化合物であることを特徴とする請求項１１に記載のプロセス。
【請求項１３】
前記改質剤が水酸化テトラメチルアンモニウムであることを特徴とする請求項１２に記載のプロセス。
【請求項１４】
前記温度が７０〜９０℃であり、前記全体の圧力が約１．３８〜約６．８９ＭＰａ（２００〜１０００ｐｓｉｇ）であることを特徴とする請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記改質剤が、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウム、水酸化テトラブチルアンモニウムおよび水酸化テトラブチルホスホニウムからなる群より選ばれることを特徴とする請求項１４に記載のプロセス。
【請求項１６】
ジニトリル対改質剤の重量比が約１：５０００〜約１：５０の範囲にあることを特徴とする請求項１５に記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アジポニトリルからヘキサメチレンジアミンおよび／または６−アミノカプロニトリルの製造で例示されるような、脂肪族または脂環式ジニトリルの水素化によるジアミンおよび／またはアミノニトリルの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ジニトリルは化学、医薬および農業化学工業においてよく使われる原料である。ジニトリルは、水素化によってジアミンやアミノニトリルに変換でき、重合体の中間体、界面活性剤、キレート化剤および化学合成の中間体の一部またはそのもの自体として使用される。特定の例として、アジポニトリルは水素化によって６−アミノカプロニトリルおよび／またはヘキサメチレンジアミンに変換できる。ヘキサメチレンジアミンはナイロン６，６製造の中間体である。６−アミノカプロニトリルは、ナイロン６製造における中間体として用いることができる。
【０００３】
ヘキサメチレンジアミンの従来からの製造方法に、還元された酸化鉄または酸化コバルト触媒を用い、非常に高い圧力、温度のもとでアジポニトリルを水素化する方法がある。このような高圧プロセスに付随する一つの欠点は、商業スケールで実施する場合に装置が高コストとなることである。これに代わるヘキサメチレンジアミン製造の低圧プロセスでは、ラネー（Ｒａｎｅｙ）（商標）Ｎｉのような、水溶性苛性アルカリ（水酸化ナトリウムのようなアルカリ金属水酸化物）で促進される活性ニッケル触媒を使用し、約３．１ＭＰａ（４５０ｐｓｉｇ）、約７５℃で行われる。この反応条件は高圧プロセスと比較すれば緩和であり、商業規模装置への投資額を節約し得るものの、一方では、触媒活性を保つには苛性アルカリを使用する必要があり、このことによって精製が複雑となり、廃棄物処理や環境保全の点で問題を生ずる。一例を挙げれば、水酸化ナトリウムは焼却処理することはできない。代替法は深井戸への廃棄であるが、環境上望ましくない。
【０００４】
アジポニトリルからヘキサメチレンジアミンを商業的に製造している方法の中には、ラネー（Ｒａｎｅｙ）（商標）Ｎｉ触媒を溶剤と共に用いているものがある。水と異なり、溶剤は大気中への揮発性有機化合物の排出（ＶＯＣｓ）をもたらすため、環境の観点からは望ましくない。溶剤は、また、資本経費を増大させるリサイクルを必要とし、精製装置を追加する必要が生じることからも望ましくない。
【０００５】
米国特許公報（特許文献１）は、実質的に苛性アルカリを含まない反応媒体中で、スポンジ状コバルト触媒の存在下で、アジポニトリルを水素化し、ヘキサメチレンジアミンおよび必要に応じて６−アミノカプロニトリルを製造する方法を開示している。この方法は比較的低圧で行われ苛性アルカリも使用しないが、触媒寿命がより長い方法およびそれに対応して触媒の生産性がより高い方法の開発が望まれる。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許第５，９００，５１１号明細書
【特許文献２】
米国特許第１，６２８，１９０号明細書
【特許文献３】
国際公開第２０００６７９０３号パンフレット
【特許文献４】
欧州特許出願公開第２１２，９８６号明細書
【特許文献５】
米国特許第４,４２９,１５９号明細書
【非特許文献１】
オクテーブ・レーベンシュピール（Ｏｃｔａｖｅ  Ｌｅｖｅｎｓｐｉｅｌ）著、「化学反応工学（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）」
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１は、脂肪族または脂環式ジニトリルをジアミンおよび必要に応じてアミノニトリル、例えばアジポニトリルをヘキサメチレンジアミンおよび必要に応じて６−アミノカプロニトリル、に変換するためのプロセスであって、（１）脂肪族または脂環式ジニトリル、例えばアジポニトリル、（２）水素、（３）第ＶＩＩＩ族元素を含む触媒、並びに（４）水酸化第４級アンモニウム、シアン化第４級アンモニウム、フッ化第４級アンモニウム、水酸化第４級ホスホニウムおよびチオシアン化第４級アンモニウムからなる群より選ばれる１種以上の改質剤、を含む反応混合物を生成する工程を含み、前記反応混合物は、ジニトリルとのモル比が１：１未満となる量の溶剤を含み、ジニトリルの少なくとも一部がジアミンおよび必要に応じてアミノニトリルに変換されるのに十分な圧力と温度で運転されるプロセスである。
【０００８】
本発明の第二は、脂肪族または脂環式ジニトリルをジアミンおよび必要に応じてアミノニトリル、例えばアジポニトリルをヘキサメチレンジアミンおよび必要に応じて６−アミノカプロニトリル、に変換するためのプロセスであって、第ＶＩＩＩ族元素を含有する水素化触媒を、水酸化第４級アンモニウム、シアン化第４級アンモニウム、フッ化第４級アンモニウム、水酸化第４級ホスホニウムおよびチオシアン化第４級アンモニウムからなる群より選ばれる１種以上の改質剤と接触させて改質触媒を生成する工程と、（１）脂肪族または脂環式ジニトリル、例えばアジポニトリル、（２）水素、（３）改質触媒、並びに必要に応じて（４）水酸化第４級アンモニウム、シアン化第４級アンモニウム、フッ化第４級アンモニウム、水酸化第４級ホスホニウムおよびチオシアン化第４級アンモニウムからなる群より選ばれる１種以上の改質剤を含む反応混合物を生成する工程と、を含み、前記反応混合物は、ジニトリルとのモル比が１：１未満となる量の溶剤を含み、ジニトリルの少なくとも一部がジアミンおよび必要に応じてアミノニトリルに変換されるのに十分な圧力と温度で運転されるプロセスである。
【０００９】
溶剤濃度が高くない条件下での触媒の活性、選択性および寿命を維持および／または向上させるために改質剤を用いることは、環境および廃棄物処理の観点から苛性アルカリの使用より有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明によれば、苛性アルカリの非存在下で脂肪族または脂環式ジニトリルを水素化してジアミンまたはジアミンとアミノニトリルの混合物に変換（例えば、アジポニトリルを触媒の存在下で水素化してヘキサメチレンジアミンまたはヘキサメチレンジアミンと６−アミノカプロニトリルの混合物に変換）することはできる。本プロセスは、触媒の活性、選択性および／または寿命を維持または改善するため、また、望ましくない副生物の総括的濃度を低減するために、１種以上の触媒改質剤を用いる。アジポニトリルの水素化を例にとれば、ヘキサメチレンイミンおよびビス（ヘキサメチレン）トリアミンは望ましくない副生物である。第４級アンモニウムの水酸化物、シアン化塩、フッ素化塩もしくはチオシアン化塩、または水酸化第４級ホスホニウム塩などの改質剤を用いることは、環境および廃棄物処理の観点から苛性アルカリの使用より有利である。本発明の改質剤は、既存の商業設備においても水酸化ナトリウムの代わりに使用することができる。改質剤は単純な有機物質に分解するので、苛性アルカリでは精製条件下での廃棄物処理や環境への配慮が不要となる。特に、これらの塩またはそれらの分解生成物は、他のプロセスの有機廃棄物と同様に焼却処理することができる。水酸化ナトリウムは一般に使用される苛性アルカリであるが、これとは異なり本発明の改質剤は焼却炉の耐火煉瓦の中に蓄積することはなく、また、深井戸への廃棄の必要もない。本発明は苛性アルカリの使用を排除するものではないが、それを使用しないことによって環境面での利益を得ることができる。
【００１１】
ここで使用する適切な脂肪族または脂環式ジニトリルは、Ｒ（ＣＮ）2の一般式を有する。式中、Ｒは飽和ハイドロカービレン（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｙｌｅｎｅ）基である。飽和ハイドロカービレン基は、分岐鎖状、直鎖状または環状に炭素と水素の各原子を含み、いかなる炭素間の結合においても二重結合や三重結合を含まない。ハイドロカービレン基の炭素数は、好ましくは２〜２５個、より好ましくは２〜１５個、最も好ましくは２〜１０個である。換言すれば、ジニトリルの１分子中の炭素数は、好ましくは４〜２７個、より好ましくは４〜１７個、最も好ましくは４〜１２個である。好ましいハイドロカービレン基は、直鎖状アルキレン基である。
【００１２】
適切なジニトリルの例としては、アジポニトリル、メチルグルタロニトリル、スクシノニトリル、グルタロニトリル、アルファ−、オメガ−ヘプタンジニトリル、アルファ−、オメガ−オクタンジニトリル、アルファ−、オメガ−デカンジニトリル、アルファ−、オメガ−ドデカンジニトリル、およびこれらの２種以上の組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましいジニトリルは、アジポニトリルである。
【００１３】
このプロセスの触媒は、ジニトリルの水素化によってジアミンまたはジアミンとアミノニトリルの混合物を生成するのに適した水素化触媒である。好ましい触媒は、鉄、コバルト、ニッケル、ロジウム、パラジウム、ルテニウムおよびこれらの組み合わせを含む第ＶＩＩＩ族元素をベースとするものである。この触媒は、上記第ＶＩＩＩ族元素に加えて１種以上の促進剤、例えばクロム、モリブデンおよびタングステンなどの第ＶＩＢ族元素の１種以上および／または鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、その他の第ＶＩＩＩ族元素の１種以上、を含有してもよい。促進剤は、触媒重量の０．０１〜１５％、好ましくは０．５〜５％の濃度で含有させることができる。触媒は２種以上の金属の固溶体を含む合金の形態でもよく、個々の金属またはスポンジ金属触媒であってもよい。「スポンジ金属」は、非常に多孔質の「骨格」または「スポンジ状」構造を有し、好ましくはベース金属（例えば、鉄、コバルト、ニッケルなど）に溶融アルミニウムを含み、必要に応じて１種以上の促進剤を含んでいるものである。触媒中の鉄、コバルトまたはニッケルの量は変えることができる。本発明のプロセスに有用な骨格触媒は、鉄、コバルトまたはニッケルを、鉄、コバルトおよび／またはニッケルの合計で約３０〜約９７重量％含有するもので、より好ましくは鉄、コバルトまたはニッケルを約８５〜約９７重量％、最も好ましくはニッケルを８５〜９５重量％含有するものである。ニッケル、クロム、鉄およびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種の金属促進剤で改質されたスポンジ触媒は、特に有用である。スポンジ金属触媒は、また、表面含水酸化物、吸着した水素ラジカルおよび細孔中に水素の泡を含有している。インスタント触媒は、また、約２〜１５重量％のアルミニウムを含んでいることが好ましく、約４〜１０重量％のアルミニウムを含んでいることがより好ましい。商業的に入手可能なスポンジタイプの触媒には、メリーランド州コロンビアのグレース・ケミカル・カンパニー（Ｇｒａｃｅ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．（Ｃｏｌｕｍｂｉａ，Ｍａｒｙｌａｎｄ））から入手できる、活性化された、または活性化されていない、ラネー（Ｒａｎｅｙ）（登録商標）Ｎｉまたはラネー（Ｒａｎｅｙ）（登録商標）Ｃｏ触媒があり、また、これに代わるスポンジ金属触媒は、例えば、テネシー州セビアビルのアクティベイテッド・メタル・コーポレーション（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  Ｍｅｔａｌｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｅｖｉｅｒｖｉｌｌ，Ｔｅｎｎ．））またはニュージャージー州パーシッパニーのデグッサ（Ｄｅｇｕｓｓａ（Ｐａｒｓｉｐｐａｎｙ，Ｎ．Ｊ．））から入手可能である。スポンジ金属触媒は、米国特許公報（特許文献２）に記載された方法で製造することができる。活性化スポンジ触媒は（特許文献３）または（特許文献４）に記載された方法で製造することができる。
【００１４】
本発明から得られる利益の程度は、ジニトリルの構造や触媒に含まれる第ＶＩＩＩ族金属の特性に依存し得るが、大規模工業プロセスでは選択性の僅かの改善が大きな経済効果をもたらすことを理解することが重要である。
【００１５】
触媒金属はアルミナ、酸化マグネシウムおよびそれらの組み合わせ等の無機担体に担持させることもできる。金属は、含浸、共沈、イオン交換およびこれらの２つ以上の組み合わせなどといった当業者に知られた方法で無機担体上に担持させることができる。
【００１６】
触媒はどのような物理的形象や形態で存在させてもよい。流動可能な形態、押出物、錠剤形、球形、これらの２つ以上の組み合わせが可能である。固定層触媒プロセスを採用するならば、触媒には、粒径が約０．０３〜０．４０インチ（０．７６〜１０．２ｍｍ）の粒子状物が使用される。スラリー相触媒プロセスを採用するならば、触媒は、非常に細かく、好ましくは径が約１００マイクロ未満、最も好ましくは２０〜７５マイクロの範囲に、粉砕したものが使用される。
【００１７】
触媒とジニトリルとのモル比は、ジニトリルの選択的水素化が触媒的に進む限り、いかなる比率であってもよい。触媒対ジニトリルの重量比は、通常、約０．０００１：１〜約１：１の範囲であり、好ましくは約０．００１：１〜約０．５：１の範囲である。触媒元素が無機担体上に担持されているとき、あるいは触媒元素が合金または固溶体の一部であるとき、触媒元素量は、通常、全触媒重量の約０．１〜約６０重量％の範囲であり、好ましくは約１〜約５０重量％の範囲である。
【００１８】
本発明の改質剤は、水酸化第４級アンモニウム、シアン化第４級アンモニウム、フッ化第４級アンモニウム、チオシアン化第４級アンモニウムまたは水酸化第４級ホスホニウムから選ばれる。反応には２種以上の改質剤を使用してもよい。適切な改質剤の特定例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、シアン化テトラブチルアンモニウム、フッ化テトラエチルアンモニウム、チオシアン化テトラブチルアンモニウムおよび水酸化テトラブチルホスホニウムが挙げられる。好ましい改質剤は水酸化第４級アンモニウムである。好ましい水酸化第４級アンモニウムは水酸化テトラアルキルアンモニウム化合物である。適切な水酸化テトラアルキルアンモニウム化合物の例としては、水酸化テトラメチルアンモニウム、水酸化テトラエチルアンモニウム、水酸化テトラプロピルアンモニウムおよび水酸化テトラブチルアンモニウムが挙げられる。水酸化テトラアルキルアンモニウムおよび水酸化テトラアルキルホスホニウムというとき、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物のような、種々の水和物を含むことに注意すべきである
【００１９】
水素化反応は、５０〜１５０℃、好ましくは７０〜９０℃、水素による全圧２．１〜１０．３ＭＰａ（３００〜１５００ｐｓｉｇ）、好ましくは２．４〜３．８ＭＰａ（３５０〜５５０ｐｓｉｇ）で行われる。本プロセスの好ましい運転モードは、連続攪拌槽反応器（ＣＳＴＲ）、スラリー気泡塔反応器（ＳＢＣＲ）、栓流反応器（ＰＦＲ）またはトリックルベッド反応器による連続運転である。気泡塔反応器の例は、その使用がこの反応に限定されるものではないが、米国特許公報（特許文献５）に記載されている。栓流反応器および攪拌槽反応器については、（非特許文献１）に詳述されている。本発明は回分式モードでも実施できるものであり、反応器の選択によって本発明が制限されることはない。
【００２０】
本プロセスは実質的に溶剤なしで実施可能である。「実質的に溶剤なしで」は、溶剤とジニトリルのモル比が１：１未満であることを意味する。本プロセスは無溶剤で行うことが好ましい。本発明において、溶剤は、反応混合物に加えられて１種以上の反応物質を溶解させ、反応混合物の体積を増大させ、反応熱を移動（または除去）させる媒体として作用し、反応生成物でなく、最終生成物に混入したり最終生成物の性質を変えることもない、水以外の物質と定義される。包括的ではないが、溶剤のリストには、アンモニア；トリエチルアミンなどのアミン；メタノール、エタノール、プロパノールおよびブタノールなどのアルコール；テロラハイドロフランおよびジオキサンなどのエーテル；ジエチルアセトアミドおよびＮ−メチルピロリジノンなどのアミド；エチルアセテートおよびアジピン酸ジメチルなどのエステルが挙げられる。
【００２１】
改質剤とジニトリルは、別々にまたは予め混合した溶液として、必要ならばジアミン、アミノニトリル、水、溶剤またはこれらの組み合わせとともに、触媒が投入されている反応器に導入される。改質剤はジニトリルとの重量比が１：５０００〜１：５０、好ましくは１：２０００〜１：５００となる割合で添加される。
【００２２】
ジアミンおよび／またはアミノニトリル、例えば、ヘキサメチレンジアミンおよび／または６−アミノカプロニトリルの収率は、温度、圧力、水素流量、触媒の量と種類、改質剤の量、空間速度などの運転条件に依存する。本発明では、「空間速度」という用語は、触媒単位重量当たり、単位時間に反応器に投入されるジニトリルの重量と定義される。通常、ジニトリルは、その空間速度が０．５〜５０ｈ-1となるように投入される。最も好ましい空間速度は、当業者であれば従来法により容易に決定することができる。ジニトリルの投入速度がここでいう空間速度より小さいかまたは大きいときには、希望する化合物の選択性と収率が極端に低下し、触媒活性の低下と触媒寿命の短縮を招く結果となる。
【００２３】
いかなる理論も本発明を制限するものではないが、改質剤が触媒の金属元素と反応して改質剤と金属の複合体を作る可能性がある。生成した複合体には、第ＶＩＩＩ族の元素が金属の状態で、または、おそらく酸化物の状態で含まれる。改質剤と触媒元素の反応は、不可逆もあり得るが、可逆平衡反応である可能性が高い。改質剤と触媒の相互作用は、触媒の反応性を変化させ、二次的なアミンの低重合体生成反応を抑制し、その結果、触媒寿命が長くなる。
【００２４】
触媒と改質剤は別々に導入してジニトリルと接触させることができるが、触媒を予め改質剤と接触させることもできる。これは、水中および／または、アルコール、エーテル、エステル、アンモニアもしくはこれらの２種以上の組み合わせなどの溶剤中で行うことができる。この予備接触もまた水素の存在下で行うことが好ましい。触媒と改質剤を接触させることによって、予備処理された触媒が生成される。予備処理された触媒を前述の溶剤で、好ましくは無酸素条件下で洗浄し、改質剤処理触媒が調製される。
【００２５】
触媒と改質剤との接触は、ジニトリルからジアミンおよび／またはアミノニトリルへの水素化反応、例えばアジポニトリルからヘキサメチレンジアミンおよび／または６−アミノカプロニトリルへの水素化反応の選択性を高めることができる改質剤処理触媒の調製に有効であればいかなる条件下で行ってもよい。一般には、改質剤処理触媒を調製する全工程は、触媒を上記開示の改質剤と、約２０℃〜約１５０℃の温度で、好ましくは約３０℃〜約１００℃の温度で、前述した一般的な圧力下で、約５秒〜約２５時間接触させて行う。予備接触処理における改質剤対触媒の重量比は、一般に約０．０１：１〜約５：１の範囲であり、好ましくは約０．０５：１〜約３：１、より好ましくは約０．１：１〜約２：１、特には約０．２５：１〜約１：１の範囲である。
【００２６】
水素、好ましくは純水素が、反応混合物に対してガス状で供給される。水素は、ジニトリルに対してモル基準で過剰に存在するように供給されなければならない。
【００２７】
触媒の選択性、寿命および活性を維持するために、水をジニトリルに対して１：１００００〜１：３の重量比で、連続的にまたは間歇的に反応器に注入することができる。触媒の選択性、寿命および活性を維持するために、苛性アルカリをジニトリルに対して１：４００，０００〜１：１００の重量比で、連続的にまたは間歇的に反応器に注入することができる。触媒寿命を伸ばし、触媒活性を向上させるために、少量の苛性アルカリを反応の初期に反応混合物に添加することが好ましい。苛性アルカリの使用は、本発明によって得られる環境上の利益を、ある程度減ずることになろう。
【００２８】
ジアミンおよび／またはアミノニトリル、例えばヘキサメチレンジアミンおよび／または６−アミノカプロニトリルは、再結晶化、または好ましくは蒸留などの通常の精製法で反応生成物から回収することができる。未反応のジニトリルは、ジアミンおよび／またはアミノニトリルをさらに得るために、水素化反応器に戻される。
【００２９】
本発明のプロセスを実施した場合には、触媒改質剤を使用しないプロセスに比べて、触媒の長寿命化、ジアミンおよび／またはアミノニトリルへの高い選択性、および副生物、特にアミンが結合した副生物の収率減少という優位性が得られる。さらに、水酸化ナトリウムを使用するプロセスと比べて、廃棄物の点で環境上の優位性が得られる。
【実施例】
【００３０】
（実施例１）
（水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物の存在下、ラネー（Ｒａｎｅｙ）（登録商標）Ｎｉ２４００による回分式水素化）
３００ｃｃのタンク型反応器に、６．０１ｇのラネー（Ｒａｎｅｙ）Ｎｉ２４００のスラリー（乾燥重量、〜３．０ｇ）、３．０ｇの水、９０．０ｇのヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）、６０．０ｇのアジポニトリル（ＡＤＮ）および純度９７％の水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物（ＴＭＡＨＰ）０．２０４ｇを仕込んだ。反応器を窒素でパージし、圧力漏れ試験を行った。その後、水素で反応器をパージした。水素パージ後、機械的に２５０ＲＰＭで攪拌しながら、反応器を水素で〜０．２８ＭＰａ（４０ｐｓｉｇ）まで加圧し、７５℃まで加熱した。反応温度に達したとき、反応器を水素圧３．４５ＭＰａ（５００ｐｓｉｇ）まで加圧し、１５００ＲＰＭで攪拌し、反応を開始させた。１リットル水素タンクからの初期の水素取り込み量（２０％までの転化率で）は、０．０６９ＭＰａ／分（９．９６ｐｓｉ／分）であった。４２０分後、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。サンプルに内部標準物質としてジエチルアセトアミド（ＤＥＡＣ）を添加して、ガスクロマトグラフ法で分析した。サンプルは重量基準で、９０．６％のＨＭＤ、０．２％の６−アミノカプロニトリル（ＡＣＮ）、０．０１％のヘキサメチレンイミン（ＨＭＩ）、０．１１％のビス（ヘキサメチレン）トリアミン（ＢＨＭＴ）を含んでいた。ＡＤＮの転化率は１００％であった。
【００３１】
（比較例Ａ）
（水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物の非存在下、ラネー（Ｒａｎｅｙ）（登録商標）Ｎｉ２４００による回分式水素化）
ＴＭＡＨＰを反応器に加えないことを除いて、実施例１を繰り返した。
【００３２】
３００ｃｃのタンク型反応器に、６．０４ｇのラネー（Ｒａｎｅｙ）Ｎｉ２４００のスラリー（乾燥重量、〜３．０ｇ）、３．０１ｇの水、９０．０３ｇのヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）および６０．００ｇのアジポニトリル（ＡＤＮ）を仕込んだ。反応器を窒素でパージし、圧力漏れ試験を行った。その後、水素で反応器をパージした。水素パージ後、機械的に２５０ＲＰＭで攪拌しながら、反応器を水素で〜０．２８ＭＰａ（４０ｐｓｉｇ）まで加圧し、７５℃まで加熱した。その後、反応器を水素圧３．４５ＭＰａ（５００ｐｓｉｇ）まで加圧し、１５００ＲＰＭで攪拌し、反応を開始させた。１リットル水素タンクからの初期の水素取り込み量は、０．０５３ＭＰａ／分（７．７５ｐｓｉ／分）であった。５２７分後、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。サンプルに内部標準物質としてジエチルアセトアミド（ＤＥＡＣ）を添加して、ガスクロマトグラフ法で分析した。サンプルは、重量基準で、６４．１％のＨＭＤ、０．７％のＡＤＮ、１１．１％の６−アミノカプロニトリル（ＡＣＮ）、３．６％のＨＭＩおよび３．１％のＢＨＭＴを含んでいた。ＡＤＮの転化率は９９．３％であった。
【００３３】
（実施例２）
（シアン化テトラブチルアンモニウムの存在下、ラネー（Ｒａｎｅｙ）（登録商標）Ｎｉ２４００による回分式水素化）
３００ｃｃのタンク型反応器に、６．０４ｇのラネー（Ｒａｎｅｙ）Ｎｉ２４００のスラリー（乾燥重量、〜３．０ｇ）、３．２５ｇの水、９０．０ｇのヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）、６０．０４ｇのアジポニトリル（ＡＤＮ）および９５％純度のシアン化テトラブチルアンモニウム０．２９８ｇを仕込んだ。反応器を窒素でパージし、圧力漏れ試験を行った。その後、水素で反応器をパージした。水素パージ後、機械的に２５０ＲＰＭで攪拌しながら、反応器を水素で〜０．２８ＭＰａ（４０ｐｓｉｇ）まで加圧し、７５℃まで加熱した。その後、反応器を水素圧３．４５ＭＰａ（５００ｐｓｉｇ）まで加圧し、１５００ＲＰＭで攪拌し、反応を開始させた。１リットル水素タンクからの初期の水素取り込み量は、０．０２０ＭＰａ／分（２．９４ｐｓｉ／分）であった。１２４５分後、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。サンプルに内部標準物質としてジエチルアセトアミド（ＤＥＡＣ）を添加して、ガスクロマトグラフ法で分析した。サンプルは重量基準で、８１．３１％のＨＭＤ、０．１３％のＡＤＮ、４．２４％の６−アミノカプロニトリル（ＡＣＮ）、０．２％のＨＭＩおよび０．７％のＢＨＭＴを含んでいた。ＡＤＮの転化率は９９．６７％であった。
【００３４】
（実施例３）
（フッ化テトラエチルアンモニウムの存在下、ラネー（登録商標）（Ｒａｎｅｙ）Ｎｉ２４００による回分式水素化）
３００ｃｃのタンク型反応器に、６．０２ｇのラネー（Ｒａｎｅｙ）Ｎｉ２４００のスラリー（乾燥重量、〜３．０ｇ）、３．０１ｇの水、９０．０ｇのヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）、６０．０ｇのアジポニトリル（ＡＤＮ）および９８％純度のフッ化テトラエチルアンモニウム（ＴＥＡＦ）０．２０５ｇを仕込んだ。反応器を窒素でパージし、圧力漏れ試験を行った。その後、水素で反応器をパージした。水素パージ後、機械的に２５０ＲＰＭで攪拌しながら、反応器を水素で〜０．２８ＭＰａ（４０ｐｓｉｇ）まで加圧し、７５℃まで加熱した。その後、反応器を水素圧３．４５ＭＰａ（５００ｐｓｉｇ）まで加圧し、１０００ＲＰＭで攪拌し、反応を開始させた。１リットル水素タンクからの初期の水素取り込み量は、０．０３４ＭＰａ／分（４．９１ｐｓｉ／分）であった。１２５３分後、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。反応終了後、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。サンプルに内部標準物質としてジエチルアセトアミド（ＤＥＡＣ）を添加して、ガスクロマトグラフ法で分析した。サンプルは重量基準で、９０．７４％のＨＭＤ、０．００％のＡＤＮ、０．００％の６−アミノカプロニトリル（ＡＣＮ）、０．３％のＨＭＩおよび１．１％のＢＨＭＴを含んでいた。ＡＤＮの転化率は１００％であった。
【００３５】
（実施例４）
（水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物の存在下、Ｃｏ／アルミナによる回分式水素化）
３００ｃｃのタンク型反応器に、０．６％のＲｕで促進化したＣｏ／ＡＬ2Ｏ3触媒６．０ｇ、１３．０ｇの水、９０．０ｇのヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）、９７％純度の水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物（ＴＭＡＨ）０．２０ｇおよび６０．０ｇのアジポニトリル（ＡＤＮ）を仕込んだ。反応器を窒素でパージし、圧力漏れ試験を行った。その後、水素で反応器をパージした。水素パージ後、機械的に２５０ＲＰＭで攪拌しながら、反応器を水素で〜４０ｐｓｉｇまで加圧し、７５℃まで加熱した。反応温度に達した後、反応器を水素圧５００ｐｓｉｇまで加圧し、１５００ＲＰＭで攪拌し、反応を開始させた。１リットル水素タンクからの初期の水素取り込み量は、２．７６ｐｓｉ／分であった。４０５分後、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。サンプルに内部標準物質としてジエチルアセトアミド（ＤＥＡＣ）を添加して、ガスクロマトグラフ法で分析した。サンプルは重量基準で、７８．７５％のＨＭＤ、０．０％のＡＤＮ、０．０％のＡＣＮ、３．９４％のＨＭＩおよび６．９１％のＢＨＭＴを含んでいた。ＡＤＮの転化率は１００％であった。
【００３６】
（比較例Ｂ）
（水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物の非存在下、Ｃｏ／アルミナによる回分式水素化）
３００ｃｃのタンク型反応器に、０．６％のＲｕで促進化したＣｏ／ＡＬ2Ｏ3触媒５．９ｇ、１３．０ｇの水、９０．０ｇのヘキサメチレンジアミン（ＨＭＤ）および６０．０ｇのアジポニトリル（ＡＤＮ）を仕込んだ。反応器を窒素でパージし、圧力漏れ試験を行った。その後、水素で反応器をパージした。水素パージ後、機械的に２５０ＲＰＭで攪拌しながら、反応器を水素で〜４０ｐｓｉｇまで加圧し、７５℃まで加熱した。反応温度に達した後、反応器を水素圧５００ｐｓｉｇまで加圧し、１５００ＲＰＭで攪拌し、反応を開始させた。１リットル水素タンクからの初期の水素取り込み量は、２．７８ｐｓｉ／分（０．０１９ＭＰａ／分）であった。４２４分後、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。サンプルに内部標準物質としてジエチルアセトアミド（ＤＥＡＣ）を添加して、ガスクロマトグラフ法で分析した。サンプルは重量基準で、７５．０２％のＨＭＤ、０．０％のＡＤＮ、０．０％のＡＣＮ、５．１％のＨＭＩおよび７．７％のＢＨＭＴを含んでいた。ＡＤＮの転化率は１００％であった。
【００３７】
（実施例５）
（水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物の存在下、６−アミノカプロニトリルおよびヘキサメチレンジアミンを生成するためのラネー（Ｒａｎｅｙ）（登録商標）Ｎｉ２４００によるアジポニトリルの回分式水素化）
３００ｃｃのタンク型反応器に、８．０１ｇのラネー（Ｒａｎｅｙ）Ｎｉ２４００のスラリー（乾燥重量、〜４．０ｇ）、４．０ｇの水、１５０．０ｇのアジポニトリル（ＡＤＮ）および９７％純度の水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物（ＴＭＡＨＰ）０．３１ｇを仕込んだ。反応器を窒素でパージし、圧力漏れ試験を行った。その後、水素で反応器をパージした。水素パージ後、機械的に２５０ＲＰＭで攪拌しながら、反応器を水素で〜０．２８ＭＰａ（４０ｐｓｉｇ）まで加圧し、７５℃まで加熱した。反応温度に達したとき、反応器を水素圧３．４５ＭＰａ（５００ｐｓｉｇ）まで加圧し、１５００ＲＰＭで攪拌し、反応を開始させた。１リットル水素タンクからの初期の水素取り込み量（２０％までの転化率で）は、０．２９１ＭＰａ／分（４２．２ｐｓｉ／分）であった。３５分後、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。サンプルに内部標準物質としてＮ−メチルピロリジノンを添加して、ガスクロマトグラフ法で分析した。サンプルは重量基準で、１７．２％のＨＭＤ、５７．２％の６−アミノカプロニトリル（ＡＣＮ）、０％のヘキサメチレンイミン（ＨＭＩ）および０％のビス（ヘキサメチレン）トリアミン（ＢＨＭＴ）を含んでいた。ＡＤＮの転化率は９２％であった。
【００３８】
（実施例６）
（水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物の存在下、オクタメチレンジアミンを生成するためのラネー（Ｒａｎｅｙ）（登録商標）Ｎｉ２４００によるオクタンジニトリルの回分式水素化）
１００ｃｃの加圧反応容器に、２．０１ｇのラネー（Ｒａｎｅｙ）Ｎｉ２４００のスラリー（乾燥重量、〜１．０ｇ）、２．５０ｇの水、３０．０２ｇの１，８−オクタンジニトリル（ＯＤＮ）および９７％純度の水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物（ＴＭＡＨＰ）０．１０ｇを仕込んだ。反応器を窒素でパージし、圧力漏れ試験を行った。その後、水素で反応器をパージした。水素パージ後、機械的に７００ＲＰＭで攪拌しながら、反応器を水素で２．７６ＭＰａ（４００ｐｓｉｇ）まで加圧し、７５℃まで加熱した。１リットル水素タンクからの初期の水素取り込み量（２０％までの転化率で）は、０．０１４ＭＰａ／分（２．０ｐｓｉ／分）であった。１２０分後、反応による水素タンクの水素消費は１．７２ＭＰａ（２４９ｐｓｉｇ）であった。３３０分後、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。サンプルはエタノールで希釈して調製し、ガスクロマトグラフ法で分析した。サンプルは９６．６％のオクタメチレンジアミンを含んでいた。ＯＤＮの転化率は１００％であった。
【００３９】
（比較例Ｃ）
（水酸化テトラメチルアンモニウム５水和物の非存在下、オクタメチレンジアミンを生成するためのラネー（Ｒａｎｅｙ）（登録商標）Ｎｉ２４００によるオクタンジニトリルの回分式水素化）
１００ｃｃの加圧反応容器に、２．００ｇのラネー（Ｒａｎｅｙ）Ｎｉ２４００のスラリー（乾燥重量、〜１．０ｇ）、２．５０ｇの水、３０．０２ｇの１，８−オクタンジニトリル（ＯＤＮ）を仕込んだ。反応器を窒素でパージし、圧力漏れ試験を行った。その後、水素で反応器をパージした。水素パージ後、機械的に７００ＲＰＭで攪拌しながら、反応器を水素で２．７６ＭＰａ（４００ｐｓｉｇ）まで加圧し、７５℃まで加熱した。１５分の反応によって１リットル水素タンクから０．１５２ＭＰａ（２２ｐｓｉｇ）の水素を急激に消費し、その後反応は急速に低下した。１２０分後、反応による水素消費は僅かに０．２２８ＭＰａ（３３ｐｓｉｇ）であって、反応は実質的に停止していた。この時点で、浸漬チューブによって反応器から液体サンプルを抜き出した。サンプルはエタノールで希釈して調製し、ガスクロマトグラフ法で分析した。サンプルは２．２％のオクタメチレンジアミン、６．０％の８−アミノオクタンニトリルおよび９１．４％の１，８−オクタンジニトリルを含んでいた。
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年6月10日(2003.6.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
ジニトリルをジアミンおよび／またはアミノニトリルに変換するプロセスであって、（１）ジニトリル、（２）水素、（３）第ＶＩＩＩ族元素を含む触媒、並びに（４）水酸化第４級アンモニウム、シアン化第４級アンモニウム、フッ化第４級アンモニウム、水酸化第４級ホスホニウムおよびチオシアン化第４級アンモニウムからなる化合物群より選ばれる１種以上の改質剤、を含む反応混合物を生成する工程を含み、溶剤の非存在下でジニトリルの少なくとも一部がジアミンおよび必要に応じてアミノニトリルに変換されるのに十分な圧力と温度で行われることを特徴とするプロセス。
【手続補正書】
【提出日】平成15年7月16日(2003.7.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項８】
改質剤対ジニトリルの重量比が約１：５０００〜約１：５０の範囲にあることを特徴とする請求項７に記載のプロセス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１６】
改質剤対ジニトリルの重量比が約１：５０００〜約１：５０の範囲にあることを特徴とする請求項１５に記載のプロセス。
【国際調査報告】
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