(57)【要約】  本発明は、アミノ交換プロセスに連結されたエチレンアミン生成プロセスを使用するエチレンアミンの製造方法を提供する。エチレンアミン生成プロセスとアミノ交換プロセスとの組合せは、単一のプロセスから得ることができるプロダクトミックスの柔軟性を改善して、改善された、より望ましいプロダクトミックスを有するエチレンアミン組成物の製造を可能にする。
2012504610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）エチレンアミン生成プロセスを用いて１種又はそれ以上のエチレンアミンを含むエチレンアミン組成物を製造し；
（ｂ）前記エチレンアミン組成物の少なくとも一部をアミノ交換反応させて、アミノ交換されたエチレンアミン組成物を形成させる
工程を含んでなるエチレンアミンの製造方法であって、
前記のアミノ交換されたエチレンアミン組成物が少なくとも１種のエチレンアミンを、前記工程（ｂ）でアミノ交換反応されるエチレンアミン組成物中に存在するその量よりも多い量で含むエチレンアミンの製造方法。
【請求項２】
前記エチレンアミン組成物から少なくとも１種のエチレンアミンの少なくとも一部を除去する工程を更に含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エチレンアミン生成プロセスが、二塩化エチレン（ＥＤＣ）プロセス又は還元的アミノ化（ＲＡ）プロセス又は縮合プロセスを含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エチレンアミン組成物がＨＰＡ、ＰＥＨＡ、ＡＥＥＡ、ＡＥＰ、ＰＩＰ、ＴＥＰＡ、ＴＥＴＡ、ＤＥＴＡ及びＥＤＡからなる群から選ばれた１種又はそれ以上のエチレンアミンを含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アミノ交換反応工程が、前記工程（ｂ）においてアミノ交換反応されるエチレンアミン組成物と比較して、前記のアミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中に存在するＴＥＴＡ、ＤＥＴＡ、ＥＤＡ又はＡＥＰの少なくとも１種の量を増加させる請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記アミノ交換反応を、固定床反応器を用いて、実施する請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記アミノ交換反応を、アミノ交換反応触媒上で、実施する請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記アミノ交換反応触媒がＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ又はそれらの混合物を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記アミノ交換反応触媒がシリカを含む遷移アルミナを含む担体を有する請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記アミノ交換反応触媒が押出Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2担体に担持されたＲｅ及びＮｉを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
前記アミノ交換反応触媒が、
（ａ）遷移アルミナ及びアルミナの重量百分率より小さい重量百分率を有する第２の金属の酸化物を含む酸性混合金属酸化物を含む担体部分と、
（ｂ）ニッケル及びレニウムを含む触媒部分とを含み；前記触媒部分が触媒組成物の２５重量％又はそれ以下であり、前記触媒部分が、触媒組成物の総重量に基づき、２〜２０重量％の範囲の量でニッケルを含み、
前記触媒部分にホウ素が存在しない、
請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記アミノ交換反応触媒が、
（ａ）遷移アルミナ及びアルミナの重量百分率より小さい重量百分率を有する第２の金属の酸化物を含む酸性混合金属酸化物を含む担体部分と、
（ｂ）コバルト、ニッケル及び銅からなる群から選ばれた１種又はそれ以上の金属を含む、触媒組成物の２５重量％又はそれ以下の触媒部分とを含み、
前記触媒組成物中にホウ素が存在しない、
請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記触媒部分がコバルト、ニッケル及び銅からなる群から選ばれた２種又は３種の金属を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記アミノ交換反応を、水素又はアンモニアの存在下で、実施する請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記アミノ交換プロセスがエチレンアミン生成プロセスに部分的又は完全に一体化されている請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、米国仮特許出願第６１／１９５，４５４号（出願日：２００８年１０月６日；発明の名称：METHOD OF MANUFACTURING ETHYLENEAMINES）の利益を主張する。この特許出願の開示を参照することによって本明細書中に組み入れる。
【背景技術】
【０００２】
エチレンアミンを生成させる多くのプロセスが知られている。これらのプロセスのうち、最もよく使用される２つのプロセスは、（１）二塩化エチレン（ＥＤＣ）とアンモニア（ＮＨ3）との反応と、それに続く水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）での中和による、エチレンアミン及び塩の生成（本明細書中では「ＥＤＣプロセス」と称する）；並びに（２）不均一触媒上におけるアンモニア（ＮＨ3）によるモノエタノールアミン（ＭＥＡ）の還元的アミノ化（本明細書中では「ＲＡプロセス」と称する）である。第３の実施可能な技術は、エチレンアミンの生成のためには当業界で一般的に実施されていないが、縮合である。縮合反応は、２つの分子（基）が結合して、小分子（例えば水又はアンモニア）を失いながら、単一分子を生成させる化学反応である。
【０００３】
ＥＤＣプロセスは典型的にはあらゆる種類のエチレンアミンを生成するが、ＲＡプロセスは比較的軽質の(lighter)アミン、例えばエチレンジアミン及びジエチレントリアミンの生成において選択性が高い。縮合プロセスは、典型的には、ＥＤＣプロセスとＲＡプロセスとのほぼ中間であるプロダクトミックス (product mix)を生じる。これらの技術のいずれの場合も、達成可能なプロダクトミックスの柔軟性（flexibility）は、化学構造、使用するプロセス、広範囲の反応条件にわたる運転に必要な投資コスト並びに材料を反応器に循還させるのに必要な資本投資コスト及び運転コストによって制約されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既知のエチレンアミン生成プロセスに固有の制約を考慮して、改善されたプロダクトミックス柔軟性をエチレンアミン製造業者に提供でき、且つ既存のエチレンアミン生成プロセスにコスト効率よく組み込むことができるか又は新しいプラントに設計できるであろうエチレンアミンの製造方法が得られれば望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、アミノ交換反応プロセス（transamination process）と連結されたエチレンアミン生成プロセスを使用するエチレンアミンの製造方法を提供する。エチレンアミン生成プロセスとアミノ交換プロセスとの組合せは、単一の方法から得ることができるプロダクトミックス柔軟性を改善し、制御可能に異なる、より望ましいプロダクトミックスを有するエチレンアミン組成物の製造を可能にする。より具体的には、より不所望なエチレンアミンのプロダクトミックス（例えば還元的アミノ化などの比較的制御性が低いエチレンアミン生成プロセスから生じる）をアミノ交換反応プロセスに供することによって、より不所望なエチレンアミンのプロダクトミックスをより望ましいエチレンアミンのプロダクトミックスに転位させることができる。
【０００６】
多くの態様において、本発明の方法は、（ａ）エチレンアミン生成プロセスを用いて１種又はそれ以上のエチレンアミンを含むエチレンアミン組成物を製造し；（ｂ）前記エチレンアミン組成物の少なくとも一部をアミノ交換反応させて、アミノ交換されたエチレンアミン組成物を生成させる工程を含んでなる。アミノ交換されたエチレンアミン組成物は、少なくとも１種のエチレンアミンを、工程（ｂ）でアミノ交換されるエチレンアミン組成物中に存在するその量よりも多い量で含む。このように、生成物の組成物中の１種又はそれ以上の望ましいエチレンアミン（例えばＤＥＴＡ、ＡＥＰ及びＴＥＴＡ）が、工程（ｂ）でアミノ交換される組成物と比較して増加する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図１Ａ】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図１Ｂ】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図１Ｃ】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図１Ｄ】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図１Ｅ】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図２】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図２Ａ】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図２Ｂ】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図２Ｃ】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【図２Ｄ】本発明に係るエチレンアミンの製造方法の一態様のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に、本発明の代表的な態様により詳細に言及する。本発明を、以下に列挙する態様に関連して説明するが、本発明をこれらの態様に限定する意図がないことは理解できるであろう。むしろ、本発明は、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれることができる代替形態、変形形態及び均等形態を全て網羅するものとする。
【０００９】
当業者ならば、本発明に使用でき且つ本発明の実施の範囲内に含まれる、本明細書中に記載したのと同様な又は均等な多くの方法及び材料を理解できるであろう。本発明は、記載した方法及び材料に決して限定するものではない。
【００１０】
本明細書中に記載した全ての出版物及び特許は、例えば本明細書中に記載する発明に関連して使用できる、出版物中に記載された構成概念及び方法を説明及び開示する目的で、参照によりその全体を本明細書中に組み入れる。本明細書中で取り上げる出版物は、本出願の出願日前のそれらの開示のみを目的として記載する。これらの開示はいずれも、本発明者らが、先行発明という理由でこのような開示に先行する権利がないことを認めるものと解してはならない。
【００１１】
特に断らない限り、本明細書中で使用する技術用語及び化学用語は、本発明が属する技術分野における通常の技術を有する者に一般に理解されているのと同じ意味を有する。本発明の実施又は試験は、本明細書中に記載したものと同様な又は均等な任意の方法、装置及び材料を使用できるが、好ましい方法、装置及び材料を以下に記載する。
【００１２】
本明細書中で使用する以下の略語は以下の意味を有する：
ＡＥＥＡはアミノエチルエタノールアミンを意味する。
ＡＥＰはアミノエチルピペラジンを意味する。
ＤＥＴＡはジエチレントリアミンを意味する。
ＥＤＡはエチレンジアミンを意味する。
ＥＤＣは二塩化エチレンを意味する。
ＨＥＰはヒドロキシエチルピペラジンを意味する。
ＨＰＡは重質(heavy)ポリアミンを意味する。
ＭＥＡはモノエタノールアミンを意味する。
ＰＥＨＡはペンタエチレンヘキサミンを意味する。
ＰＩＰはピペラジンを意味する。
ＴＥＰＡはテトラエチレンペンタミンを意味する。
ＴＥＴＡはトリエチレンテトラミンを意味する。
【００１３】
本発明は、アミノ交換プロセスに連結されたエチレンアミン生成プロセスを使用するエチレンアミンの製造方法を提供する。エチレンアミン生成プロセスとアミノ交換反応プロセスとの組合せは、単一のプロセスによってもたらされるプロダクトミックスの柔軟性を改善し、それによって、改善されたプロダクトミックスを有するエチレンアミン組成物の製造を可能にする。
【００１４】
本発明の方法は、エチレンアミン生成プロセスを用いてエチレンアミン組成物を製造する工程を含む。エチレンアミンの生成に有用な任意のプロセスを本発明に従って使用できる。エチレンアミンの生成のために知られた多くのプロセスのうち、最もよく使用される２つのプロセスは、（１）二塩化エチレン（ＥＤＣ）とアンモニア（ＮＨ3）との反応と、それに続く水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）での中和による、エチレンアミン及び塩の生成（本明細書中では「ＥＤＣプロセス」と称する）；並びに（２）不均一触媒上におけるアンモニア（ＮＨ3）によるモノエタノールアミン（ＭＥＡ）の還元的アミノ化（本明細書中では「ＲＡプロセス」と称する）である。第３の実施可能な技術は、当業界で一般的には実施されていないが、縮合（condensation）である。縮合反応は、２つの分子（基）が結合して、小分子（例えば水又はアンモニア）を失いながら、単一分子を形成する化学反応である。
【００１５】
ＥＤＣプロセス、ＲＡプロセス又は縮合プロセスのいずれを用いるとしても、達成可能なプロダクトミックスの柔軟性は、化学構造、使用するプロセス、広範囲の反応条件にわたる運転に必要な投資コスト並びに材料を反応器に循還させるのに必要な資本投資コスト及び運転コストによって制約される。例えば、ＲＡプロセスの混合物はＥＤＡを約７０重量％、ＤＥＴＡを約１０重量％含み、ＰＩＰ、ＡＥＰ、ＡＥＥＡ、ＴＥＴＡ、ＴＥＰＡ、ＰＥＨＡ及び／又はＨＰＡをそれほど増加させることなくＤＥＴＡを選択的に増加させる能力は、化学構造及びプロセスによって制約される。ＥＤＣプロセスは、その反応化学により、ＲＡプロセスよりも高いプロダクトミックスの柔軟性を有するが、不所望な同族体を増加させることなく、特定の同族体を選択的に増加させる能力は、この場合も制約される。本発明は、エチレンアミン生成プロセスをアミノ交換反応プロセスと組合せてプロダクトミックスの柔軟性を改善する、改善されたエチレンアミンの製造方法を提供することによって、これらの制約に対処する。
【００１６】
有用なエチレンアミン生成プロセスについて、以下により詳細に説明する。
【００１７】
二塩化エチレンプロセス（ＥＤＣプロセス）
本発明の一部の態様においては、ＥＤＣプロセスを用いてエチレンアミンを生成する。本明細書中で使用する用語「ＥＤＣプロセス」は、エチレンアミンを生成させるための二塩化エチレンルートを指す。このルートでは、二塩化エチレン（１，２−ジクロロエタン）をアンモニアと反応させてから中和（例えばＮａＯＨによって）することによって、エチレンアミン種と塩との混合物を生成させる。
【００１８】
ＮａＯＨ
二塩化エチレン（ＥＤＣ）＋ＮＨ3  ―――→  エチレンアミンの混合物＋塩
【００１９】
The Encyclopedia of Chemical Process and Design中に報告されているように、典型的なプロセスでは、二塩化エチレン、アンモニア及び循還液体を一緒にして高圧反応器に供給し、そこでそれらが反応して、エチレンジアミンとポリアミンとの混合物が形成される。これらの生成物は、塩酸塩の形態で反応器から出ていく。反応器から出た後、未反応のアンモニアは、反応器流出液からストリップして、ＥＤＡ反応器に循還させることができる。過剰のアンモニアを全て除去した後、次に、エチレンジアミン生成物を水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と混合して遊離アミンを遊離させ、同時に結果として塩化ナトリウムが形成される。アミンの遊離後、次に、アミン生成物を塩化ナトリウム及び水と共にエバポレーターに供給し、塩化ナトリウムを晶出させることができる。蒸発生成物は、所望ならば、蒸留によって分離できる。
【００２０】
ＥＤＣルートを用いる場合、ジエチレントリアミン（ＤＥＴＡ）の生成を引き起こす典型的な一連の反応は以下の通りである：
２Ｃ2Ｈ4Ｃｌ2＋３ＮＨ3  ―→Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ2Ｈ4ＮＨ2・４ＨＣｌ
Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ2Ｈ4ＮＨ2・４ＨＣｌ＋４ＮａＯＨ→Ｈ2ＮＣ2Ｈ4ＮＨＣ2Ｈ4ＮＨ2＋
４ＮａＣｌ＋４Ｈ2Ｏ
【００２１】
ＥＤＣプロセスは、典型的には、ＥＤＡ、ＰＩＰ、ＤＥＴＡ、ＡＥＰ、ＴＥＴＡ、ＴＥＰＡ、ＰＥＨＡ、ＨＰＡ、ＰＥＨＡ、ＴＥＰＡ及びＴＥＴＡを含むエチレンアミンの混合物を生成する。
【００２２】
ＥＤＣプロセスの反応の実施に有用な反応器の型は、プラグフロー型反応器及び管型反応器である。ＥＤＣとＮＨ3との反応性は、反応が自己触媒的であるようなものであり、ＥＤＣプロセスには典型的には触媒は用いない。
【００２３】
ＥＤＣプロセスに典型的な反応条件は、当業界で知られており、例えば反応器に約２０００ｐｓｉｇの圧力を供給しながら、反応器中の混合物を約１４０℃まで加熱することを含む。
【００２４】
多くの態様において、ＥＤＣプロセスに続いて、水及び塩の回収プロセスを行う。水及び塩は、典型的には、晶析器とも称する一連のエバポレーターによってこのプロセスから除去し、続いて従来の蒸留を行う。
【００２５】
還元的アミノ化プロセス（ＲＡプロセス）
本発明の一部の態様において、エチレンアミン生成プロセスは還元的アミノ化プロセス（ＲＡプロセス）である。還元的アミノ化（ＲＡ）においては、１種又はそれ以上のアルカノールアミン（例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミン）を含む供給流を、触媒（例えばＮｉ−Ｒｅ不均一触媒）の存在下でアンモニア（ＮＨ3）と反応させて、典型的にはエチレンジアミン（ＥＤＡ）を含むエチレンアミンの混合物を生成する。
１種又はそれ以上のアルカノールアミン＋ＮＨ3→エチレンアミンの混合物
【００２６】
アルカノールアミンは、少なくとも１つの直鎖、分岐鎖又は環状アルキレン鎖、少なくとも１つのヒドロキシル基及び少なくとも１つのアミン部分を含む化合物を含む。好ましい態様において、アルキレン鎖は炭素数が２〜２０、好ましくは２〜１０、より好ましくは２〜５である。言うまでもなく、エチレン、即ち−ＣＨ2ＣＨ2−が好ましい。エタノールアミンの例としては、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンが挙げられるが、他のエタノールアミンも有用な場合がある。
【００２７】
代表的な態様において、ＲＡ反応器に供給するＲＡ供給流は、エタノールアミンの全含有量に基づき、約７０重量％又はそれ以上のモノエタノールアミン、約３０重量％又はそれ以下のジエタノールアミン及び約１５重量％又はそれ以下のトリエタノールアミンを含む。典型的には、ジエタノールアミン及びトリエタノールアミンの合計は約３０重量％又はそれ以下である。一部の態様において、ＲＡ供給流は、約９０重量％又はそれ以上のモノエタノールアミン、約３重量％又はそれ以下のジエタノールアミン及び約０．５重量％又はそれ以下のトリエタノールアミンを含む。他の態様において、ＲＡ供給流は、約９９．５重量％又はそれ以上のモノエタノールアミン、約０．３重量％又はそれ以下のジエタノールアミン及び約０．１重量％又はそれ以下のトリエタノールアミンを含む。
【００２８】
ＲＡ供給流は、典型的には、ＲＡ供給流中に存在するアルコール性ヒドロキシル基の化学量論的量を超える量で、アンモニアも含む。一部の態様において、ＲＡ供給流中にはエタノールアミン１モル当たり少なくとも１５モルのアンモニアが存在する。他の態様において、供給流中には少なくとも１５モル又は少なくとも２０モルのアンモニアが存在する。
【００２９】
水も、ＲＡ供給流中に、例えば約０〜１０重量％、より典型的には０〜５重量％の範囲の量で存在できる。
【００３０】
一部の態様においては、アミン成分も、ＲＡプロセスの供給流中に含ませる。アミンの例としては、ＥＤＡ、ＰＩＰ、ＤＥＴＡ及びＴＥＴＡが挙げられる。アミン成分は、未反応アミン成分の循還によって、ＲＡ供給流中に導入できる。
【００３１】
ＲＡプロセスに代表的な触媒は当業界で知られており、例えばニッケルレニウム型触媒を含む。他の遷移金属触媒、例えばＣｏ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ，Ｐｄ、Ｐｔ又はそれらの混合物も有用である場合もある。これらの触媒は、典型的には、担体、例えばＡｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2又はＳｉＯ2などの酸化物担体に担持される。ゼオライト触媒、例えばモルデナイト、フォージャサイト及びチャバサイトも有用である。
【００３２】
特に好ましい態様において、触媒材料は、ニッケル及びレニウムを含む水素化／脱水素化触媒成分を組み込んでいる。ニッケル対レニウムの重量比は広範囲にわたって変化できる。例えば、ニッケル対レニウムの重量比は、約１：１０００〜１０００：１、好ましくは１：１００〜１００：１、より好ましくは１：５０〜５０：１の範囲であることができる。更に望ましくは、ニッケル対レニウムの重量比は、これらの範囲内であって、重量比が約１：１よりも大きい。一部の態様においては、約３；１〜約１０：１の重量比を用いるのが適当であろう。不均一触媒がニッケル及びレニウムを組み込んでいる好ましい態様において、有用な担体はアルミナ−シリケート粒子である。このような触媒及びこのような担体に担持されたこのような不均一触媒の製造方法は、米国特許第６，５３４，４４１号に更に詳しく記載されている。米国特許第４，１２３，４６２号及び第４，１１１，８４０号に報告されているニッケル及びレニウム触媒も有用である。
【００３３】
金属触媒の使用時において触媒活性を保持するためには、ＲＡ反応器に水素ガスを導入するのが望ましいことが多い。水素ガスは、アミノ化供給流とは別の供給流として又はアミノ化供給流の一成分としてアミノ化反応器に供給できる。存在する水素の量は、アミノ化供給流中の総モルに基づき、典型的には約０．０００１〜約３０モル％、より典型的には約０．０１〜約２モル％の範囲である。
【００３４】
アミノ化反応の温度は、アミノ化反応に使用する触媒の型に基づいて選択する。Ｎｉ−Ｒｅの場合には、温度は、典型的には、約１２０〜約２２５℃、より典型的には約１５０〜約２１５℃の範囲である。圧力は典型的には約１０００〜約４０００ｐｓｉの範囲である。
【００３５】
流出物流は、ＲＡ反応器から取り出した後、様々な分離工程に供して、種々の成分を除去することができる。例えば、流出物流を蒸留に供して、水、アンモニア、エチレンジアミン、モノエタノールアミン、ヒドロキシエチルピペラジン、アミノエチルエタノールアミンなどを除去することができる。
【００３６】
ＲＡプロセスは、典型的には、エチレンアミンＥＤＡ及びＤＥＴＡを多く含むエチレンアミンの混合物を生成し、微量のＨＰＡ、ＰＥＨＡ、ＡＥＥＡ、ＡＥＰ、ＰＩＰ、ＴＥＰＡ及びＴＥＴＡを含む。例えば、一部の態様において、エチレンアミン組成物は、ＥＤＡを約７０重量％、ＤＥＴＡを約１０重量％並びにＨＰＡ、ＰＥＨＡ、ＡＥＥＡ、ＡＥＰ、ＰＩＰ、ＴＥＰＡ及びＴＥＴＡを合計約２０重量％含む。
【００３７】
縮合プロセス
第３の実施可能な技術は、エチレンアミンの生成のためには当業界で一般的に実施されていないが、縮合である。一般的には、縮合反応は、２つの分子又は官能基が結合して、小分子を失いながら、単一分子を形成する化学反応である。一部の態様において、ヒドロキシル含有物質はアミンと反応して、それとは異なるアミンと水とを生成する。例えば、エタノールアミンとエチレンアミンとの反応は、水を失いながら、新しいエチレンアミンを生成する。一部の態様において、１種のアミンは１種のアミンと反応して、それらとは異なるアミンとアンモニアとを生成する。例えば１種のエチレンアミンと１種のエチレンアミンとの反応は、アンモニアを失いながら、新しいエチレンアミンを生成する。縮合プロセスに関する更なる詳細は、例えば米国特許第５，２２５，６００号（Ｋｉｎｇら）に記載されている。
【００３８】
ＥＤＣプロセス、ＲＡプロセス及び縮合プロセスについては、達成可能なプロダクトミックスの柔軟性は、化学構造、使用するプロセス、広範囲の反応条件にわたる運転に必要な投資コスト並びに物質を反応器に循還させるのに必要な資本投資コスト及び運転コストによって制約される。例えば、ＲＡプロセスの混合物は、ＥＤＡ約７０重量％、ＤＥＴＡ約１０重量％を含み、ＰＩＰ、ＡＥＰ、ＡＥＥＡ、ＴＥＴＡ、ＴＥＰＡ、ＰＥＨＡ及び／又はＨＰＡをそれほど増加させることなく、ＤＥＴＡを選択的に増加させる能力は、化学構造及びプロセスによって制約される。ＥＤＣプロセスは、反応化学のため、ＲＡプロセスより高いプロダクトミックスの柔軟性を有するが、不所望な同族体を増加させることなく特定の同族体を選択的に増加させる能力は、同様に制約される。
【００３９】
アンモニア／水素の回収
本発明に係るエチレンアミンの製造方法には、１つ又はそれ以上のアンモニア回収システムを使用できる。アンモニア回収システムは、流体流からアンモニア及び、場合によっては、１種又はそれ以上のその他の成分（例えば水素）を分離させる。
【００４０】
アンモニア回収システムは、所望に応じて、全プロセスの任意の場所に配置できる。好ましくは、１つ又はそれ以上のアンモニア回収システムは、アンモニア回収システム及び／又は他のプロセスユニットの数を最小限に抑えるような方法で使用する。回収アンモニアは、任意の所望な方法で使用できる。例えば、回収アンモニアの純度レベルによっては、回収アンモニアをプロセスの別の場所、例えば反応器の入口に再循還してもよい。有利なことに、このような回収アンモニアは、アンモニアが反応において消費される反応器への「補給」アンモニアとして使用できる。
【００４１】
アンモニア回収システムは、当業界で知られた任意の型のアンモニア回収システムであることができる。例えば、アンモニア回収システムは、蒸留カラム、複数の単段分離器、圧縮機、冷却機及び／又は吸収器を多くの種々の組合せで利用することなどができる。
【００４２】
分離
エチレンアミン生成プロセス（例えばＥＤＣプロセス、ＲＡプロセス又は縮合プロセス）を用いてエチレンアミンの混合物を生成させた後、得られたエチレンアミン組成物は次に、１つ又はそれ以上の分離工程に供することができる。分離工程においては、少なくとも１種のエチレンアミンの少なくとも一部をエチレンアミン組成物から除去して、分離混合物を形成する。例えば、エチレンアミンＥＤＡ、ＤＥＴＡ、ＨＰＡ、ＰＥＨＡ、ＡＥＥＡ、ＡＥＰ、ＰＩＰ、ＴＥＰＡ及びＴＥＴＡを、エチレンアミン組成物から部分的に又は完全に除去することができる。得られた分離エチレンアミン組成物は、１種又はそれ以上のエチレンアミンを含む。一部の態様において、分離エチレンアミン組成物は、２種若しくはそれ以上のエチレンアミン又は３種若しくはそれ以上のエチレンアミンを含む。分離工程は典型的には、エチレンアミン類を分離するための１種又それ以上の既知の技術、例えば、蒸留（任意的に垂直分割型カラム(divided wall column)を用いる）、膜分離、溶融結晶化及び反応蒸留を使用して実施する。
【００４３】
アミノ交換
エチレンアミン組成物の生成後、エチレンアミン組成物は次にアミノ交換させる。アミノ交換は、１種の化合物から別種の化合物へのアミノ基の転移、又は１種の化合物内のアミノ基の転位である。アミノ交換は少なくとも１種のエチレンアミンを、アミノ交換される混合物中に存在するその量に比較して増加させる。即ち、アミノ交換は、エチレンアミン組成物中に存在する少なくとも１種のエチレンアミンの量を、アミノ交換前に存在するその量に比較して増加させる。例えば、代表的な実施態様において、アミノ交換は、アミ交換されるエチレンアミン組成物（即ち、アミノ交換供給材料）中で０重量％であったＤＥＴＡの量を、アミノ交換されたエチレンアミン組成物中では２３重量％まで増加させることができる。
【００４４】
アミノ交換反応器の前及び／又は内部で、任意的に、１種又はそれ以上の追加成分をエチレンアミン反応体と合することもできる。例えば、アンモニア（ＮＨ3）をアミノ交換供給流に含ませて、好ましくない反応の程度を最小限に抑えることができる。別の例として、水素を、触媒活性及び生成物選択性に作用するのに十分な量で、アミノ交換供給流に含ませることができる。水素の代表的な量としては、液体供給材料に基づき、約０．００１〜約１０．０モル％が挙げられる。
【００４５】
アミノ交換反応は、任意の適当な反応器中で実施できる。このような反応器としては、回分反応器、連続固定床反応器、スラリー床反応器、流動床反応器、触媒蒸留反応器、これらの組合せなどが挙げられる。或る態様では、固定床反応器が好ましい。固定床反応器は、所定の位置に保持され且つ固定基準フレームに対して実質的に移動しない触媒ペレットを含む。反応器供給材料の少なくとも一部が、触媒ペレット上を通り（流れ去り）、反応して生成物を形成する。
【００４６】
反応器条件は、使用する反応器供給材料及び触媒を所与として、望ましいプロダクトミックスを形成するように設定できる。好ましくは、反応器条件は、運転コストの削減などのために、比較的穏やかである。好ましいアミノ交換反応温度は約１３０〜約１８０℃、好ましくは約１３０〜約１７０℃、更に好ましくは約１３０〜約１６０℃の範囲の温度であることができる。好ましいアミノ交換反応圧力は約２００〜約２０００ｐｓｉｇの範囲の圧力であることができる。好ましいアミノ交換反応用反応器の空間速度は、エチレンアミン類約５〜約５０グラムモル／ｋｇ（触媒）／時の範囲であることができる。好ましい態様において、本発明に係るアミノ交換反応は、約２５％又はそれ以上、例えば約２５〜約６５％の範囲の供給材料転化率を有することができる。
【００４７】
本発明に係る方法には、アミノ交換反応を触媒できる任意の触媒を使用できる。このような触媒は周知である。好ましい触媒としては、水素化触媒又は脱水素化触媒が挙げられる。水素化触媒はニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、コバルト（Ｃｏ）、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）及びそれらの組合せから作られたものであることができる。本発明に係る方法では、アミノ交換反応用の触媒を担持できる任意の触媒担体を使用できる。触媒担体は周知であり、例えば金属酸化物が挙げられる。好ましい態様においては、混合金属酸化物を使用し、より好ましくは、シリカを含む遷移アルミナを使用する。
【００４８】
好ましい触媒の１つは、Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2担体に担持された、レニウム及びニッケルを含む選択的且つ安定な触媒である。このような触媒は、米国特許第６，５３４，４４１号（Ｂａｒｔｌｅｙら）に記載されている。記載されているように、このような触媒は、ニッケル及びレニウムを活性金属として含む。より詳しくは、この触媒は、約２〜約７５重量％のニッケルを含むことができ、ニッケル対レニウムの重量％比が約１：１〜約２００：１である。この触媒は好ましくは、約５〜約６５重量％のシリカを含むアルミナ−シリカ担体に担持され、好ましくは約３０〜約４５０ｍ2／ｇのＢＥＴ表面積を有する。この触媒は任意的にホウ素を含み、好ましくはホウ素対ニッケルの重量％比が約１又はそれ以下である。触媒のニッケル含量、ニッケル対レニウム重量％比及びホウ素対ニッケル重量％比、担体表面積並びに担体のシリカ含量は、指定した活性を有する触媒組成物を提供するように且つ特定のアミンプロダクトミックスを生成するように、選択できる。
【００４９】
別の好ましいアミノ交換反応触媒は、米国仮特許出願第６１／１９５，４５５号（Stephen W. Kingら；発明の名称：CATALYST COMPOSITIONS INCLUDING MIXED METAL OXIDE COMPLEX AS SUPPORT；出願日：２００８年１０月６日）に記載されている。
【００５０】
一部の態様において、アミノ交換反応触媒は、（ａ）遷移アルミナ及び第２の金属の酸化物を含む酸性混合金属酸化物を含む担体部分と、（ｂ）ニッケル及びレニウムを含む触媒部分とを含み、前記の第２の金属の酸化物はアルミナの重量百分率より小さい重量百分率を有し、前記触媒部分は触媒組成物の２５重量％又はそれ以下であり、前記触媒部分は、触媒組成物の総重量に基づき、２〜２０重量％の範囲の量でニッケルを含み、前記触媒部分にホウ素は存在しない。
【００５１】
一部の態様において、遷移アルミナはδアルミナを含み、γ、θ又はαアルミナのうち１種又はそれ以上を更に含むことができる。一部の態様において、遷移アルミナはθアルミナを含み、γ又はαアルミナのうち１種又はそれ以上を更に含むことができる。一部の態様において、担体部分は少なくとも５０重量％の遷移相アルミナを含む。
【００５２】
一部の態様において、第２の金属の酸化物は、周期表の第ＩＩＡ族、第ＩＩＩＡ族、第ＩＶＡ族、第ＶＡ族、第ＶＩＡ族、第ＩＩＢ族、第ＩＩＩＢ族、第ＩＶＢ族、第ＶＢ族、第ＶＩＢ族、第ＶＩＩＢ族及び希土類元素から選ばれた少なくとも１種の元素を含む。第２の金属の酸化物の例は珪素、ランタン、マグネシウム、ジルコニウム、ホウ素、チタン、ニオブ、タングステン及びセリウムを含む。一部の態様において、担体部分は、担体部分の重量に基づき、５重量％〜５０重量％未満、又は５〜３５重量％の範囲の量で第２の金属の酸化物を含む。
【００５３】
一部の態様において、担体部分は１０〜２００ｍ2／ｇの範囲又は８０〜１８０ｍ2／ｇの範囲の表面積を有する。
【００５４】
一部の態様において、ニッケル及びレニウムは３：１〜１４：１の範囲の重量比で触媒部分中に存在する。
【００５５】
一部の態様において、触媒は選択性促進剤を更に含む。選択性促進剤は、周期表の第ＩＡ族、第ＩＩＡ族、ホウ素以外の第ＩＩＩＡ族、第ＩＶＡ族、第ＶＡ族、第ＶＩＡ族、第ＶＩＩＡ族、第ＶＩＩＩＡ族、第ＩＢ族、第ＩＩＢ族第ＩＶＢ族から選ばれた少なくとも１種の元素を含むことができる。
【００５６】
更に別の好ましいアミノ交換反応触媒は、米国仮特許出願第６１／１９５，４３４号（Stephen W.Kingら；発明の名称：COBALT CATALYSTS FOR AMINE CONVERSION；出願日：２００８年１０月６日）に記載されている。一部の態様において、触媒組成物は、（ａ）遷移アルミナ及びアルミナの重量百分率より小さい重量百分率を有する第２の金属の酸化物を含む酸性混合金属酸化物を含む担体部分と、（ｂ）コバルト、ニッケル及び銅からなる群から選ばれた１種又はそれ以上の金属を含む、触媒組成物の２５重量％又はそれ以下の触媒部分とを含み、レニウムを全く含まないか又は０．０１重量％しか含まない。
【００５７】
一部の態様において、触媒部分は、触媒組成物の２０重量％又はそれ以下、例えば、触媒組成物の３〜１８重量％又は５〜１０重量％の範囲である。
【００５８】
一部の態様において、触媒部分はコバルト、ニッケル及び銅からなる群から選ばれた２種又は３種の金属、例えばコバルト及びニッケルを含む。
【００５９】
一部の態様において、コバルト及びニッケルは１：９〜９：１又は１：４〜４：１の範囲の重量比で存在する。一部の態様においては、触媒部分はレニウムを全く含まないか又は０．００５重量％しか含まない。
【００６０】
一部の態様において、触媒組成物は、選択性促進剤を更に含む。選択性促進剤の例は、周期表の第ＩＡ族、第ＩＩＡ族、第ＩＩＩＡ族、第ＩＶＡ族、第ＶＡ族、第ＶＩＡ族、第ＶＩＩＡ族、第ＶＩＩＩＡ族、第ＩＢ族、第ＩＩＢ族第ＩＶＢ族から選ばれた少なくとも１種の元素を含む。選択性促進剤はレニウム、ロジウム、白金、パラジウム又はイリジウムではない。
【００６１】
一部の態様において、遷移アルミナはδアルミナを含み、γ、θ又はαアルミナのうち１種又はそれ以上を更に含むことができる。一部の態様において、遷移アルミナはθアルミナを含み、γ又はαアルミナのうち１種又はそれ以上を更に含むことができる。担体部分は、少なくとも５０重量％の遷移相アルミナを含むことができる。
【００６２】
一部の態様において、第２の金属の酸化物は、周期表の第ＩＩＡ族、第ＩＩＩＡ族、第ＩＶＡ族、第ＶＡ族、第ＶＩＡ族、第ＩＩＢ族、第ＩＩＩＢ族、第ＩＶＢ族、第ＶＢ族、第ＶＩＢ族、第ＶＩＩＢ族及び希土類元素から選ばれた、少なくとも１種の元素を含む。例としては珪素、ランタン、マグネシウム、ジルコニウム、ホウ素、チタン、ニオブ、タングステン及びセリウムを含む。
【００６３】
一部の態様において、担体部分は、担体部分の重量に基づき、５重量％〜５０重量％未満又は５〜３５重量％の範囲の量で第２の金属の酸化物を含む。
【００６４】
一部の態様において、担体部分は１０〜２００ｍ2／ｇの範囲又は８０〜１８０ｍ2／ｇの範囲の表面積を有する。
【００６５】
前記触媒の態様はエチレンジアミンに対して著しく改善された選択性を示す。有利なことに、このような触媒は、比較的穏やかな温度及び圧力条件においてはるかに改善された選択性を実現できる。例えば、このような触媒は、１１０〜１８０℃、好ましくは１３０〜１６０℃の範囲の温度及び２０００ｐｓｉｇ又はそれ以下の圧力において所望の生成物選択性を実現できる。
【００６６】
アミノ交換後、アミノ交換反応器からの流出物は、回収のための一般的な分離システムに戻すか、分離精製システムによって回収するか又は共通分離スキームの任意の組合せであることができる。
【００６７】
本発明に係る方法によって製造される１種又はそれ以上のエチレンアミンは、当業界で知られた任意の方法によって分離（精製）できる。例えば、エチレンアミンは、当業界で知られた従来の蒸留技術を用いて精製できる。好ましくは、垂直分割型カラムを使用する。他の分離技術、例えば膜分離、溶融結晶化及び反応蒸留も使用できる。
【００６８】
アミノ交換プロセスはスタンドアローンユニットとして構成する（即ち新しい若しくは既存のエチレンアミン設備と一体化しない）こともできるし、又は新しい若しくは既存のエチレンアミン設備と部分的に若しくは完全に一体化してもよい。スタンドアローンのアミノ交換プロセスの例は米国仮特許出願第６１／１９５，４０４号（Cook,Ronald Grayら；発明の名称：A PROCESS TO SELECTIVELY MANUFACTURE DIETHYLENETRIAMINE(DETA) AND OTHER DESIRABLE ETHYLENEAMINES VIA CONTINUOUS TRANSAMINATION OF ETHYLENEDIAMINE(EDA),AND OTHER ETHYLENEAMINES OVER A HETEROGENEOUE CATALYST SYSTEM；出願日：２００８年１０月６日）に記載されている。完全に一体化された実施態様においては、アミノ交換反応器はエチレンアミン生成プロセスからのアンモニア回収操作及び生成物精製操作を使用する。部分的に一体化された態様においては、エチレンアミン生成プロセスにおける少なくとも１つのプロセス又はユニット操作を、アミノ交換反応器流出物からの材料の回収に用いる。例えば、部分的に一体化された態様において、アミノ交換反応器はエチレンアミン生成プロセスの生成物を処理するアンモニア回収ユニットとは別個のアンモニア回収ユニットに接続してもよい。
【００６９】
アミノ交換反応の生成物は、アミノ交換反応に供されるエチレンアミン組成物と比較して、１種又はそれ以上の望ましいエチレンアミンを多く含むエチレンアミン組成物を含む。例えば、一部の態様において、アミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中に存在するＴＥＴＡの量は、アミノ交換反応されるエチレンアミン組成物と比較して多い。例えばアミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中のＴＥＴＡの量は約０〜約７５重量％、好ましくは０〜５０重量％、より好ましくは０〜２０重量％の範囲であることができる。他の態様において、アミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中に存在するＤＥＴＡの量は、アミノ交換反応されるエチレンアミン組成物と比較して、多い。例えばアミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中のＤＥＴＡの量は約０〜約９９重量％、好ましくは０〜８０重量％、より好ましくは０〜５０重量％の範囲であることができる。更に他の態様において、アミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中に存在するＥＤＡの量は、アミノ交換反応されるエチレンアミン組成物と比較して、多い。例えばアミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中のＥＤＡの量は、約０〜約７５重量％、好ましくは０〜５０重量％、より好ましくは０〜２０重量％の範囲であることができる。更に他の態様において、アミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中に存在するＡＥＰの量は、アミノ交換反応されるエチレンアミン組成物と比較して、多い。例えばアミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中のＡＥＰの量は、約０〜約７５重量％、好ましくは０〜５０重量％、より好ましくは０〜２０重量％の範囲であることができる。
【００７０】
プロセスフロー図
本発明を、次に、以下の代表的なプロセスフロー図に関して説明する。ここで図１を参照すると、本発明の方法の一態様のフローチャートが示されている。
【００７１】
図１には、ＥＤＣ反応器を用いた本発明の完全に一体化されたプロセス１００を示してある。図１に示されるように、新鮮な（fresh）二塩化エチレン供給材料１１０は、新鮮なアンモニア１２０と共にＥＤＣ反応器１３０中に供給される。次に、ＥＤＣ反応の生成物流１４０がアンモニア回収プロセス１５０に供給され、そこで反応器流出物が苛性アルカリ１５５で中和され、反応からの未反応アンモニアが、当業界で知られた方法（例えば汎用の蒸留）によって生成物１４０から除去される。次いで、未反応アンモニアは、循還流１７０によってＥＤＣ反応器１３０にフィードバックされる。任意的に、ＥＤＣ反応器１３０に供給される新鮮なアンモニア１２０がアンモニア回収プロセス１５０に導入され、流れ１７０によってＥＤＣ反応器に循還されてもよい。アンモニア回収１５０の後、生成物流１８０が次に水／塩除去プロセス１９０に供給され、そこで、当業界で知られた方法（例えば蒸発及び結晶化とそれに続く汎用の蒸留）によって水２００及び塩２１０が除去される。水及び塩の除去後、生成物流２２０が次に、生成物精製工程２３０に供給され、そこで、生成物流中に存在する種々のエチレンアミンが互いに又は留分に分離されることができる。生成物精製工程は、典型的には、汎用の蒸留カラム、好ましくは汎用の蒸留カラムと垂直分割型カラムとの組合せを含む。精製工程２３０の後、１種又はそれ以上のエチレンアミンを含む流れ２４０がアミノ交換反応器２５０に供給される。アミノ交換反応器２５０には水素流２６０も供給される。次いで、アミノ交換反応生成物２７０が、ＥＤＣ生成物流１４０と共に、アンモニア回収プロセス１５０に供給されて処理される。流れ２７０に含まれる水素は、アンモニア回収プロセス１５０から逃がされてもよいし、又は流れ１７０によって、水素が消費されるＥＤＣ反応器１３０に循還されてもよい。
【００７２】
次に図１Ａを参照すると、本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図１Ａに示されているプロセスは、部分的に一体化されたプロセスを表している。プロセス１００Ａは、既存のＥＤＣラインを、本発明の方法を実施できるように構成するのに役立つことができる。プロセス１００Ａは、第１のアンモニア回収ユニット１５０Ａ及び第２のアンモニア回収ユニット２７２Ａを互いに直列又は並列に含む。図１Ａの方法において、アミノ交換反応器２５０Ａからのアミノ交換反応生成物２７０Ａは、第２のアンモニア回収ユニット２７２Ａに供給される。第２のアンモニア回収ユニット２７２Ａは、プロセス１００Ａに更なるアンモニア回収能を提供する。第２のアンモニア回収ユニット２７２Ａ及びアンモニア回収ユニット１５０Ａは、必要に応じて、いずれのユニットからの材料も流れ２７４Ａを経て移動できるように一体化される。流れ２７４Ａは実際には、２つのアンモニア回収ユニット１５０Ａと２７２Ａとの間を行き来する複数のラインであることができる。流れ２７４Ａに含まれる水素は、ユニット１５０Ａから逃がされるか、又は流れ１７０Ａを経て、水素が消費されるＥＤＣ反応器に循還される。任意的に、水素含有流１７２Ａは、第２のアンモニア回収ユニット２７２Ａ中に回収されて、アミノ交換反応器２５０Ａに循還されることもできる。アンモニア回収２７２Ａの後、生成物流２７４Ａは、次に、更なる下流処理のために第１のアンモニア回収ユニット１５０Ａに供給される。
【００７３】
次に図１Ｂを参照すると、本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図１Ｂに示されているプロセスは、部分的に一体化されたプロセスを表している。プロセス１００Ｂは、既存のＥＤＣラインを、本発明の方法を実施できるように構成するのに役立つことができる。プロセス１００Ｂは、互いに並列な関係で一体化された第１のアンモニア回収ユニット１５０Ｂ及び第２のアンモニア回収ユニット２７２Ｂを含む。図１Ｂの方法において、アミノ交換反応器２５０Ｂからのアミノ交換生成物２７０Ｂは、第２のアンモニア回収ユニット２７２Ｂに供給される。第２のアンモニア回収ユニット２７２Ｂは、プロセス１００Ｂに更なるアンモニア回収能を提供する。アンモニア回収後、生成物流２７４Ｂは次に、第１のアンモニア回収ユニット１５０Ｂの後の生成物流１８０Ｂにフィードバックされる。回収されたアンモニア２７６Ｂは、ＥＤＣ反応器１３０Ｂに循還される。流れ２７６Ｂに含まれる水素は、ＥＤＣ反応器１３０Ｂ中で消費されるか、又はアンモニア回収ユニット１５０Ｂから逃がされるであろう。任意的に、水素含有流１７２Ｂは、第２のアンモニア回収ユニット２７２Ｂで回収され、アミノ交換反応器２５０Ｂに循還されることができる。
【００７４】
次に図１Ｃを参照すると、本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図１Ｃに示されているプロセスは、部分的に一体化されたプロセスを表している。プロセス１００Ｃは、既存のＥＤＣラインを、本発明の方法を実施できるように構成するのに役立つことができる。プロセス１００Ｃは、互いに並列な関係にある第１のアンモニア回収ユニット１５０Ｃ及び第２のアンモニア回収ユニット２７２Ｃを含む。図１Ｃの方法において、アミノ交換反応器２５０Ｃからのアミノ交換反応生成物２７０Ｃは、第２のアンモニア回収ユニット２７２に供給される。第２のアンモニア回収ユニット２７２Ｃは、プロセス１００Ｃに更なるアンモニア回収能を提供する。アンモニア回収後、生成物流２７４Ｃは、次に、水／塩除去プロセス１９０Ｃの後の生成物流２２０Ｃにフィードバックされる。回収されたアンモニア２７６Ｃは、ＥＤＣ反応器１３０Ｃに循還される。流れ２７６Ｃに含まれる水素は、ＥＤＣ反応器１３０Ｃ中で消費されるか、又はアンモニア回収ユニット１５０Ｃから逃がされるであろう。任意的に、水素含有流１７２Ｃは、第２のアンモニア回収ユニット２７２Ｃで回収され、アミノ交換反応器２５０Ｃに循還されることができる。
【００７５】
次に図１Ｄを参照すると、本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図１Ｄに示されているプロセスは、部分的に一体化されたプロセスを表している。プロセス１００Ｄは、既存のＥＤＣラインを、本発明の方法を実施できるように構成するのに役立つことができる。プロセス１００Ｄは、ＥＤＡ反応器１３０Ｄ及びアミノ交換反応器２５０Ｄに関して、別個のアンモニア回収流及び生成物精製流を含む。図１Ｄに示されるように、アミノ交換反応器２５０Ｄの生成物２７０Ｄはアンモニア回収ユニット２７２Ｄに供給される。アンモニア回収ユニットからの生成物流２７４Ｄは次に、生成物精製ユニット２７８Ｄに供給される。回収されたアンモニア２７６Ｄは、ＥＤＣ反応器１３０Ｄに循還される。流れ２７６Ｄに含まれる水素は、ＥＤＣ反応器１３０Ｄ中で消費されるか、又はアンモニア回収ユニット１５０Ｄから逃がされるであろう。任意的に、水素含有流１７２Ｄは、第２のアンモニア回収ユニット２７２Ｄにおいて回収され、アミノ交換反応器２５０Ｄに循還されることができる。生成物精製ユニット２７８Ｄは、ＥＤＣ流の処理に使用される生成物精製ユニット２３０Ｄと同じであっても、異なっていてもよい。
【００７６】
次に図１Ｅを参照すると、本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図１Ｅに示されるプロセスは、部分的に一体化されたプロセスを表している。プロセス１００Ｅは、既存のＥＤＣラインを、本発明の方法を実施できるように構成するのに役立つことができる。プロセス１００Ｅは、ＥＤＡ反応器１３０Ｅ及びアミノ交換反応器２５０Ｅに関して、完全に又は部分的に一体化されたアンモニア回収流及び生成物精製流を含む。図１Ｅに示されるように、アミノ交換反応器２５０Ｅの生成物２７０Ｅは、アンモニア回収ユニット２７２Ｅに供給される。アンモニア回収ユニット２７２Ｅからの生成物流２７４Ｅは次に、生成物精製ユニット２７８Ｅに供給される。アンモニア回収ユニット１５０Ｅと２７２Ｅとは、流れ２８２Ｅによって連結されている。これにより、ＥＤＣ反応器１３０Ｅ又はアミノ交換反応器２５０Ｅからの生成物は、処理のために他のユニットに誘導されることができる。生成物精製ユニット２３０Ｅと２７８Ｅとは、流れ２９２Ｅによって連結されている。これにより、一方の精製ユニットからの生成物は、処理のために他方の精製ユニットに誘導されることができる。流れ２８２Ｅ及び２９２Ｅは、システム間で材料を移動させることができることを表している。可能な装置の組合せの数により、２８２Ｅ及び２９２Ｅは、実際には、２つのシステム間を行き来する多数の流れであることができる。生成物精製ユニット２７８Ｅは、ＥＤＣ生成物流の処理に使用される生成物精製ユニット２３０Ｅと同じであっても、異なっていてもよい。
【００７７】
次に図２を参照すると、ＲＡを用いる本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図２には、ＲＡ反応器を用いる本発明の方法３００が示されている。図２に示されるように、新鮮なＭＥＡ３１０の供給材料及び新鮮なアンモニア３２０の供給材料がＲＡ反応器３３０に供給される。ＲＡ反応の生成物流３４０は次に、水素及びアンモニア回収プロセス３５０に供給され、そこで未反応の水素及びアンモニアが生成物流３４０から、典型的には汎用の蒸留によって除去される。回収されたアンモニアは、次に、循還流３６０によってＲＡ反応器３３０に循還される。回収された水素は、次に、循還流３７０によってＲＡ反応器３３０に循還される。任意的に、水素及びアンモニアは、１つの流れとしてＲＡ反応器３３０に循還されてもよい。任意的に、通常はＲＡ反応器３３０に供給される新鮮なアンモニア３２０が、アンモニア回収プロセス３５０に供給され、流れ３６０を経てＲＡ反応器３３０に循還されることもできる。アンモニア／水素回収３５０の後、生成物流３８０は、次に、水除去プロセス３９０に供給され、そこで水４００及びアルキル−ＥＤＡ４１０（任意）が除去される。アルキル−ＥＤＡ水除去工程は、例えば米国仮特許出願第６１／１９５，４０５号（Do,Davidら：発明の名称：METHODS FOR MAKING ETHANOLAMINE(S) AND ETHYLENEAMINE(S) FROM ETHYYLENE OXIDE AND AMMONIA,AND RELATED METHODS；出願日：２００８年１０月６日）に記載されたようにして実施できる。任意的に、アルキル−ＥＤＡ４１０は、この時点で除去される必要はなく、生成物流４２０に含まれた状態で通過して、生成物精製工程４３０でＥＤＡ生成物と共に回収されることができる。水及び任意的にアルキル−ＥＤＡが除去された後、生成物流４２０は、次に、生成物精製工程４３０に供給され、そこで、生成物流中に存在する種々のエチレンアミンが互いに又は種々の留分に分離されることができる。未反応のＭＥＡは、生成物精製工程４３０で回収され、流れ３６５を経てＲＡ反応器に循還される。生成物精製工程４３０は、典型的には、任意的に垂直分割型カラムを含む従来の蒸留プロセスを含む。精製工程４３０の後、１種又はそれ以上のエチレンアミンを含む生成物流４４０は、アミノ交換反応器４５０に供給される。アミノ交換反応器４５０には、ＲＡ反応器３３０にも供給される水素流４６０が供給される。図２に示されるように、アミノ交換生成物４７０は、アンモニア／水素回収３５０より前に、ＲＡ生成物流３４０中に供給される。
【００７８】
次に図２Ａを参照すると、ＲＡを用いる本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図２Ａに示されたプロセスは、部分的に一体化されたプロセスを表している。プロセス３００Ａは、既存のＲＡラインを、本発明の方法を使用できるように構成するのに役立つことができる。プロセス３００Ａは、第１のアンモニア／水素回収ユニット３５０Ａ及び第２のアンモニア回収ユニット３７２Ａを含む。図２Ａの方法において、アミノ交換反応器４５０Ａからのアミノ交換生成物４７０Ａは、第２のアンモニア回収ユニット３７２Ａに供給される。第２のアンモニア回収ユニット３７２Ａは、プロセス３００Ａに更なるアンモニア回収能を提供する。アンモニア回収後、生成物流３７４Ａは、次に、更なる処理のために第１のアンモニア／水素回収ユニット３５０Ａに供給される。流れ３７４Ａは、アンモニア回収ユニット３５０Ａと３７２Ａとの間で材料を移動させることができることを表している。可能な装置の組合せの数により、３７４Ａは、実際には、２つのシステム間を通る多数の流れであることができる。
【００７９】
次に図２Ｂを参照すると、ＲＡを用いる本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図２Ｂに示されたプロセスは、部分的に一体化されたプロセスを表している。プロセス３００Ｂは、既存のＲＡラインを、本発明の方法を使用できるように構成するのに役立つことができる。プロセス３００Ｂは、第１のアンモニア／水素回収ユニット３５０Ｂ及び第２のアンモニア回収ユニット３７２Ｂを含む。図２Ｂの方法において、アミノ交換反応器４５０Ｂからのアミノ交換反応生成物４７０Ｂは、第２のアンモニア回収ユニット３７２Ｂに供給される。第２のアンモニア回収ユニット３７２Ｂは、プロセス３００Ｂに更なるアンモニア回収能を提供する。アンモニア回収後、生成物流３７４Ｂは、次に、水除去プロセス３９０Ｂの後の生成物流４２０Ｂにフィードバックされる。回収されたアンモニア３７６Ｂは、ＲＡ反応器３３０Ｂに循還返送される。
【００８０】
次に図２Ｃを参照すると、ＲＡを用いる本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図２Ｃに示されたプロセスは、部分的に一体化されたプロセスを表している。プロセス３００Ｃは、既存のＲＡラインを、本発明の方法を実施できるように構成するのに役立つことができる。プロセス３００Ｃは、ＲＡ反応器３３０Ｃ及びアミノ交換反応器４５０Ｃに関して、別個のアンモニア回収流及び生成物精製流を含む。図２Ｃに示されるように、アミノ交換反応器４５０Ｃの生成物４７０Ｃは、アンモニア回収ユニット３７２Ｃに供給される。アンモニア回収ユニット３７２Ｃからの生成物流３７４Ｃは、次に、生成物精製ユニット３７８Ｃに供給される。回収されたアンモニア３７６Ｃは、ＲＡ反応器３３０Ｃに循還される。生成物精製ユニット３７８Ｃは、ＲＡ流４２０Ｃの処理に使用される生成物精製ユニット４３０Ｃと同じであっても、異なっていてもよい。
【００８１】
次に図２Ｄを参照すると、ＲＡを用いる本発明の方法の一態様のプロセスフロー図が示されている。図２Ｄに示されたプロセスは、部分的に一体化されたプロセスを表している。プロセス３００Ｄは、既存のＲＡラインを、本発明の方法を実施できるように構成するのに役立つことができる。プロセス３００Ｄは、ＲＡ反応器３３０Ｄ及びアミノ交換反応器４５０Ｄに関して、完全に又は部分的に一体化されたアンモニア回収流及び生成物精製流を含む。図２Ｄに示されるように、アミノ交換反応器４５０Ｄの生成物４７０Ｄは、アンモニア回収ユニット３７２Ｄに供給される。アンモニア回収ユニット３７２Ｄからの生成物流３７４Ｄは、次に、生成物精製ユニット３７８Ｄに供給される。図２Ｄに示されるように、アンモニア回収ユニット３５０Ｄと３７２Ｄとは、流れ３８２Ｄによって連結されている。同様に、生成物精製システム４３０Ｄと３７８Ｄとは、流れ３９２Ｄによって連結されている。これにより、ＲＡ反応器３３０Ｄ又はアミノ交換反応器４５０Ｄからの生成物は、処理のために他の流れに誘導されることができる。流れ３８２Ｄ及び３９２Ｄは、システム間で材料を移動させることができることを表していることに留意すべきである。可能な装置の組合せの数により、３８２Ｄ及び３９２Ｄは、実際には、２つのシステム間を行き来する多数の流れであることができる。
【実施例】
【００８２】
本発明を次に、以下の非限定的実施例に関して説明する。
【００８３】
実施例１
図１に示したプロセス装置を用いて、以下のデータを得た。ＥＤＣ反応器内の運転条件は、概算でＥＤＡが４９．６重量％、ＰＩＰが１．９重量％、ＤＥＴＡが２４．３重量％、ＡＥＰが２重量％、重質類が２１重量％及び他のアミン化合物が１．２重量％得られるように設定した。この組成物を８００ｐｓｉｇの固定床反応器圧まで供給し、１４５〜１５５℃に加熱した。次いで、０．０００３重量％の水素を加えて、触媒活性を保持した。混合物を、１／１６”アルミナシリカ（８０／２０）担体に担持された不均一Ｎｉ−Ｒｅ（６．８：１．８重量％）触媒を含むアミノ交換反応器に供給した。この型の触媒は、米国仮特許出願第６１／１９５，４５５号（Stephen W.Kingら；発明の名称：CATALYST COMPOSITIONS INCLUDING MIXED METAL OXIDE COMPLEX AS SUPPORT；出願日：２００８年１０月６日）に記載されている。次に、アミノ交換反応器の出口を、ＥＤＣ反応器の出口と一緒にし、共通の精製システムに向けて送出を行った。表Ｉ−１は、種々の温度で得られたプロダクトミックスを重量％で示している。
【００８４】
【表１】
2012504610.tif 000003
【００８５】
【表２】
2012504610.tif 000004
【００８６】
表Ｉ−２は、プロダクトミックス中においてＥＤＡがほぼ等しい量の場合の比較を示している。ＥＤＣプロセスのみによって生成されたプロダクトミックスは、ＥＤＣ／ＴＡ一体化プロセスと比較して、はるかに高レベル（典型的にはＴＥＴＡより低い値を有する）の≧Ｎ５の高級アミンをもたらす。環状アミン（ＡＥＰ＋ＰＩＰ）及びＤＥＴＡのレベルは同様である。
【００８７】
実施例２
図２に示されるプロセス装置を用いて、以下のデータを得た。ＲＡ反応器内の運転条件は、概算でＥＤＡが３２．５重量％、ＭＥＡが５７．６重量％、ＰＩＰが１．５重量％、ＤＥＴＡが４．３重量％、ＡＥＥＡが３．８重量％及びその他が０．３重量％得られるように設定した。この組成物を８００ｐｓｉｇの固定床反応器圧まで供給し、１４０〜１５０℃に加熱した。次いで、０．０００３重量％の水素を加えて、触媒活性を保持した。次に、混合物を、実施例１に記載した触媒を含むアミノ交換反応器に供給した。次いで、アミノ交換反応器の出口を、ＲＡ反応器の出口と一緒にし、共通の精製システムに向けて送出を行った。表ＩＩ−１は、種々の温度で得られたプロダクトミックスを示している。
【００８８】
【表３】
2012504610.tif 000005
【００８９】
【表４】
2012504610.tif 000006
【００９０】
表ＩＩ−２は、プロダクトミックス中においてＭＥＡがほぼ等しい量の場合のプロダクトミックスを比較して示している。還元的アミノ化（ＲＡ）プロセスのみによって生成されたプロダクトミックスは、一体化されたＲＡ／ＴＡプロセスと比較してはるかに高レベルのＥＤＡをもたらすことが示されている。ＲＡ／ＴＡ一体化プロセスは、低レベルのＰＩＰを保持しながら、はるかに高レベルの所望のＤＥＴＡをもたらす。
【００９１】
実施例３
図２に示されるプロセス装置を用いて、以下のデータを得た。ＲＡ反応器内の運転条件は、概算でＥＤＡが３３．７重量％、ＭＥＡが６２．４重量％、ＰＩＰが０．６重量％、ＤＥＴＡが１．８重量％、ＡＥＥＡが１．５重量％及びその他が０．３重量％得られるように設定した。この組成物を８００ｐｓｉｇの固定床反応器圧まで供給し、１４０〜１６０℃に加熱した。次いで、０．０００３重量％の水素を加えて、触媒活性を保持した。次に、混合物を、実施例１に記載した触媒を含むアミノ交換反応器に供給した。次いで、アミノ交換反応器の出口を、ＲＡ反応器の出口と一緒にし、共通の精製システムに向けて送出を行った。表ＩＩＩ−１は、種々の温度で得られたプロダクトミックスを示している。
【００９２】
【表５】
2012504610.tif 000007
【００９３】
【表６】
2012504610.tif 000008
【００９４】
表ＩＩＩ−２は、プロダクトミックス中においてＭＥＡがほぼ等しい量の場合の比較を示している。ＲＡ／ＴＡ一体化プロセスは、還元的アミノ化プロセスと比較して、低レベルのＰＩＰを保持しながら、はるかに高レベルの所望のＤＥＴＡ及びＴＥＴＡをもたらす。
【００９５】
本発明の他の態様は、当業者には、本明細書を検討することにより又は本明細書中に開示した本発明を実施することにより明らかになるであろう。本明細書中に記載した原理及び態様に関する種々の省略、変更及び変化は、本発明の真の範囲及び精神から逸脱しなければ、当業者によって実施されることができる。
【図１】
2012504610.tif 000009
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2012504610.tif 000017
【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年6月14日(2011.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
本発明の他の態様は、当業者には、本明細書を検討することにより又は本明細書中に開示した本発明を実施することにより明らかになるであろう。本明細書中に記載した原理及び態様に関する種々の省略、変更及び変化は、本発明の真の範囲及び精神から逸脱しなければ、当業者によって実施されることができる。
以下、本発明及びその関連態様を列挙する。
態様１．（ａ）エチレンアミン生成プロセスを用いて１種又はそれ以上のエチレンアミンを含むエチレンアミン組成物を製造し；
（ｂ）前記エチレンアミン組成物の少なくとも一部をアミノ交換反応させて、アミノ交換されたエチレンアミン組成物を形成させる
工程を含んでなるエチレンアミンの製造方法であって、
前記のアミノ交換されたエチレンアミン組成物が少なくとも１種のエチレンアミンを、前記工程（ｂ）でアミノ交換反応されるエチレンアミン組成物中に存在するその量よりも多い量で含むエチレンアミンの製造方法。
態様２．前記エチレンアミン組成物から少なくとも１種のエチレンアミンの少なくとも一部を除去する工程を更に含む態様１に記載の方法。
態様３．前記エチレンアミン生成プロセスが、二塩化エチレン（ＥＤＣ）プロセス又は還元的アミノ化（ＲＡ）プロセス又は縮合プロセスを含む態様１に記載の方法。
態様４．前記エチレンアミン組成物がＨＰＡ、ＰＥＨＡ、ＡＥＥＡ、ＡＥＰ、ＰＩＰ、ＴＥＰＡ、ＴＥＴＡ、ＤＥＴＡ及びＥＤＡからなる群から選ばれた１種又はそれ以上のエチレンアミンを含む態様１に記載の方法。
態様５．前記アミノ交換反応工程が、前記工程（ｂ）においてアミノ交換反応されるエチレンアミン組成物と比較して、前記のアミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中に存在するＴＥＴＡ、ＤＥＴＡ、ＥＤＡ又はＡＥＰの少なくとも１種の量を増加させる態様１に記載の方法。
態様６．前記アミノ交換反応を、固定床反応器を用いて、実施する態様１に記載の方法。
態様７．前記アミノ交換反応を、アミノ交換反応触媒上で、実施する態様１に記載の方法。
態様８．前記アミノ交換反応触媒がＮｉ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｐｄ又はそれらの混合物を含む態様７に記載の方法。
態様９．前記アミノ交換反応触媒がシリカを含む遷移アルミナを含む担体を有する態様７に記載の方法。
態様１０．前記アミノ交換反応触媒が押出Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2担体に担持されたＲｅ及びＮｉを含む、態様７に記載の方法。
態様１１．前記アミノ交換反応触媒が、
（ａ）遷移アルミナ及びアルミナの重量百分率より小さい重量百分率を有する第２の金属の酸化物を含む酸性混合金属酸化物を含む担体部分と、
（ｂ）ニッケル及びレニウムを含む触媒部分とを含み；前記触媒部分が触媒組成物の２５重量％又はそれ以下であり、前記触媒部分が、触媒組成物の総重量に基づき、２〜２０重量％の範囲の量でニッケルを含み、
前記触媒部分にホウ素が存在しない、
態様７に記載の方法。
態様１２．前記アミノ交換反応触媒が、
（ａ）遷移アルミナ及びアルミナの重量百分率より小さい重量百分率を有する第２の金属の酸化物を含む酸性混合金属酸化物を含む担体部分と、
（ｂ）コバルト、ニッケル及び銅からなる群から選ばれた１種又はそれ以上の金属を含む、触媒組成物の２５重量％又はそれ以下の触媒部分とを含み、
前記触媒組成物中にホウ素が存在しない、
態様７に記載の方法。
態様１３．前記触媒部分がコバルト、ニッケル及び銅からなる群から選ばれた２種又は３種の金属を含む態様１２に記載の方法。
態様１４．前記アミノ交換反応を、水素又はアンモニアの存在下で、実施する態様１に記載の方法。
態様１５．前記アミノ交換プロセスがエチレンアミン生成プロセスに部分的又は完全に一体化されている態様１に記載の方法。
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）エチレンアミン生成プロセスを用いて１種又はそれ以上のエチレンアミンを含むエチレンアミン組成物を製造し；
（ｂ）前記エチレンアミン組成物の少なくとも一部をアミノ交換反応させて、アミノ交換されたエチレンアミン組成物を形成させる
工程を含んでなるエチレンアミンの製造方法であって、
前記のアミノ交換されたエチレンアミン組成物が少なくとも１種のエチレンアミンを、前記工程（ｂ）でアミノ交換反応されるエチレンアミン組成物中に存在するその量よりも多い量で含むエチレンアミンの製造方法。
【請求項２】
前記エチレンアミン生成プロセスが、二塩化エチレン（ＥＤＣ）プロセス又は還元的アミノ化（ＲＡ）プロセス又は縮合プロセスを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記アミノ交換反応工程が、前記工程（ｂ）においてアミノ交換反応されるエチレンアミン組成物と比較して、前記のアミノ交換反応されたエチレンアミン組成物中に存在するＴＥＴＡ、ＤＥＴＡ、ＥＤＡ又はＡＥＰの少なくとも１種の量を増加させる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記アミノ交換反応触媒が押出Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2担体に担持されたＲｅ及びＮｉを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記アミノ交換プロセスがエチレンアミン生成プロセスに部分的又は完全に一体化されている請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
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