JPH04270112A - シアナミドの製造法 - Google Patents

シアナミドの製造法

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JPH04270112A
JPH04270112A JP3207781A JP20778191A JPH04270112A JP H04270112 A JPH04270112 A JP H04270112A JP 3207781 A JP3207781 A JP 3207781A JP 20778191 A JP20778191 A JP 20778191A JP H04270112 A JPH04270112 A JP H04270112A
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catalyst
urea
cyanamide
cations
silicoalmophosphate
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JP3207781A
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Jens Weitkamp
イェンス ヴァイトカンプ
Stefan Ernst
エルンスト シュテファン
Heinrich Roeck
ハインリッヒ レック
Kurt Scheinost
クルト シャインオスト
Benedikt Hammer
ベネディクト ハマー
Werner Goll
ヴェルナー ゴル
Horst Michaud
ホルスト ミヒャウト
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Evonik Operations GmbH
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SKW Trostberg AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/08—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
    • B01J29/10—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing iron group metals, noble metals or copper
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J29/42—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the pentasil type, e.g. types ZSM-5, ZSM-8 or ZSM-11, as exemplified by patent documents US3702886, GB1334243 and US3709979, respectively containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/46—Iron group metals or copper
    • 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
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    • B01J29/82—Phosphates
    • B01J29/84—Aluminophosphates containing other elements, e.g. metals, boron
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シアナミドを尿素また
は尿素の分解生成物から微孔質触媒を用いて製造する方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】シアナミドは、肥料、植物保護剤、医薬
品および他の多数の有用な生成物を製造する際の工業的
に重要な出発生成物である。
【0003】欧州特許第156421号明細書(B1)
の記載から、シアナミドまたはシアナミドを含有するガ
ス混合物を、尿素またはその分解生成物(シアン酸/イ
ソシアン酸)を最大で0.8nmの孔径を有するゼオラ
イト触媒を用いて反応させることによって得ることは、
公知である。反応は、200〜600℃の温度で0.1
秒〜数分間、有利に0.1〜30秒の滞留時間で行なわ
れる。使用物質の分圧としては、0.1〜3バールの値
が記載される。触媒としては、種々の濃度の酸性のモル
デナイト−ゼオライトが使用される。ゲーム(P. C
.van Geem)他,i2−Procestech
nologie, No.2第11/13頁,1987
の刊行物によれば、ゼオライトH−X、H−ZSM−5
、H−クリノプチロライトおよびH−エリオナイト/カ
バサイトを用いての試験結果が報告されている。シアナ
ミドに対する選択性に関する最高の結果は、欧州特許出
願公開第086543号明細書(A1)の記載により、
ゼオライト微小質の外側表面での活性中心が選択的イオ
ン交換によって毒化された触媒を用いて達成された。こ
の種の変性ゼオライトの場合には、外側微小質表面での
望ましくない嵩高のメラミンの形成は、シアナミドの形
成のために形状選択的に作用する孔内部で明らかに抑制
されるはずである。
【0004】欧州特許第156421号明細書(B1)
の実施例の記載によれば、390〜420℃の反応温度
の場合には、最高で36.3%の変換率が達成されるに
すぎない。生成物としては、専らシアナミドおよびメラ
ミンが記載され、この場合記載された百分率の数は質量
に対するものなのか、生成物の物質量に対するものなの
かは、不明瞭である。他の予想される副生成物に関する
指摘は、記載されていない。
【0005】達成される変換率が低いことにより、抽出
物/生成物の著しい分離費用が必要とされる。このこと
は、未反応の尿素および/または未反応のイソシアン酸
/シアン酸の大量に返送すべき物質流と関連する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、公知
技術水準の記載した欠点を十分または完全に回避しかつ
殊に高い変換率を良好な選択性と組合せると同時に、例
えばメラミンのような望ましくない副生成物に対する選
択性を減少させる、シアナミドを尿素もしくはその分解
生成物から微孔質触媒を用いて製造する方法を得ること
である。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題は、本発明によ
れば、触媒として、周期律表の第IB族および第VII
B族から選択された遷移金属陽イオンでドープされたゼ
オラトおよび/またはシリコアルモホスフェートを使用
することによって解決される。
【0008】
【作用】意外なことに、本発明により使用される触媒を
用いた場合には尿素もしくはイソシアン酸/シアン酸の
本質的に高い変換率を達成することができ、かつ同時に
シアナミドに対する選択性は、公知技術水準と比較して
著しく高いことが判明した。
【0009】更に、本発明による方法の場合には、NC
N構造を有する他の有用な副生成物、例えばジシアンジ
アミド、シアン尿素およびグアニジンカーボネートが形
成され、このことは、同様に予想することができなかっ
た。最後に、反応したシアナミドの質量に対して5%を
遥かに下廻る、望ましくない副生成物メラミンの関して
の選択性も、欧州特許第156421号明細書(B1)
の実施例の場合よりも本質的に低いことが記載されてい
る。
【0010】本発明による方法の場合には、尿素の分解
は、ゼオラトまたはシリコアルモホスフェートをベース
とする特殊な触媒を用いて行なわれ、この触媒の活性中
心は、全部または部分的に周期律表の第IB族および第
VIIB族の金属陽イオンによって変性された。金属と
しては、Cu、Ag、AuおよびMnがこれに該当する
。記載した金属の若干数または多数の陽イオンを使用す
ることができる。
【0011】ゼオライトの群の中、原理的に全ての狭い
細孔、中位の細孔および幅広の細孔のゼオライトを本発
明による方法に使用することができ、このゼオライトの
孔径は、通常0.3〜1.5nmである。
【0012】特に有利なのは、ZSM−5、ZSM−5
8、EU−1、NaY、H−Y、BSSおよびβのゼオ
ライトであり、このゼオライトの活性中心は、特に良好
に遷移金属陽イオンによって交換することができる。
【0013】本発明方法によれば、ゼオライトとともに
触媒として、十分なイオン交換能力を有する場合には、
シリコアルモホスフェートを使用することもできる。こ
の群の好ましい代表例は、Sapro−5、Sapro
−11、Sapro−31、Sapro−37、Sap
ro−41およびMCM−9である。
【0014】ゼオラトまたはシリコアルモホスフェート
のイオン交換能力は、Si/Al比もしくはSi/Al
/P比に依存する。Si/Al比がゼオライトの場合に
大きければ大きいほど、イオン交換能力は、ますます小
さくなる。それに応じて、本発明により使用されたゼオ
ライトは、特に1.5〜150のSi/Al比、特に有
利に2〜120のSi/Al比を有する。シリコアルモ
ホスフェートの場合には、SixAlyPzとして表わ
された好ましい組成は、0.02≦x≦0.98;0.
02≦y≦0.60;0.02≦z≦0.52の範囲内
にある。
【0015】本発明にとって本質的なことは、ゼオライ
トもしくはシリコアルモホスフェートのイオン交換が周
期律表の第IB族および第VIIB族から選択された遷
移金属陽イオンを用いて実施され、前記の金属陽イオン
でドープされた触媒が尿素の分解の際に意図的に活性も
しくは選択性を示すことである。
【0016】特に好ましいのは、銅陽イオン、銀陽イオ
ンおよびマンガン陽イオンでドープされた触媒である。 遷移金属陽イオンと、ゼオライトもしくはシリコアルモ
ホスフェートとの量比は、広い範囲内で変動することが
できるが、しかし触媒の存在する交換能力の少なくとも
10%を遷移金属陽イオンで交換することは、有利であ
ることが判明した。なお、好ましいことはイオン交換能
力を実際完全に消費尽くすことであり、この場合本発明
の範囲内では、むしろ触媒をイオン交換能力を越えて金
属陽イオンで含浸することができる。
【0017】本発明による触媒のイオン交換もしくは含
浸によるドープは、公知方法および当業者に常用の方法
により問題なしに行なうことができる。
【0018】尿素の分解は、特に300〜700℃、殊
に450〜550℃の温度で行なわれる。
【0019】反応は、特に尿素を流動層中で蒸発させる
ようにして実施され、この場合この尿素は、十分に分解
され、イソシアン酸およびシアン酸に変わる。前記の分
解生成物を含有する混合物は、流動ガスもしくは連行ガ
ス(例えば、アンモニア)を用いて本発明により使用さ
れる触媒を有する固定層反応器に供給される。例えば0
.1〜10秒の滞留時間後、反応混合物は冷却され、か
つ場合によっては後処理される。
【0020】本発明方法を用いた場合には、尿素に対す
る変換率を60〜100%に上昇させることができ、こ
の場合シアナミドに関連する選択性は、約30〜50%
であり、かつ望ましくないメラミンに関連する選択性は
、≦2%である。
【0021】次に、本発明を実施例につき詳説する。
【0022】
【実施例】試験装置の記載 試験を大気圧で流動装置中で実施する。使用物質として
、尿素を使用する。この尿素を配量スクリュ−により4
00〜550℃の温度に温度調節した砂からなる流動層
中に導入し、この流動層中で尿素を蒸発させ、その際に
分解してイソシアン酸とシアン酸との混合物に変わる。 流動ガスおよび連行ガスとしてアンモニアを使用する。 このようにして得られたガス混合物を、加熱した導管を
介して触媒を有する固定層反応器に供給する。反応生成
物を冷却勾配中で直接に反応器の後方で−20℃で縮合
分離し、かつ後処理後に分析する。定量的薄層クロマト
グラフィーにより、次の生成物が分析検出される:尿素
、シアナミド、ジシアンジアミド、シアン尿素、グアニ
ジンカーボネートおよびメラミン。
【0023】試験の実施 触媒を結合剤なしに圧縮し、粉砕し、かつ篩別する0.
2〜0.3mmの粒子画分を接触的実験に使用する。典
型的には、触媒の嵩容積は約3cm3であり;反応前に
触媒をその場で窒素流
【0024】
【外1】
【0025】中に550℃で12時間乾燥した。
【0026】例 次に記載の例には、典型的な触媒および典型的な生成物
選択性が記載されている。この場合、例により特許請求
の範囲の記載は決して制限されるものではない。
【0027】例1 MnZSM−5を用いての尿素の反応 ゼオライトMnZSM−5(Si/Al比  約112
)を2回それぞれ80℃で3時間酢酸マンガン(II)
の0.05モルの水溶液の大過剰量(溶液250cm3
中ゼオライト20g)で処理した。
【0028】接触的試験は、次の標準条件、即ち:−滞
留時間τ〜2s −尿素通過量約5g/時間
【0029】
【外2】
【0030】−試験時間:2.5時間 −450〜550℃から50℃の過程への反応温度の変
化 の下で行なわれた。
【0031】試験結果は、第1表に纏めてある。
【0032】第1表:MnZSM−5を用いての尿素の
反応                          
                         
                      T、℃
  XHa、%  Scy、%   SDCD、%  
 SCH、%   SGC、%   SMel、%45
0   100     38.3   7.5   
   4.1     痕跡       1.250
0     92.9 40.2   2.6    
  2.9     痕跡       痕跡550 
  100     40.3   0.9     
 6.3     痕跡       痕跡   略符
号: T:温度;τ:滞留時間;X:変換率;S:選択性;H
a:尿素;Cy:シアナミド;DCD:ジアシアンジア
ミド;CH:シアン尿素;GC:グアニジンカーボネー
ト;Mel:メラミン;前記の記載から明らかなように
、尿素の変換率は、90〜100%である。シアナミド
の選択性は、38〜40%であり、グアニジンカーボネ
ートおよびメラミンは、痕跡でのみ生成される。
【0033】例2 CuZSM−5を用いての尿素の反応 例1に相応するゼオライトCuZSM−5を0.1Nの
硫酸銅溶液の過剰量を用いて室温で3回イオン交換した
。完成触媒は、青色に呈色していた(水和されたCu2
 )。
【0034】接触試験は、例1に相応する標準条件下で
行なわれた。
【0035】試験結果は、第2表に纏めてある。
【0036】第2表:CuZSM−5を用いての尿素の
反応                          
                         
              T、℃   XHa、%
   Scy、%   SDCD、%   SCH、%
   SGC、%   450     87.2 2
9.7   18.7    17.3   1.25
00     89.4 37.6   26.2  
  10.3   2.9550     92.5 
44.9   15.5    13.4   0.9
      この場合、尿素の変換率は、87〜93%
であり、シアナミドの選択性は、約30〜45%の間に
あった。
【0037】全てのNCN化合物(シアナミド、ジアシ
アンジアミド、シアン尿素およびグアニジンカーボネー
ト)は、58〜69%であった。
【0038】例3 AgNaYを用いての尿素の反応 ゼオライトAgNaYをそれぞれNaY25g(Si/
Al比  約2.4)を硝酸銀の0.5Nの溶液500
ml中で室温で3回イオン交換することによって得た。
【0039】接触試験は、例1に相応する標準条件下で
行なわれた。
【0040】試験結果は、第3表に纏めてある。
【0041】第3表:AgNAYを用いての尿素の反応
                         
                         
              T、℃    XHa、
%   Scy、%   SDCD、%   SCH、
%   SGC、%   450     71.8 
38.7   32.2    18.6   0.7
500     68.6 31.6   18.8 
   20.5   1.3550     61.0
 48.1   22.6    20.2   1.
3        この場合には、60〜70%の尿素変換率および3
1〜48%のシアナミド選択性が達成された。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  尿素または/およびその分解生成物か
    らなるシアナミドを高めた温度で微晶質触媒の使用下で
    製造する方法において、触媒として、周期律表の第IB
    族および第VIIB族から選択された遷移金属陽イオン
    でドープされたゼオラトおよび/またはシリコアルモホ
    スフェートを使用することを特徴とする、シアナミドの
    製造法。
  2. 【請求項2】  ゼオラトまたはシリコアルモホスフェ
    ートをベースとする触媒を銅、銀およびマンガンの金属
    の1つまたはそれ以上の陽イオンでドープする、請求項
    1記載の方法。
  3. 【請求項3】  使用されるゼオライトは1.5〜15
    0、特に2〜120のSi/Al比を有する、請求項1
    または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】  組成SixAlyPzのシリコアルモ
    ホスフェートを0.02≦x≦0.98;0.02≦y
    ≦0.60;0.02≦z≦0.52の範囲内で使用す
    る、請求項1または2に記載の方法。
  5. 【請求項5】  触媒の存在する交換能力の少なくとも
    10%が記載した遷移金属陽イオンで確認される、請求
    項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
  6. 【請求項6】  全陽イオン結合位置に記載した陽イオ
    ンを有しかつ付加的に前記陽イオンで含浸されている触
    媒を使用する、請求項1から5までのいずれか1項に記
    載の方法。
  7. 【請求項7】  細孔径0.3〜1.5nmを有する触
    媒を使用する、請求項1から6までのいずれか1項に記
    載の方法。
  8. 【請求項8】  尿素の分解を300〜700℃で行な
    う、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。
  9. 【請求項9】  触媒への反応混合物の接触時間は0.
    1〜10秒である、請求項1から8までのいずれか1項
    に記載の方法。
  10. 【請求項10】  尿素および/またはその熱分解生成
    物をガス状で固体触媒と接触させ、引続き生成部混合物
    を冷却下に析出する、請求項1から9までのいずれか1
    項に記載の方法。
JP3207781A 1990-08-21 1991-08-20 シアナミドの製造法 Pending JPH04270112A (ja)

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