CH329363A - Verfahren zur Gewinnung von Acrylamid - Google Patents

Verfahren zur Gewinnung von Acrylamid

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CH329363A
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Denison Jones Giffin
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Dow Chemical Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C233/00Carboxylic acid amides
    • C07C233/01Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms
    • C07C233/02Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms having nitrogen atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to carbon atoms of unsubstituted hydrocarbon radicals
    • C07C233/09Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms having nitrogen atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to carbon atoms of unsubstituted hydrocarbon radicals with carbon atoms of carboxamide groups bound to carbon atoms of an acyclic unsaturated carbon skeleton

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Description


  



  Verfahren zur Gewinnung von Acrylamid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur    Gewinnung von Acrylamid aus wä#rigen,    Acrylamid und Schwefelsäure enthaltenden Lösungen.



   Nach   cinelll    bekannten Verfahren zur   Her-      steilung von Acrylamid    wird   Aerylsäurenitril    mit wässriger, vorzugsweise konzentrierter, Schwefelsäure   bei Temperaturen zwisehen 20     und 150  umgesetzt, das an Sehwefelsäure reiche Gemisch mit einem Alkali neutralisier   tin    das Acrylamid aus dem neutralisierten Gemisch abgetrennt. Wenn das neutralisierte   Gemisch merkliche Mengen    eines loslichen   Sulfates,    z. B. Natriumsulfat, enthält, kann das   Aerylamid durch Extraktion mit einem    organischen Losungsmittel, z. B. mit   Aeeton,    Äther, Methanol oder   Isopropanol,abgetrennt    werden.

   Wenn die Neutralisation hingegen zu einem unlöslichen Sulfat, z. B. zu Calciumsulfat, führt, kann durch Filtration und    anschliessende Verdampfung des Filtrats,      wodurch das Acrylamid als Rückstand    erhalten wird, abgetrennt werden.



   Diese bekannten   Verfahren zur Gewin-       des des Acrylamids weisen mehrere Nach-    teile auf. Man braucht eine erhebliche Menge Alkali, um die Sehwefelsäure zu   neutralisie-    ren, und dieses Alkali muss sorgfältig und vor allem allmählich zugesetzt werden, um eine heftige Reaktion oder plötzliehe Über  hitzung zu vermeiden    ;

   sodann muss entweder ein organisches Losungsmittel zur Extraktion des   Aerylamids    aus dem neutralisierten   Ge-      misch    benutzt werden, oder man muss das un  lösliehè Sulfat abfiltrieren,    den Rückstand sorgfältig waschen, um eingeschlossenes ylamid daraus zu gewinnen, und schliesslich das mit den Wasehwässern vereinte Filtrat ein  dampfen,    um Acrylamid zu erhalten. Bei dieser Arbeitsweise wird auch eine kleine, mit dem Acrylamid zusammen entstandene Menge Acrylsäure neutralisiert und mit dem Sulfat entfernt und gewöhnlich verworfen. Diese bisherigen Verfahren sind aus den   geschil-      derten    Gründen und wegen der hohen Kosten nicht für die Teehnik geeignet.



   Das erfindungsgemässe Verfahren zur Ge  winnung    von Acrylamid aus   wässrigen, Acryl-    amid und Sehwefelsäure enthaltenden   Losun-    gen ist von den genannten Schwierigkeiten und   Naehteilen    praktiseh frei.



   Wie bereits gesagt, bildet sich bei der Herstellung von Acrylamid aus   Acrylsäurenitril    und wässriger Schwefelsäure   gewöhnlieh    eine geringe Menge Acrylsäure. Diese Acrylsäure macht gewohnlich nur 5% oder weniger des Gesamtgewichtes von Acrylsäure und Acrylamid aus. Wenn jedoch das   Reaktionsgemiseh    Wasser enthält, oder mit diesem verdünnt wird, bilden sich beim Stehen bei Raumtemperatur durch Hydrolyse weitere Mengen Acrylsäure. Die Hydrolyse zu Acrylsäure kann durch Erhitzen des Gemisches, z.   B.    bis zum Sieden unter   Bückfluss, beschleunigt    werden.



  Sowohl Acrylamid als auch Acrylsäure und aueh die Mischpolymerisate beider sind wert volle Produkte. Für gewisse Zwecke, z. B. für die Herstellung derartiger Mischpolymerisate, sind Gemische von Acrylamid mit Aerylsäure durchaus erwünscht. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann man Acrylamid wie   aneth    Gemische von Acrylamid und Aerylsäure in allen   geünschten SIengenverhältnissen    aus wässriger Schwefelsäure abtrennen, und zwar in einer Form, die praktisch frei von Schwe  felsäure    ist.   



   Es wurde gefunden, da# Kationenaus-    tauschharze die Eigenschaft besitzen, Acrylamid und gegebenenfalls vorhandene Acrylsäure aus schwefelsäurehaltigen Lösungen, wie sie durch Umsetzung von Aerylsäurenitril mit wässriger Schwefelsäure entstehen, selektiv zu absorbieren, wobei die Schwefelsäure und   losliche Sulfate    in der Lösung verbleiben. Die Absorption scheint physikalisch zu erfolgen und hat keine plötzliche Erhitzung des Gemisches bzw. keine merkliche Zerstörung des Acrylamids zur Folge. Die wässrige Lösung der Schwefelsäure bzw. des Sulfats, die naeh Absorption des Acrylamids und der   gegebenen-    falls   vorhandenen Aerylsäure durch    das   Ka-      tionenaustauschharz    verbleibt, kann ablaufen gelassen oder vom Harz abgespült werden.



  Das Harz kann auch aus dieser Lösung herausgenommen und   anschlie#end    mit Wasser gewaschen werden, um das Acrylamid und die Acrylsäure aus dem Harz zu verdrängen und eine   wässrige Losung    von Acrylamid und   Aerylsäure    zu erhalten, die praktisch frei von Schwefelsäure ist. Es hat sich ferner gezeigt, dass beim Waschen des Harzes mit Wasser die gegebenenfalls vorhandene Acrylsäure aus dem Harz extrahiert wird, ehe das Acrylamid extrahiert wird, so dass man bei sorgfältigem Arbeiten und langsamer Zugabe des Wassers zum Harzbett Fraktionen der ausfliessenden Flüssigkeit erhalten kann, die an   Aerylsäure    bzw. Acrylamid angereichert sind, die aber praktisch keine Schwefelsäure bzw. Sulfate enthalten.

   In der Praxis lässt man   gewohnlieh    die extrahierte   Aerylsäure sich    mit dem extrahierten Acrylamid vermischen und fängt nur eine Fraktion auf. Da diese Fraktion   gewöhnlieh    an Acrylamid reicher als an Acrylsäure ist, wird in der Folge von einer Acryl  amidlosung    gesprochen.



   Die so erhaltene   Aerylamidlosung enthält      gewohnlieh    kleine Mengen   Aerylsäure, Ammo-    niak bzw. Ammoniumionen und ferner eine sehr kleine Menge   Sehwefelsäure.    Diese   klei-    nen   Alengen    Ammoniak und Schwefelsäure, z. B. in Form von Ammoniumbisulfat, stören nieht immer. Sie können gegebenenfalls aber auch zusammen mit der Acrylsäure mit Hilfe von weiteren Ionenaustausehern entfernt werden. Es wird im folgenden noch beschrieben, wie derartige Verunreinigungen durch Ionen  austauseher    entfernt werden können, so dass nur das Acrylamid in der   Losung verbleibt.   



  Die   schwefelsäurefreie Acrylamidlosung kann    unmittelbar oder in konzentrierter Form zur Herstellung von Polymerisaten   oder Misch-    polymerisaten des Acrylamids benutzt werden.



  Man kann aber auch die   Losung    eindampfen und das Acrylamid in fester Form gewinnen.



   Zur Absorption des Aerylamids und der    gegebenenfallsvorhandenenAcrylsäureaus      wä#rigen,    Schwefelsäure   enthaltenden Losun-    gen kann jedes beliebige   Kationenaustausch-    harz benutzt werden. Harze mit   Sulfonat-    resten   als ionisierbare    Gruppen werden bevorzugt. Es sind eine grosse Zahl von versehiedenen geeigneten Kationenaustauschharzen bekannt.

   Solehe Harze sind die sulfonierien Phenolformaldehydharze und die sulfonierten Mischpolymerisate von Monovinyl- und   Poly-      vinyl-Verbindungen    aromatiseher   Kohlenwas-      serstoffe.    Das Kationenaustauschharz wird vorzugsweise in seiner sauren, d. h. der Wasserstofform, angewandt ; es kann aber   aneth    in Form eines Salzes, das mit Schwefelsäure ein wasserlösliches Sulfat zu bilden vermag,   z.    B. des Ammonium-oder eines   Alkalisalzes,    benutzt werden. Wenn das Harz in der Salzform benutzt wird, wird es bei der   Behand-    lung mit den wässrige Sehwefelsäure enthaltenden   Gemisehen    mindestens z. T. in die Wasserstofform umgewandelt.



   Wenn die   AcrylamidundSchwefelsäure    enthaltende Lösung mit dem   Kationenaus-      tausehharz      zusammengebraeht    wird, soll das
Gemisch zweckmässig Wasser in solcher   menue    enthalten,   da.    die Konzentration der   Schwe-    felsäure nieht mehr als 70, vorzugsweise 30 bis 70% beträgt. Zuweilen kann diese Konzentration auch etwas niedriger als   30  /o    sein.



  Das Acrylamid und die Aerylsäure werden gewöhnlich durch Umsetzung von z. B. 70bis   95''/oiger Schwefelsäure    mit   Acrylsäure-    nitril erhalten. Gegegebenenfalls kann das rohe Reaktionsgemisch in praktisch wasserfreiem Zustand unmittelbar zu dem in Wasser eingetauchten Bett des   Kationenaustamseh-    harzes gegeben werden, wobei dann das Was  ser in dem    Bett dazu dient, das Gemiseh so weit zu verdünnen, dass das Acrylamid und die   Aerylsäure leicht    und selektiv von dem Ilarz absorbiert werden. In der Praxis wird    aber das Reaktionsgemiseh bevorzugt mit      V'asser verdünnt,    um es auf die oben er  wähnte    bevorzugte Konzentration zu bringen, ehe man es zu dem Harzbett gibt.

   Das Acrylamid und die Aerylsäure in dem Gemisch können jede beliebige Konzentration aufweisen ; die Gesamtkonzentration beider Produkte ist gewöhnlich aber gleich der der Schwefelsäure oder nur wenig geringer als diese. Beobachtet wurde,   da# die    Ausbeute an   Acryl-    amid wegen der Hydrolyse zu    erylsäure    und eintretender Nebenreaktionen abnimmt, wenn das   verdünnte Reaktionsgemiseh,    das Acrylamid und   Sehwefelsäure    enthält,   z.    B.   1    Tag oder länger stehengelassen wird.

   Demzufolge wird das Reaktionsgemisch   zweeks      Abtren-      nung des Acrylamids    von der   Schwefelsaure    vorteilhaft innerhalb eines Tages, noch besser innerhalb von 10 Stunden und am besten sofort naeh Herstellung des Acrylamids er  findungsgemäss behandelt.   



   Der Umsatz von   Aerylsäurenitril    zu   Aeryl-    säureamid mit wässriger Schwefelsäure ist genau in dem französischen Patent Nr.   898275,    dem   britiselien    Patent Nr. 631592 und in dem   Journal of American    Chemical   Society    67, 1227 (1945) beschrieben.

   Erwähnt sei, dass Acrylsäurenitril und Schwefelsäure gewöhnlich in etwa äquimolekularen Mengen benutzt werden, dass die Reaktion   gewöhnlieh    durch Erhitzen des Gemisches auf 80  bis   110     etwa   30    minuten bis   1    Tag lang oder   länger dureh-    geführt wird, wobei die Zeitdauer davon   ab-    hängt, ob Acrylamid oder Acrylsäure als Hauptprodukt entstehen soll, dass die   Schwe-       felsäure      gewöhnlieh    70%ig oder hoher ist, wobei eine Konzentration von 80 bis 95    /o    bei der Herstellung von Aerylamid und eine solche von 70 bis 80 /o bei der Herstellung von Aerylsäure bevorzugt wird,

   und dass eine kleine Menge eines Polymerisationsinhibitors, z.   B.    von Kupferpulver, vorteilhaft vor Beginn der Reaktion zugesetzt wird. Reaktionstemperaturen über 1200 müssen vermieden werden, da sonst Polymerisation des Acry]amids eintritt oder dieses auf andere Weise zum Teil zerstört wird.



   Nach Beendigung der Reaktion wird das Gemisch vorzugsweise allmählich mit Wasser,   gewöhnlieh    in solcher Menge verdünnt, dass eine wässrige Sehwefelsäurelösung entsteht, deren Konzentration zwisehen   30 und    70 Gewichtsprozent liegt.



   Das verdünnte Gemiseh kann dann in ein Rohr gegeben werden, in dem ein körniger Kationenaustauscher in Wasser oder in einer andern geeigneten   wä#rigen Flüssigkeit    ein  getaueht    ist. Zweckmässig wird das Gemisch allmählich zugegeben, so dass das Acrylamid und die gegebenenfalls vorhandene Acrylsäure von dem Harz absorbiert werden können, und dass ferner soweit als   möglieh      Wirbelströ-    mungen vermieden werden, wie sie beim Vermischen der Beschickung mit dem aus dem Harzbett verdängten Wasser auftreten können. Die Fliessrichtung durch das Bett kann von unten nach oben oder von oben nach unten sein.

   Die Beschickung mit der verdünnten Lösung wird vorzugsweise unterbrochen, ehe das Absorptionsvermögen des   Ilarzes    für Acrylamid und   gegebenenfalls für Acryl-    säure erschöpft ist. Man kann aber aueh dar über hinaus beschicken und den Anteil der ausfliessenden, noch Acrylamid und gegebenenfalls Acrylsäure enthaltenden Flüssigkeit anschliessend in das Bett des Ionenaustauschers zurückleiten. Wenn die Beschickung mit sehwefelsäurehaltiger Lösung eingestellt wird,   wird das Aerylamid, zusammen    mit gegebenenfalls vorhandener Acrylsäure, mit Wasser aus dem Harzbett herausgewaschen. Die aus dem   Ilarzbett ausfliessende Lösung    wird gewöhnlieh als Verfahrensprodukt in Fraktionen aufgefangen.

   Es wird vorzugsweise so lange Wasser zugegeben, bis aus dem Bett reines Wasser   abfliesst. Zweckmässig wird danach    die Wasserzufuhr unterbrochen und das Bett wieder mit der   wässrigen Ausgangslosung    beschickt, um weitere Mengen   Acrylamid abzu-    trennen.



   Wenn man die   Ausgangslosung auf    ein Bett des Kationenaustauschharzes gibt, wird Wasser aus dem Bett herausgespült. Es fliesst zuerst eine wässrige Losung der   Schwefel-    säure oder eines ihrer Salze, die praktisch frei von Acrylamid und gegebenenfalls von Acrylsäure ist, aus dem Bett heraus. Diese Lösung kann aufgefangen werden. Wenn das Kationenaustauschharz bei Beginn in seiner Wasserstofform liegt, wird eine sehr reine wässrige   Sehwefelsäurelosung erhalten, die    konzentriert und zur Herstellung von   Sulfa-    ten, z. B. Ammoniumsulfat, benutzt werden kann.

   Wenn das   Kationenaustauschharz zn    Beginn in der Salzform vorliegt, enthält die aus dem Bett   abfliessende Losung ein    schwefelsaures Salz, zum Beispiel Ammonium  bisulfat    oder ein Gemisch dieses Salzes mit Schwefelsäure. Wenn das Harz durch Absorption gesättigt ist, nähert sich die ausfliessende Flüssigkeit wieder der   Zusammen-    setzung der   Ausgangslosung.    Eine solche ausfliessende Flüssigkeit wird dann zweek  mässigerweise    getrennt aufgefangen und in einem   nachfolgenden Arbeitsgang des Ver-    fahrens wieder auf das Ionenaustauschbet t gegeben.



   Wenn man die Beschickung mit der Aus  gangslosung    unterbricht und statt dessen Wasser zuführt, wird zuerst die   Sehwefel-    säure (als solche oder in Form eines Salzes) aus dem Bett herausgespült, wonach sich die Zusammensetzung der   ausfliessenden Flüssig-    keit ganz plötzlich ändert und eine Losung von Acrylamid oder gegebenenfalls von   Aeryl-    amid und Acrylsäure, die praktisch frei von Schwefelsäure bzw. Sulfaten ist, aus dem Bett ausfliesst. Diese Lösung wird gewöhnlich in einzelnen Fraktionen aufgefangen, in denen die Konzentration an diesen   Stoffen zuerst an-    steigt und dann wieder abfällt.

   Die stärker kon   zentrierten Fraktionen der Acrylamidlosung    können verdampft werden, so dass man festes Acrylamid erhält, oder sie können direkt zur Erzeugung von Polymerisaten   oder Mischpoly-    merisaten des Acrylamids benutzt werden. Die   verdünnteren Fraktionen    der   aervlamidhalti-    gen   Losung können    in einem späteren Arbeitsgang des Verfahrens wieder auf das Katio   nenaustauschbett gegeben werden, damit das    darin   enthaltene Aerylamid und    die   gege-    benenfalls vorhandene Acrylsäure von dem Ilarz absorbiert werden können.



   Wenn man sorgfältig arbeitet, kann man das Aerylamid und die gegebenenfalls vor  handene      Acrylsäure von der Schwefelsäure    so    abtrennen, dass diese Produkte praktisch Hchwefelsäurefrei erhalten werden. Wenn nicht    so sorgfältig gearbeitet wird, kann es vorkommen, dass die ausfliessende Lösung des   Aeryl-    amids und der   Aerylsäure noch    eine Spur Schwefelsäure enthält. Ausserdem sind    ge-      wöhnlich      auch    Ammoniak oder Ammoniumionen in sehr   kleiner Menge vorhanden. Wenn    die   Acrylamidlosung gelagert oder    z.

   B. weeks Konzentrierung erhitzt werden soll, ist es    zweckmä#ig, da# alle Schwefelsäure entfernt    wird, da sie allmählich das Acrylamid zerstört.



   Die in der so erhaltenen   Acrylamidlosung    gegebenenfalls vorhandene Acrylsäure und kleine Mengen Schwefelsäure können entfernt werden, indem man die   Losung mit der      basisehen    Form eines Anionenaustauschharzes in   solcher Menge zusammenbringt, da# sich    die Säuren chemisch umsetzen, oder indem man die Lösung mit einem Salz eines solchen   Attstausehers,    das kein   Sulfat oder Aerylat    ist,   zusammenbringt. Zu diesem Zweck sind       zahlreiche Anionenaustauscher geeignet, z.

   B.    die harzartigen Kondensationsprodukte aus Phenol, Formaldehyd und Polyäthylenpolyaminen und die Reaktionsprodukte von Aminen, z.   B.    Trimethylamin oder   Dimethyl-    äthanolamin, mit einem chlormethylierten   Mischpolymerisat aus Styrol, Athylvinylbenzol    und   Divinvlbenzol.    Wenn man eine sehwefel  säm'efreie Acrylamid-Acrylsäure-Losung als    Verfahrensprodukt zu erhalten wünscht, kann   ein Acryiat des Anionenaustauschers zur    Behandlung verwendet werden.

   In diesem Fall setzt sich die kleine   menue    Schwefelsäure der   aerylamidhaltigen Losung    mit dem Harz um und wird von diesem ellemisch absorbiert, wobei   Aerylatreste    aus dem Harz verdrängt und die Konzentration an acrylsäure in der Lösung dadureh erhöht wircl.



   Gegebenenfalls noch vorhandene kleine Mengen an Ammoniak oder Ammoniumionen kann man einfach dadurch beseitigen, dass man die Losung dureh das Bett eines in seiner   Wasserstofform. vorliegenden Kationen-      austauschers    schickt.



   Die erwähnten Behandlungen zur Entfer   nung von Verunreinigungen können auch in    anderer Reihenfolge vorgenommen werden, oder es kann die eine oder andere Behandlung @ völlig wegfallen. Da diese chemischen Behand  lungen    die Entfernung von nur kleinen Men (en an Verunreinigungen aus wässrigen   Acrylamid-Losungen zum    Ziele haben, die praktisch von Sehwefelsäure bereits befreit worden sind, können auch fiir grosse   Lösungs-       voiumen kleine lonenausta-uschbetten benutzt    werden, die lange Zeit   durehhalten,    ehe sie wieder regeneriert werden müssen.

   Wenn er  forderlich, können die Ionenaustauscher    in der übliehen Weise regeneriert werden, indem man zum Beispiel das   Anionenaustausehharz      mit der wässrigen Losung    eines Alkalis oder eines Salzes behandelt, das Anionen von der Art enthält, die in dem Harz vorhanden sein sollen bzw. indem man die verbrauchten Kationenaustauscher mit der wässrigen   Losung    einer Säure, z. B. von Salz-oder Sehwefelsäure, behandelt. Der regenerierte Ionenaustauscher wird vor der Wiederverwendung in dem Verfahren zweckmässig mit Wasser ge  . vasehen.   



   Das erfindungsgemässe Verfahren kann in der Weise modifiziert   werden, da# man gleich-      zeitig zwei    oder mehr   Kationenaustauseher-    betten benutzt, wobei man das eine Bett mit der   wässrigen Ausgangslosung'beschickt, wäh-    rend man die behandelte   Losung    und das absorbierte Acrylamid aus dem andern Bett ausspült. Wenn man in dieser Weise Betten nebeneinander benutzt, kann das Verfahren auch kontinuierlich durchgefiihrt werden.



   Beispiel 1
Etwa 1060 g   Acrylsäurenitril    wurden all  mählich    und unter Rühren zu einem Gemisch aus   2320      g 85%iger wä#riger Schwefelsäure    und   4 g Kupferpulver    gegeben, das auf etwa   100     erhitzt war. Das Gemisch wurde gerührt und nach Zusatz des Aerylsäurenitrils etwa 45 Minuten auf   100     gehalten. Das   Reaktions-      gemiseh    wurde dann abgekühlt und unter Rühren allmählieh mit 2 Litern Wasser verdünnt.

   Wenn alles   Acrylsäurenitril    in Acrylamid umgewandelt worden wäre,   mö#te    1   g    der erhaltenen Lösung theoretisch 0, 0037 Grammole Schwefelsäure und 0, 0037 Grammmole Acrylamid enthalten. Tatsächlich war Acrylamid das Hauptprodukt und lag Acrylsäure nur in kleiner Menge vor. Es ergab sich, dass das Produkt etwa 19 Mole Acrylamid je Mol Acrylsäure enthielt. Es wurden nun 5 em3 der   Losung    (die 6, 44 g wogen und theoretisch 0, 0238 Grammole Acrylamid enthielten) zu einer Säule em von 1, 5 % Innendurchmesser gegeben, die   100    cm3 eines körnigen, in Wasser unlöslichen Ammoniumsalzes eines sulfonierten   Mischpolymerisats    aus etwa 90 Gew.   ! o Styrol, etwa 6 Gew. cm3   Äthylvinylbenzol und    etwa 4 Gew.

    /a Divinylbenzol enthielt. Dieses Harz war in Wasser eingebettet. Das sulfonierte Mischpolymerisat lag in der Grosse zwischen 365 und 1460 Maschen je em2 vor.



  Von der Lösung wurde je Minute 1 Säule zu der Säule gegeben, wodurch eine gleich grosse Menge Wasser aus der cm3 verdrängt wurde.



  Nach Zuführung der ganzen Lösung von Acrylamid und Schwefelsäure wurde je Minute 1 Wasser zu der Säule gegeben.   



  Die ie verdrängte ausfliessende Fliissigkeit wurde    in einzelnen Fraktionen aufgefangen. Die ersten Fraktionen bestanden aus Wasser.



  Mehrere der nächsten Fraktionen stellten eine wässrige Ammoniumbisulfatlösung dar. Die näehsten Fraktionen bestanden aus einer wäss rigen   Acrylamidlosung.    Von den einzelnen Fraktionen wurde der Brechungsindex bestimmt. Durch Vergleich mit den   Brechungs-    indices von wässrigen Aerylamidlosungen bekannter Konzentration wurde der   Acrylamid-    gehalt jeder einzelnen Fraktion bestimmt. In Tabelle I sind die Volumen der einzelnen auf   einanderfolgenden Fraktionen in em3 und die      Brechungsindiees    (nD35) angegeben. Ferner ist der   Aerylamidgehalt    jeder Fraktion in Gramm angegeben.



   Tabelle
Franktion Acrylamid nD35 Gelöster Stoff in der Franktion Nr. cm3 in g
1 0-32 1,3311 nur H2O 
2 32-40 1,3350 NH4HSO4   
340-481, 3435-
4 48-56 1, 3593 0-   
5 56-60 1,3613     
6 60-62, 5 1, 3618
7 62, 5-64 1, 3340  -   
8 64-65.5 1,3324   
965, 5-721, 3312praktisch nichts  1072-801, 3329Acrylamid0,    076 11 80-88 1,3358   0,143 12 88-96 1,3381   0,304   13 96-104 1, 3385   0,    361 14 104-112 1,3383   0,323 15 11-2120 1,3364   0,228    16120-1281, 33460. 143    17 128-144 1,3320   0,112
Die Fraktionen   10    bis 17 enthielten insgesamt etwa 1, 69 g, das   hei#t    0, 0238 Grammmole, Aerylamid. Das Acrylamid war also in diesen Fraktionen annähernd quantitativ vorhanden.



   Beispiel 2
Die Umsetzung des Acrylsaurenitrils mit der Sehwefelsäure wurde wie in Beispiel 1 durchgeführt. Hier wurde jedoch das erhaltene Gemisch bis auf 10, 9 Liter mit Wasser verdünnt. Ein Viertel, das heisst etwa 2,725 1, dieser   Losung    wurde langsam zu einer   Säu] e    gegeben, die wie in Beispiel   1    ein in Wasser. getauchtes Kationenaustauschharz enthielt.



     D) adureh wurde Wasser    aus der   Sanie    verdrängt. Nach Zugabe der   Losung      wurde Was-    ser zugesetzt und die verdrängte   aus-      flie#ende Flüssigkeit nacheinander in 500 cm3-     Fraktionen aufgefangen. Von jeder Fraktion wurde der   Brechungsindex    bestimmt. In einem zweiten Arbeitsgang wurde ein zweites Vierte] der verdünnten Reaktionsmischung in die Säule gegeben, worauf eine wässrige   Ammo-      niumbisulfatlosung aus    der zuvor erhaltenen ausgeflossenen Flüssigkeit in die Säule gege I) wurde.

   Dann wurde Wasser zugeführt, nm die Sulfatlösung zu verdrängen und dann    eine wässrige Acrylamidlosung, worauf die      ausfliessende Flüssigkeit nacheinander    in Fraktionen von 500   cmS aufgefangen wurde.   



  Von jeder Fraktion wurde wiederum der Brechungsindex bestimmt. Bei 5 Fraktionen wurde   festgestellt, da# sie mehr    als 4   Gew."/o Acryl-    amid enthielten ; sie wurden als Verfahrens  produite    beiseite gestellt. Die andern stärker verdünnten acrylamidhaltigen Fraktionen wurden zu einer  Lösung A  vereinigt, die für einen dritten Arbeitsgang bereitgestellt wurden. In diesem dritten Arbeitsgang wurde das dritte Viertel der verdünnten Reaktions  misphung zu der Säule gegeben, wonach    die   eben erwähnte Losung    A in die Säule eingefüllt wurde. Durch Zusatz von Wasser wurde die Flüssigkeit verdrängt und in Fraktionen von 500 cm3 aufgefangen, deren Brechungsindex festgestellt wurde.

   Sieben der   Fraktio-    nen enthielten mehr als 4 Gew. % Acrylamid und wurden als Verfahrensprodukte beiseite gestellt. Die andern verdünnten acrylamid   haltigen Fraktionen der ausfliessenden Flüs-      sigkeit wurden zu    einer  Lösung B  vereinigt.



  In einem letzten Arbeitsgang wurde dann das vierte Vierte] der oben erwähnten verdünnten   Reaktionsmischung und    daran anschliessend die   Losung B zur Säule gegeben. Wie In    den vorhergehenden Arbeitsgängen wurde die durch   Wasser verdrängte ausflie#ende Flüssig-    keit nacheinander in Fraktionen von 500 cm3   aufgefangen.    Von diesen Fraktionen des vierten Arbeitsganges enthielten 9 über 4 Gew.% Acrylamid; sie wurden als Verfahrenspro  dukte    beiseite gestellt.

   Die am stärksten   kon-      zentrierte acrylamidhaltige Fraktion    des zwei  ten    Arbeitsganges enthielt 5, 45 Gew. % Acrylamid, die stärkste des dritten Arbeitsganges 6, 22% und die stärkste des vierten Arbeitsganges 6, 42% Acrylamid. Durch die Rückführung der stärker verdünnten Acrylamidfraktionen der einzelnen Arbeitsgänge als Teil des zur Verdrängung des Produktes aus der Säule in einem darauffolgenden Arbeitsgang erforderlichen Wassers wird also nicht nur ein Acrylamidverlust vermieden, sondern auch die Spitzenkonzentration der im darauffolgenden. Arbeitsgang aufgefangenen   aerylamidhal-    tigen Fraktionen erhöht.

   Die oben erwähnten   acrylamidhaltigen Fraktionen, die    im 2., 3. und   4.    Arbeitsgang beiseite gestellt worden waren, wurden schliesslich vereinigt. Die dadurch entstehende Losung enthielt insgesamt ;   5,    5 Gew.  /o oder 855 g Acrylamid. Sie enthielt nur eine sehr kleine Menge, und zwar etwa 0, 5 g Schwefelsäure.



   Zu-1 Liter dieser wässrigen 5, 5 /oigen Acrylamidlosung wurden   55    g Aerylsäure und 5 cm3 einer wässrigen   30gew.  /oigen      Wasserstoffsuperoxydlosung    gegeben. Die erhaltene   Losung    wurde unter Stickstoff 1 Stunde auf einem Dampfbad erhitzt und dann durch Verdampfung konzentriert, bis der Rückstand 625 g wog. Dieser Rückstand bestand aus einer viskosen Lösung von   poly-    merer Substanz. Durch Verdünnen mit Methanol wurde das Polymerisat abgetrennt und getrocknet.   1    Gew.-Teil des   getroekneten    festen Polymerisats wurde in 199 Teilen Wasser gelöst ; diese Lösung hatte bei Raumtemperatur eine Viskosität von 1,   712    ep.



   Beispiel 3
Ein Gemisch aus 169 g   (1    Mol) Acryl  amidbisulfat    und 9 g (0, 5 Mol) Wasser wurde 2 Stunden am Rüekflusskühler auf einem Dampfbad erhitzt und dann auf etwa   Raum-    temperatur abkühlen gelasse. 16, 9 g des er  haltenen    Gemisches wurden mit Wasser auf   30      em3    aufgefüllt. Die Analyse von 10 cm3 dieser Losung ergab, dass sie 0, 0045 Grammol Aerylsäure enthielt. Demzufolge waren ungeführ 14.2% des   Acrylamidbisulfats    zu Acrylsäure hydrolysiert worden, wodurch ungefähr 0, 0271 Grammol   nichtverbrauchten Acryl-    amidbisulfats in den 10 cm3 verblieben waren.



  Eine zweite Menge von 10 cm3 der Losung wurde in einer Menge von   1    cm3 je Minute in eine Säule von 1, 5 cm3 Innendurchmesser gegeben, die   100    cm3 eines kornigen Kationenaustauschharzes enthielt, dessen Maschengrosse zwischen 365 und 1460 je cm2 lag und das in Wasser eingetaucht war. Das Kationenaustauschharz entsprach dem in Beispiel.   1    benutzten, nur lag es hier in der Wasserstofform vor. Durch Zugabe der genannten Lösung wurde Wasser aus der Säule verdrängt. Nach Zuführung der ganzen 10 cm3   wurdeWasser    in die Säule gegeben. Die dadurch aus der Säule verdrängte Flüssigkeit wurde in aufeinanderfolgenden kleinen Fraktionen aufgefangen.

   Die ersten 20 cm3   bestan-    den aus Wasser, die nächsten 46 cm3 enthielten Schwefelsäure in zuerst ansteigender und dann wieder abnehmender Konzentration. Die nächsten 14   em3    der ausfliessenden Flüssigkeit bestanden aus fast reinem Wasser. Die dann folgenden 50 cm3 enthielten Acrylsäure zusammen mit Acrylamid. Die nächsten 88 cm3 enthielten hauptsächlich Acrylamid und nur eine kleine Menge Acrylsäure. Alle Anteile der ausfliessenden Flüssigkeit, die Aerylsäure und Acrylamid enthielten, waren praktisch von Schwefelsäure frei. Die Analysen ergaben, dass in den aufgefangenen Fraktionen insgesamt etwa 1, 92 g (0,027 Mol) Acrylamid und 0, 21 g (0, 003 Mol) Aerylsäure vorhanden waren.

   Daraus geht hervor, dass das Acrylamid praktisch quantitativ und die Acrylsäure in einer Ausbeute von etwa   65  /o    der Theorie gewonnen worden war, wobei beide Produkte so gut wie vollständig   schwefel-    säurefrei waren.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Gewinnung von Acrylamid, dadurch gekennzeichnet, dass eine wä#rige, Acrylamid und Schwefelsäure enthaltende Losung mit einem Kationenaustauschharz zu sammengebracht wird, wodurch das Acrylamid von dem Harz absorbiert wird und die Schwefelsäure in der Lösung verbleibt, dass das Harz von der wässrigen Schwefelsäure- lösung abgetrennt und anschliessend das Acrylamid mit Wasser aus dem Harz heraus- gewaschen wird.
    UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als wässrige, Acryl- amid und Sehwefelsäure enthaltende Losung eine solche verwendet wird, wie sie bei der Herstellung von Acrylamid aus Acrylsäure- nitril und wässriger Schwefelsäure erhalten wird, dass deren Wassergehalt so eingestellt wird, dass die Konzentration der Schwefel- säure nieht über 70 Gew.
    /o liegt, die erhaltene Lösung zu einem unter Wasser liegenden Bett eines Kationenaustauschharzes gegeben wird, wodurch Wasser aus dem Bett verdrängt wird, danach Wasser zu dem Bett gegeben wird, um eine weitere Menge der Flüssigkeit aus dem Bett zu verdrängen, und dass die ver drängte ausfliessende Flüssigkeit in einzelnen Fraktionen aufgefangen wird, wodurch zuerst der Hauptteil der Schwefelsäure als solche oder in Form eines Salzes und an schlie#end der Hauptteil des Acrylamids ge- trennt erhalten wird.
    2. Verfahren nach Patentansprueh und Unteransprueh 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kationenaustauschharz als Austauseh- gruppen Sulfonatreste enthält.
    3. Verlahren naeh Patentansprueh und Unteransprüehen 1 und 2, dadureh gekenn- zeiehnet, dass das Kationenaustauschharz ein sulfoniertes Misehpolymerisat ans einer gro sseren Menge Styrol und kleineren Mengen Äthylvinylbenzol und Divinylbenzol ist.
    4. Verfahren nach Patentanspruch und Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass die durch Auswaschen des Kat ionenaustauschharzes erhaltene Aerylamidlosung mit einem Anionenaustauschharz zusammengebracht wird, das nieht in der Sul fatform vorliegt, wodurch in der Acrylamidlösung verbliebene geringe Mengen an Sulfat- ionen mit dem Anionenaustausehharz chemisch umgesetzt und auf diese Weise aus der wässrigen Acrylamidlosung entfernt werden.
    5. Verfahren nach Patentanspmch und Unteransprüehen 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass die wässrige, Acrylamid und Schwefelsäure enthaltende Losung, die mit dem Rationenaustausehharz zusammenge- bracht wird, auch Acrylsäure und Ammo niumbisulfat enthält, wobei das Acrylamid und die Acrylsaure selektiv von dem Harz absorbiert, werden und der Hauptteil der Sulfationen in der umgebenden Flüssigkeit verbleibt, die vom Harz getrennt wird, dass das Harz danaeh mit Wasser gewaschen wird, wodurch eine wässrige Lösung des Acrylamids und der Acrylsaure erhalten wird, die kleine Alengen Sulfat-und Ammoniumionen enthält,
    und dass die so erhaltene Lösung von den Ver unreinigungen befreit wird, indem man sie einerseits mit einem Anionenaustauschharz, das in einer andern als der Sulfatform vorliegt und anderseits mit der Wasserstofform eines Kationenaustauschharzes zusammenbringt.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1156787B (de) * 1958-08-22 1963-11-07 Henkel & Cie Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Acrylsaeureamid durch Verseifung von Acrylsaeurenitril mit Schwefelsaeure und Wasser

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE1156787B (de) * 1958-08-22 1963-11-07 Henkel & Cie Gmbh Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Acrylsaeureamid durch Verseifung von Acrylsaeurenitril mit Schwefelsaeure und Wasser

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