CS207086B1 - Method of making the nitriles of the carboxyl aliphatic acids and device for performing the same - Google Patents

Description

ČESKOSLOVENSKÁSOCIALISTICKÁrepublika( 1β ) POPIS VYNÁLEZU K AUTORSKÉMU OSVĚDČENÍ 207086 (11) (Bl) (51) Int. Cl? C 07 C 120/08 (22) Přihlášeno 29 11 79(21) (PV 8217-79) (40) Zveřejněno 15 09 80 ÚŘAD PRO VYNÁLEZY A OBJEVY (45) Vydáno 15 10 83 (75)

Autor vynálezu KORANIS JORGOS ing., FOREJT RUDOLF a KALINA MIROSLAV ing.CSc., ÚSTI NAD LABEM (54) Způsob výroby nitrilů karboxylových alifatických kyselin a zařízeník jeho provádění

Vynález se týká způsobu výroby nitrilůkarboxylových alifatických kyselin s C8 ažC22 reakcí příslušných kyselin s amoniakemna dehydratačním katalyzátoru. Předmětemvynálezu je rovněž zařízení k provádění toho-to- způsobu.

Nitrily karboxylových alifatických kyselinslouží v průmyslovém měřítku, zejména jakopolotovary pro výrobu mastných aminů, kte-ré se používají jako inhibitory koroze, k vý-robě Rotačních činidel, povrchově aktivníchlátek, v chemii syntetických pryskyřic atd.Surovinou k jejich výrobě jsou příslušné ali-fatické kyseliny nebo jejich směsi, získanéštěpením tuků a olejů nebo synteticky. Po-stup výroby nitrilů spočívá v odpaření alifa-tických kyselin, zahřátých na teplotu asi 240až 300 °C, v proudu amoniaku. Směs par sevede přes dehydratační katalyzátor pří tep-lotě 300 až 450 °C, nechá se zkondenzovata reakční produkt se oddělí od reakční vody.Přebytečný amoniak se vede zpět do odparky.Vlastní reakce probíhá přes nestálou amon-nou sůl alifatické kyseliny a amid k nitrilůa je značně endotermní (standardní reakčníteplo při 298 K je zhruba 500 kJ . mol“1). Pro-to se všeobecně provádí v trubkových reakto-rech, kde lze docílit dobré výměny tepla.Trubkové reaktory však mají některé nevý-hody jako nákladnou konstrukci, obtížný způsob elektrického ohřevu včetně izolace,nižší životnost katalyzátoru v důsledku ne-stejnoměrného rozdělení par do jednotlivýchtrubek a pracné odstraňování vypotřebované-ho katalyzátoru z úzkých trubek. Výše uvedené nedostatky odstraňuje způ-sob výroby nitrilů karboxylových alifatic-kých kyselin podle tohoto vynálezu odpaře-ním karboxylové alifatické kyseliny s 8 až22 atomy uhlíku v molekule nebo směsi těch-to kyselin do proudu amoniaku v molárnímpoměru k amoniaku 1 : 5 až 30 a reakcí složekvzniklé plynné reakční směsi na aluminovémkatalyzátoru. Tento způsob spočívá v tom, žese reakce provádí ve dvou stupních, přičemžv prvním stupni se plynná reakční směs vede•při teplotě 240 až 320 °C vrstvou silikátové-ho materiálu s obsahem kysličníku křemiči-tého SiO2 nad 60 % hmot. a v druhém stup-ni při teplotě 280 až 430 °C vrstvou alumi-nového katalyzátoru, při nástřiku příslušnékyseliny nebo směsi kyselin do reakčníhosystému 0,2 až 0,5 kg . h"1, vztaženo- na 1 kgaluminového katalyzátoru. Podstata zařízenípodle vynálezu k provádění právě uvedenéhozpůsobu spočívá v tom, že sestává z nádoby,opatřené elektrickým odporovým topením,v níž je umístěno síto pro uložení vrstvy sili-kátového materiálu, přičemž objem prostorunad sítem je roven 25 až 50 % objemu nádo- 207086 2 nádobou opatřenou sítem pro uložení vrstvyaluminového katalyzátoru a elektrickým od-porovým topením. S výhodou je poměr průměru válcové ná-doby k její výšce 1:10 až 30 a objem první ná-doby 0,3 až 0,6 m3. Ve spodní části této ná-doby dochází k odpařování alifatických kyse-lin a k jejich míšení s amoniakem, v prostorunad sítem pak k prvnímu stupni reakce mezisložkami plynné směsi. Při uvedených teplo-tách se v tomto stupni dosáhne na silikáto-vém materiálu snadno konverze nad 60 %hmot. Druhý stupeň reakce se provádí ve vál-cové nádobě, naplněné aluminou v teplotnímrozmezí 280 až 430 °C, s výhodou nad 300 °C.V tomto teplotním rozmezí při uvedenérychlosti nástřiku se dosáhne prakticky teo-retické konverze mastných kyselin na pří-slušné nitrily. Rozdíl mezi teplotami v osea při stěně válcové nádoby je při nástřikumastných kyselin 0,3 kg . h_l na 1 kg aluminyasi jen 30 °C, což pro průběh dehydratačníreakce, která probíhá v širokém teplotnímrozmezí s vysokou konverzí a prakticky bezvedlejších zplodin, je plně vyhovující.

Dehydratační reakci alifatické kyseliny nanitril v prostředí amoniaku urychlují nejentypické kyselé dehydratační katalyzátory ja-ko je alumina, ale i běžné materiály jako ke-ramika, porcelán a sklo obsahující silikátovénebo aluminosilikátové složky. Osvědčily seRaschigovy kroužky z porézního keramické-ho materiálu, které při teplotách do 300 °Cmají velmi dlouhou životnost. V prvním stup-ni je ovšem možno užít i aluminový katalyzá-tor.

Dvoustupňový proces podle vynálezu a pří-slušné zařízení vede většinou ke zvýšení ži-votnosti aluminového katalyzátoru oprotijednostupňovému procesu v trubkovém reak-toru, jeho výměna je jednodušší a rychlejší.Zařízení podle vynálezu je podstatně levnějšínež kombinace odpařováku a trubkovéhoreaktoru. Výkon zařízení podle vynálezuvztažený na jednotku hmotnosti aluminové-ho katalyzátoru je několikanásobně větší nežvýkon trubkového reaktoru. Příklad zařízení podle vynálezu je znázor-něn na přiloženém výkresu, kde nádoba 1,opatřená nerezovým sítem 2, plovákovýmměřičem 3 hladiny a elektrickým odporovýmtopením 4 tvoří současně odpařovák a prvníreakční stupeň a je spojena potrubím 5 sespodkem válcové nádoby 6, opatřené nerezo-vým sítem 7 a elektrickým odporovým tope-ním 8, která tvoří druhý reakční stupeň. Ná-střik alifatických kyselin a přívod amoniakuje veden do nádoby 1 spodem. Reakční pro-dukt se odvádí z hlavy válcové nádoby 6 dokondenzátoru (není zakreslen). Pláště obounádob jsou nerezové, nádoby jsou opatřenytepelnou izolací. V následujících příkladechprovedení způsobu podle vynálezu bylo po-užito popsáného zařízení, přičemž objem ná-doby 1, pro kterou se dále užívá název odpa-řovák, činí 0,45 m3, z toho 0,15 m3 je vypl-něno silikátovými Raschigovými kroužky, průměr válcové nádoby 6, pro kterou se dáleužívá název reaktor, činí 0,25 m a jeho výška5 m. Příklad 1

Roztavená technická kyselina stearová (ob-sahuje 3,6 % hmot. kyseliny laurové, 2,8 %kyseliny myristové, 25,9 % kyseliny palmi-tové, 47,6 % kyseliny stearové, 19,3 % hmot.kyseliny olejové a 0,8 % hmot. ostatních ky-selin, číslo kyselosti 200 mg KOH/1 g vzorku)se dávkuje do odpařováku v množství 60 kg/hpři teplotě odpařováku 280 °C, cirkulaciamoniaku 60 m3/h (za normálních podmí-nek) a při tlaku 180 KPa. Páry kyselin, ami-dů, nitrilů (směs organických látek obsahuje70 °/o hmot. nitrilů, 20 % hmot. amidů, 10 %hmot. kyselin) a reakční vody se v prouduamoniaku vedou do reaktoru naplněného180 kg tablet (0 8 X 8 mm) aluminy jako ka-talyzátoru. Teplota reaktoru se zvyšuje oddna k hlavě, ve vzdálenosti 1,5 m od hlavy má370 °C kraj katalyzátoru a 325 °C střed ka-talyzátoru. Páry nitrilů a reakční vody se zareaktorem ochladí a zkondenzují ve vzduš-ném a vodním chladiči. Reakční voda se od-pouští do kanálu a přebytečný amoniak se po-mocí dmychadla a po předehřátí opět vededo cirkulačního systému. Získaný nitril máčíslo kyselosti 0,1, což odpovídá konverzi ali-fatických kyselin 99,95 % hmot. Příklad 2

Roztavená kyselina laurová, získaná desti-lací kyselin kokosového oleje (číslo kyselosti= 270) se dávkuje do odpařováku v množství50 kg/h při teplotě odpařováku 265 °C a cir-kulací amoniaku 55 m3/h (za normálníchpodmínek). Páry kyselin, vzniklého amidu anitrilů se v proudu amoniaku vedou do reak-toru. Další postup je stejný jako v př. 1. Tep-lota katalyzátoru v reaktoru je ve vzdálenosti 1,5 m od hlavy 360 °C (kraj) a 330 °C vestředu. Získaný nitril má č. kyselosti 0,2, cožodpovídá konverzi kyseliny 99,92 %.

Uvedený vynález je možno využít ve vý-.robách vyšších aminů, např. dodecyl a ok-tadecylaminu z příslušných mastných kyse-lin. Způsob vedení reakce a zařízení je dálevhodné pro jiné reakce, které jsou v reaktorupouze dokončovány, nebo pro katalytickéreakce s malým tepelným zabarvením. Příklad 3

Alifatické kyseliny kokosového olejeo hmotnostním složení C8 3,5 %, C10 4,5 °/0,Cl2 57,5 %, C14 18,5 %, Cjc 7,0 %, C18 9,5 %(číslo kyselosti 260; střední mol. hmotnost215) se dávkují do odpařováku v množství40 kg/ih (nástřik 0,22 h'1, vztaženo nta alumi-nový katalyzátor) při teplotě odpařováku250 °C a cirkulaci amoniaku 100 m3/h zanormálních podmínek (molární poměr kyse-lin k amoniaku je 1:24). Další postup je stej-ný jako v příkladě 1. Teplota katalyzátoruv reaktoru je ve vzdálenosti 1,5 m od hlavy340 °C kraj a 300 °C střed. Získaný nitril

Claims (2)

1. 3 by, a nádoba je spojená potrubím s válcovoumá číslo kyselosti 0,15, což odpovídá konver-zi kyselin 99,96 % hm. Příklad 4 Roztavená kyselina palmitová se dávkujedo odpařováku v množství 80 kg/h (nástřik0,44 h1 , vztaženo na aluminový katalyzátor)při teplotě odpařováku 300 °C a cirkulaci amoniaku 90 m:i /h za normálních podmínek(molární poměr kyseliny k amoniaku je 1:13).Další postup je stejný jako· v příkladu 1. Tep-lota katalyzátoru v reaktoru je ve vzdálenosti 1,5 m od hlavy 400 °C kraj a 350 °C střed.Získaný nitril má číslo kyselosti 0,2, což od-povídá konverzi alifatických kyselin 99,91 %hmot. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Způsob výroby nitrilů karboxylových ali-fatických kyselin odpařením karboxylovéalifatické kyseliny s 8 až 22 atomy uhlíkuv molekule nebo směsi těchto kyselin doproudu amoniaku v molárním poměruk amoniaku 1:5 až 30 a reakcí složek vznik-lé plynné reakční směsi na aluminovém ka-talyzátoru, vyznačený tím, že se reakceprovádí ve dvou stupních, přičemž v prv-ním stupni se plynná reakční směs vedepři teplotě 240 až 320 °C vrstvou silikáto-vého materiálu s obsahem kysličníku kře-mičitého nad 60 % hmot. a v druhém stup-ni se plynná reakční směs vede při teplotě280 až 430 °C vrstvou aluminového kata- lyzátoru, při nástřiku příslušné kyselinynebo směsi kyselin do reakčního systému0,2 až 0,5 kg. h”1, vztaženo na 1 kg alumi-nového katalyzátoru.
2. 2. Zařízení k provádění způsobu podle bodu1, vyznačené tím, že sestává z nádoby (1),opatřené elektrickým odporovým topením(4), v níž je umístěno síto (2) pro uloženívrstvy silikátového materiálu, přičemž ob-jem prostoru nad sítem (2) je roven 25 až50 % objemu nádoby (1), a nádoba (1) jespojená potrubím (5), s válcovou nádobou(6) opatřenou sítem (7) pro uložení vrstvyaluminového katalyzátoru a elektrickýmodporovým topením (8). 1 výkres