DD144167A1 - Verfahren zur herstellung von aliphatischen primaeren aminen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung aliphatischer primärer Amine durch katalytische Hydrierung von Fettsäurenitrilen mit 5 bis 22 Kohlenstoffatomen mit Wasserstoff, dem 3 bis 30 Vol.-% Ammoniak beigemischt sind, unter Verwendung bekannter Katalysatoren und bei bekannten Bedingungen. Das Ziel der Erfindung, Steigerung der Ausbeute an Primäramin auf mindestens 95% bei gleichzeitiger Herabsetzung des spezifischen Katalysatorverbrauchs, wird im technischen Maßstab durch Beimengung von 5 bis 30 Vol.-% Stickstoff zum Wasserstoff/Ammoniak-Gasgemisch erreicht.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Herstellung von aliphatischen primären Aminen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar bei der Herstellung von aliphatischen primären Aminen, die wichtige Ausgangsstoffe für vielseitig einsetzbare kationaktive Verbindungen sind» Amine dieser*Art sind außerdem wertvolle Hilfsmittel in verschiedenen Industriezweigen, wie beispielsweise in der Kalisalzgewinnung, der Düngemittelindustrie, dem Korrosionsschutzsektor und dem Straßenbau»

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Für die Herstellung primärer Amine sind zahlreiche Verfahren bekannt, die größtenteils von Fettsäurenitrilen ausgehen. Die Umsetzung der Nitrile mit Wasserstoff erfolgt an hydrierend wirkenden Katalysatoren bei erhöhten Drücken und Temperaturen.

Bei der ungelenkten katalytischen Hydrierung entstehen außer den gewünschten primären Aminen auch beträchliche Anteile an sekundären und tertiären Aminen, Deshalb wurden zur bevorzugten Bildung von primären Aminen zahlreiche Maßnahmen vorgeschlagen, von denen im technischen Maßstab vor allem die Hydrierung in Gegenwart von Ammoniak Anwendung findet (Houben-Weyl, Stuttgart 1957, Bd.11/1, S« 34-6) · Dabei werden Wasserstoff-Ammoniak-Gasgemische mit Ammoniakanteilen zwischen 3 und 30 Vo1.-$ gemäß DAS 1 198 373, DD-PS 110 u.a. eingesetzt» Im technischen Verfahren werden Primäramingehalte von etwa 90 % erreicht»

Außer durch Zugabe von Ammoniak ist die Erzielung hoher Primäramingehalte gemäß R, Schröter, Houben-Weyl, Stuttgart 1957, Band 11/1, S» 3^-9 durch die Anwesenheit von stark basisch reagierenden Verbindungen, vorzugsweise Natronlauge oder alkalihaltige/ Katalysatoren,

wie beispielsweise Raney-Nickel, möglich»

Als Katalysatoren sind bekannterweise alle üblichen Hydrierkatalysatoren geeignet, wobei für die industrielle Anwendung vorzugsweise Nickel-, Kobalt-," Zink-, Chrom-Katalysatoren oder deren Gemische eingesetzt werden,

Um die Wirtschaftlichkeit des jeweiligen katalytischem Verfahrens zu gewährleisten,' ist es neben der Auswahl eines für die bevorzugte Primäraminbildung geeigneten Katalysators wichtig, Reaktionsbedingungen festzulegen, bei denen der .meist teure Katalysator eine hohe Wirksamkeit über einen langen Zeitraum beibehält. Da Katalysatoren, die eine hohe Ausbeute an primären Aminen ergeben,' empfindlicher gegen Verunreinigungen in den Ausgangsprodukt en sind als weniger.selektive Katalysatoren, ist gemäß DAS ι 543 ?62 versucht worden,⁵ durch alkalische Vorbehandlung von Fettsäurenitrilen eine hohe Ausbeute an primären Aminen zu erzielen und gleichzeitig den Katalysatorverbrauch zu senken. Trotz der aufwendigen technologischen Vorbehandlung des . Ednsatznitrils wird ein Katalysatorverbrauch von 0,2 % Raney-Nickel, bezogen auf die Einsatznitrilmenge,¹ nicht unterschritten. Zur Erhaltung der Wirksamkeit eines Nickel- auf SiOp-Katalysators wird gemäß DAS 1 -198 373 der Hydrierungsmischung ein polares Adsorbens,¹ vorzugsweise Aluminiumoxid, zugesetzt, wobei ein Katalysatorverbrauch von 2 % angegeben wirdo Bei gleicher Verfahrensweise werden für Raney-Nickel Einsatzwerte von 0,4 bis 1 % angegeben. Über den Katalysatorverbrauch bei konstant hohen Primäramingehalten bei der katalytischen Umsetzung von langkettigen Fettsäurenitrilen,¹ beispielsweise an fest angeordneten Katalysatoren, sind aus der Literatur keine exakten Angaben bekannt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung aliphatischen primärer Amine aus Fettsäurenitrilen mit 5 bis 22 Kohlenwasserstoffatomen,¹ das es gestattet, bei wesentlicher Herabsetzung des Katalysatorverbrauchs reproduzierbar hohe Ausbeuten an primären Aminen zu erhalten» .

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Verfahren zur Herstellung von primären Aminen durch katalytische Umsetzung von Fettsäurenitrilen rait Wasserstoff, dem Ammoniak beigemischt ist,' bei erhöhten Temperaturen und Drücken, führen nicht zwangsläufig zu hohen Primäramingehalten im Reaktionsprodukt, sondern es kommt auf Grund gleichzeitig ablaufender Parallel- und Folgereaktionen u,a· auch zur Bildung von unerwünschten sekundären und tertiären Aminen« Alle bereits aufgezeigten Vorschläge zur Zurückdrängung der Nebenreaktionen sind mit Mehraufwendungen verbunden und führten trotzdem nicht zu den gewünschten Ergebnissen, Die ökonomische Zielstellung, mit geringstem Katalysatorverbrauch gleichbleibend hohe Priraäramingehalte zu erhalten, wird von den bekannten Verfahren nur teilweise erfüllt· Entweder ergibt ein minimierter Katalysatorverbrauch bei technologisch unvermeidbaren

Schwankungen in der Reaktionsführung sofort Schwankungen in der Endproduktqualität oder ein zur Erzielung reproduzierbar hoher Primäraminanteile notwendiger erhöhter Katalysatoreinsatz verschlechtert die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens» Der daraus resultierenden Forderung nach dem Wiedereinsatz des Katalysators oder nach einer Standzeitverlängerung bei Festbettkatalysatoren steht bei bekannten Verfahren die Erfahrung entgegen,' daß die Lebensdauer des Katalysators durch sogenannte Vergiftungseffekte während der katalytischen Umsetzung stark begrenzt ist«

Es wurde gefunden, daß gegenüber dem Stand der Technik weitaus bessere Ergebnisse erreicht werden, wenn man die katalytische Umsetzung von aliphatischen Nitrilen mit 5 bis 22 Kohlenwasserstoffatomen.unter bekannten Bedingungen mit einem 3 bis 30 Vol.-% Ammoniak enthaltenden Wasserstoff durchführt, dem 5 bis 30 Vol.-% Stickstoff zugemischt sind. _:.../ .

Infolge der dadurch erzielten besseren Selektivität der Umsetzung der Nitrile mit Wasserstoff gelj^gt.fes» bei gleichzeitig vermindertem Katalysatorverbrauch und einem praktisch 100 %igen Umsetzungsgrad, unter Zurückdrängung der Nebenreaktionen die Bildung von Primäraminen wesentlich zu erhöhen«

Überraschenderweise ergeben sich trotz Absenkung des Wasserstoffpartialdruckes entgegen bekannten Erfahrungen Hydrierbedingungen, die selektiv und im technischen Verfahren reproduzierbar zu primär.en Amingehalten von durchschnittlich 95 % führen und die Bildung sekundärer

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und tertiärer Amine stark einschränken» Erfindungsgemäß gelingt es, den im allgemeinen mit Absenkung des Katalysatorverbrauchs unter 0,5 % bekannten zunehmenden Einfluß von Inaktivierungseffekten stark zurückzudrängen»

Beispiele Beispiel 1

In einem 2 1-Ruhrautoklaven werden verschiedene Versuchsreihen zur Ermittlung spezifischer Katalysatorverbräuche in Abhängigkeit von definiert eingestellten Wasserstoff/Ammoniak/Stickstoff-Gasgemischen durchgeführt, indem jeweils 600 g Talgfettsäurenitril mit 12 g eines Ni/SiOp-Trägerkatalysators bei 14O C und einem Gesamtdruck von 50 at hydriert werden» Nach beendeter Hydrierung wird der Katalysator vom Reaktionsprodukt getrennt und für weitere Hydrierungen unter den gleichen Reaktionsbedingungen erneut eingesetzt. Diese Verfahrensweise wird so oft für jede.Versuchsreihe wiederholt, bis der erhaltene primäre Amingehalt deutlich gegenüber dem des Ersteinsatzes des Katalysators abfällt» Abgeleitet von der insgesamt umgesetzten Produktmenge werden folgende spezifischen Katalysatorverbräuche sowie durchschnittliche Produkt quäl itäten erhalten:.

Tabelle 1

Zusammensetzung des Gasgemisches Katalysatorverbrauch bez. auf einges. Nitril

Durchschnittl, Aminqualität pro Versuchsreihe

Wasserstoff	Ammoniak	Stickstoff	%	prim.	sekund«	tert«
in 1	in 1	in 1		Amin	Amin %	Amin
75	25	—	0,79	87,9	:9iV.	2,3
75	25	-	0,25	83,2	14,3	2,5
75	25	3	0,42	92,9	6,8	0,3
75	25	12	0,30	95,4	4,6	-
75	25	20	0,25	98,7	1,3	-
75	25	43	0,56	97,5	2,5	- *

W *-ϊ Μ

Beispiel 2

Zum Nachweis der Selektivität der Hydrierung werden bei konstanten Einsatzmengen in einem 2 l-Rührautoklalren jeweils 1 kg eines Fettsäurenitrils C^c^g ~ ^Ci8^ ^und ^^{0 e eines} Nickel/SiOg-Trägerkatalysators bei 14O C und einem Gesamtdruck von 50 at eine Stunde in Gegenwart eines definierten Wasserstoff/Ammoniak/Stickstoff-Gemisches hydriert» Die dabei erhaltenen Produktqualitäten sind in Tabelle 2 dargestellt»

Tabelle 2

Zusammensetzung des Gasgemisches	Ammoniak	Stickstoff	Aminqualxtat	sekund.	tert»
Wasserstoff	in 1	in 1	prim.	Amin	Amin
in 1	25	-	Amin	10,5	1,2
75	25	12	88,3	5,5	-
75	25	3	- 94,5	7,5	0,8
75	25	20	91,7	3,2	-
75	25	43	.96,8	1,6	_
75	98,4

Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

   Verfahren zur Herstellung von aliphatischen primären Aminen durch
   Umsetzung von Fettsäurenitrilen, die 5 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten, mit einem 3 bis 30 Vol.-% Ammoniak enthaltenden Wasserstoff an bekannten Hydrierkatalysatoren und bei bekannten Drücken und
   Temperaturen, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung mit
   einem Wasserstoff-Ammoniak-Gasgemisch erfolgt, dem 5 bis 30 VoI,-%, vorrangig 12 bis 20 Vol,-% Stickstoff zugesetzt sind.