DD144765A1

DD144765A1 - Verfahren zur reinigung von acetonitril

Info

Publication number: DD144765A1
Application number: DD21416079A
Authority: DD
Inventors: Karl Mittenhuber; Hans-Joachim Nier; Rolf Marschner; Juergen Wolf; Ursula Hanse; Renate Lange
Original assignee: Karl Mittenhuber; Nier Hans Joachim; Rolf Marschner; Juergen Wolf; Ursula Hanse; Renate Lange
Priority date: 1979-07-06
Filing date: 1979-07-06
Publication date: 1980-11-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Acetonitril nach der Azeotropdestillation, insbesondere der Entfernung des noch enthaltenen Acrylnitrils- und anderer ungesättigter reaktiver Verunreinigungen. Dabei soll die Effektivität des Verfahrens durch den Einsatz eines neuen Hilfsstoffes in bezug auf dessen ökonomischen Einsatz und seiner verbesserten Wirkung wesentlich erhöht werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zu entwickeln, weiches es gestattet, den Prozeß ohne Anfall von Feststoffen kontinuierlich zu gestalten unter Berücksichtigung einer nahezu quantitativen Abtrennung des Acrylnitrils aus dem Acetonitril bei Vermeidung der Acetonitrilverluste nach der Entwässerung. Es wurde gefunden, daß die Verringerung des Acrylnitril-Gehaltes nach der Wasserabscheidung mittels ( Aceotropdestillation durch den Einsatz von Aminen, speziell substituierten Aminen, wie z.B. Äthanolamin, erreicht werden kann. Das Verfahren kann in Anlagen zur Herstellung von Acrylnitril, in denen Acetonitril als Nebenprodukt anfällt, angewendet werden.

Description

14t

Verfahren zur Reinigung von Acetonitril

Anwendungsgebiet der Erfindung .

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reinigung von Acetonitril, das als Zwangsprodukt bei der Synthese von Acrylnitril anfällt, insbesondere ein Verfahren zur Fein— reinigung des bereits entwässerten Acetonitrils, d» hV" zur Entfernung des nach der Azeotropdestillation noch enthaltenen Acrylnitrils und weiterer Verbindungen, vor allem von Spaltprodukten aus CyanhydrinenV

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen '

Zur Reinigung des Acetonitrils sind einige Verfahren bekannt, die auf der Ausfrierung eines Teils des enthaltenen Wassers mit anschließender Destillation (US-Patent 2 417 862), der Trocknung mit aktiver Tonerde (US—Patent 2 560 931) oder granuliertem Calciumchlorid, der'Extraktion (US-Patent 3 281 4-5o) oder der Extraktivdestillation, zV BV mit Ä'thylenglykol (DD-PS 90 136) beruhen.

Ein Verfahren gemäß DD-IP 106 638 hat die bekannten Nachteile damit beseitigt_s daß eine Azeotropdestillation bei Einsatz von Acrylnitril durchgeführt wird'e' D_amit wurde eine Möglichkeit gefunden, die sich gegenüber den vorher genannten Verfahren, insbesondere durch geringeren Kostenaufwand, auszeichnet·'

Der N_achteil dieses Verfahrens gemäß DD-I₁VP 106 638 besteht nun darin, daß es äußerst schwierig ist, durch die Azeotropdestillation den Wasser- und Acrylnitril-Gehalt gleichzeitig auf Werte zu bringen, die durch die Reinheitsforderungen an das Endprodukt bestimmt sind*' · . _

, 2141

Die Erreichung von Werten "bei Wasser ^0,3 % und Acrylnitril ^»300 ppm erfordert entweder eine äußerst hohe Trennschärfe in der Feinfraktionierungskolonne (Äußerst hohe Bodenzahl) und ist mit mehr oder weniger großen Verlusten an Acetonitril verbunden⁵«⁴

Um das zu umgehen, wird in der Regel zwischen der Azeotropdestillation und der Feindestillation eine Behandlung mit konzentrierter Natronlauge durchgeführt (DD-WP 110 4-89)V Diese Verfahrensweise hat jedoch Nachteile, die z_o BV darin bestehen, daß durch das Kochen mit Natronlauge ein erhöhter Verlust an Acetonitril und ein erhöhter Energieaufwand auftretenV Gleichermaßen vonJNachteil ist, daß die Behandlung zu festen Produkten führt, was den zu vernichtenden Anfall von Abfallprodukten (Verbrennung) vergrößert, wobei auch Anteile von Acetonitril mit_vernichtet werden und unerwünschte Spaltreaktionen auftreten, die zu Produktionsstörungen führen können und die Qualität des Acetonitrils beeinträch— tigeno'

In anderen, neueren Verfahren, gemäß GB-Patent 1 500 328 und GB-Patent 1 088 072 geht man von der Tatsache aus, daß eine Reihe von Verbindungen bei gleichzeitiger alkalischer Katalyse zur Anlagerung, bzwO' Reaktion mit Acrylnitril befähigt sind,, Solche Verfahren wie Cyanmethylierung und Ammonolyse des Acrylnitrils sind dabei nur mit umfangreichen reaktionsstimulierenden Zusätzen durchführbarV(Insofern entsprechen die diesen Patenten zugrundeliegenden Reaktionstyp en der in Ulimanns Enzyklopädie der technischen Chemie (Ergänzungsband, I97O, Seite 154) beschriebenen Cyänäthyliei'ung), Auch in diesen Patenten wird der grundsätzliche Nachteil der Salzbildung und der der Verseifung wertvollen Acetonitrils. und der damit verbundenen&Ausbeuteverluste nicht vermieden. Alle genannten Reinigungsverfahren sind durch diskontinuierlich ablaufende Prozesse charakterisiert, die den Ablauf der Gewinnung des reinen Acetonitrils arbeits- und zeitintensiv machen»¹ . ,;,: .

-ι- 2141

Typisch in den o,g. Patenten ist der schrittweise Abbau der Konzentration der einzelnen Verunreinigungen durch eine jeweils spezielle chemische Behandlung der "betreffenden unerwünschten Komponente, so daß diese patentierten Verfahren umständlich, kompliziert und störanfällig sind«.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat zum Ziel, das Verfahren zur Reinigung von Acetonitril durch die Anwendung neuer Hilfsstoffe kostengünstiger und wirksamer zu gestalten«,

Darlegung des Wesens der Erfindung;

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Reinigungsverfahren für Acetonitril zu entwickeln, welches gestattet, diesen Prozeß kontinuierlich zu gestalten, ohne daß im Verlauf des Reinigungsverfahrens Peststoffe anfallen oder andere Nebenprodukte gebildet werden, die aus dem zu reinigenden Material zusätzlich abzutrennen -wären·' Dabei sollte eine nahezu quantitative Abtrennung des Acrylnitrils aus dem Acetonitril unter Vermeidung von Acetonitrilverlusten nach der Entwässerung des Rohprodukts berücksichtigt werden.

Es wurde überraschenderweise gefunden, daß die Verringerung des Gehaltes von Acrylnitril (und anderer ungesättigter reaktiver Verunreinigungen)*;^ der Weise geschehen kann, daß im Einsatz von Aminen, speziell substituierten Aminen, ζ. Β. Äthanolamin, in Konzentrationen vo#0,1 - 5,0 %, bezogen auf das Rohacetonitril, er.folgt» Die Zugabe des Amins erfolgt entsprechend des Temperaturprofils der Acetonitrilraffination und richtet sich^^ch dem Siedepunkt des Amins«, Die Amine, speziell ÄthanoTam'in,- reagieren bei 323 - 363 K mit ungesättigten Verbindungen (z* B, Acrylnitril) indem sie sich an die Doppelbindung anlegen und nachfolgend Verbindungen mit hohen

.-5-

Siedepunkten bilden, die sich destillativ in jedem Falle abtrennen lassen, worauf ein reines, allen qualitativen Anforderungen gerecht werdendes, Acetonitril gewonnen werden kann·¹

Ebenso bemerkenswert ist die Tatsache, daß die Reaktionsgeschwindigkeit auch ohne alkalische Zusätze, insbesondere von Natronlauge oder andere basische Katalysatoren genügend hoch ist, was eine wesentliche Randbedingung für die Verbesserung der ökonomischen Parameter darstellte

Weiterhin sind Reaktionen zu bemerken, bei denen Cyanhydrine und Hydroxy-Verbindungen, sowie zu Kondensationsreaktionen befähigte Stoffe im Rohacetonitril durch chemische Umwandlung zu hochsiedenden Produtten umgesetzt werden, die leicht vom Acetonitril getrennt werden können₀ Es entstehen keine Spaltprodukte dieser Verunreinigungen, wie sie bei Behandlung mit Alkali, zY BV Natriumhydroxid, unumgänglich sind.¹

Es ist also festzustellen, daß die Reaktion des Amins, ζ. Β. des Äthanolamins, mit Acrylnitril nicht der Cyanmethylierung entspricht und auch nicht mit anderen, durch basische Katalysatoren beschleunigten, oder zumindest in alkalischen Medien ausgeführten R_eaktionen vergleichbar ist, da die substituierten Amine als selbständige Reaktionsparameter agieren, indem sie einerseits den zur R_eaktion nötigen pH-Wert durch ihre Anwesenheit selbst regulieren und andererseits gleichzeitig den geeigneten Reaktanten zur Bindung der unerwünschten Komponenten im Rohacetonitril darstellen .

Ausführungsbeispiele .

Die Erfindung soll durch folgende Beispiele näher erläutert werden:

-j- 214140

Beispiel 1 .

Behandlung bei unterschiedlichen Temperaturen

Das Ausgangsprodukt enthielt nach der Azeotropdestillation noch 4,100 ΠΠρρίη..Acrylnitril_β Es wurden, bezogen auf das Ausgangsprodukt, 3 % .Ethanolamin zugesetzte Bei 358 K ergab sich nach 6 h ein Restwert von Δ 200 ppm Acrylnitril, Bei 203 K lag der Wert nach 6 h bei etwa 1200 ppm,

Beispiel 2 '

Behandlung mit unterschiedlichen Mengen Amin

Das Ausgangsprodukt enthielt 2600 ppm Acrylnitril· Behandelt wurde 6 h bei ca»" 35ß K_e Bei Einsatz von 1 % Amin ergab sich ein RgStgehalt von 2,200Tppm, bei 2 % Amin ein Restgehalt von etwa 500 ppm und bei 3 % Amin ein Restgehalt von 18 ppm Acrylnitril ο"

Beispiel 3

Behandlung mit unterschiedlichen Reaktionszeiten

Das Ausgangsprodukt enthielt 2 4-20 ppm_o Bei Behandlung mit 2 % Amin und bei 358 K ergaben sich folgende ?/erte:

nach 4· h 583 ppm Acrylnitril " 6h 468 " " " 8 h 297 " "

In allen Beispielen war zu yerzelehnen, daß sich keine festen Produkte gebildet haben und die Reaktionslösung homogen und klar bliebe Durch den hohen Siedepunkt von beispielsweise Äthanolamin war im Reinprodukt kein Amin enthalten·"

Claims

- b - £ j 41

Erf indungsans-prucii

Verfahren zur Reinigung von Acetonitril nach der Azeotropdestillation zur Entfernung des noch enthaltenen Acrylnitrils und anderer reaktiver Verunreinigungen, gekennzeichnet dadurch, daß nach
abgeschlossener Azeotropdestillation ein aliphatisches Arain vorzugsweise Äthanolamin je nach
Siedepunkt des Amins entsprechend des Temperaturprofils der Acetonitrilfeinraffination in Konzentrationen von 0,1 - 5_>0 *h bezogen auf das Rohacetonitril eingesetzt wird, wobei die Umsetzung bei 323 - 363 K erfolgt.