DD145398A1 - Verfahren zur herstellung von waessrigen acrylamidloesungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein neues, verbessertes Verfahren zur Herstellung von waessrigen Acrylamidloesungen durch Neutralisation von Acrylamidsulfat mit Ammoniak oder Alkalihydroxid in waessriger Loesung, das zum Ziel hat, die Hydrolyse des Acrylamids zu Acrylsaeure weitgehend zu verhindern, ohne dass die anwendung von Aussenkuehlung notwendig ist und ohne dass Acrylamidsulfat und Neutralisationsmittel gleichzeitig unter Einhaltung eines bestimmten pH-Bereiches zudosiert werden muessen. Die Aufgabe wird geloest durch ein Neutralisationsverfahren, bei dem das Neutralisationsmittel zu in Wasser geloestem Acrylamidsulfat bei einem Druck von weniger als 13,3 kPa zugegeben wird. Die sich dadurch einstellende Reaktionstemperatur von unter 50 grd C ermoeglicht es, hochkonzentrierte waessrige Loesungen von Acrylamidsulfat mit Ammoniak oder nahezu gesaettigten Alkalihydroxidloesungen zu neutralisieren, ohne dass eine nennenswerte Hydrolyse von Acrylamid eintritt.

Description

Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Acrylamidlösungeη

Anwendungsgebiet, der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Acrylamidlösungen durch Neutralisation von Acrylamidsulfat.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach den bekannten technischen Verfahren erfolgt die Neutralisation von Acrylamidsulfat mit Ammoniak, Alkali- oder Erdalkalihydr oxiden bzw. -carbonaten in wäßriger Lösung, in Gemischen aus Wasser/organischen Lösungsmitteln, in organischen Lösungsmitteln allein oder direkt in flüssigem Ammoniakβ

Da Acrylamidsulfat in sauren wäßrigen Lösungen, wie sie beim Lösen von Acrylamidsulfat in Wasser entstehen, besonders in der Wärme relativ rasch zu Acrylsäure hydrolysiert, sind bei allen Neutralisationsverfahren, in Gegenwart von Wasser schonende Reaktionsbedingungen, wie kurze Reaktionszeiten und niedrige Temperaturen, erforderlich«

Bei den meisten bisher bekannten Verfahren werden diese Bedingungen dadurch herbeigeführt, daß die bei der Neutralisation entstehende Wärme durch Außenkühlung abgeführt wird. Außenkühlung bedingt jedoch einen hohen Bedarf an Kühlmittel mit einer möglichst großen Temperaturdifferenz zum Reaktionsgemische Falls diese Voraussetzung nicht gegeben ist, müssen unerwünscht lange Reaktionszeiten in Kauf genommen werden. Hinzu kommt, daß durch die mögliche Bildung von Salzkrusten an der Wand des Reaktionsgefäßes eine Minderung des Wärme-

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ausfcausches eintritt, was eine weitere Verlängerung der Reaktionszeit notwendig macht.

Bs wurde deshalb in der GB-PS 1 088 021 vorgeschlagen, die Neutralisation von Acrylamidsulfat mit gasförmigem Ammoniak in wäßriger' Lösung bei Temperaturen zwischen 50 und 100 ⁰C, besonders zwischen 65 und 85 0 durchzuführen und die Neutralisationswärme durch Verdampfen von Wasser unter vermindertem Druck abzuführen· Abgesehen davon, daß dieses Verfahren auf die Neutralisation mit Ammoniak beschränkt ist, erfordert die Neutralisation in diesem Temperaturbereich eine gleichzeitige, kontinuierliche Zugabe von Ammoniak und Acrylamidsulfat, um im pH-Bereich von 3 bis 6 zu bleiben und eine schonende Neutralisation ohne Hydrolyse von Acrylamid durchführen zu können. Weiterhin ist die im entsprechenden Beispiel genannte Verwendung von Stickstoff nachteilig.

Ziel der, Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein neues, verbessertes Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Acrylamidlösungen durch Neutralisation von in Wasser gelöstem Acrylamidsulfat mit alkalischen Mitteln zu schaffen, welches es ermöglicht, die Hydrolyse des Acrylamidsulfats zu Acrylsäure weitgehend zu unterdrücken, ohne daß zur raschen Abführung der Neutralisationswärme Außenkühlung notwendig ist und ohne daß Acrylamidsulfat und Neutralisationsmittel gleichzeitig unter Einhaltung eines bestimmten pH-Bereiches zudosiert werden müssen.

A^es, Wesens der Erfindung

Es wurde gefunden, daß dieser Aufgabenstellung ein Verfahren entspricht, bei welchem die Zugabe des Neutralisationsmittels zu in Wasser gelöstem Acrylamidsulfat bei einem Druck von weniger als 13»3 kPa erfolgt·

Bei der sich unter diesen Bedingungen im Reaktionsgemisch einstellenden Temperatur von unter 50 ⁰C wird eine Hydrolyse

von Acrylamid zu Acrylsäure auch in stark saurem Bereich praktisch vollständig verhindert. Auf Grund dessen kann auf das Einhalten eines konstanten pH-Bereiches und auf das dafür notwendige gleichzeitige Zudosieren der Reaktionspartner und den damit verbundenen hohen apparativen Aufwand, wie aufeinander abgestimmte Dosiereinrichtungen, ständige pH-Wert-Messungen usw. verzichtet werden. Erfindungsgemäß verwendet man als Neutralisationsmittel gasförmiges Ammoniak oder Alkalihydroxidlösungen.

Zweckmäßig wird das Neutralisationsmittel dem in Wasser gelösten Acrylamidsulfat kontinuierlich zugegeben. Der sich bei der Neutralisation bildende Wasserdampf wird entweder über den Vakuumer zeuger abgeführt oder in einem Kühlsystem kondensiert. In Abhängigkeit vom vorgegebenen Restdruck stellt sich die Siedetemperatur des Reaktionsgemisches ein, die auch bei sehr schneller Zugabe des Neutralisationsmittels praktisch keine Änderung erfährt, da die Neutralisationswärme durch Verdampfen einer erhöhten Wassermengo ohne Schwierigkeiten abgeführt werden kann.

Mit dem neuen Verfahren können relativ hochprozentige Acrylamidlösungen hergestellt werden. Es gestattet die Neutralisation von hochkonzentrierten wäßrigen Acrylamidsulfat lösungen mit gasförmigem Ammoniak oder mit nahezu gesättigten Alkalihydroxidlösungen innerhalb sehr kurzer Reaktionszeiten, ohne daß eine nennenswerte Hydrolyse von Acrylamid eintritt. Das Verfahren ist auch bei Verwendung von gasförmigem Ammoniak als Neutralisationsmittel in einfachen Rührapparaturen ohne Dosier- und pH-Wert-Meßeinrichtungen durchführbar. Darüber hinaus ermöglicht die Anwendung von Ammoniak die Herstellung 50 %iger wäßriger Acrylamidlösungen j die sich für die Gewinnung von kristallinem Acrylamid eignen. Weitere Vorteile, die sich bei der Durchführung des neuen Verfahrens ergeben, sind Energie- und Zeiteinsparungen.

Um Polymerisationserscheinungen während des Neutralisationsprozesses zu vermeiden, ist es zweckmäßig, geringe Mengen eines Polymerisationsinhibitors zuzusetzen* Hierfür sind alle aus der Literatur bekannten Substanzen geeignet, die auch in Abwesenheit von Luftsauerstoff als Inhibitor für saure Acrylamidlösimgen wirksam sind, wie Z₀B₀ Verbindungen vom Typ der Thiuramsulfide·

Folgende Beispiele sollen das Verfahren der Erfindung näher erläutern, jedoch nicht einschränken,

Beispiel 1;

1014 g (6,0 mol) Acrylamidsulfat, techn_o, mit einem Gehalt von etwa 2 % Acrylsäure, hergestellt durch partielle Hydrolyse von Acrylnitril mit 84 %iger Schwefelsäure, werden in 390 ml Wasser gelöst* In diese Lösung werden innerhalb von etwa 45 Minuten unter Rühren und Rückfluß bei 30 bis 50 ⁰C und 4 bis 6,7 &Pa 204 g gasförmiges Ammoniak (12,0 mol) eingeleitet«. Während der Neutralisation beginnt die Kristallisation von Ammoniumsulfat, das nach beendeter Reaktion abzentrifugiert und mit 100 ml Wasser gewaschen wird. Als Zentrifugat des Ammonsulfats werden 850 g etwa 45 %ige Acrylamidlösung erhalten« Die Y/aschflüssigkeit wird unter Berücksichtigung des Wassergehalts für den folgenden Ansatz zum Lösen des Acrylamidsulfats verwendet·

Die erhaltene Acrylamidlösung kann zur Gewinnung von kristallinem Acrylamid dienen, das mit einer Reinheit von ca» 98 7o erhalten wird und 2 % Ammoniumsulfat enthält.

Beispiel 2:

1014 g (6,0 mol) Acrylamidsulfat, techn,, mit einem Gehalt von etwa 2 % Acrylsäure werden in 300 ml Wasser gelöst. Als Inhibitor wird eine Lösung von 25 mg Tetramethylthiuramdisulfid in 5 ml Aceton unter Rühren zugefügt. Ebenfalls unter Rühren wird durch Zutropfen von 970 S ^ΰΊ %iger Kali-

lauge (12jO mol) bei 30 ⁰C und 2,7 kPa innerhalb von etwa 30 Minuten neutralisiert;, wobei gleichzeitig 450 ml Wasser abdestilliert werden. Das während der Neutralisation auskristallisierte Kaliumsulfat wird abzentrifugiert und mit 150 ml Wasser gewaschene

Als Zentrifugat des Kaliumsulfats werden 1200 g Lösung mit ca* 28 % Acrylamid, ca. 2 % Acrylsäure und ca. 4 % Kaliumsulfat erhalten.

Claims (2)

nt - Erfindungsanspruch

1« Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Acrylamidlösungen durch Neutralisation von in Wasser gelöstem Acrylamidsulfat mit alkalischen Mitteln unter vermindertem Druck, gekennzeichnet dadurch, daß die Neutralisation bei einem Druck von weniger als 1313 kPa durchgeführt wird.

2· Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Acrylamidlösungen nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als Neutralisationsmittel gasförmiges Ammoniak oder Alkalihydroxidlösungen verwendet werden«