DE102004042947A1 - Continuous production of xylylenediamine comprises mixing phthalonitrile melt stream with liquid ammonia stream and hydrogenating the liquid mixture - Google Patents

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Abstract

Continuous production of xylylenediamine comprises mixing a phthalonitrile melt stream with a liquid ammonia stream and feeding the liquid mixture into a hydrogenation reactor containing a heterogeneous catalyst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Xylylendiamin durch kontinuierliche Hydrierung von flüssigem Phthalodinitril an einem Heterogenkatalysator in Gegenwart von flüssigem Ammoniak in einem Reaktor.The The present invention relates to a process for the preparation of Xylylenediamine by continuous hydrogenation of liquid phthalonitrile on a heterogeneous catalyst in the presence of liquid ammonia in a reactor.

Xylylendiamin (Bis(aminomethyl)benzol) ist ein nützlicher Ausgangsstoff, z.B. für die Synthese von Polyamiden, Epoxyhärtern oder als Zwischenstufe zur Herstellung von Isocyanaten.xylylenediamine (Bis (aminomethyl) benzene) is a useful starting material, e.g. for the Synthesis of polyamides, epoxy hardeners or as an intermediate for the preparation of isocyanates.

Die Bezeichnung „Xylylendiamin" (XDA) umfasst die drei Isomere ortho-Xylylendiamin, meta-Xylylendiamin (MXDA) und para-Xylylendiamin.The Name "xylylenediamine" (XDA) includes the three isomers ortho-xylylenediamine, meta-xylylenediamine (MXDA) and para-xylylenediamine.

Der Begriff „Phthalodinitril" (PDN) umfasst die drei Isomere 1,2-Dicyanbenzol = o-Phthalodinitril, 1,3-Dicyanbenzol = Isophthalodinitril = IPDN und 1,4-Dicyanbenzol = Terephthalodinitril.Of the Term "phthalonitrile" (PDN) includes the three isomers of 1,2-dicyanobenzene = o-phthalodinitrile, 1,3-dicyanobenzene logo CNRS logo INIST Isophthalonitrile = IPDN and 1,4-dicyanobenzene = terephthalodinitrile.

Die Phthalodinitrile sind Feststoffe (z.B. schmilzt Isophthalodinitril (IPDN) bei 161 °C) und weisen relativ schlechte Löslichkeiten in organischen Lösungsmitteln auf.The Phthalonitriles are solids (e.g., isophthalonitrile melts (IPN) at 161 ° C) and have relatively poor solubilities in organic solvents on.

Die zweistufige Synthese von Xylylendiamin durch Ammonoxidation von Xylol und anschließender Hydrierung des erhaltenen Phthalodinitrils ist bekannt. Unumgesetzte Dinitrile lassen sich nur sehr schwer vom XDA destillativ trennen.The two-step synthesis of xylylenediamine by ammoxidation of Xylene and subsequent Hydrogenation of the resulting phthalonitrile is known. unreacted Dinitriles are very difficult to separate from the XDA by distillation.

US-A-4,482,741 (UOP Inc.) beschreibt die Hydrierung von PDN in Gegenwart von Ammoniak, einem spezifischen Katalysator und XDA als Lösungsmittel.US Patent No. 4,482,741 (UOP Inc.) describes the hydrogenation of PDN in the presence of ammonia, a specific catalyst and XDA as solvent.

In MXDA beträgt die Löslichkeit von IPDN bei 70 °C ca. 20 Gew.-%.In MXDA is the solubility of IPDN at 70 ° C about 20 wt .-%.

EP-A2-1 193 247 und EP-A1-1 279 661 (beide Mitsubishi Gas Chem. Comp.) betreffen ein Verfahren zur Reinigung von Isophthalodinitril (IPDN) bzw. ein Verfahren zur Herstellung von reinem XDA.EP-A2-1 193,247 and EP-A1-1 279 661 (both to Mitsubishi Gas Chem. Comp.) a process for the purification of isophthalonitrile (IPDN) or a Process for the preparation of pure XDA.

EP-A2-1 193 244 (Mitsubishi Gas Chem. Comp.) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von XDA durch Hydrierung von Phthalodinitril, welches in einer vorherigen Stufe durch Ammonoxidation von Xylol synthetisiert wird, wobei das dampfförmige Produkt der Ammonoxidationsstufe direkt mit einem flüssigen organischen Lösungsmittel in Kontakt gebracht wird (Quench) und die erhaltene Quenchlösung oder -suspension der Hydrierung zugeführt wird.EP-A2-1 193 244 (Mitsubishi Gas Chem. Comp.) Describes a process for Production of XDA by hydrogenation of phthalonitrile, which synthesized in a previous stage by ammoxidation of xylene is, where the vapor Product of the ammoxidation stage directly with a liquid organic solvent is brought into contact (quench) and the resulting quench solution or suspension fed to the hydrogenation becomes.

Bevorzugte organische Lösungsmittel sind C6-C12 aromatische Kohlenwasserstoffe, wie Xylol und Pseudocumol (Spalte 6, Absatz [0027] und [0028]).Preferred organic solvents are C 6 -C 12 aromatic hydrocarbons, such as xylene and pseudocumene (column 6, paragraphs [0027] and [0028]).

US-A-3,069,469 (California Research Corp.) lehrt als Lösungsmittel zur Hydrierung von aromatischen Nitrilen, wie PDN, aromatische Kohlenwasserstoffe, Xylol, Dioxan und aliphatische Alkohole.US-A-3,069,469 (California Research Corp.) teaches as a hydrogenation solvent of aromatic nitriles, such as PDN, aromatic hydrocarbons, Xylene, dioxane and aliphatic alcohols.

DE-A-21 64 169 (Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) beschreibt auf Seite 6, letzter Absatz, die Hydrierung von IPDN zu meta-XDA in Gegenwart eines Ni- und/oder Co-Katalysators in Ammoniak als Lösungsmittel.DE-A-21 64 169 (Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc.) describes on page 6, last paragraph, the hydrogenation of IPDN to meta-XDA in the presence a Ni and / or co-catalyst in ammonia as a solvent.

GB-A-852,972 (Äquivalent: DE-A-11 19 285) (BASF AG) offenbart die Verwendung von Ammoniak und XDA als Lösungsmittel in der Hydrierung von PDN. Die Herstellung der Edukt-Lösung ausgehend von festem PDN erfolgt in einem Extraschritt in einem separaten Gefäß (vergl. Seite 2, Zeilen 119-120).GB-A-852.972 (Equivalent to: DE-A-11 19 285) (BASF AG) discloses the use of ammonia and XDA as a solvent in the hydrogenation of PDN. The preparation of the educt solution starting from solid PDN is carried out in an extra step in a separate vessel (cf. Page 2, lines 119-120).

JP-A-2003-327563 (Mitsubishi Gas Chem. Co., Inc.) betrifft ein Verfahren zur Festbett-Hydrierung von aromatischen Dinitrilen, die als 1-10 Gew.-%ige Lösungen eingesetzt werden.JP-A-2003-327563 (Mitsubishi Gas Chem. Co., Inc.) relates to a process for the fixed bed hydrogenation of aromatic Dinitriles, which are used as 1-10 wt .-% solutions.

Die sechs deutschen Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen 10341615.3, 10341632.3, 10341614.5, 10341633.1, 10341612.9 und 10341613.7 (BASF AG) vom 10.09.03 betreffen jeweils Verfahren zur Herstellung von XDA.The six German patent applications with file number 10341615.3, 10341632.3, 10341614.5, 10341633.1, 10341612.9 and 10341613.7 (BASF AG) from 10.09.03 relate to each method for the production of XDA.

Eine parallele deutsche Patentanmeldung mit gleichem Anmeldetag (BASF AG) betrifft ein Verfahren zur Herstellung von XDA durch kontinuierliche Hydrierung von flüssigem Phthalodinitril an einem Heterogenkatalysator in Gegenwart von flüssigem Ammoniak in einem Reaktor, bei dem ein Teil des Reaktoraustrags als flüssiger Umlaufstrom kontinuierlich zum Reaktoreingang zurückgeführt wird (Kreislauffahrweise), in dem mittels einer Mischeinrichtung ein Strom einer Phthalodinitrilschmelze flüssig in den Umlaufstrom um den Hydrierreaktor zugefahren wird, wobei der Phthalodinitril-Umsatz im Reaktor bei einfachem Durchgang größer 99 % beträgt, und der Umlaufstrom zu größer 93 Gew.-% aus flüssigem Ammoniak und Xylylendiamin besteht und kein weiteres Lösungsmittel für Phthalodinitril enthält.A parallel German patent application with the same filing date (BASF AG) relates to a process for the production of XDA by continuous hydrogenation from liquid Phthalonitrile on a heterogeneous catalyst in the presence of liquid ammonia in a reactor where part of the reactor effluent is a liquid recycle stream is continuously fed back to the reactor inlet (circulation mode), in which by means of a mixer, a stream of a Phthalodinitrilschmelze liquid is fed into the circulation stream around the hydrogenation reactor, wherein the phthalonitrile conversion in the reactor in single pass greater than 99% is, and the recycle flow to greater than 93 wt .-% from liquid Ammonia and xylylenediamine and no other solvent for phthalonitrile contains.

Bei den unterschiedlichen Verfahren zur Herstellung von Phthalodinitril fällt dieses als Feststoff oder gelöst in einem Lösungsmittel, z.B. Pseudocumol, oder als Schmelze an. Die Handhabung von Feststoffen ist üblicherweise schwierig und umständlich. Die Weiterverarbeitung in einem Lösungsmittel erfordert wegen der geringen Löslichkeit von Phthalodinitril in Lösungsmitteln wie o-Xylol, m-Xylol, p-Xylol, Pseudocumol, Mesitylen, Ethylbenzol oder Methylpyridin sehr große Lösungsmittelmengen, die nach der Hydrie rung in der Regel destillativ abgetrennt werden müssen, was – entsprechend den großen Mengenströmen – große Apparate und einen hohen Energieaufwand erfordert. Alternativ ist eine Extraktion des PDNs mit Wasser mit anschließender Destillation möglich. Auch hier ist der Energieaufwand groß, da das Wasser abdestilliert und das Lösungsmittel – zumindest im Teilstrom – regeneriert werden muss.In the various processes for the preparation of phthalonitrile, this precipitates as a solid or dissolved in a solvent, for example pseudocumene, or as a melt. The handling of solids is usually difficult and cumbersome. The further processing in a solvent requires because of the low solubility of phthalonitrile in solvents such as o-xylene, m-xylene, p-xylene, pseudocumene, mesitylene, ethylbenzene or methylpyridine very large amounts of solvent which must be separated by distillation tion usually by distillation , which - corresponding to the large flow rates - requires large equipment and a high energy consumption. Alternatively, an ex traction of the PDN with water followed by distillation. Again, the energy consumption is great because the water distilled off and the solvent - at least in the partial flow - must be regenerated.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von Xylylendiamin, insbesondere meta-Xylylendiamin, mit hoher Selektivität, Ausbeute und Raum-Zeit-Ausbeute (RZA) aufzufinden, welches bei mit Verfahren des Stands der Technik vergleichbaren Durchsätzen aufgrund verringerter Stoffströme, insbesondere Lösungsmittelströme, inkl. Rückführströme, verkleinerte und/oder weniger Apparate und Maschinen ermöglicht.Of the Present invention was based on the object, an improved economical process for the preparation of xylylenediamine, in particular meta-xylylenediamine, with high selectivity, Yield and space-time yield (RZA) to find, which in with Prior art methods due to comparable throughputs reduced material flows, in particular solvent streams, including recycle streams, reduced and / or fewer apparatus and machines.

Demgemäß wurde ein Verfahren zur Herstellung von Xylylendiamin durch kontinuierliche Hydrierung von flüssigem Phthalodinitril an einem Heterogenkatalysator in Gegenwart von flüssigem Ammoniak in einem Reaktor gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass mittels einer Mischeinrichtung ein Strom einer Phthalodinitrilschmelze flüssig in einen Strom von flüssigem Ammoniak zugefahren wird und die flüssige Mischung in den Hydrierreaktor gefahren wird.Accordingly, became a process for the preparation of xylylenediamine by continuous Hydrogenation of liquid Phthalonitrile on a heterogeneous catalyst in the presence of liquid ammonia found in a reactor, which is characterized in that by means of a mixing device, a stream of a Phthalodinitrilschmelze liquid into a stream of liquid Ammonia is fed in and the liquid mixture in the hydrogenation reactor is driven.

Bevorzugt findet das erfindungsgemäße Verfahren Anwendung zur Herstellung von meta-Xylylendiamin (MXDA) durch Hydrierung von Isophthalodinitril (IPDN), welches insbesondere in einer vorherigen Stufe durch Ammonoxidation von meta-Xylol synthetisiert wurde.Prefers finds the method according to the invention Use for the production of meta-xylylenediamine (MXDA) by hydrogenation of isophthalonitrile (IPN), which in particular in a previous Stage was synthesized by ammoxidation of meta-xylene.

Das geschmolzene Phthalodinitril kann beispielsweise aus einem einer Ammonoxidation nachgeschalteten Quench, einer Eindampfstufe oder einer Destillationskolonne kommen, wobei das Phthalodinitril z.B. jeweils als Schmelze über Sumpf dieser thermischen Trennapparate abgetrennt wird, wie z.B. in der deutschen Patentanmeldung Nr. 10341633.1 vom 10.09.03 (BASF AG) beschrieben.The molten phthalonitrile may, for example, one of a Ammonoxidation downstream quench, an evaporation stage or a distillation column, the phthalonitrile being e.g. each as a melt over Bottom of these thermal separation apparatus is separated, such. in German Patent Application No. 10341633.1 of 10.09.03 (BASF AG).

Alternativ kann im erfindungsgemäßen Verfahren auch aufgeschmolzenes, zuvor als Feststoff vorliegendes PDN eingesetzt werden. Das Aufschmelzen kann z.B. mittels eines Extruders erfolgen.alternative can in the process according to the invention also used molten, previously present as a solid PDN become. The melting can e.g. done by means of an extruder.

Vorteil der Eindosierung des PDNs als Schmelze in den flüssigen Ammoniak ist, dass das Phthalodinitril bereits unmittelbar nach der Vermischung verdünnt und bei deutlich reduzierter Temperatur vorliegt, bevor es mit Xylylendiamin (aus dem optionalen Umlaufkreis oder im Hydrierreaktor gebildet) in Kontakt kommt, wodurch eine ungewünschte Reaktion zwischen Nitrit und Produkt weitgehend unterdrückt werden kann. Außerdem kann die Schmelzedosierung bei einem Druck erfolgen, der kleiner ist als der Reaktordruck, wodurch eine kostengünstigere Schmelzepumpe eingesetzt werden kann. Die Lösung kann dann anschließend auf den gewünschten Reaktordruck komprimiert werden.advantage The dosing of the PDN as a melt in the liquid ammonia is that the phthalonitrile already diluted immediately after mixing and at significantly reduced Temperature is present before using xylylenediamine (from the optional Circulating or formed in the hydrogenation reactor) comes into contact, whereby an unwanted reaction between nitrite and product can be largely suppressed. In addition, can the melt dosage is carried out at a pressure which is less than the reactor pressure, creating a more cost-effective melt pump used can be. The solution can then follow to the desired reactor pressure be compressed.

Das Zufahren und Lösen der Phthalodinitrilschmelze in flüssigem Ammoniak erfordert eine Mischeinrichtung, bevorzugt eine Mischdüse, welche im einfachsten Fall durch ein Rohrleitungs-T-Stück realisiert werden kann. Bevorzugt weist der Düsenmund eine Verjüngung auf.The Drive and release the phthalonitrile melt in liquid ammonia requires a mixing device, preferably a mixing nozzle, which realized in the simplest case by a pipe tee can be. Preferably, the nozzle mouth has a taper.

Die Ströme werden getrennt zugeführt und im anschließenden Rohr auf Grund der herrschenden Turbulenz vermischt und homogenisiert. Vorteilhaft kann zusätzlich ein statischer Mischer nachgeschaltet werden. Es wird jedoch kein zusätzlicher Apparat, wie etwa ein Rührkessel zum Lösen von (festem oder flüssigem) Phthalodinitril in einem Lösungsmittel benötigt.The streams are fed separately and in the subsequent Pipe mixed and homogenized due to the prevailing turbulence. Advantageously, in addition be followed by a static mixer. It will not be additional Apparatus, such as a stirred tank to release of (solid or liquid) Phthalonitrile in a solvent needed.

Bevorzugt ist die Mischeinrichtung am Ort der Phthalodinitrilzufuhr in den Strom von flüssigem Ammoniak auf eine Temperatur im Bereich von 1 bis 40 °C, besonders im Bereich von 5 bis 25 °C, oberhalb des Schmelzpunktes des eingesetzten Phthalodinitrils beheizt.Prefers is the mixing device at the place of phthalonitrile feed into the Stream of liquid ammonia to a temperature in the range of 1 to 40 ° C, especially in the range of 5 to 25 ° C, heated above the melting point of the phthalonitrile used.

Bevorzugt erfolgt die PDN-Zufuhr praktisch bei einem Absolutdruck zwischen 15 bar und dem Reaktordruck. Der Mindestdruck ergibt sich aus der besonders bevorzugten Randbedingung, dass bei der Vermischung und der sich einstellenden Mischtemperatur keine Verdampfung eintritt, sondern die Mischung flüssig bleibt. Er ist somit von der Ausgangstemperatur und dem Mengenverhältnis der zu mischenden Komponenten abhängig. Eine Vermischung bei niedrigem Druck, z.B. 40 bar, bietet den Vorteil, dass die Schmelzepumpe nicht für den deutlich höheren Reaktordruck ausgelegt werden muss. Die PDN-Lösung in Ammoniak muss in diesem Fall jedoch noch mittels einer – konstruktiv einfacheren – Hochdruckpumpe auf den Reaktordruck komprimiert werden. Auf letztere kann verzichtet werden, falls die Vermischung bereits bei Reaktordruck erfolgt. Welche Variante zu bevorzugen ist, richtet sich nach Verfügbarkeit der Apparate und Maschinen sowie nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten.Prefers the PDN supply occurs practically at an absolute pressure between 15 bar and the reactor pressure. The minimum pressure results from the particular preferred boundary condition that in the mixing and the adjusting mixing temperature no evaporation occurs, but the mixture is liquid remains. He is thus on the starting temperature and the ratio of dependent on mixing components. Mixing at low pressure, e.g. 40 bar, offers the advantage that the melt pump is not for the much higher Reactor pressure must be designed. The PDN solution in ammonia must be in this Case, however, still by means of a - constructive simpler - high pressure pump be compressed to the reactor pressure. The latter can be omitted if the mixing already takes place at reactor pressure. Which variant is preferable depends on availability the apparatus and machines as well as economic aspects.

Besonders bevorzugt wird mittels einer Mischdüse als Mischeinrichtung das flüssige Phthalodinitril in den Strom von flüssigem Ammoniak eingedüst.Especially is preferred by means of a mixing nozzle as a mixing device that liquid Phthalonitrile is injected into the stream of liquid ammonia.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Mischdüse ist in 2 im Anhang dargestellt. Die Beheizung der Mischdüse kann z.B. mit Dampf, Wärmeträgeröl oder auch elektrisch erfolgen.A preferred embodiment of the mixing nozzle is in 2 shown in the appendix. The heating of the mixing nozzle can be done for example with steam, heat transfer oil or electric.

Der Zulauf des flüssigen Ammoniaks kann über einen oder mehrere radial oder tangential angebrachte Stutzen erfolgen, z.B. wie in der 3 gezeigt.The inlet of the liquid ammonia can be carried out via one or more radially or tangentially mounted nozzle, eg as in the 3 shown.

Wichtig ist die lokal hohe Strömungsgeschwindigkeit (hoher Impulsstrom und Turbulenz), so dass eine schnelle Vermischung (Homogenisierung) eintritt. Bei laminarer Strömung reicht der Stoffaustausch zur Homogenisierung nicht aus und die Ströme werden nur unzureichend gemischt (Schlierenbildung).Important is the locally high flow rate (high pulse current and turbulence), allowing fast mixing (Homogenization) occurs. With laminar flow of mass transfer ranges to homogenize and the currents are insufficient mixed (streaking).

Geeignete Mischdüsen sind z.B. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, Vol. B4, Seiten 565-569, beschrieben.suitable mixing nozzles are e.g. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Edition, Vol. B4, pp 565-569.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Teil des Reaktoraustrags als flüssiger Umlaufstrom kontinuierlich zum Reaktoreingang zurückgeführt (Kreislauffahrweise) und die flüssige Mischung aus Ammoniak und Phthalodinitril in den Umlaufstrom um den Hydrierreaktor zugefahren, wobei der Umlaufstrom zu größer 93 Gew.-% aus flüssigem Ammoniak und Xylylendiamin besteht.In a preferred embodiment the method according to the invention Part of the reactor discharge is continuous as a liquid recycle stream returned to the reactor inlet (circulation mode) and the liquid Mixture of ammonia and phthalonitrile in the recycle stream to fed to the hydrogenation reactor, wherein the recycle stream to greater than 93 wt .-% from liquid Ammonia and xylylenediamine exists.

Durch Anwendung eines Kreislaufstromes kann die Phthalodinitrillösung weiter verdünnt oder die Menge an frischem Ammoniak reduziert werden. In jedem Fall wird im Reaktor eine hohe Ammoniakkonzentration erreicht, was sich wiederum günstig auf die Selektivität auswirkt.By Applying a circulation stream, the phthalodinitrile solution can continue dilute or the amount of fresh ammonia can be reduced. In any case In the reactor, a high ammonia concentration is reached, resulting in turn cheap on the selectivity effect.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in einer vorteilhaften Ausführungsform weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktorgemisch kein weiteres Lösungsmittel für Phthalodinitril enthält.The inventive method is in an advantageous embodiment further characterized in that the reactor mixture no further solvent for phthalonitrile contains.

Der Phthalodinitril-Umsatz im Hydrierreaktor beträgt bei einfachem Durchgang bevorzugt größer 99 %, besonders größer 99,5 %, ganz besonders größer 99,9 %, insbesondere größer 99,95 %, ganz besonders größer 99,97 %. Im Hydrierreaktor wird also durch entsprechende Einstellung der Reaktionsbedingungen (Druck, Temperatur, Molverhältnisse von PDN, NH3 und H2, Katalysator, Mengenströme, Verweilzeit im Reaktor) praktisch Vollumsatz gefahren.The phthalonitrile conversion in the hydrogenation reactor in a single pass is preferably greater than 99%, especially greater than 99.5%, very particularly greater than 99.9%, in particular greater than 99.95%, very particularly greater than 99.97%. In the hydrogenation reactor is thus driven by appropriate adjustment of the reaction conditions (pressure, temperature, molar ratios of PDN, NH 3 and H 2 , catalyst, flow rates, residence time in the reactor) virtually full conversion.

Bevorzugt besteht der flüssige Umlaufstrom (gemäß der Verfahrensvariante mit Kreislauffahrweise) zu größer 94 Gew.-%, insbesondere größer 95 Gew.-%, ganz besonders größer 96 Gew.-%, aus flüssigem Ammoniak und Xylylendiamin; den Rest bilden Nebenkomponenten.Prefers is the liquid one Circulating flow (according to the process variant with circulation mode) to greater than 94 wt .-%, in particular greater than 95% by weight, especially greater than 96% by weight, from liquid Ammonia and xylylenediamine; the rest are secondary components.

Nebenkomponenten im flüssigen Umlaufstrom (Kreislaufstrom) können bei der Reaktion gebildete Nebenprodukte sowie gelöste Gase und mit dem Phthalodinitril zugefahrene Nebenkomponenten, jedoch kein weiteres Lösungsmittel, z.B. organisches Lösungsmittel, für Phthalodinitril sein.In addition to components in the liquid Circulating flow (circulating stream) can By-products formed in the reaction and dissolved gases and secondary components added to the phthalonitrile, however no further solvent, e.g. organic solvent, for phthalonitrile be.

Der Umlaufstrom (gemäß der Verfahrensvariante mit Kreislauffahrweise) enthält bevorzugt im Bereich von 25 bis 90 Gew.-%, besonders 30 bis 70 Gew.-%, insbesondere 45 bis 60 Gew.-%, flüssigen Ammoniak.Of the Circulating flow (according to the process variant with circulation mode) contains preferably in the range from 25 to 90% by weight, especially from 30 to 70% by weight, in particular 45 to 60 wt .-%, liquid ammonia.

Der Teil des flüssigen Reaktoraustrags, der (gemäß der Verfahrensvariante mit Kreislauffahrweise) als Umlaufstrom kontinuierlich zum Reaktoreingang zurückgeführt wird, macht bevorzugt 20 bis 95 Gew.-%, besonders 50 bis 92 Gew.-%, insbesondere 75 bis 90 Gew.-%, des gesamten flüssigen Reaktoraustrags aus.Of the Part of the liquid Reaktoraustrags, the (according to the process variant with circulation mode) as a circulation stream continuously to the reactor inlet is attributed preferably accounts for 20 to 95 wt .-%, especially 50 to 92 wt .-%, in particular 75 to 90% by weight, of the total liquid Reaktoraustrags from.

Das Gewichtsverhältnis von Phthalodinitril/Ammoniak-Zulaufstrom zu Umlaufstrom (gemäß der Verfahrensvariante mit Kreislauffahrweise) liegt bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 5, besonders im Bereich von 0,1 bis 2,0, insbesondere im Bereich von 0,15 bis 1,0.The weight ratio of phthalonitrile / ammonia feed stream to recycle stream (according to the process variant with circulation mode) is preferably in the range of 0.05 to 5, especially in the range of 0.1 to 2.0, especially in the range from 0.15 to 1.0.

Die Reaktionstemperatur liegt bevorzugt im Bereich von 40 bis 150 °C, besonders bevorzugt 60 bis 135 °C, insbesondere 70 bis 130 °C.The Reaction temperature is preferably in the range of 40 to 150 ° C, especially preferably 60 to 135 ° C, in particular 70 to 130 ° C.

Die Ammoniakmenge, die Menge des optional vorhandenen Kreislaufstromes (gemäß der Verfahrensvariante mit Kreislauffahrweise) und die Reaktorzulauftemperatur werden so eingestellt, dass die Reaktoraustrittstemperatur den gewünschten Maximalwert (z.B. 130 °C) nicht überschreitet, da mit zunehmender Temperatur verstärkt Nebenprodukte gebildet werden. Die Reaktorzulauftemperatur wird so eingestellt (z.B. durch einen zusätzlichen Wärmeübertrager oder, bevorzugt, durch geeignete Einstellung der Temperatur der zu mischenden Ströme), dass die Reaktion hinreichend schnell verläuft und Vollumsatz erreicht wird. Durch Variation von Kreislaufmengenstrom bzw. Frischmengenstrom an Ammoniak ist es somit möglich, sowohl Eintritts- als auch Austrittstemperatur des Reaktors einzustellen und optimal an die ablaufenden Reaktionen anzupassen und so die XDA-Ausbeute zu optimieren.The Amount of ammonia, the amount of optionally available circulation stream (according to the process variant with Kreislauffahrweise) and the reactor inlet temperature are so set the reactor outlet temperature to the desired maximum value (e.g., 130 ° C) does not exceed because with increasing temperature reinforced by-products formed become. The reactor feed temperature is adjusted (e.g. An additional Heat exchanger or, preferably, by suitably adjusting the temperature of to be mixed streams) that the reaction proceeds sufficiently fast and reaches full turnover becomes. By variation of circulating flow rate or fresh flow rate with ammonia it is thus possible set both inlet and outlet temperature of the reactor and optimally adapted to the ongoing reactions and thus the XDA yield to optimize.

Die Hydrierung wird bevorzugt bei einem Absolutdruck im Bereich von 100 bis 300 bar, insbesondere 120 bis 220 bar, ganz besonders 150 bis 200 bar, durchgeführt.The Hydrogenation is preferred at an absolute pressure in the range of 100 to 300 bar, in particular 120 to 220 bar, especially 150 up to 200 bar, performed.

Für die Hydrierung können dem Fachmann bekannte Katalysatoren und Reaktoren (insbesondere Rohrreaktoren oder Rohrbündelreaktoren; Festbett- oder Suspensionsfahrweise) angewendet werden.For the hydrogenation can known in the art catalysts and reactors (in particular Tube reactors or tube bundle reactors; Fixed bed or suspension mode).

Bei der Katalysatorfestbettfahrweise ist sowohl die Sumpf- als auch die Rieselfahrweise möglich. Bevorzugt ist eine Rieselfahrweise.In the fixed catalyst bed mode, both the sump and the trickle mode are possible Lich. Preferred is a trickle way.

Bevorzugt wird der Reaktor adiabat betrieben, während die entstehende Reaktionswärme über einen im Umlaufkreis eingebauten Kühler sowie optional mit dem verwen deten Kreisgas abgeführt wird. Dies erhöht zusätzlich die Selektivität der Reaktion durch die weitere Unterdrückung von Nebenprodukten.Prefers the reactor is operated adiabatically, while the resulting heat of reaction via a recirculating cooler installed and optionally with the verwen Deten circulating gas is discharged. This elevated additionally the selectivity the reaction by the further suppression of by-products.

Alternativ ist aber auch ein gekühlter Reaktor, beispielsweise ein Rohrbündelreaktor, einsetzbar.alternative but is also a cooled Reactor, for example, a tube bundle reactor used.

Bevorzugt sind Katalysatoren, die Kobalt und/oder Nickel und/oder Eisen, als Vollkatalysator oder auf einem inerten Träger, enthalten.Prefers are catalysts, the cobalt and / or nickel and / or iron, as Full catalyst or on an inert support.

Besonders bevorzugt wird die Hydrierung an einem Mangan-dotierten Cobalt-Vollkatalysator durchgeführt.Especially The hydrogenation is preferably carried out on a manganese-doped cobalt unsupported catalyst.

Geeignete Katalysatoren sind beispielsweise Raney-Nickel, Raney-Cobalt, Co-Vollkontakt, Titan-dotiertes Cobalt auf Träger (JP-A-2002 205980), Ni auf SiO2-Träger (WO-A-2000/046179), Co/Ti/Pd auf SiO2-Träger (CN-A-1 285 343, CN-A-1 285 236) und Nickel und/oder Cobalt auf Zirkoniumdioxid-Träger (EP-A1-1 262 232).Suitable catalysts are, for example, Raney nickel, Raney cobalt, Co full contact, titanium-doped cobalt supported (JP-A-2002 205980), Ni supported on SiO 2 (WO-A-2000/046179), Co / Ti / Pd on SiO 2 support (CN-A-1 285 343, CN-A-1 285 236) and nickel and / or cobalt on zirconia support (EP-A1-1 262 232).

Beispiele für weitere geeignete Katalysatoren finden sich z.B. in den Anmeldungen GB-A-852,972 (Äquivalent: DE-A-11 19 285) (BASF AG), DE-A-12 59 899 (BASF AG) und den US Patenten Nr. 3,069,469 (California Research Corp.) und 4,482,741 (UOP Inc.).Examples for further suitable catalysts are found e.g. in applications GB-A-852,972 (equivalent: DE-A-11 19 285) (BASF AG), DE-A-12 59 899 (BASF AG) and the US patents No. 3,069,469 (California Research Corp.) and 4,482,741 (UOP Inc.).

Besonders bevorzugte Katalysatoren sind die in EP-A1-742 045 (BASF AG) offenbarten Cobalt-Vollkontakte, dotiert mit Mn, P, und Alkalimetall (Li, Na, K, Rb, Cs). Die katalytisch aktive Masse dieser Katalysatoren besteht vor der Reduktion mit Wasserstoff aus 55 bis 98 Gew.-%, insbesondere 75 bis 95 Gew.-%, Cobalt, 0,2 bis 15 Gew.-% Phosphor, 0,2 bis 15 Gew.-% Mangan und 0,05 bis 5 Gew.-% Alkalimetall, insbesondere Natrium, jeweils berechnet als Oxid.Especially preferred catalysts are those disclosed in EP-A1-742 045 (BASF AG) Cobalt full contacts doped with Mn, P, and alkali metal (Li, Na, K, Rb, Cs). The catalytically active composition of these catalysts before reduction with hydrogen from 55 to 98 wt .-%, in particular 75 to 95 wt .-%, cobalt, 0.2 to 15 wt .-% phosphorus, 0.2 to 15 Wt .-% manganese and 0.05 to 5 wt .-% alkali metal, in particular sodium, each calculated as oxide.

Weitere geeignete Katalysatoren sind die in EP-A-963 975 (BASF AG) offenbarten Katalysatoren, deren katalytisch aktive Masse vor der Behandlung mit Wasserstoff 22 bis 40 Gew.-% ZrO2,
1 bis 30 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Kupfers, berechnet als CuO, 15 bis 50 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Nickels, berechnet als NiO, wobei das molare Ni: Cu-Verhältnis größer 1 ist,
15 bis 50 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Kobalts, berechnet als CoO, 0 bis 10 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Aluminiums und/oder Mangans, berechnet als Al2O3 bzw. MnO2,
und keine sauerstoffhaltigen Verbindungen des Molybdäns enthält,
beispielsweise der in loc. cit., Seite 17, offenbarte Katalysator A mit der Zusammensetzung 33 Gew.-% Zr, berechnet als ZrO2, 28 Gew.-% Ni, berechnet als NiO, 11 Gew.-% Cu, berechnet als CuO und 28 Gew.-% Co, berechnet als CoO,
die
in EP-A-696 572 (BASF AG) offenbarten Katalysatoren, deren katalytisch aktive Masse vor der Reduktion mit Wasserstoff 20 bis 85 Gew.-% ZrO2, 1 bis 30 Gew.-% sauer stoffhaltige Verbindungen des Kupfers, berechnet als CuO, 30 bis 70 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Nickels, berechnet als NiO, 0,1 bis 5 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Molybdäns, berechnet als MoO3, und 0 bis 10 Gew.-% sauerstoffhaltige Verbindungen des Aluminiums und/oder Mangans, berechnet als Al2O3 bzw. MnO2, enthält, beispielsweise der in loc. cit., Seite 8, offenbarte Katalysator mit der Zusammensetzung 31,5 Gew.-% ZrO2, 50 Gew.-% NiO, 17 Gew.-% CuO und 1,5 Gew.-% MoO3,
und die in WO-A-99/44984 (BASF AG) beschriebenen Katalysatoren enthaltend (a) Eisen oder eine Verbindung auf der Basis von Eisen oder deren Gemische, (b) von 0,001 bis 0,3 Gew.-% bezogen auf (a) eines Promoters auf der Basis von 2, 3, 4 oder 5 Elementen ausgewählt aus der Gruppe Al, Si, Zr, Ti, V, (c) von 0 bis 0,3 Gew.-% bezogen auf (a) einer Verbindung auf der Basis eines Alkali- und/oder Erdalkalimetalls, sowie (d) von 0,001 bis 1 Gew.-% bezogen auf (a) Mangan.
Further suitable catalysts are the catalysts disclosed in EP-A-963 975 (BASF AG), whose catalytically active composition before treatment with hydrogen contains from 22 to 40% by weight ZrO 2 ,
1 to 30% by weight of oxygen-containing compounds of copper, calculated as CuO, 15 to 50% by weight of oxygen-containing compounds of nickel, calculated as NiO, the molar Ni: Cu ratio being greater than 1,
15 to 50% by weight of oxygen-containing compounds of cobalt, calculated as CoO, 0 to 10% by weight of oxygen-containing compounds of aluminum and / or manganese, calculated as Al 2 O 3 or MnO 2 ,
and contains no oxygen-containing compounds of molybdenum,
for example, the one in loc. cit., page 17, disclosed catalyst A having the composition 33 wt% Zr, calculated as ZrO 2 , 28 wt% Ni, calculated as NiO, 11 wt% Cu, calculated as CuO and 28 wt%. % Co, calculated as CoO,
the
in EP-A-696 572 (BASF AG) disclosed catalysts whose catalytically active material prior to reduction with hydrogen from 20 to 85 wt .-% ZrO 2 , 1 to 30 wt .-% of acid-containing compounds of copper, calculated as CuO, 30 to 70 wt .-% oxygen-containing compounds of nickel, calculated as NiO, 0.1 to 5 wt .-% oxygen-containing compounds of molybdenum, calculated as MoO 3 , and 0 to 10 wt .-% oxygen-containing compounds of aluminum and / or Manganese, calculated as Al 2 O 3 or MnO 2 , contains, for example, in loc. cit., page 8, disclosed catalyst having the composition 31.5 wt .-% ZrO 2 , 50 wt .-% NiO, 17 wt .-% CuO and 1.5 wt .-% MoO 3 ,
and the catalysts described in WO-A-99/44984 (BASF AG) comprising (a) iron or a compound based on iron or mixtures thereof, (b) from 0.001 to 0.3% by weight, based on (a ) of a promoter on the basis of 2, 3, 4 or 5 elements selected from the group Al, Si, Zr, Ti, V, (c) from 0 to 0.3 wt .-% based on (a) of a compound the base of an alkali and / or alkaline earth metal, and (d) from 0.001 to 1 wt .-% based on (a) manganese.

Das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich z.B. wie folgt ausführen:
In 1 ist eine mögliche Anordnung des Hydrierreaktors einschließlich des optionalen Umlaufkreises und eines Wärmeübertragers dargestellt. Die Phthalodinitrilschmelze wird als Strom [1] zugeführt und mit dem flüssigen Ammoniak [2] gemischt. Die Mischung wird entweder mit dem optional vorhandenen Umlaufkreis [4] gemischt oder direkt dem Reaktor zugefahren. Zum besseren Vermischen mit dem Umlaufkreis kann z.B. ein statischer Mischer verwendet werden.
The process according to the invention can be carried out, for example, as follows:
In 1 a possible arrangement of the hydrogenation reactor including the optional circulation circuit and a heat exchanger is shown. The phthalonitrile melt is used as stream [ 1 ] and with the liquid ammonia [ 2 ] mixed. The mixture is mixed either with the optionally available circulation circuit [ 4 ] mixed or fed directly to the reactor. For better mixing with the circulation circuit, for example, a static mixer can be used.

Wasserstoff und ggf. Kreisgas können mittels eines optionalen Wärmeübertragers auf die gewünschte Reaktorzulauftemperatur erwärmt werden. Gas und Flüssigkeit können gemeinsam oder – bevorzugt – getrennt dem Reaktor zugefahren werden. Bevorzugt wird die Temperatur der zu mischenden Ströme mittels Wärmeübertragern so eingestellt, dass hinter dem Mischpunkt kein Wärmeübertrager mehr erforderlich ist. Im Reaktor erfolgt die Hydrierung praktisch quantitativ, so dass im Reaktionsaustrag praktisch kein Phthalodinitril mehr vorhanden ist. Der Reaktionsaustrag kann dann abgekühlt werden, und Gas und Flüssigkeit werden unter Druck in einem Hochdruckabscheider getrennt. Bei Kreisflüssigkeitsfahrweise wird ein Teil der Flüssigkeit aus dem Reaktionsaustrag ohne Aufarbeitung im Kreis gefahren (Strom [4]). Ansonsten wird der Reaktionsaustrag der Aufarbeitung (Strom [9]) zugeführt. Ein Teil des Gases wird ausgeschleust, um die Aufpegelung von Inerten (CO, N2, CH4, Edelgase, etc.) zu vermeiden. Der größte Teil des Gases wird über einen Verdichter zum Reaktoreingang zurückgeführt. Bei nicht zu hohem Druckverlust im Reaktor kann hierzu bevorzugt auch eine Ejektorstrahldüse („Wasserstrahlpumpe") verwendet werden. Insgesamt kann die Kreisgasmenge in weiten Bereichen variiert werden, etwa vom mehrfachen der Frischgasmenge bis hin zu Null (Fahrweise ohne Kreisgas). Die Kreisgasfahrweise ist günstig, um den Reaktor für einen guten Stoffübergang ausreichend gasseitig zu belasten und um für Inertgase einen hinreichenden Schleppstrom zur Verfügung zu stellen, um sie am Reaktorausgang ausschleusen zu können. Zusätzlich kann ein Teil der Reaktionswärme mit dem Gasstrom abgeführt werden. Mit zunehmender Temperatur verdampft eine zunehmende Menge an Ammoniak, was den kühlenden Effekt des Kreisgases noch verstärkt. Der Reaktionsaustrag (Strom [9]) wird dann zunächst einer Druckdestillation zugeführt, in der flüssiger Ammoniak über Kopf (Strom [10]) und weitgehend ammoniakfreies, rohes Xylylendiamin über Sumpf (Strom [11]) gewonnen werden, wobei der Ammoniak in kondensierter Form wieder der Hydrierstufe zugeführt werden kann. Das rohe Xylylendiamin wird z.B. durch Destillation weiter gereinigt.Hydrogen and possibly recycle gas can be heated to the desired reactor inlet temperature by means of an optional heat exchanger. Gas and liquid can be fed together or - preferably - separated to the reactor. Preferably, the temperature of the streams to be mixed is adjusted by means of heat exchangers so that no heat exchanger is required behind the mixing point. In the reactor, the hydrogenation is virtually quantitative, so that virtually no phthalonitrile is present in the reaction. The reaction can then be cooled, and gas and liquid are pressurized in a High pressure separator separated. In the case of the circulation liquid method, a part of the liquid from the reaction discharge is circulated without work-up (stream [ 4 ]). Otherwise, the reaction output of the work-up (stream [ 9 ]). Part of the gas is discharged to avoid accumulation of inerts (CO, N 2 , CH 4 , noble gases, etc.). Most of the gas is returned via a compressor to the reactor inlet. If the pressure drop in the reactor is not too high, an ejector jet nozzle ("water jet pump") can be used for this purpose.The total quantity of circulating gas can be varied within wide ranges, for example from several times the amount of fresh gas to zero (operating mode without cycle gas) in order to charge the reactor sufficiently on the gas side for a good mass transfer and to provide a sufficient drag flow for inert gases in order to be able to discharge them at the reactor outlet In addition, a portion of the heat of reaction can be removed with the gas stream Amount of ammonia, which further enhances the cooling effect of the recycle gas. 9 ]) is then first fed to a pressure distillation, in which liquid ammonia overhead (stream [ 10 ]) and largely ammonia-free, crude xylylenediamine via sump (stream [ 11 ]), wherein the ammonia can be fed in condensed form back to the hydrogenation stage. The crude xylylenediamine is further purified, for example by distillation.

Im erfindungsgemäßen Verfahren kann das Gewichtsverhältnis der Frischzuläufe von Dinitril und Ammoniak (z.B. gem. 1 das Verhältnis von Strom [1] zu Strom [2]) um so größer gewählt werden, je größer der Kreislaufstrom (gemäß der Verfahrensvariante mit Kreislauffahrweise) ist. Der Ammoniakmengenstrom ist nach unten hin durch die Löslichkeit von PDN in flüssigem Ammoniak bei der gegebenen Temperatur begrenzt (z.B. beträgt die Löslichkeit von IPDN in NH3 bei 40°C ca. 45 Gew.-%.). Bevorzugt beträgt das Einsatzstoff-Gewichtsverhältnis von Dinitril zu Ammoniak 1 : 0,5 bis 1 : 10, vorzugsweise 1 : 0,6 bis 1 : 5, besonders bevorzugt 1 : 0,9 bis 1 : 3,5.In the process according to the invention, the weight ratio of the fresh feeds of dinitrile and ammonia (for example, according to. 1 the ratio of current [ 1 ] to current [ 2 ]), the larger the circulation flow (according to the process variant with circulation mode of operation), the greater the chosen. The ammonia flow is limited downwards by the solubility of PDN in liquid ammonia at the given temperature (eg, the solubility of IPN in NH 3 at 40 ° C is about 45% by weight.). The starting material weight ratio of dinitrile to ammonia is preferably 1: 0.5 to 1:10, preferably 1: 0.6 to 1: 5, more preferably 1: 0.9 to 1: 3.5.

Bei der Fahrweise ohne Kreisflüssigkeit beträgt das Einsatzstoff-Gewichtsverhältnis von Dinitril zu Ammoniak bevorzugt 1 : 2,5 bis 1 : 100, vorzugsweise 1 : 4 bis 1 : 13 , besonders bevorzugt 1 : 5 bis 1 : 10.at the driving style without circulating fluid is the feed weight ratio from dinitrile to ammonia preferably 1: 2.5 to 1: 100, preferably 1: 4 to 1:13, more preferably 1: 5 to 1:10.

Isolierung des XDAs:Isolation of the XDA:

Nach der Hydrierung wird der eingesetzte Ammoniak abgetrennt, z.B. abdestilliert.To In the hydrogenation, the ammonia used is separated off, e.g. distilled off.

Bevorzugt erfolgt eine Reinigung des Xylylendiamins durch Abdestillation leichtersiedender Nebenprodukte (bei gleichem Druck) über Kopf und destillativer Abtrennung von schwerersiedenden Verunreinigungen über Sumpf.Prefers Purification of xylylenediamine by distilling off lower-boiling by-products (at the same pressure) over Head and distillative removal of heavy-boiling impurities via bottom.

Besonders bevorzugt ist die Fahrweise, in der man nach der Hydrierung den Ammoniak sowie gegebenenfalls leichtsiedende Nebenprodukte über Kopf abdestilliert und danach schwerersiedende Verunreinigungen vom Xylylendiamin destillativ über Sumpf abtrennt.Especially preferred is the driving style, in which after hydrogenation the Ammonia and possibly overheads by low-boiling by-products distilled off and then heavy-boiling impurities of xylylenediamine distillatively over swamp separates.

In einer besonderen Ausführungsform kann die Abtrennung leichter- und schwerersiedender Nebenprodukte auch in einer Seitenabzugs- oder Trennwandkolonne erfolgen, wobei reines Xylylendiamin über einen flüssigen oder gasförmigen Seitenabzug gewonnen wird.In a particular embodiment can the separation of light and heavy-boiling by-products also take place in a Seitenabzugs- or dividing wall column, wherein pure xylylenediamine over a liquid or gaseous Side take is won.

Je nach gewünschter Reinheit wird das Produkt (XDA) zusätzlich mit einem organischen Lösungsmittel, bevorzugt einem aliphatischen Kohlenwasserstoff, insbesondere einem cycloaliphatischen Kohlenwasserstoff, ganz besonders Cyclohexan oder Methylcyclohexan, extrahiert.ever according to the desired Purity is the product (XDA) in addition to an organic Solvent, preferably an aliphatic hydrocarbon, in particular a cycloaliphatic hydrocarbon, especially cyclohexane or Methylcyclohexane, extracted.

Diese Reinigung durch Extraktion kann z.B. gemäß DE-A-1 074 592 (BASF AG) erfolgen.These Purification by extraction may e.g. according to DE-A-1 074 592 (BASF AG) respectively.

BeispieleExamples

Beispiel 1:Example 1:

90 g/h geschmolzenes IPDN (kommerzielles, geschupptes IPDN, welches durch Erhitzen auf ca. 170°C aufgeschmolzen wurde) wurden mittels eines Rohrleitungs-T-Stücks mit 90 g/h Frisch-Ammoniak gelöst. Dies entspricht der Löslichkeit bei 45°C. Die berechnete Mischtemperatur bei idealer Vermischung beträgt 74°C, wenn Ammoniak bei 25°C zudosiert wird. Der Siededruck beträgt 32,3 bar (abs.), d.h. oberhalb dieses Druckes bleibt die Mischung flüssig und es findet keine Verdampfung von Ammoniak statt. Die Lösung wurde in einen Kreislaufstrom (ca. 1000 g/h) bestehend aus dem flüssigen Rückführstrom des Reaktoraustrags gefahren. Die erhaltene Reaktionsmischung wurde kontinuierlich in einen Rohreaktor an einem Kobalt-Vollkontakt bei 90°C und 200 bar hydriert. Der abgezogene Teil des Reaktoraustrags wurde in einer Ammoniakkolonne vom Großteil der Ammoniakmenge befreit und über GC-untersucht. Bei Vollumsatz des eingesetzten IPDN (d.h. Umsatz größer 99,95 %; per GC kein Edukt mehr nachweisbar) lag die Selektivität bei 93 %.90 g / h of molten IPDN (commercial, scaled IPDN, which by heating to about 170 ° C was melted) were by means of a pipe tee with 90 g / h of fresh ammonia dissolved. This corresponds to the solubility at 45 ° C. The calculated mixing temperature with ideal mixing is 74 ° C, if ammonia at 25 ° C is added. The boiling pressure is 32.3 bar (abs.), I. above At this pressure, the mixture remains liquid and there is no evaporation held by ammonia. The solution was in a circulation stream (about 1000 g / h) consisting of the liquid recycle stream the reactor discharge drove. The resulting reaction mixture was continuously in a tubular reactor on a cobalt full contact at 90 ° C and 200 hydrogenated bar. The withdrawn part of the reactor effluent was in a Ammonia column of the majority The amount of ammonia released and analyzed by GC. At full conversion of the IPDN used (i.e., greater than 99.95 %; By GC, no starting material detectable), the selectivity was 93%.

In anschließenden Destillationsschritten wurden zuerst Rest-Ammoniak und leichtsiedende Nebenkomponenten abgetrennt. Nach Abtrennung der hochsiedenden Verunreinigungen über Sumpf wurde MXDA als Kopfprodukt einer Destillationskolonne in einer Reinheit von mehr als 99,9 Gew.-% erhalten.In subsequent distillation steps, residual ammonia and low-boiling secondary components were first separated off. After removal of the high-boiling impurities via bottom MXDA was the top product of a distillation column in a purity of more than 99.9 wt .-% obtained.

Beispiel 2:Example 2:

90 g/h geschmolzenes IPDN (kommerzielles, geschupptes IPDN, welches durch Erhitzen auf ca. 170°C aufgeschmolzen wurde) wurden mittels eines Rohrleitungs-T-Stücks mit 270 g/h Frisch-Ammoniak gelöst. Die berechnete Mischtemperatur bei idealer Vermischung beträgt 52°C, wenn Ammoniak bei 25°C zudosiert wird. Der Siededruck beträgt 20,5 bar (abs.), d.h. oberhalb dieses Druckes bleibt die Mischung flüssig und es findet keine Verdampfung von Ammoniak statt. Die Lösung wurde in einen Kreislaufstrom (ca. 900 g/h) bestehend aus dem flüssigen Rückführstrom des Reaktoraustrags gefahren. Die erhaltene Reaktionsmischung wurde kontinuierlich in einen Rohreaktor an einem Kobalt-Vollkontakt bei 90°C und 200 bar hydriert. Der abgezogene Teil des Reaktoraustrags wurde in einer Ammoniakkolonne vom Großteil der Ammoniakmenge befreit und über GC-untersucht. Bei Vollumsatz des eingesetzten IPDN lag die Selektivität bei 95 %.90 g / h of molten IPDN (commercial, scaled IPDN, which by heating to about 170 ° C was melted) were by means of a pipe tee with 270 g / h of fresh ammonia dissolved. The calculated mixing temperature with ideal mixing is 52 ° C, if ammonia at 25 ° C is added. The boiling pressure is 20.5 bar (abs.), I. above At this pressure, the mixture remains liquid and there is no evaporation held by ammonia. The solution was in a circulation stream (about 900 g / h) consisting of the liquid recycle stream the reactor discharge drove. The resulting reaction mixture was continuously in a tubular reactor on a cobalt full contact at 90 ° C and 200 hydrogenated bar. The withdrawn part of the reactor effluent was in a Ammonia column of the majority The amount of ammonia released and analyzed by GC. At full conversion of the IPDN used, the selectivity was 95 %.

In anschließenden Destillationsschritten wurden zuerst Rest-Ammoniak und leichtsiedende Nebenkomponenten abgetrennt. Nach Abtrennung der hochsiedenden Verunreinigungen über Sumpf wurde MXDA als Kopfprodukt einer Destillationskolonne in einer Reinheit von mehr als 99,9 Gew.-% erhalten.In subsequent Distillation steps were first residual ammonia and low boiling Separate secondary components. After removal of the high-boiling impurities via the bottom was MXDA as the top product of a distillation column in a purity of more than 99.9% by weight.

Beispiel 3:Example 3:

90 g/h geschmolzenes IPDN (kommerzielles, geschupptes IPDN, welches durch Erhitzen auf ca. 170°C aufgeschmolzen wurde) wurden mittels eines Rohrleitungs-T-Stücks mit 600 g/h Frisch-Ammoniak gelöst. Die berechnete Mischtemperatur bei idealer Vermischung beträgt 41 °C, wenn Ammoniak bei 25°C zudosiert wird. Der Siededruck beträgt 16 bar (abs.), d.h. oberhalb dieses Druckes bleibt die Mischung flüssig und es findet keine Verdampfung von Ammoniak statt. Die erhaltene Reaktionsmischung wurde kontinuierlich in einen Rohreaktor an einem Kobalt-Vollkontakt bei 90°C und 200 bar hydriert. Der abgezogene Teil des Reaktoraustrags wurde in einer Ammoniakkolonne vom Großteil der Ammoniakmenge befreit und über GC-untersucht. Bei Vollumsatz des eingesetzten IPDN lag die Selektivität bei 93 %.90 g / h of molten IPDN (commercial, scaled IPDN, which by heating to about 170 ° C was melted) were by means of a pipe tee with 600 g / h of fresh ammonia dissolved. The calculated mixing temperature with ideal mixing is 41 ° C, if ammonia at 25 ° C is added. The boiling pressure is 16 bar (abs.), I. above At this pressure, the mixture remains liquid and there is no evaporation held by ammonia. The obtained reaction mixture became continuous in a tubular reactor on a cobalt full contact at 90 ° C and 200 hydrogenated bar. The withdrawn part of the reactor effluent was in an ammonia column from the majority the amount of ammonia freed and over GC-examined. At full conversion of the IPDN used, the selectivity was 93 %.

In anschließenden Destillationsschritten wurden zuerst Rest-Ammoniak und leichtsiedende Nebenkomponenten abgetrennt. Nach Abtrennung der hochsiedenden Verunreinigungen über Sumpf wurde MXDA als Kopfprodukt einer Destillationskolonne in einer Reinheit von mehr als 99,9 Gew.-% erhalten.In subsequent Distillation steps were first residual ammonia and low boiling Separate secondary components. After removal of the high-boiling impurities via the bottom was MXDA as the top product of a distillation column in a purity of more than 99.9% by weight.

Claims (23)

Verfahren zur Herstellung von Xylylendiamin durch kontinuierliche Hydrierung von flüssigem Phthalodinitril an einem Heterogenkatalysator in Gegenwart von flüssigem Ammoniak in einem Reaktor, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Mischeinrichtung ein Strom einer Phthalodinitrilschmelze flüssig in einen Strom von flüssigem Ammoniak zugefahren wird und die flüssige Mischung in den Hydrierreaktor gefahren wird.A process for the preparation of xylylenediamine by continuous hydrogenation of liquid phthalonitrile on a heterogeneous catalyst in the presence of liquid ammonia in a reactor, characterized in that by means of a mixer, a stream of a Phthalodinitrilschmelze liquid is fed into a stream of liquid ammonia and the liquid mixture in the hydrogenation reactor is driven. Verfahren nach Anspruch 1 zur Herstellung von meta-Xylylendiamin durch Hydrierung von Isophthalodinitril.Process according to claim 1 for the preparation of meta-xylylenediamine by hydrogenation of isophthalonitrile. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischeinrichtung am Ort der Phthalodinitrilzufuhr in den Strom von flüssigem Ammoniak auf eine Temperatur im Bereich von 1 bis 40 °C oberhalb des Schmelzpunktes des eingesetzten Phthalodinitrils beheizt ist.Process according to claims 1 or 2, characterized that the mixing device at the place of phthalonitrile in the Stream of liquid Ammonia to a temperature in the range of 1 to 40 ° C above the melting point of the phthalonitrile used is heated. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Mischdüse als Mischeinrichtung das flüssige Phthalodinitril in den Strom von flüssigem Ammoniak eingedüst wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that by means of a mixing nozzle as mixing means the liquid phthalonitrile into the stream of liquid Injected ammonia becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Reaktoraustrags als flüssiger Umlaufstrom kontinuierlich zum Reaktoreingang zurückgeführt wird (Kreislauffahrweise) und die flüssige Mischung aus Ammoniak und Phthalodinitril in den Umlaufstrom um den Hydrierreaktor zugefahren wird, wobei der Umlaufstrom zu größer 93 Gew.-% aus flüssigem Ammoniak und Xylylendiamin besteht.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that a part of the reactor discharge as a liquid circulating stream is continuously fed back to the reactor inlet (circulation mode) and the liquid Mixture of ammonia and phthalonitrile in the recycle stream around the Hydrogenation reactor is fed, wherein the recycle stream to greater than 93 wt .-% from liquid Ammonia and xylylenediamine exists. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktorgemisch kein weiteres Lösungsmittel für Phthalodinitril enthält.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the reactor mixture no further solvent for phthalonitrile contains. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phthalodinitril-Umsatz im Hydrierreaktor bei einfachem Durchgang größer 99 % beträgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the phthalonitrile conversion in the hydrogenation reactor with a single pass greater than 99% is. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Phthalodinitril-Umsatz im Hydrierreaktor bei einfachem Durchgang größer 99,5 beträgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized that the phthalonitrile conversion in the hydrogenation reactor with a simple Passage greater than 99.5 is. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlaufstrom zu größer 94 Gew.-% aus flüssigem Ammoniak und Xylylendiamin besteht.Method according to one of claims 5 to 8, characterized that the recycle stream to greater than 94 wt .-% from liquid Ammonia and xylylenediamine exists. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlaufstrom im Bereich von 25 bis 90 Gew.-% flüssigen Ammoniak enthält.Method according to one of claims 5 to 9, characterized that the recycle stream in the range of 25 to 90 wt .-% liquid ammonia. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Teil des flüssigen Reaktoraustrags, der als Umlaufstrom kontinuierlich zum Reaktoreingang zurückgeführt wird, 20 bis 95 Gew.-% des gesamten flüssigen Reaktoraustrags ausmacht.Method according to one of claims 5 to 10, characterized that part of the liquid Reaktoraustrags, as a recycle stream continuously to the reactor inlet is attributed 20 to 95 wt .-% of the total liquid Make reactor output. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewichtsverhältnis von Phthalodinitril/Ammoniak-Zulaufstrom zu Umlaufstrom im Bereich von 0,05 bis 5 liegt.Method according to one of claims 5 to 11, characterized that the weight ratio from phthalonitrile / ammonia feed stream to recycle stream in the range from 0.05 to 5 lies. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung bei einer Temperatur im Bereich von 40 bis 150 °C durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the hydrogenation is at a temperature in the range from 40 to 150 ° C carried out becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung bei einem Absolutdruck im Bereich von 100 bis 300 bar durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the hydrogenation at an absolute pressure in the range carried out from 100 to 300 bar becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung an einem Katalysator enthaltend Ni, Co und/oder Fe, als Vollkatalysator oder auf einem inerten Träger, durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hydrogenation is carried out on a catalyst Ni, Co and / or Fe, as a full catalyst or on an inert support. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydrierung an einem Mangan-dotierten Cobalt-Vollkatalysator durchgeführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the hydrogenation on a manganese-doped cobalt full catalyst carried out becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator in einem Rohrreaktor oder Rohrbündelreaktor als Festbett angeordnet ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the catalyst is used in a tubular reactor or tube bundle reactor as Fixed bed is arranged. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor in Rieselfahrweise betrieben wird.Method according to the preceding claim, characterized characterized in that the reactor is operated in trickle mode. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor adiabat betrieben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the reactor is operated adiabatically. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass dem Umlaufstrom in einem Kühler Wärme entzogen wird.Method according to one of claims 5 to 19, characterized that the circulation stream in a cooler Heat deprived becomes. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Hydrierung eine Reinigung des Xylylendiamins durch Abdestillation des Ammoniaks sowie gegebenenfalls leichtersiedender Nebenprodukte über Kopf und destillativer Abtrennung von schwerersiedenden Verunreinigungen über Sumpf erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that after the hydrogenation, a purification of xylylenediamine by distilling off the ammonia and optionally lower-boiling By-products over Head and distillative removal of heavy-boiling impurities via bottom he follows. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass das Xylylendiamin nach der Destillation zur weiteren Reinigung mit einem organischem Lösungsmittel extrahiert wird.Method according to the preceding claim, characterized characterized in that the xylylenediamine after distillation for further purification with an organic solvent is extracted. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass man zur Extraktion Cyclohexan oder Methylcyclohexan verwendet.Method according to the preceding claim, characterized characterized in that for the extraction cyclohexane or methylcyclohexane used.
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