DE1118793B - Verfahren zur Herstellung von Xylylendiaminen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Xylylendiaminen

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DE1118793B
DE1118793B DEC16386A DEC0016386A DE1118793B DE 1118793 B DE1118793 B DE 1118793B DE C16386 A DEC16386 A DE C16386A DE C0016386 A DEC0016386 A DE C0016386A DE 1118793 B DE1118793 B DE 1118793B
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Germany
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solvent
ammonia
acid
nitrile
phthalic acid
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Wilton H Lind
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California Research LLC
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California Research LLC
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/22Preparation of carboxylic acid nitriles by reaction of ammonia with carboxylic acids with replacement of carboxyl groups by cyano groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C209/00Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton
    • C07C209/44Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of carboxylic acids or esters thereof in presence of ammonia or amines, or by reduction of nitriles, carboxylic acid amides, imines or imino-ethers
    • C07C209/48Preparation of compounds containing amino groups bound to a carbon skeleton by reduction of carboxylic acids or esters thereof in presence of ammonia or amines, or by reduction of nitriles, carboxylic acid amides, imines or imino-ethers by reduction of nitriles

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Description

  • Verfahren zur Herstellung von Xylylendiaminen Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Xylylendiaminen durch Umsetzung von Isophthalsäure und Terephthalsäure mit Ammoniakgas und anschließende Hydrierung des entstandenen Isophthalsäurenitrils und Terephthalsäurenitrils. m-Xylylendiamin und p-Xylylendiamin sind wichtige Zwischenprodukte für organische Synthesen, z. B. für die Darstellung von linearen Polymerisationsprodukten, wie dem m-Xylylendiamin-Adipinsäure-Polymerisationsprodukt und anderen Polymerisationsprodukten für synthetische Fasern. Sie sind ferner wichtig in Verbindung mit Epoxyharzen für die Herstellung von Diisocyanaten, die bei der Herstellung von synthetischem Gummi oder schaumartigen Harzen Verwendung finden.
  • Die Herstellung von Xylylendiaminen aus Phthalsäuren, Ammoniak und Wasserstoff in Gegenwart von Katalysatoren in einer einzigen Reaktionsstufe ist bekannt. Gegenüber dem zweistufigen Verfahren der vorliegenden Erfindung weist das bekannte Verfahren jedoch erhebliche Nachteile auf. Das Einstufenverfahren verwendet zusammengesetzte Katalysatoren, die gegen freie Säuren empfindlich sind und deren Aktivität daher schnell nachläßt. Im erfindungsgemäßen Verfahren kommt der Hydrierungskatalysator im Gegensatz zum Einstufenprozeß nicht mit der freien Säure in Berührung und erleidet also keine Verminderung seiner Aktivität. Die Hydrierstufe ist gegenüber dem einstufigen Verfahren unter wesentlich milderen Temperaturen durchführbar, und somit werden die bei höheren Temperaturen auftretenden Nebenreaktionen vermieden. m-Xylylendiamin und p-Xylylendiamin können aus Phthalsäurenitrilen hergestellt werden, z. B. indem man Phthalsäure und Ammoniak in Gegenwart eines Dehydratationskatalysators, wie Tonerde, bei hohen Temperaturen zusammenbringt und das Phthalsäurenitril aus den Dämpfen durch Kondensieren oder Lösen des Dampfes in einem flüssigen Medium, z. B. in Wasser oder einem geeigneten organischen Lösungsmittel, gewinnt. Man gewinnt so reines Phthalsäurenitril aus dem betreffenden Medium in verschiedenen Stufen. Die verschiedenen Stufen können Destillation, Filtration, Waschen und Trocknen sein. Um Xylylendiamin herzustellen, kann das so erhaltene Phthalsäurenitril in Gegenwart eines Hydrierkatalysators hydriert werden. Die verschiedenen Reinigungsstufen, die nötig sind um das gereinigte Phthalsäurenitril aus dem Lösungsmittel zu gewinnen, waren bisher in der Produktion von Xylylendiamin teure und zeitraubende Faktoren. Gegenstand dieser Erfindung ist nun ein praktisches und einheitliches Verfahren zur Herstellung von Xylylendiamin, ausgehend von Phthalsäure, durch welches die Zwischenreinigungsstufen für Phthalsäurenitril, die man bisher für nötig hielt, ausgeschaltet werden.
  • Zusätzlich zu den Einsparungen bei Phthalsäurenitril-Reinigungskosten hat sich gezeigt, daß der erfindungsgemäße Produktionsprozeß das Verstopfen der Leitungssysteme vermeidet.
  • Nach der Erfindung wird Xylylendiamin in einem einheitlichen Verfahren mit folgenden Stufen hergestellt: Man läßt auf in fester oder geschmolzener Form vorliegende Isophthalsäure und/oder Terephthalsäure gasförmiges Ammoniak unter solchen Bedingungen einwirken, daß ein phthalsäurenitrilhaltiges Gemisch entsteht. Dieses Gemisch wird in eine Phthalsäurenitrilgewinnungsanlage gebracht, die mit einem Lösungsmittel für Phthalsäurenitril beschickt ist, das aber unter Hydrierungsbedingungen, unter denen sich Phthalsäurenitril in Xylylendiamin verwandelt, nicht reagiert. Aus dieser Anlage wird die das gelöste Phthalsäurenitril enthaltende Lösung abgezogen und in eine Hydrierungsanlage geleitet. Das Phthalsäurenitril wird dort in Gegenwart des Lösungsmittels, in dem es gelöst ist, und eines Hydrierungskatalysators mit Wasserstoff hydriert und dann das gebildete Xylylendiamin aus den aus der Hydrieranlage ausfließenden Produkten abgeschieden.
  • Die Zeichnung stellt den Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dar, wobei eine Zweistufen- Phthalsäurenitril-Herstellungsanlage, umfassend eine erste, nichtkatalytische Schmelz- oderVerdampfungsanlage und eine zweite, katalytische Entwässerungsanlage, dargestellt sind.
  • Selbstverständlich ist, daß man auch eine Einstufen-Phthalsäurenitril-Herstellungsanlage bei dem Verfahren der Erfindung verwendet werden kann.
  • Ein Zweistufensystem wird deshalb bevorzugt, weil die Erzeugung der Wärme, die zur völligen Verdampfung der Isophthal- und Terephthalsäure, bevor sie in die katalytische Entwässerungsanlage mit Ammoniak eingeführt werden, erforderlich ist, bei einem Einstufensystem (nur aus einer Entwässerungsaniage bestehend) oft ein Problem darstellt. In dem gezeigten Zweistufensystem wirken in einer ersten, nichtkatalytischen Stufe Ammoniak und Phthalsäure so aufeinander ein, daß nicht die ganze Säure zu Phthalsäurenitril umgesetzt, sondern nur ein Teil der Säure in Phthalsäurenitril, ein Teil zu einem Ammoniak-Zwischenprodukt umgesetzt wird und ein Teil der Säure unverwandelt bleibt. In einer zweiten, katalytischen Stufe findet dann die vollständige Umsetzung statt, in der auch die freie Säure und gewisse Zwischenreaktionsprodukte zu Phthalsäurenitril umgesetzt werden. Die Gesamtumsetzung der Phthalsäuren zu Phthalsäurenitrilen in Gegenwart von Ammoniak stellt sich folgendermaßen dar: CGH4(COOH)2 + 2NHs C,H,(CN), Q 4H2O Im einzelnen kann das erfindungsgemäße ein-bzw. zweistufige Herstellungsverfahren für Phthalsäurenitril, wie aus der Zeichnung zu ersehen ist, wie folgt durchgeführt werden: Es wird laufend Isophthalsäure und/oder Terephthalsäure in fester Form in eine Verfiüchtigungs- oder Schmelzanlage gebracht. Diese wird auf über 2600 C oder unter dem Schmelzpunkt der betreffenden Säure gehalten. Ammoniakgas wird kontinuierlich durch die Anlage geleitet und in Kontakt mit der genannten Säure gebracht, und zwar in einer Menge, die ausreicht, um als Träger für die Dämpfe der genannten Masse dienen zu können und in der Anlage eine geschmolzene und verhältnismäßig flüchtige Masse entstehen zu lassen. Diese Masse enthält nicht umgesetzte und zum Teil umgesetzte Säure, wie Ammoniakderivate der Säure und Cyanbenzoesäure. Aus der genannten Anlage werden laufend die Dämpfe und das Ammoniak in eine Wasserentziehungsanlage gebracht.
  • Man führt die Dämpfe in dieser Anlage mit einem Dehydratationskatalysator, z. B. Tonerde, zusammen, um das Wasser abzuscheiden und die nicht bzw. zum Teil umgesetzte Säure völlig in Phthalsäurenitril umzuwandeln. Die aus der Entwässerungsanlage kommenden Stoffe werden in eine Gewinnungsanlage geleitet, die mit einem flüssigen Kohlenwasserstoff beschickt ist, der ein Lösungsmittel für das erzeugte Phthalsäurenitril ist und unter den Hydrierungsbedingungen nicht reagiert. Dieses Lösungsmittel wird auf einer Temperatur von oberhalb 950 C gehalten, um das Phthalsäurenitril zu lösen. Die Phthalsäurenitrillösung wird aus dieser Anlage in eine katalytische Hydrierungsanlage gebracht und in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators unter Hydrierungsbedingungen mit Wasserstoff behandelt. Das entstandene Xylylendiamin wird dann aus den aus der Hydrierungsanlage fließenden Produkten gewonnen.
  • Es wurde festgestellt, daß sich die geschmolzene und verhältnismäßig flüchtige Masse bildet, sobald 5 bis 70°/o der Carboxylgruppen mit Ammoniak in Reaktion getreten sind. Eine geeignete Schmelze ist erreicht, wenn 10 bis 30010 der Carboxylgruppen mit Ammoniak reagiert haben. Diese Zahl kann durch eine Carboxylzahlermittlung bestimmt werden. Sie kann durch Abziehen der flüchtigen Stoffe und Hinzufügen von Säure unter Kontrolle gehalten werden.
  • Die Verfiüchtigungs- oder Schmelzanlage kann ein geschlossener Behälter sein, der unter einem Druck von etwa 0,1 bis 20 at, am besten etwa 0,8 bis 3 at gehalten wird und den man so erhitzt, daß der Inhalt des Behälters auf der erforderlichen Temperatur gehalten wird.
  • Die Dehydratationsanlage kann aus einer Röhre oder Säule bestehen, die den Dehydratationskatalysator aufnimmt. Sie muß mit der Wärmemenge versorgt werden, die zur Erreichung der Umsetzung von nicht umgesetzter Phthalsäure und teilweise umgesetzter Phthalsäure, z. B. Cyanbenzoesäure, in Phthalsäurenitril erforderlich ist. Die Temperatur in der Dehydratationsanlage kann bei etwa 345 bis 4850 C liegen, am vorteilhaftesten bei etwa 370 bis 4550 C.
  • Dehydratationskatalysatoren sind z. B. in »Catalysis« von Berkman, Morell und Egloff beschrieben.
  • Es eignen sich besonders Katalysatoren, wie aktivierte Tonerde, Kieselerde und Thoriumoxyd, die bei den erforderlichen Temperaturen beständig sind.
  • Andere Katalysatoren sind die Oxyde von Zirkon, Beryllium, Wolfram und Vanadium, basisches Aluminiumphosphat, basisches Aluminiumsulfat und Phosphorsäure. Wenn ein Träger für den Katalysator erforderlich sein sollte, können Stoffe wie Alundum (Warenzeichen; geschmolzenes Aluminiumoxyd) od. ä. verwendet werden.
  • Als Hydrierungskatalysatoren kommen die üblichen in Frage, z. B. reduziertes Kobaltoxyd oder Nickel. Die Bedingungen in der Hydrierungsanlage können die folgenden sein: Druck 105 bis 700 kg/ cm2, vorzugsweise zwischen etwa 140 und 350kg/ cm2; Temperatur 80 bis 2000 C, vorzugsweise etwa 100 bis 1600 C; Raumgeschwindigkeit 0,05 bis 8 g Phthalsäurenitril pro Kubikzentimeter des Katalysators pro Stunde, vorzugsweise etwa 0,15 bis 4g Phthalsäurenitril pro Kubikzentimeter des Katalysators pro Stunde; Wasserstoffmenge ohne rückgeführten Wasserstoff, der gegebenenfalls verwendet werden kann, 4 bis 20 Mol Wasserstoff pro Mol Phthalsäurenitril, vorzugsweise etwa zwischen 6 und 16 Mol Wasserstoff pro Mol Phthalsäurenitril. Gegebenenfalls kann die Reaktion in Gegenwart von Ammoniak vor sich gehen, das man in Mengen zugibt, die ausreichen, um Nebenreaktionen auf das gewünschte Maß zu beschränken, z. B. zwischen 10 und 50 Gewichtsprozent der Totalbeschickung der Hydrierungsanlage.
  • Das Verhältnis Lösungsmittel zu Phthalsäurenitril bei dem in die Hydrierungsanlage eintretenden Gemisch kann weitgehend variieren. Es hängt von einer Anzahl von Faktoren ab, wie z. B von der Art des benutzten Lösungsmittels, von der Temperatur in der Gewinnungszone, von der gewünschten Hydrierungsgeschwindigkeit und von der gewünschten Ausbeute.
  • Jedoch kann allgemein gesagt werden, daß, wenn man das Lösungsmittel - Phthalsäurenitril-Gemisch direkt in die Hydrierungszone gibt, ohne erst Phthalsäurenitril aus dem Lösungsmittel zu gewinnen, dies zu einer geringeren Hydrierungsgeschwindigkeit führt, verglichen mit der Geschwindigkeit, welche ohne Gegenwart eines Lösungsmittels oder mit einem frischen Lösungsmittel besteht, wenn es, nachdem Phthalsäurenitril aus dem Originallösungsmittel gewonnen wurde, beigegeben wird. Dies trifft besonders zu, wenn Nickel als Hydrierungskatalysator verwendet wird. Weiterhin kann allgemein gesagt werden, daß die Verwendung eines Lösungsmittels eine erhöhte Xylylendiaminausbeute zur Folge hat, besonders bei höheren Hydrierungstemperaturen. Weniger Lösungsmittel ist in der Lösungsmittel enthaltenden Nitril - Gewinnungsanlage nötig, da diese Anlage bei höheren Temperaturen arbeitet. JenerAnlage sind jedoch praktisch Temperaturgrenzen gesetzt, z. B. durch die Druckverhältnisse des Phthalsäurenitrils und des Lösungsmitteldampfes, die auf einer zweckmäßigen Höhe gehalten werden sollten.
  • Es hat sich z. B. bei Xylol als Lösungsmittel als wünschenswert gezeigt, die Xyloltemperatur auf den unteren Teil der Rückgewinnungsanlage zu (gezeigt in der Zeichnung) bei etwa 90 bis 1500 C, vorzugsweise etwa bei 105 bis 1150 C zu halten. Im Hinblick auf die nachfolgende Hydrierung ist es in diesen Temperaturbereichen wünschenswert, daß der Ausfluß aus der Gewinnungsanlage etwa 50 bis 90 Gewichtsprozent des Xylol-Lösungsmittels enthält, vorzugsweise etwa zwischen 65 und 80 Gewichtsprozent.
  • Die benutzten Lösungsmittel sind inerte organische Flüssigkeiten, einschließlich Alkoholen, vorzugsweise aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Xylol. Von den Alkoholen wird Isopropylalkohol bevorzugt. Gegebenenfalls kann die Löslichkeit des Phthalsäurenitrils in dem Lösungsmittel durch Verwendung eines gemischten Lösungsmittels variiert werden, indem man z. B. eine Mischung aus Alkohol und einem aromatischen Kohlenwasserstoff verwendet und das Mischungsverhältnis der gewünschten Löslichkeit entsprechend reguliert. Es wurde festgestellt, daß der Löslichkeitsparameter, wie er von Hildebrand und Scott in »Löslichkeit der Nichtelektrolyten« U. 5. Library of Congress Nr. QD 543 H5 (1950), 3. Auflage, Reinhold Publishing Corporation, New York, definiert wird, für das angewandte Lösungsmittel nahe bei dem Löslichkeitsparameter des Phthalsäurenitrils sein sollte, um die beste Löslichkeit des Nitrils in dem Lösungsmittel zu gewährleisten. Der Löslichkeitsparameter wird definiert als (-tE)'2 , wobei - E die Verdampfungsenergie der Flüssigkeit und Vt das Molvolumen der Flüssigkeit bedeutet. Für die meisten organischen Verbindungen mit geringem Molekulargewicht werden die Lösungen unmischbar sein, wenn die Difierenz der Löslichkeitsparameter größer als etwa 3,6 ist. Isophthalsäurenitril hat z. B. ein Löslichkeitsparameter von etwa 10,8. Deshalb haben die besten Lösungsmittel für Isophthalsäurenitril auf einer Molbruchgrundlage Löslichkeitsparameter nahe dieser Zahl, z. B. zwischen 10 und 11,5.
  • So sind aliphatische Kohlenwasserstoffe mit Löslichkeitsparameter im Bereich zwischen 7,0 und 8,2 schlechte Lösungsmittel für Isophthalsäurenitril, während Dioxan mit einem Lösliohkeitsparameter von 10,8 ein ausgezeichnetes Lösungsmittel für Isophthalsäurenitril ist. Bei genauer Beachtung der Löslichkeitsparameter, wie oben dargelegt, kann sowohl ein einfaches Lösungsmittel, z. B. Xylol, verwendet werden, es können aber auch verschiedene gemischte Lösungsmittel aus kohlenwasserstoiihaltigenLösungsmitteln bereitet werden, die in der Hydrierungsstufe inert sind. Bei aromatischen Kohlenwasserstoffen liegen die Löslichkeitsparameter etwas niedriger, als sie zur Lösung des Isophthalsäurenitrils ideal wären, und die Löslichkeitsparameter der Alkohole sind zu hoch. Durch Mischung eines aromatischen Kohlenwasserstoffes jedoch mit einem Alkohol in einem geeigneten Mischungsverhältnis kann der Löslichkeitsparameter nach dem Idealfall hin reguliert werden.
  • So lösen 60 Volumprozent Reinbenzol, gemischt mit 40 Volumprozent Methanol bei Zimmertemperatur noch zweimal soviel Isophthalsäurenitril als Reinbenzol allein, sogar obwohl Methanol ein schlechteres Lösungsmittel für Isophthalsäurenitril ist als Reinbenzol. Es wurde festgestellt, daß der Löslichkeitsparameter sowohl eines einfachen als auch der gemischten Lösungsmittel in keiner Richtung von dem des Nitrils mehr als etwa 2,5, vorzugsweise nicht mehr als 2,0, abweichen sollte.
  • Die Zeichnung gibt ein Schema für eine Anlage zur Durchführung der vorliegenden Erfindung wieder. Als inertes, organisches Lösungsmittel wird Xylol in dem Phthalsäurenitril-Gewinnungsabschnitt des Verfahrens verwendet. Feste Isophthalsäure oder Terephthalsäure oder eine Mischung aus diesen Säuren, z. B. in der Körnung zwischen 4,00 und 0,074 mm Maschenweite, vorzugsweise zwischen 2,00 und 0,149 mm Maschenweite, werden aus dem Säurebehälter 1 über die Leitung 2 zu einer Schmelzzone in den Verdampfer 3 gegeben. Der Verdampfer 3 wird durch ein entsprechendes Heizungssystem, z. B. Heizschlange 4, geheizt. Die Säure wird mittels einer Transportschnecke (nicht gezeigt), über ein sternförmiges Zufuluventil 5 oder durch andere geeignete Mittel in den Verdampfer 3 gefördert. Der Inhalt des Verdampfers 3 wird auf einer Temperatur etwa zwischen 260 und 4000 C gehalten, vorzug weise zwischen 315 und 3700 C, und ein Strom vorgeheizten Ammoniakgases aus dem Ammoniakspeicher 6 durch die Leitung 7 über oder durch den Inhalt des Verdampfers 3 geleitet. Es bildet sich eine Schmelze aus Säure und aus fertigen Teilreduktionsprodukten der Säure. Der Ammoniakbehälter 6 kann unter einem Druck von z. B. 1,40 bis 4,2 kg/cm2 gehalten werden. Das Ammoniak kann in einem Mengenverhältnis von z. B. etwa 0,056 bis 0,140 m3/Min. in den Verdampfer 3 geleitet werden. Der Wärmeaustauscher8 kann zur Erhitzung des in den Verdampfer 3 eintretenden Ammoniaks dienen, z. B. auf etwa zwischen 260 und 6000 C, vorzugsweise zwischen 420 und 4800 C, wobei Abbauprodukte oder unerwünschte Nebenreaktionsprodukte, meist teerartig, durch Leitung 9 aus dem Verdampfer 3 abgezogen werden können. Es wird genügend Ammoniak durch oder über die Schmelze in Verdampfer 3 geleitet, um mit der Säure zu reagieren und die flüchtigen organischen Gase wegzuspülen, während Phthalsäuren laufend der Verdampfungszone zugeführt werden. Im allgemeinen werden die durch die Schmelze geleiteten Ammoniakmengen mit etwa zwischen 2 und 25 Mol pro Mol Säure als ausreichend angesehen. Mengenverhältnisse an der oberen Grenze dieser Zahlen oder sogar darüber, sind zur Erzielung einer besseren Phthalsäureverdampfung und einer erhöhten Phthalsäurenitrilausbeute vorzuziehen.
  • Gegebenenfalls kann Stickstoff aus dem Stickstofftank 10, der unter einem Druck von z. B. etwa 1,40 bis 4,20 kg/cmS steht, über Leitung 11 zu Leitung 2 geführt werden, um den Durchgang der Säure durch die Leitung 2 in den Verdampfer 3 ohne Komplikationen zu ermöglichen. Der Stickstoff verhindert ein Rückdiffundieren des Ammoniaks aus dem Verdampfer 3 in die Säurezufuhrleitung 2. Wenn die frische Säure in der Leitung 2 dort bei etwa 10 bis 1750 C auf Ammoniak treffen würde, würde sich eine klebrige, breiige Masse bilden und dadurch der Durchgang der Säure in den Verdampfer 3 erschwert werden. Der Stickstoff verhindert einen Säure-Ammoniak-Kontakt, bis die Säure den Verdampfer erreicht, und erleichtert somit den Durchgang der Säure in den Verdampfer.
  • Der Ammoniakgasstrom mit den flüchtigen organischen Stoffen wird aus dem Verdampfer 3 durch die Leitung 12 und den Wärmeaustauscher 13 in die Dehydratationsanlage 14 geleitet. Die Anlagel4 ist mit einem Katalysator gefüllt, z. B. aktivierter Tonerde. Die Temperatur des in die Anlage 14 durch die Leitung 12 eintretenden Stromes wird zwischen 315 und 4250 C gehalten, vorzugsweise zwischen 345 und 4100 C. Diese niedrigen Temperaturen sind erwünscht, um die Decarboxylierung und die Benzonitrilbildung herabzusetzen. Anlage 14 ist mit einer geeigneten Heizvorrichtung, z. B. Heizschlange 15, versehen, um die Temperaturen in Anlage 14 z. B. bei 370 bis 4800 C zu halten, vorzugsweise bei 400 bis 4500 C. Die Raumgeschwindigkeit der Säurebeschickung für Anlage 14 liegt etwa zwischen 4,535 kg pro 0,028 m5 und Stunde bis etwa 158,7 kg pro 0,028 m3 und Stunde, vorzugsweise etwa zwischen 9,06 und 67,95 kg pro 0,028 m3 und Stunde.
  • Die in der Anlage 14 gebildeten Reaktionsprodukte werden durch die Leitung 16 in den Lösungsmittel enthaltenden Gewinnungstank 17 geleitet, der für die Gewinnung des Phthalsäurenitrils aus den durch die Leitung 16 in Tankl7 eintretenden Dämpfen vorgesehen ist. Die Leitung 16 wird geheizt, (in der Zeichnung nicht gezeigt), um zu gewährleisten, daß die Substanzen in der Leitung 16 in Dampfform bleiben, bis sie mit dem Lösungsmittel in Tank 17 Kontakt haben. Die Dämpfe der Leitung 16 werden zweckmäßig auf z. B. etwa 315 bis 3850 C, noch besser auf etwa 345 bis 3700 C gehalten, um die m-Cyanbenzamidbildung herabzusetzen.
  • Der Gewinnungstank 17 ist mit einem Lösungsmittel gemäß Beschreibung Seite 7 und 8 gefüllt.
  • Die Tauchröhre 18 in dem Gewinnungstank 17 ist als Führung für die darin in das Lösungsmittel eintretende Dämpfe vorgesehen. Der Tank 17 wird mittels der Heizschlange 19 auf einer solchen Temperatur gehalten, daß sich das Phthalsäurenitril aus den einströmenden Dämpfen in dem gewählten Lösungsmittel löst. Für Xylol liegen geeignete Temperaturen etwa zwischen 315 und 3450 C innerhalb der Tauchröhre 18 und zwischen etwa 150 und 2050 C außerhalb und nahe dem Ende der Tauchröhrel8 und zwischen etwa 95 und 1500 C im unteren Teil des Tanks.
  • Ammoniak und Stickstoff werden aus dem Gewinnungstank 17 abgezogen und durch die Leitung 21 zu dem Ammoniakreiniger 20 geleitet, gegebenenfalls erst durch eine Säule 22. Die Säule 22 dient zur Beseitigung von Phthalsäurenitrilspuren aus dem abgezogenen Ammoniak- und Stickstoffstrom, in dem sie im Gegenstromprinzip diesen Strom mit durch die Leitung 23 in die Säule 22 eingeführtem Xylol reinigt.
  • Der resultierende Strom, der Xylol und mitgeschlepptes Phthalsäurenitril enthält, fließt in den Gewinnungstank 17 und dient unter normalen Arbeitsbedingungen als Hauptzufuhr oder als einzige Anfuhr für Xylol nach Tank 17. Die Xylole in der Leitung 23 werden auf einer Temperatur zwischen 95 und 1500 C gehalten bei einer Stromgeschwindigkeit, die ausreicht, um den gewünschten Flüssigkeitsbestand in Tank 17 zu halten. Beim Anlaufen des Prozesses ist die direkte Xylolzugabe in den Tank 17 durch die Leitung 24 der Zufuhr in die Säule 22 durch die Leitung 23 vorzuziehen. In jedem der beiden Fälle kann das für den Prozeß benötigte Ergänzungs-Xylol erst durch die Leitung 26 in eine Lösungsmittel-Druckausgleich-Trommel 25 gebracht werden.
  • Der Ammoniak-Stickstoff-Strom, der über die Leitung21 in den Ammoniakwäscher20 fließt, enthält auch einige andere Stoffe, z. B. Wasser, Kohlendioxyd, Wasserstoff und Xylole. Ammoniak wird durch das über die Leitung 30 in den Wäscher 20 eingeführte Wasser ausgewaschen. Die Ammoniak-Wasser-Mischung wird durch Leitung 31 aus dem Wäscher20 in eine Abscheidungsanlage 32 geleitet, wo sie getrennt wird. Der Ammoniak wird dann durch die Leitung 33 und Wasser durch die Leitung 34 abgezogen.
  • Aus dem Ammoniakwäscher20 kann der Stickstoff durch die Leitung 35 abgezogen werden. Was sich an Xylol oberhalb der Ammoniak-Wasser-Phase im Wäscher 20 ansammelt, wird zurückgewonnen, indem man es von dort durch die Leitung 40 in die Trommel 24 leitet.
  • Aus dem Gewinnungstank 17 wird ein Gemisch von in Xylol gelöstem Phthalsäurenitril und den noch restlichen Verunreinigungen ohne Reinigung durch die Leitung 44 in die Hydrierungsanlage 45 geleitet.
  • Das in die Hydrieranlage45 gelangende Phthalsäurenitril-Lösungsmittel-Gemisch wird dort mit dem durch die Leitung 46 zugeführten Wasserstoff in Kontakt gebracht. Das Phthalsäurenitril wird unter Hydrierungsbedingungen in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators, z. B. Nickel oder Kobaltoxyd, hydriert. Das Xylylendiamin kann dann leicht von den die Hydrieranlage 45 verlassenden Produkten getrennt werden, indem man dieses in die Destillationsanlage 47 leitet, aus welcher Xylol durch Leitung 48 und Xylylendiamin durch die Leitung 49 abgezogen werden.
  • Beispiel 1 m-Xylylendiamin wird in einer Anlage, ähnlich der in der Zeichnung gezeigten, hergestellt, indem fortgesetzt ein Verdampfer mit fester Isophthalsäure unter Zuleiten von Stickstoff beschickt und auf 315 bis 3500 C und einem Druck von 1,260 kg/cm2 gehalten wird. Das Molverhältnis zwischen Stickstoff und Isophthalsäure betrug 2,8 : 1, um die Beschickung mit fester Säure zu erleichtern. In dem Verdampfer wurde je 1 Mol Isophthalsäure mit 19 bis 20 Mol des auf 482 bis 4870 C vorgewärmten Ammoniakgases in Kontakt gebracht. Es bildet sich eine Schmelze aus teilweise umgesetzter Isophthalsäure.
  • Diese Schmelze wird verdampft, und die Dämpfe werden durch das überschüssige Ammoniak fortgespült. Die Gase wurden dann mit einer Raumgeschwindigkeit von 28,57 bis 29,48kg der Säure pro 0,028 m3 und Stunde in eine Anlage geleitet, wo die das Isophthalsäurenitril erzeugende Reaktion durch einen Tonerde-Katalysator bei 400 bis 4550 C unter einem Druck von 0,07 kg/cm2, beendet wird.
  • Der Isophthalsäurenitrildampf zusammen mit den dampfförmigen Beiprodukten Ammoniak, Stickstoff, Wasser, Benzonitril, m-Cyanbenzamid, Wasserstoff, Xylol und Kohlendioxyd wird bei einer Temperatur von 455 bis 4800 C aus dem Reaktionsgefäß in einen Xylol enthaltenden und auf 1130 C unter atmosphärischem Druck gehaltenen Gewinnungstank geleitet.
  • Dort werden Isophthalonitril, Benzonitril und m-Cyanbenzamid durch Xylol gelöst. Die resultierende Xylollösung enthält 31 O/o dieser Stoffe, von denen 97,9 0/o Isoplithalonitril, 1,10/o Benzonitril und 1 °/o m-Cyanbenzamid waren. Diese Xylollösung wurde dann zusammen mit einem Kobalt-Hydrierkatalysator und Ammoniak in einem Mengenverhältnis von etwa 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtbeschickung der Hydrieranlage, in einen Schüttelautoklav gegeben. Die Hydrierung vollzog sich bei 1200 C unter einem Druck von 210 kg/cm2.
  • Ein Hydrierungsverhältuis von 0,54 Grammol Isophthalonitril pro Kubikzentimeter Katalysator und Stunde wurde erzielt. Das erhaltene Produkt enthielt 90,40/0 m-Xylylendiamin, was eine Ausbeute von 75,6 Gewichtsprozent, bezogen auf eingesetztes Isophthalsäurenitril, bedeutet, 0,8 0/o Monoamine und 8,80/o Teere.
  • Beispiel 2 Eine Lösung aus 310/0 Roh-Isophthalsäurenitril in Xylol wurde auf ähnliche Weise hergestellt wie im Beispiel 1. Diese Lösung wurde dann mit einem Raney-Nickel-Hydrierkatalysator und Ammoniak in einem Mengenverhältnis von 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Totalbesohickung der Hydrieranlage, in einen Schüttelautoklav gebracht. Die Hydrierung wurde bei 1200 C unter einem Druck von 140 kg/cm2 durchgeführt. Ein Hydrierungsverhältnis von 1,15 g Mol Isophthalsäurenitril auf 1 g Nickel-Katalysator wurde pro Stunde erreicht. Das bedeutet eine Ausbeute von m-Xylylendiamin, bezogen auf eingesetztes Isophthalsäurenitril, von 96 Gewichtsprozent.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Xylylendiaminen durch Umsetzen von Isophthalsäure undíoder Terephthalsäure mit Ammoniak, weiteres Umsetzen im Dampfzustand in Gegenwart von Dehydratationskatalysatoren zu Phthalsäurenitrilen und deren anschließende Reduktion mit Wasserstoff in Gegenwart von Ammoniak und von Reduktionskatalysatoren, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dämpfe des rohen Nitrils ohne Zwischenisolierung des reinen Nitrils in ein bei der nachfolgenden Hydrierung inertes Lösungsmittel leitet, dessen Temperatur auf über 900 C gehalten wird, und die entstandene Lösung in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators mit Wasserstoff bei einem Druck von etwa 105 bis 700 kg/cm2 und einer Temperatur von etwa 80 bis 2000 C hydriert.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus der Gewinnungsanlage einen Gesamtausfluß zieht, der zwischen 50 und 90 Gewichtsprozent Lösungsmittel enthält.
  3. 3. Verfahren wie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Differenz zwischen dem Löslichkeitsparameter des Lösungsmittels und dem Löslichkeitsparameter des Phthalsäurenitrils nicht größer als 2,5 wählt.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel ein Lösungsmittelgemisch verwendet, dessen Teile in einem solchen Mengenverhältnis gemischt sind, daß der in der Lösungsmittelmischung erreichte Löslichkeitsparameter von dem Löslichkeitsparameter des Phthalonitrils durch nicht mehr als 2,5 abweicht.
  5. 5. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dämpfe des aus der Umsetzung zwischen Isophthalsäure und/oder Terephthalsäure und Ammoniak erhaltenen Reaktionsproduktes kondensiert, dieses Kondensat in einem inerten Lösungsmittel löst und anschließend nach dem Verfahren des Anspruchs 1 weiterverarbeitet.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß man zusammen mit der Säurebeschickung Stickstoff in die Anlage einleitet. ~~~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrtft Nr. 2 166971.
DEC16386A 1957-03-22 1958-02-28 Verfahren zur Herstellung von Xylylendiaminen Pending DE1118793B (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2166971A (en) * 1932-09-14 1939-07-25 Ig Farbenindustrie Ag Production of amines

Patent Citations (1)

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