DE1132554B - Process for the production of the purest acrylic acid nitrile - Google Patents
Process for the production of the purest acrylic acid nitrileInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von reinstem Acrylsäurenitril Acrylsäurenitril ist in völlig reinem Zustande schwer zu erhalten. Alle bekannten Darstellungsverfahren liefern zunächst ein mehr oder minder unreines Nitril. Je nach der Darstellung des Acrylsäurenitrils handelt es sich bei den Verunreinigungen z. B. um Polymere des Acetylens, um Acetaldehyd oder Ketone. Zur Entfernung dieser Beimengungen sind zahlreiche Vorschläge gemacht worden. Trotzdem können diese Verfahren zur Reinigung des Acrylsäurenitrils noch nicht als befriedigend bezeichnet werden, da es bisher nicht gelungen ist, die letzten Reste von Fremdverbindungen aus dem Nitril zu entfernen. Process for the production of the purest acrylonitrile Acrylonitrile is difficult to obtain in a perfectly pure state. All known display methods initially provide a more or less impure nitrile. Depending on how the Acrylic acid nitrile is the impurities z. B. to polymers of Acetylene to acetaldehyde or ketones. There are numerous ways to remove these admixtures Suggestions have been made. Nevertheless, these processes can be used to purify the acrylonitrile cannot yet be described as satisfactory, as it has not yet been possible to to remove the last remnants of foreign compounds from the nitrile.
In der deutschen Patentschrift 851 341 wird vorgeschlagen, Acrylsäurenitril durch Einleiten von Chlor zu reinigen. Dabei wird aber stets saures Acrylsäurenitril erhalten, und es entstehen bei der Anwendung von Chlor unbeständige, chlorierte Verbindungen, welche sehr schwer entfernbar sind und deren Anwesenheit sich auf die Eigenschaften der aus dem Acrylsäurenitril erhaltenen Polymeren und Mischpolymeren nachteilig auswirkt. German Patent 851 341 proposes acrylonitrile to be cleaned by introducing chlorine. However, acidic acrylonitrile is always used and the use of chlorine results in inconsistent, chlorinated ones Connections which are very difficult to remove and whose presence is evident the properties of the polymers and copolymers obtained from the acrylonitrile has a detrimental effect.
Auch bei der Verwendung von Nitrosylchlorid (vgl. die deutsche Auslegeschrift 1003 207) entstehen störende Chlorierungsprodukte des Acrylsäurenitrils. Even when using nitrosyl chloride (see the German Auslegeschrift 1003 207) interfering chlorination products of acrylonitrile are formed.
Andere Methoden der Reinigung, z. B. die teilweise Hydrierung, führen ebenfalls nicht zu völlig reinem Acrylsäurenitril, da sie dieses angreifen. Other methods of cleaning, e.g. B. the partial hydrogenation lead also not to completely pure acrylonitrile, as they attack this.
Auch die Behandlung von gegebenenfalls vorgereinigtem Acrylsäurenitril mit Quecksilberchlorid oder Kupferhalogeniden oder mit Resorcin und Schwefelsäure führt nicht zu einem Nitril, das sich z. B. mit Schwefelsäure nach langer Zeit überhaupt nicht verfärbt. Also the treatment of optionally prepurified acrylonitrile with mercury chloride or copper halides or with resorcinol and sulfuric acid does not lead to a nitrile, which z. B. with sulfuric acid after a long time at all not discolored.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von reinstem Acrylsäurenitril gefunden, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man vorgereinigtes Acrylsäurenitril, das möglichst frei von Vinylmethylketon ist, mit etwa 1 bis 10'0/c Essigsäureanhydrid und etwa 0,1 bis 0,5 0/o wasserfreiem Eisen(III)-chlorid etwa 0,5 bis 5 Stunden unterRückfluß erhitzt und anschließend das Acrylsäurenitril unmittelbar abdestilliert. There has now been a process for the production of the purest acrylonitrile found, which is characterized in that prepurified acrylonitrile, which is as free as possible of vinyl methyl ketone, with about 1 to 10'0 / c acetic anhydride and about 0.1 to 0.5% anhydrous ferric chloride for about 0.5 to 5 hours heated under reflux and then immediately distilled off the acrylonitrile.
Vorzugsweise verwendet man 5 °/oEssigsäureanhydrid und 0,3 0,3°/e wasserfreies Eisen(III)-chlorid bei einer Erhitzungsdauer von 3 Stunden.Preferably, 5% acetic anhydride and 0.3 0.3% are used anhydrous iron (III) chloride with a heating time of 3 hours.
Es ist zwar bekannt, daß Essigsäureanhydrid unter der katalytischen Wirkung von wasserfreiem Eisenchlorid mit Carbonylgruppen unter Bildung von Diacetaten der allgemeinen Formel reagiert. It is known that acetic anhydride reacts with carbonyl groups under the catalytic action of anhydrous iron chloride to form diacetates of the general formula.
Es war jedoch nicht zu erwarten, daß diese Reaktion auch noch verläuft, wenn der Aldehyd in sehr großer Verdünnung, in Mengen von 0,1 bis 0,010/o, vorhanden ist und Essigsäureanhydrid sowie wasserfreies Eisenchlorid ebenfalls nur in sehr verdünntem Zustand im Acrylsäurenitril gelöst sind. However, it was not to be expected that this reaction would also take place when the aldehyde is present in very great dilution, in amounts from 0.1 to 0.010 / o and acetic anhydride as well as anhydrous ferric chloride are also only very high diluted in the acrylonitrile.
Völlig überraschend ist es jedoch, daß Acrylsäurenitril, welches durch Anlagerung von Blausäure an Acetylen erhalten worden ist, durch Erhitzen mit Essigsäureanhydrid im Beisein von wasserfreiem Eisenchlorid gereinigt werden kann; denn dieses Acrylsäurenitril enthält als Verunreinigung Polymere des Acetylens, deren Reaktionsfähigkeit mit Essigsäureanhydrid und wasserfreiem Eisenchlorid nicht auf einfache Weise zu erklären ist. Acrylsäurenitril dieser Herkunft wird jedoch durch die genannte Behandlung ebenfalls im weitesten Maße gereinigt. However, it is completely surprising that acrylonitrile, which obtained by the addition of hydrogen cyanide to acetylene, by heating with Acetic anhydride can be purified in the presence of anhydrous ferric chloride; because this acrylonitrile contains polymers of acetylene as an impurity, their reactivity with acetic anhydride and anhydrous ferric chloride is not is easy to explain. Acrylonitrile of this origin is used, however also cleaned to the greatest extent by the treatment mentioned.
Nach dem Verfahren der Erfindung wird ein reineres Acrylsäurenitril erhalten, als dies mit den bisher bekannten Reinigungsverfahren möglich ist. Allerdings muß das Acrylsäurenitril z. B. durch wiederholte Destillation oder durch andere bekannte Reinigungsverfahren vorgereinigt und möglichst frei von Vinylmethylketon sein. The process of the invention produces a purer acrylonitrile obtained than is possible with the previously known cleaning methods. However must the acrylonitrile z. B. by repeated distillation or by others known cleaning methods pre-cleaned and as free as possible from vinyl methyl ketone be.
Das Verfahren der Erfindung arbeitet weiterhin mit sehr hohen Ausbeuten, da durch die Behandlung mit Essigsäureanhydrid und wasserfreiem Eisenchlorid nur sehr wenig Acrylsäurenitril verlorengeht. Ein weiterer Vorteil dieses Reinigungsverfahrens besteht darin, daß kein Wasser in das Acrylsäurenitril hineingebracht wird, wodurch die Bildung eines azeotropen Gemisches verhindert wird. The process of the invention continues to work with very high yields, as by treatment with acetic anhydride and anhydrous ferric chloride only very little acrylonitrile is lost. Another advantage of this cleaning process is that no water is brought into the acrylonitrile, whereby the formation of an azeotropic mixture is prevented.
Mit dem Verfahren der Erfindung wird ein Acrylsäurenitril erhalten, welches sich z. B. nach Zugabe von 3 Gewichtsprozent konzentrierter Schwefelsäure auch nach drei Monaten in keiner Weise verfärbt. With the process of the invention, an acrylonitrile is obtained, which z. B. after adding 3 percent by weight of concentrated sulfuric acid even not discolored in any way after three months.
Die Farblosigkeit wurde durch Messung der Extinktion bei 4000 Ä bestimmt. Bei dem nach dem Verfahren der Erfindung gereinigten Acrylsäurenitril kann eine Extinktion bei der genannten Wellenlänge beobachtet werden, während Acrylsäurenitril vor der letzten Reinigung bei dieser Wellenlänge nach dem Zusatz von Schwefelsäure eine recht beträchtliche Extinktion zeigt (vgl. Abb. 1). Alle anderen Reinigungsverfahren, mit welchen das vorgereinigte Acrylsäurenitril behandelt wird, ergeben nach dem Zusatz von 3 O/o Schwefelsäure bereits nach 3 Tagen deutliche Extinktionen bei 4000 Å, welche zwischen 0,023 und 0,800 liegen und als bräunliche Färbungen deutlich erkennbar sind.The colorlessness was determined by measuring the extinction at 4000 Å. In the case of the acrylonitrile purified by the process of the invention, a Absorbance at said wavelength can be observed while acrylonitrile before the final cleaning at this wavelength after the addition of sulfuric acid shows quite a considerable extinction (see Fig. 1). All other cleaning methods, with which the pre-cleaned acrylonitrile is treated, result after Addition of 3 O / o sulfuric acid already after 3 days clear extinctions at 4000 Å, which are between 0.023 and 0.800 and are clearly brownish in color are recognizable.
Abb. 2 zeigt die Absorptionskurven im Ultraviolett über die Wirkung verschiedener Reinigungsverfahren an bereits vorgereinigtem Acrylsäurenitril. Bei den Aufnahmen der Ultraviolettspektrogramme wurde mit einer Konzentration von 15,2 Mol je Liter gearbeitet und bei Schichtdicken von 3,88, 0,88 und 0,13 cm gemessen. Es bedeutet Kurve 1: Ausgangsacrylsäurenitril. Fig. 2 shows the absorption curves in the ultraviolet over the effect various cleaning processes on pre-cleaned acrylonitrile. at The recordings of the ultraviolet spectrogram were taken with a concentration of 15.2 Mol per liter worked and measured at layer thicknesses of 3.88, 0.88 and 0.13 cm. It means curve 1: starting acrylonitrile.
Kurve 2: Mit HgCl2 und HgCl behandeltes Ausgangsacrylsäurenitril (Chemical Abstracts, Bd. 51, 1957, Spalte 9212c).Curve 2: starting acrylonitrile treated with HgCl2 and HgCl (Chemical Abstracts, vol. 51, 1957, column 9212c).
Kurve 3: Mit Cu Cl und NU4 CM bei PH2 behandeltes Ausgangsacrylsäurenitril (Cemical Abstracts, Bd. 52, 1958, Spalte 1207d).Curve 3: Starting acrylonitrile treated with Cu Cl and NU4 CM at PH2 (Cemical Abstracts, vol. 52, 1958, column 1207d).
Kurve 4: Mit Resorcin und Schwefelsäure behandeltes Ausgangsacrylsäurenitril (deutsche Patentschrift 881 651).Curve 4: starting acrylonitrile treated with resorcinol and sulfuric acid (German patent specification 881 651).
Kurve 5: Mit CuCl und CuCN behandeltes Ausgangsacrylsäurenitril (Chemical Abstracts, Bd. 52, 1958, Spalte 1207d).Curve 5: starting acrylic acid nitrile treated with CuCl and CuCN (Chemical Abstracts, vol. 52, 1958, column 1207d).
Kurve 6: Mit CuCl2 und Cu2Cl2 behandeltes Ausgangsacrylsäurenitril (Chemical Abstracts, Bd. 52, 1958, Spalte 1207e).Curve 6: starting acrylonitrile treated with CuCl2 and Cu2Cl2 (Chemical Abstracts, vol. 52, 1958, column 1207e).
Kurve 7: Nach dem Verfahren der Erfindung behandeltes Ausgangsacrylsäurenitril.Curve 7: Starting acrylonitrile treated according to the process of the invention.
Das nach dem Verfahren der Erfindung behandelte Acrylsäurenitril hat also den höchsten Reinheitsgrad. The acrylonitrile treated by the process of the invention So it has the highest degree of purity.
Beispiel 1 Acrylsäurenitril wird durch Anlagerung von Blausäure an Acetylen hergestellt und soweit durch mehrfache Destillation gereinigt, daß seine Verunreinigungen weniger als 1 °/o betragen (vgl. Abb. 3, Kurve a). Example 1 Acrylonitrile is produced by the addition of hydrocyanic acid Acetylene produced and purified to the extent that its Impurities are less than 1% (see Fig. 3, curve a).
Eine Lösung aus 10 Teilen dieses vorgereinigten Acrylsäurenitrils und 1 Teil Essigsäureanhydrid sowie 0,02 Teilen wasserfreiem Eisenchlorid wird 4 Stunden am Rückflußkühler zum Sieden erhitzt.A solution of 10 parts of this prepurified acrylonitrile and 1 part acetic anhydride and 0.02 part anhydrous ferric chloride 4th Heated to boiling on the reflux condenser for hours.
Danach wird das Acrylsäurenitril bei 760 C Übergangstemperatur abdestilliert. Man erhält 9,6 Teile hochgereinigtes Acrylsäurenitril in 96 0/oiger Ausbeute. Das Ultraviolettspektogramm dieses Acrylsäurenitrils ist in der Abb. 3, Kurve b, wiedergegeben.The acrylonitrile is then distilled off at a transition temperature of 760.degree. 9.6 parts of highly purified acrylonitrile are obtained in a yield of 96%. That The ultraviolet spectogram of this acrylonitrile is shown in Fig. 3, curve b.
Aus dem Destillationsrückstand des Acrylsäurenitrils kann das Essigsäureanhydrid in hoher Ausbeute zurückgewonnen werden.The acetic anhydride can be obtained from the distillation residue of the acrylonitrile can be recovered in high yield.
Beispiel 2 10 Teile durch mehrfache Destillation gereinigtes Acrylsäurenitril (vgl. Abb.4, Kurve a) werden mit 0,5 Teilen Essigsäureanhydrid und 0,03 Teilen wasserfreiem Eisenchlorid versetzt. Die Lösung wird 2 Stunden am Rückflußkühler gekocht. Aus dieser werden 9,65 Teile höhergereinigtes Acrylsäurenitril (vgl. Abb. 4, Kurveb) und 0,45 Teile Essigsäureanhydrid durch Destillation gewonnen. Example 2 10 parts of acrylonitrile purified by multiple distillation (see. Fig.4, curve a) with 0.5 part of acetic anhydride and 0.03 part of anhydrous Ferric chloride added. The solution is refluxed for 2 hours. the end this is 9.65 parts of more highly purified acrylonitrile (see Fig. 4, Kurveb) and 0.45 parts of acetic anhydride obtained by distillation.
Beispiel 3 Acrylsäurenitril wird durch thermische Spaltung von acetyliertem Milchsäurenitril gewonnen, das seinerseits aus Acetaldehyd, Blausäure und Essigsäureanhydrid erhalten worden ist. 10 Teile dieses durch Destillation möglichst gereinigten Acrylsäurenitrils, welches noch etwa 0,3 o/o Acetaldehyd enthält, werden mit 0,3 Teilen Essigsäureanhydrid und 0,04 Teilen wasserfreiem Eisenchlorid versetzt. Die Lösung wird 3 Stunden am Rückflußkühler zum Sieden erhitzt. Aus dieser werden durch Destillation 9,4 Teile Acrylsäurenitril vom Siedepunkt 760 C in 940/obiger Ausbeute neben 0,28 Teilen Essigsäureanhydrid gewonnen. Die Ultraviolettspektrogramme sind in der Abb. 5 wiedergegeben. Die Kurve a bedeutet das aldehydhaltige Nitril, die Kurve b das gereinigte Acrylsäurenitril. Example 3 Acrylonitrile is acetylated by thermal cleavage Lactic acid nitrile obtained from acetaldehyde, hydrocyanic acid and acetic anhydride has been received. 10 parts of this acrylonitrile, purified as far as possible by distillation, which still contains about 0.3 o / o acetaldehyde are mixed with 0.3 parts of acetic anhydride and 0.04 parts of anhydrous ferric chloride were added. The solution is on for 3 hours The reflux condenser is heated to the boil. This becomes 9.4 parts by distillation Acrylic acid nitrile with a boiling point of 760 C in 940 / above yield, along with 0.28 parts of acetic anhydride won. The ultraviolet spectrograms are shown in Fig. 5. The curve a denotes the aldehyde-containing nitrile, curve b denotes the purified acrylonitrile.
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