DE1270045B - Process for the preparation of mixtures of primary, secondary and tertiary methylamine - Google Patents
Process for the preparation of mixtures of primary, secondary and tertiary methylamineInfo
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Description
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
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12q-312q-3
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12 g-11/80; 12 k-1/0212 g-11/80; 12 k-1/02
P 12 70 045.7-42
22. November 1963
12.Juni 1968P 12 70 045.7-42
November 22, 1963
June 12, 1968
Nach einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Methylaminen wird Cyanwasserstoff nach folgendem Reaktionsschema hydriert:According to a known process for the preparation of methylamines, hydrogen cyanide is produced according to the following Hydrogenated reaction scheme:
HCN + 2H2-HCN + 2H 2 -
2 HCN + 4 Η,2 HCN + 4 Η,
3 HCN + 6H2 3 HCN + 6H 2
► CH3 - NH2 ► CH 3 - NH 2
► (CHs)2 NH + NH3 ► (CHs) 2 NH + NH 3
► (CHs)3 N + 2 NH3 ► (CHs) 3 N + 2 NH 3
Jedoch erschien die überführung des Verfahrens in den technischen Maßstab aus folgenden Gründen unmöglich: Bei der Hydrierung des Cyanwasserstoff^ können Nebenreaktionen vorherrschend werden, wobei eine Polymerisation der Cyanwasserstoffsäure unter Bildung von wenig bekannten festen Produkten und eine Hydrogenolyse der Cyanwasserstoffsäure zu Methan und Ammoniak gemäß der ReaktionHowever, the transfer of the process to the industrial scale appeared for the following reasons impossible: In the hydrogenation of hydrogen cyanide ^ side reactions can become predominant, whereby a polymerization of hydrocyanic acid with the formation of little known solid products and hydrogenolysis of the hydrocyanic acid to methane and ammonia according to the reaction
HCN + 3 H2 ■HCN + 3 H 2 ■
-CH4 + NH3 -CH 4 + NH 3
eintreten können. Oft zeigt sich der Cyanwasserstoff als Kontaktgift bei der Verwendung von Reduktionskatalysatoren, wie Kupfer, Nickel und Kobalt. can enter. The hydrogen cyanide often shows up as a contact poison when using reduction catalysts such as copper, nickel and cobalt.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus primärem, sekundärem und tertiärem Methylamin durch katalytische Hydrierung von Cyanwasserstoff in der Gasphase bei einer Temperatur zwischen 80 und 250 'C und einem Überschuß an Wasserstoff in Gegenwart eines Hydrierungskatalysators gefunden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man die Hydrierung bei einem Molverhältnis von Wasserstoff zu Cyanwasserstoff von 5 bis 30 : 1 bei einem Druck bis 15 at und in Gegenwart von 0,5 bis 10% eines Platinmetalls auf einem Träger aus Diatomeenerde und Kaolin im Gewichtsverhältnis von 1 : 1,1 bis 10 durchführt.There has now been a method of making mixtures of primary, secondary and tertiary Methylamine by catalytic hydrogenation of hydrogen cyanide in the gas phase at one temperature between 80 and 250 ° C. and an excess of hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst found, which is characterized in that the hydrogenation at a molar ratio of Hydrogen to hydrogen cyanide from 5 to 30: 1 at a pressure of up to 15 at and in the presence of 0.5 to 10% of a platinum metal on a support of diatomaceous earth and kaolin in a weight ratio of 1: 1.1 to 10 performs.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die genannten Nachteile vermieden. Der Gehalt des Katalysators an aktivem Metall liegt gewöhnlich bei etwa 5%, und die Hydrierung wird gewöhnlich bei etwa 8 atü durchgeführt. Das Molverhältnis von Wasserstoff zu Cyanwasserstoff liegt im allgemeinen bei 15 bis 20 : 1, und das Verfahren wird gewöhnlich zwischen 100 und 2000C durchgeführt. Der Cyanwasserstoff darf keine Verunreinigungen, wie Schwefel, Phosphor oder Arsen, enthalten.The above-mentioned disadvantages are avoided by the method according to the invention. The active metal content of the catalyst is usually about 5% and the hydrogenation is usually carried out at about 8 atmospheres. The molar ratio of hydrogen to hydrogen cyanide is generally from 15 to 20: 1, and the process is usually carried out between 100 and 200 0 C. The hydrogen cyanide must not contain any impurities such as sulfur, phosphorus or arsenic.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht die Hydrierung des Cyan Wasserstoffs in der Gasphase mit hohen Ausbeuten unter wirtschaftlichen Bedingungen und mit einfachen Apparaturen. Das Verfahren hat den Vorteil, daß Cyanwasserstoff und Wasserstoff in Mengenverhältnissen verwendet werden, die die technische Verwertung des bei der endothermen Synthese von Cyanwasserstoff aus Methan und Ammoniak anfallenden Gemisches von Cyan-The process according to the invention enables the hydrogenation of cyanogen hydrogen in the gas phase with high yields under economical conditions and with simple equipment. That The process has the advantage that hydrogen cyanide and hydrogen are used in proportions the technical utilization of the endothermic synthesis of hydrogen cyanide from methane and ammonia resulting mixture of cyan
Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus
primärem, sekundärem und tertiärem MethylaminProcess for the preparation of mixtures from
primary, secondary and tertiary methylamine
Anmelder:Applicant:
Societe d'Electro-Chimie, d'Electro-MetallurgieSociete d'Electro-Chimie, d'Electro-Metallurgie
et des Acieries Electriques dlUgine, Pariset des Acieries Electriques dlUgine, Paris
Vertreter:Representative:
Dipl.-Chem. Dr. H. G. Eggert, Patentanwalt,
5000 Köln-Lindenthal, Peter-Kintgen-Str. 2Dipl.-Chem. Dr. HG Eggert, patent attorney,
5000 Cologne-Lindenthal, Peter-Kintgen-Str. 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Paul Besson,Paul Besson,
Pierre Thirion, La Chambre, Savoie (Frankreich)Pierre Thirion, La Chambre, Savoie (France)
Beanspruchte Priorität:Claimed priority:
Frankreich vom 24. November 1962 (916 494)France of November 24, 1962 (916 494)
wasserstoff und Wasserstoff ermöglichen. Die Synthese von Methylaminen kann somit mit dieser Synthese kombiniert und unter Verwendung von Methan und Ammoniak als Ausgangsmaterialien durchgeführt werden.make hydrogen and hydrogen possible. The synthesis of methylamines can thus be done with this synthesis combined and carried out using methane and ammonia as starting materials will.
Bei Verwendung von Palladium als Katalysatormetall kann der Katalysator beispielsweise wie folgt hergestellt werden: Bei einer Temperatur von etwa 70° C wird Palladiumchlorid (Pd CI2) in eine wäßrige, verdünnte Salzsäurelösung eingeführt. Die erhaltene homogene Lösung wird mit Ammoniak in 28%iger wäßriger Lösung bis zur vollständigen Wiederauflösung der zunächst gebildeten Fällung versetzt. Auf diese Weise wird eine wäßrige, homogene Lösung von Palladiumdichloramin, Pd(NHs)2 Cl2, erhalten. Zu dieser Lösung wird eine solche Menge an Diatomeenerde gegeben, daß ein dicker und glatter Brei erhalten wird. Dieser Brei wird bei einer Temperatur von 1500C getrocknet, 3 Stunden bei 3500C gehalten und schließlich fein zerkleinert und gesiebt. Zu dem erhaltenen Pulver wird Kaolin gegeben und nach und nach in das Gemisch eine solche Wassermenge eingeknetet, daß eine trockene Paste erhalten wird, die mit Hilfe einer Presse zu Fadenkorn verformt wird. Der geformte Katalysator wird bei 150 1C getrocknet und dann 1 bis 3 Stunden bei einer Temperatur von etwa 350 C gehalten.If palladium is used as the catalyst metal, the catalyst can be prepared, for example, as follows: At a temperature of about 70 ° C., palladium chloride (Pd CI2) is introduced into an aqueous, dilute hydrochloric acid solution. The homogeneous solution obtained is mixed with ammonia in 28% strength aqueous solution until the precipitate initially formed has completely dissolved. In this way, an aqueous, homogeneous solution of palladium dichloramine, Pd (NHs) 2 Cl 2 , is obtained. Such an amount of diatomaceous earth is added to this solution that a thick and smooth paste is obtained. This pulp is dried at a temperature of 150 ° C., kept at 350 ° C. for 3 hours and finally finely comminuted and sieved. Kaolin is added to the powder obtained, and such an amount of water is gradually kneaded into the mixture that a dry paste is obtained which is shaped into grains of thread with the aid of a press. The shaped catalyst is dried at 150 ° C. and then held at a temperature of about 350 ° C. for 1 to 3 hours.
Nach dieser Behandlung wird das erhaltene, sehr feste Fadenkorn in einem geschlossenen Raum einer thermischen Behandlung bei einer Temperatur zwi-After this treatment, the very strong grain of thread obtained becomes one in a closed space thermal treatment at a temperature between
809 559 537809 559 537
sehen 300 und 500°C in einer Chloratmosphäre unterworfen. Diese thermische Behandlung ermöglicht eine sehr starke Verbesserung der Aktivität des Katalysators. see subjected to 300 and 500 ° C in a chlorine atmosphere. This thermal treatment enables a very strong improvement in the activity of the catalyst.
Der auf diese Weise hergestellte Katalysator kann nunmehr in das Verfahren eingesetzt werden. Er wird zu diesem Zweck in den Katalyseofen eingesetzt, wo er vor der Hydrierung des Cyanwasserstoff;? bei einer Temperatur zwischen 100 und 200'C, gewöhnlich zwischen 120 und 150 "C, mit Wasserstoff reduziert wird.The catalyst produced in this way can now be used in the process. He will used for this purpose in the catalytic furnace, where it is before the hydrogenation of the hydrogen cyanide ;? at a Temperature between 100 and 200'C, usually between 120 and 150 "C, reduced with hydrogen will.
Nach einer gewissen Laufzeit muß der Katalysator als Folge mehr oder weniger starker Ablagerungen regeneriert werden. Diese Regenerierung kann wie folgt vorgenommen werden: In einer ersten Stufe leitet man über den Katalysator Luft und Wasserdampf in genau eingestellten Mengenverhältnissen von 50 bis 1001 Luft und 0,25 bis 30 kg Wasserdampf pro Stunde pro Liter Katalysator. Diese Behandlung wird bei einer Temperatur von etwa 400 bis 450 C durchgeführt, bis das aus dem Ofen austretende Gas praktisch keine Kohlensäure mehr enthält.After a certain running time, the catalyst has to be as a result of more or less strong deposits be regenerated. This regeneration can be carried out as follows: In a first stage air and steam are passed over the catalyst in precisely set proportions from 50 to 100 liters of air and 0.25 to 30 kg of water vapor per hour per liter of catalyst. This treatment is carried out at a temperature of about 400 to 450 C until the gas escaping from the furnace practically no longer contains carbonic acid.
In einer zweiten Stufe, in der die Temperatur bei der gleichen Höhe gehalten wird, ersetzt man die Luft und den Wasserdampf durch Chlor. Diese zweite Behandlung dauert etwa 1 Stunde. Nach einer Reduktion mit Wasserstoff bei einer Temperatur von etwa 120 bis 150'C kann der Katalysator erneut für die Herstellung von Methylaminen eingesetzt werden.In a second stage, in which the temperature is kept at the same level, the air is replaced and water vapor from chlorine. This second treatment takes about 1 hour. After a reduction with hydrogen at a temperature of about 120 to 150'C, the catalyst can again for the Production of methylamines are used.
Ein für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneter Palladiumkatalysator war wie folgt hergestellt worden:A palladium catalyst suitable for the process according to the invention was prepared as follows been:
. Bei einer Temperatur von etwa 70 C werden 40,6 g Palladiumchlorid (PdCl-i) in 250 cm3 einer wäßrigen Salzsäure gelöst, die 90 cm3 wäßrige, konzentrierte Salzsäure einer Dichte von 1,19 enthält. Nach Auflösung und Kühlung werden langsam unter Rühren 140 cm3 28°/i)iges Ammoniak zugegeben. Die erhaltene heterogene Lösung wird zum Sieden gebracht, bis die gebildete Fällung vollständig gelöst ist.. At a temperature of about 70 ° C., 40.6 g of palladium chloride (PdCl-i) are dissolved in 250 cm 3 of an aqueous hydrochloric acid which contains 90 cm 3 of aqueous, concentrated hydrochloric acid with a density of 1.19. After dissolution and cooling, 140 cm 3 of 28% ammonia are slowly added with stirring. The heterogeneous solution obtained is brought to the boil until the precipitate formed has completely dissolved.
Anschließend werden in die wäßrige, homogene Lösung des Palladiumdichloramins langsam 480 g Diatomeenerde eingeknetet. Die erhaltene Paste wurde bei 150 "C getrocknet und dann 2 Stunden einer thermischen Behandlung bei 350 C unterworfen. Die erhaltene feste Masse wird zerkleinert und auf einem Sieb mit einer Maschenweite von 74 Mikron gesiebt. Nach trockener Vermischung mit 170 g Kaolin wird das Gemisch mit Wasser in einer solchen Menge geknetet, daß eine plastische, wenig feuchte Paste erhalten wird.Then slowly 480 g are added to the aqueous, homogeneous solution of the palladium dichloramine Kneaded in diatomaceous earth. The paste obtained was dried at 150 "C and then for 2 hours subjected to a thermal treatment at 350.degree. The solid mass obtained is crushed and sieved on a 74 micron mesh sieve. After dry mixing with 170 g of kaolin, the mixture is kneaded with water in such an amount that a plastic, little moist paste is obtained.
Diese Paste wird mit einer Fadenpresse verformt, die mit einer Lochscheibe versehen ist, deren Löcher einen Durchmesser von 5 mm haben. Das auf diese Weise hergestellte Fadenkorn wird bei 150 C getrocknet und anschließend 2 Stunden einer thermischen Behandlung bei einer Temperatur von etwa 350 C unterworfen. Der auf diese Weise hergestellte Katalysator wird etwa 1 Stunde einer thermischen Behandlung bei einer Temperatur von 400 bis 450 C in Gegenwart von Chlor unterworfen.This paste is shaped with a thread press, which is provided with a perforated disk, the holes in it have a diameter of 5 mm. The grain of thread produced in this way is dried at 150.degree and then a thermal treatment for 2 hours at a temperature of about Subject to 350 C. The catalyst prepared in this way becomes a thermal for about 1 hour Subjected to treatment at a temperature of 400 to 450 C in the presence of chlorine.
Der Katalysator, der zum Einsatz in das Verfahren bereit ist, hatte folgende Zusammensetzung: Palladium (in Form des Chlorids PdCk) 4.2" u. Träger 95,81Vo. Der auf die beschriebene Weise hergestellte Katalysator wurde für die nachstehend beschriebenen Versuche zur Herstellung von Methylaminen nach dem Verfahren gemäß der Erfindung verwendet.The catalyst, which is ready for use in the process, had the following composition: palladium (in the form of the chloride PdCk) 4.2 " and carrier 95.8 1 vol. The catalyst prepared in the manner described was used for the experiments described below of methylamines used by the method according to the invention.
Der Palladiumkatalysator wurde in einer Menge von 1 1 in eine Vorrichtung eingesetzt, die aus einem Rohr aus nichtrostendem Stahl mit einer Länge von 1,4 m und einem Durchmesser von 3 cm bestand. Die Vorrichtung wurde auf eine Temperatur von 150 C gebracht und der Katalysator etwa 1 Stunde mit Wasserstoff reduziert. Nach erfolgter Reduktion wurde die Temperatur der Vorrichtung auf 185 C gebracht.The palladium catalyst was used in an amount of 1 1 in a device consisting of a Stainless steel pipe with a length of 1.4 m and a diameter of 3 cm. the The device was brought to a temperature of 150 ° C. and the catalyst with it for about 1 hour Hydrogen reduced. After the reduction, the temperature of the device was increased to 185.degree brought.
Anschließend wurden Wasserstoff in einer Menge von 160 Mol pro Stunde entsprechend 36001, berechnet bei 0 C und 760 mm Hg, und Cyanwasserstoff in einer Menge von 8,78 Mol pro Stunde entsprechend 237 g über den Katalysator geleitet. Das Molverhältnis von Wasserstoff zu Cyanwasserstoff betrug somit 18,2. Der Druck in der Vorrichtung wurde bei 8 Atm gehalten. Folgende Ergebnisse wurden erhalten:Then, hydrogen in an amount of 160 mol per hour, corresponding to 36001, was calculated at 0 C and 760 mm Hg, and hydrogen cyanide in an amount of 8.78 mol per hour accordingly 237 g passed over the catalyst. The molar ratio of hydrogen to hydrogen cyanide was thus 18.2. The pressure in the device was kept at 8 atm. The following results were received:
Gesamtumsatz an Cyanwasserstoff 100" ή Ausbeute an Monomethylamin... 14,2%Total conversion of hydrogen cyanide 100 "ή Yield of monomethylamine ... 14.2%
Ausbeute an Dimethylamin 17.5%Yield of dimethylamine 17.5%
Ausbeute an Trimethylamin 57,5" »Trimethylamine yield 57.5 "»
Gesamtausbeute an Methylaminen 89,2" η Methanbildung 9.5" »Total yield of methylamines 89.2 "η Methane formation 9.5 "»
Stündlich wurden folgende Mengen an Methan, Ammoniak und Methylamin gebildet:The following amounts of methane, ammonia and methylamine were formed every hour:
Methan 13,3 gMethane 13.3 g
Ammoniak 86,3 gAmmonia 86.3 g
Monomethylamin 38.7 gMonomethylamine 38.7 g
Dimethylamin 34,6 gDimethylamine 34.6 g
Trimethylamin 99,1 gTrimethylamine 99.1 g
Nach einer Laufzeit von einigen Stunden wurde unter folgenden Reaktionsbedingungen gearbeitet, ohne, daß irgendeine Behandlung zur Reaktivierung des Katalysators vorgenommen worden war:After a running time of a few hours, the following reaction conditions were used: without any treatment to reactivate the catalyst having been carried out:
Temperatur 185 CTemperature 185 C
Absoluter Druck .. 8 AtmAbsolute pressure .. 8 atm
Wasserstoffmenge.. 240 Mol Std.. entsprechend etwa 5400 1, gerechnet bei 0 C und 760 mm HgAmount of hydrogen .. 240 mole hours .. corresponding to about 5400 1, calculated at 0 C and 760 mm Hg
Cyanwasserstoff-Hydrogen cyanide
menee 18,4MoI Std.,entsprechendmenee 18.4MoI hours, accordingly
497 g497 g
Das Molverhältnis von Wasserstoff zu Cyanwasserstoff betrug somit 13.
Folgende Ergebnisse wurden erhalten:The molar ratio of hydrogen to hydrogen cyanide was thus 13.
The following results were obtained:
Gesamtumsatz an Cyanwasserstoff K)O11D Ausbeute an Monomethylamin... 20.2" (>Total conversion of hydrogen cyanide K) O 11 D Yield of monomethylamine ... 20.2 " ( >
Ausbeute an Dimethylamin 18.4" »Yield of dimethylamine 18.4 "»
Ausbeute an Trimethylamin 40.5" 0Yield of trimethylamine 40.5 "0
Gesamtausbeute an Methylaminen 79.1 % Methanbildung " 18.3" „Total yield of methylamines 79.1% methane formation "18.3" "
Stündlich wurden folgende Mengen an Methan. Ammoniak und Methylaminen gebildet:The following amounts of methane were added every hour. Ammonia and methylamines formed:
Methan 54 gMethane 54 g
Ammoniak 179 gAmmonia 179 g
Monomethylamin 115.5 gMonomethylamine 115.5 g
Dimethylamin 76.3 gDimethylamine 76.3 g
Trimethylamin 146.4 gTrimethylamine 146.4 g
Ohne vorherige Reaktivierung des Katalysators wurde eine neue Reaktion zur Hydrierung von Cyanwasserstoff unter folgenden Bedingungen durchee-Without prior reactivation of the catalyst, a new reaction for the hydrogenation of hydrogen cyanide was carried out under the following conditions
Tem ratur 185 CTemperature 185 C
Absoluter Druck''' 3 Atm Wasserstoffmenge'.". 160 Mol/Std.. entsprechend t . i&m ι Vi t K- Absolute pressure '''3 atm hydrogen quantity'. ". 160 mol / hour .. corresponding to t. I & m ι Vi t K -
Oc und 760 mm HgOc and 760 mm Hg
menge 8.95 Mol/Std., entsprechendamount 8.95 mol / hour, accordingly
Das Molverhältnis von Wasserstoff zu Cyanwasserstoff betrug somit 17,9.The molar ratio of hydrogen to hydrogen cyanide was thus 17.9.
Fo gende Ergebnisse wurden erhalten:The following results were obtained:
Gesamtumsatz an Cyanwasserstoff 100"(iTotal conversion of hydrogen cyanide 100 "(i
Ausbeute an Monomethylamin .. 54.8" »Yield of monomethylamine .. 54.8 "»
Ausbeute an Dimethylamin 16.1"»Yield of dimethylamine 16.1 "»
Ausbeute an Trimethylamin 16,7" (>Yield of trimethylamine 16.7 " ( >
Gesamtausbeute an Methylaminen 87.6" „Total yield of methylamines 87.6 ""
Methanbildung 9.6" () Methane formation 9.6 " ()
Stündlich wurden folgende Mengen an Methan. Ammoniak und Methylaminen gebildet:The following amounts of methane were added every hour. Ammonia and methylamines formed:
Methan 15.35 gMethane 15.35 g
Ammoniak 48.10 gAmmonia 48.10 g
Monomethylamin 151.70 2Monomethylamine 151.70 2
Dimethylamin 32.50 gDimethylamine 32.50 g
Trimethylamin 29.40 gTrimethylamine 29.40 g
Nach der Regenerierung des Katalysators auf die oben beschriebene Weise konnte der Katalysator erneut für die Hydrierung von Cyanwasserstoff eingesetzt werden.After the catalyst was regenerated in the manner described above, the catalyst could be used again for the hydrogenation of hydrogen cyanide.
Claims (2)
Beilstein, Handbuch der organischen Chemie. 4. Auflage, Hauptwerk Bd. 2, S. 36; I. Ergänzungswerk, Bd. 2. S. 24;Considered publications:
Beilstein, Handbook of Organic Chemistry. 4th edition, Hauptwerk Vol. 2, p. 36; I. Supplementary work, Vol. 2. p. 24;
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