DE1618497A1 - Process for the production of aromatic polynitriles - Google Patents
Process for the production of aromatic polynitrilesInfo
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Description
Case 862Case 862
Halcon International, Inc., New York, N. ΪΜ V". St. Λ-Halcon International, Inc., New York, N. Ϊ Μ V ". St. Λ-
Verfahren zur HerateilungProcedure for division
Die Erfindung besieht sich auf die Herstellung von Nitrilen aus polyalkylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoffen. Insbesondere betrifft die Erfindung die verbesserte Ammoxydation eines'aromatischen Dialky!kohlenwasserstoff s-,- z,Bo p^Xylol, zu dem Dinitril. The invention relates to the preparation of nitriles from polyalkyl substituted aromatic hydrocarbons. In particular, the invention relates to the improved ammoxidation of an aromatic dialkyl hydrocarbon s -, - z, Bo p ^ xylene, to the dinitrile.
Aromatische Dinitrile, z.B. Terepthalnonitril und Isophthalonitrile
sind Chemikalien von sehr beträchtlicher Bedeutung, vor allem deswegen, weil diese Stoffe einfach in
aromatische; Dicarbonsäuren , z.B. Terephthalsäure übergeführt werden können. Solche Säuren werden bekanntlicn in
sehr großen Mengen für die Herstellung synthetischer Pasern verwendetη
-*■■ -· Aromatic dinitriles, for example terephthalnonitrile and isophthalonitrile, are chemicals of very considerable importance, mainly because these substances are easily converted into aromatic; Dicarboxylic acids, for example terephthalic acid, can be converted. Such acids are known to be used in very large quantities for the production of synthetic fibers
- * ■■ - ·
Die Überführung von Polyvinylaromaten in die aromatischen Nitrile durch gleichzeitige Umsetzung.mit Ammoniak und Sauerstoff, die sogenannte Amreuxydationsrealction, ist heute eine ziemlich bekannte Reaktion, Bisher wurde die Umsetzung inThe conversion of polyvinyl aromatics into aromatic ones Nitriles by simultaneous reaction with ammonia and oxygen, the so-called amreuxydation realization is one today pretty well-known reaction, so far the implementation has been in
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der Dampfphase durch Durchleiten der «eaktionsteilnehmer durch ein Katalyaatorfestbett bei Bedingungen durchgeführt, die einen praktischen vollständigen Umeatz des Kohlenwasserstoffs je Durchgang gewährleisten. Dieses Verfahren iet zwar im Vergleich zu früheren Methoden vorteilhaft, ergibt aber eine Selektivität zu Nitril von nur etwa 75 °*. Infolge lokaler Überhitzungen und allgemeiner Keaktionsinstatoiliiät war ee bisher nicht möglich, bei der Durchführung in technischen Maßetab gleichbleibend höhere Selektivitäten zu erzielen. Im Hinblick auf derartige Mängel,die bei der Ammoxydati onereaktion noch vorhanden sind, besteht daher ein Bedarf an verbesserten Verfahren.the vapor phase by passing through the action participants carried out by a fixed catalyst bed under conditions which ensure a practical complete conversion of the hydrocarbon per pass. This procedure is true advantageous compared to previous methods, but results in a selectivity to nitrile of only about 75 ° *. As a result of local overheating and general reaction instatoiliiät ee was previously not possible when performing in technical To achieve consistently higher selectivities on a dimensional scale. In view of such shortcomings in the Ammoxydati If the reaction is still present, there is therefore a need for improved methods.
Die Erfindung bezweckt ein verbessertes Verfahren für die Ammoxydation von Polyalkylaromaten zu Polynitrilen.The invention aims to provide an improved method for Ammoxidation of polyalkyl aromatics to polynitriles.
Ziel der Erfindung ist vor allem ein Verfahren zur Ammoxydation von Xylolen zu den entsprechenden Dinitrilen und insbesondere ein verbessertes Verfahren für die Anwnoxydation von p-Xylol zu Terephthalonitril.The main aim of the invention is a method for ammoxidation from xylenes to the corresponding dinitriles and, in particular, an improved process for oxidation from p-xylene to terephthalonitrile.
Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß die Selektivität der Ammoxydation durch Anwendung eines Fließbetts aus einem Pestkontakt durch Steuerung der Reaktion in der "¥eii?e, das nur ein partieller Umsatz pro Durchgang erfr-lgt, und durch Abtrennung und Rückführung von als Zwischenprodukte der Aramoxy-Surprisingly, it has now been found that the selectivity the ammoxidation by applying a fluidized bed from a plague contact by controlling the reaction in the "¥ eii? e that only a partial conversion per pass is required, and by separation and recycling of as intermediates of the aramoxy
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dation gebildeten Mononitrile," ganz erheblich verbessert werden kann. Bei der praktischen Durchführung dee erfindungf·~ gemcäOen Verfahrene wird ein aromatischer rolyalkylkohlenwasserstoff im Kontakt mit einem Fließbett aus festem Kata^ lysator bei solchen Aimnoxydatlonebedingungen ammoxydiert, daß etwa 20 bis 80 *ί und vorzugsweise 30 bis 60 '' des Poly-dation-formed mononitriles, "improved considerably can be. In the practical implementation of the invention According to the procedure, an aromatic rolyalkyl hydrocarbon becomes in contact with a fluidized bed of solid kata ^ lysator ammoxidized under such Aimnoxidatlonbedingungen that about 20 to 80 * ί and preferably 30 to 60 '' of the poly
alkylaronaten pro Durchgang umgesetzt werden*..Die Hoaktionemiöchüng wird dann in ihre verschiedenen Bestandteile getrennt. Aromatisches Polynitril bildet dae Produkt des Verfahrens, während der nichtumgeaetzte Polyalkylaromat und als Zwischenprodukt gebildetes arooatischee Mononitril in die AmmoxydationBreaktion zurückgeführt werden. Die Reaktion wirö kontinuierlich durchgeführt, ErfindungegerfiäB lassen eich leicht Genamtreaktioneeelektivitäten dee Polyalkylaroinaten zu aromatischen Polynltril von 90 f» oder mehr erhaltene .alkylaronates are implemented per round * .. Die Hoaktionemiöchüng is then separated into its various components. Aromatic polynitrile is the product of the process, while the unreacted polyalkylaromatic and as Aromatic mononitrile formed as an intermediate product into the Ammoxidation reaction can be returned. The reaction is weird carried out continuously, inventions can be easily calibrated Overall reaction selectivities of the polyalkylaroinates to give aromatic compounds Polynitrile of 90 or more preserved.
Die Erfindung läßt sich besonder aufdie Aramoxydation von aromatischen Dialkylkohlenwaseerstoffen zu Dinitrilen anwenden, umfaßt aber auch die Umwandlung von Trialkyläroniaten in Dinitrile oder Trinitrile. Vorzugsweise weisen die aromatischen Verbindungen einen aromatischen Ring und zwei oder drei Alkylsubptituenten auf, von denen jeder nicht mehr als etwa 3 Kohlenstoffatome enthält. Hit besonderem Vorteil läflt sich das erfindun/jsgemäße Verfahren auf die Arinoxydation von Xylolen und insbesondere auf die Ammoxydation von p- XylolThe invention is particularly applicable to the aramoxidation of use aromatic dialkyl hydrocarbons to dinitriles, but also includes the conversion of trialkylaroniates in dinitrile or trinitrile. Preferably the aromatic Compounds one aromatic ring and two or three alkyl substituents, each of which is no more than contains about 3 carbon atoms. Hit special benefit runs the method according to the invention is based on the arynoxydation of Xylenes and in particular the ammoxidation of p-xylene
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eur Herstellung von Terephthalonitril anwenden.eur manufacture of terephthalonitrile apply.
Zu Beispielen für einzelne Ausführungeformen des erfindungegemäßen Verfahrens gehören die Anmoxydation von m-rXylol zu Isopthalonitril, die Ammoxydation von Mesitylen zu dem entsprechendem Trinitril und die Ammoxydatioh von ρ-Diäthy!benzol zu Terephtalonitril.For examples of individual embodiments of the inventive Process include the partial oxidation of m-rXylene to isopthalonitrile, the ammoxidation of mesitylene the corresponding trinitrile and the ammoxydation of ρ-diethy! benzene to terephtalonitrile.
Bei der praktischen Durchführung wird die Anrnioxydätionereaktion im kontinuierlichen Fließbettverfahren durchgeführt. Der Kohlenwasserstoff wird zusammen mit angemessenen Mengen Ammoniak oder einer Ammoniak liefernden Verbindung und eines sauerstoffhaltigen Gases kontinuierlich in der zum Ersatz des pro Durchgang umgesetzten Anteile erforderlichen Menge in die Reaktion eingeführt. In den Reaktor werden ferner Kreislaufkohlenwasseratoff sowie bei einen früheren Durchgang duroh die Reaktionezone gebildetes Mononitril eingespeist. Diese Gase werden durch einen geeigneten Ammoxydationekatalyeator in soleher Tfeiee geleitet, daß der katalysator in wirbelnder Bewegung, ähnlich einer siedenden Flüssigkeit, gehalten wird» When carried out in practice, the oxidation reaction carried out in a continuous fluidized bed process. The hydrocarbon is used along with appropriate amounts Ammonia or an ammonia-producing compound and one oxygen-containing gas continuously in the replacement of the Introduced into the reaction required amount per pass of reacted proportions. Circular hydrocarbons are also fed into the reactor as well as mononitrile formed in an earlier pass through the reaction zone. These gases are passed through a suitable ammoxidation catalyst in such a pot that the catalyst is kept in a whirling motion, similar to a boiling liquid "
Am zweckmäßigsten beträgt die Gesamtzusammensetzung der in die Reaktionszone eintretenten Gase, bezogen auf das Volumen 1,0 bis 3,0 £ Polyalkylaromat, 6 bis 18 ·* Ammoniak oder Ammoniak liefernde Verbindung, angegeben in Ammoniakäquivalenten,Most appropriately, the overall composition of the in gases entering the reaction zone, based on the volume 1.0 to 3.0 pounds of polyalkylaromatic, 6 to 18 * ammonia or ammonia supplying compound, given in ammonia equivalents,
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7,0 bis 9,0 * molekularer Sauerstoff 9 t>0 We 2,0 $ aromatisches Hononitr Il und inerte Sase, 3*B/ Wasserdampf und Stickstoff, als Rest. Da Luftöl® bsvörswgte Quell® für den molekularen Sauerstoff darstellt,..Venthftlt die Reactions« mischung normalerweise Stickstoff» -.Be ;i®t iawar nicht notwendig,, aber-i© allgemeintH ^©Yorgugt» soviel ^äsö;02?daiapf : _ ■ zususeteem daß die Wßsseraarapfraeng® Ma sia 15 ^ und vorzugsweise etwa O9 5 bis 2,5 i> der S©aamtli©sclii©kung für die Reaktion ausmacht« Bei einem WasserdampfgehalV uäter 0,5 ^ fällt der Umsatz etwas ab, während ein Wasserdampfgehalt Über 2,5 ^-nur einen geringen oder keinsn weiteren Torteil bieteto7.0 to 9.0 * molecular oxygen 9 t> 0 We 2.0 $ aromatic hononitr II and inert sase, 3 * B / water vapor and nitrogen, as the remainder. . Does the reaction "mixture normally nitrogen"-.Be; i®t ia was not necessary, but-i © general H ^ © Yorgugt »so much ^ äsö; 02? Daiapf : _ ■ zuuseteem that the Wßsseraarapfraeng® Ma sia 15 ^ and preferably about 9 O 5 to 2.5 i> S © aamtli © sclii © effect "makes up for the reaction With a WasserdampfgehalV uäter 0.5 ^ falling sales somewhat, while a water vapor content over 2.5 ^ low -only a or no other part of the gate
Geeignete^ ifflraoxydatioasteBiperaturen liegeii im aitg®nieisi@n im Beretch von 300 bis 800°Ö ußd: f ©^sugiwsise■■-. von 425 fct# 50©%^ ■. Praktisch $tma0ph^iseh@--Bm&ki^Suitable ^ ifflraoxydatioasteBiperaturen liegeii in aitg®nieisi @ n in Beretch from 300 to 800 ° Ö ussd: f © ^ sugiwsise ■■ -. from 425 fct # 50 ©% ^ ■. Practically $ tma0ph ^ iseh @ - Bm & ki ^
Jedoch könaen gegebenenfalls höhere Drucke angewandt warden. Die gasfarrnige Kischung wird in ii@ ?li@Sbettreaktiona^one koütinuierlieh mit einer Gesehwindigkeit eingeführt,.die ausreicht, um dea^ festen.-KatalyeatiMr in wirbelnder B^we^ung 2U halten. Beispielsweis® b@trä^t:di@ Seschwindigkeit;d-a"GasstroMS im allgemeinen-:- t,"JH5. -Mol/eii? ;* -"Stunde; bis ...tf 6. g^ol/oE»2· x Stunde wid vorsugeweiee. i„4-.bie I8S g-Möl/cm2 χ:'Stun.de* bei KataljeätorWilöhengrÖeen von 0,35 fei® 0^125 aai (60 Mt 12O'j83ah).However, higher pressures may be used if necessary. The gaseous mixture is introduced into the bed reaction in a continuous manner at a rate which is sufficient to keep the solid catalyst in a whirling movement. For example® b @ trä ^ t : di @ speed; since "gas flow in general -: - t," JH5. -Mol / eii? ; * - "hour; until ... t f 6. g ^ ol / oE» 2 x hour wid precautionary. I "4-.bie I 8 S g-Möl / cm 2 χ: 'Stun.de * at Kataljeätor will size of 0.35 fei® 0 ^ 125 aai (60 Mt 12O'j83ah).
Für d@a- erfindungsgemäf© Verfahren sind., die:'gleichen; Kataly- . eato3?<sn."v©3?s?endi>ßr9. wie. sie fös?; 4i© -bekannten Ammoxydätionever-For d @ a methods according to the invention are. Which: 'are the same; Cataly-. eato3? <sn. "v © 3? s? endi> ßr 9. how. she fös ?; 4i © -known Ammoxydätionever-
fahren eingesetzt werden« Besonders bevorzugte Katalysatoren Bind Vanadium- und Äntiffion-Träger-Katalyeatoren· Man kann aber auch andere Katalysatoren, die eine Verbindung von Vanadium oder Vanadiumoxyd, vorzugsweise in Kombination mit einem Zinn-, Chrom-, «lemuth-·- Platin« oder Molybdänoxyd enthalten, verwenden. Die Katalysatoren befinden sich Eweckmäßig auf Trägern aus Aluminittmoxyd, Siliciumcarbid, Bimsstein, Ziroondioxyd und dergleichen. Der katalysator hat am zweckmäßgsten eine Teilchengröße «wischen 1*19 und 0*044 mm (16 und 325 mesh) und vorzugsweise zwischen etwa 0,42 und 0,105 mm (40 und 140 mesh}»are used «Particularly preferred catalysts Bind vanadium and antifreeze support catalysts · You can but also other catalysts that are a compound of vanadium or vanadium oxide, preferably in combination with one Contains tin, chromium, lemuth platinum or molybdenum oxide, use. The catalysts are usually on supports made of aluminum oxide, silicon carbide, pumice stone, zirconium dioxide and the same. The catalyst has the most appropriate a particle size between 1 * 19 and 0 * 044 mm (16 and 325 mesh) and preferably between about 0.42 and 0.105 mm (40 and 140 mesh} »
Die Ammoxydationssraaktion wird sorgfältig gesteuert, so daß nur ein partieller Umsatz des in die Reaktionszone eingeführten Polyalkylaromaten erfolgt. Der Fachmann kann den gewünschten Umsatz pro Durchgang leicht durch Einstellung der Verweilzeit, der Temperatur und des Verhältnisses der Reaktionsteilnehmer erreichen. Bei der praktischen Durchführung des erfindungs-The ammoxidation action is carefully controlled so that only a partial conversion of that introduced into the reaction zone Polyalkyl aromatics takes place. The person skilled in the art can do the desired Easily turn over per pass by setting the dwell time, the temperature and proportion of the reactants reach. In the practical implementation of the invention
gemäßeft Verfahrens wird ein Polyalkylaromatenumsatz pro Durchgang von etwa 20 bis 80 #, oder vorzugsweise von 30 bis ßO &■ aufrechterhalten«, Die Heaktionemischung wurd durch übliche Verfahren getrennt. Ein besonderer Vorteil dee erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daS das aromatische Polynitrilprodukt infolge der hohen Gesaratselektivität der Umsetzung in ausser« ordentlioh hoher Reinheit gmwnnea wird. Diese Tatsache hatgemäßeft method, a Polyalkylaromatenumsatz per pass of about 20 to 80 #, or, preferably, from 30 to SSO maintained ■ "The Heaktionemischung Wurd isolated by conventional methods. A particular advantage of the process according to the invention is that the aromatic polynitrile product is produced in extraordinarily high purity as a result of the high overall selectivity of the reaction. This fact has
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besondere Bedeutung, da use Nttrilprodukt haaptsaohlieh für die Heratellung von Dicarbonsäuren für die Paserersseugung verwendet wird. Ein wesentliches Erfordernis fUr Dicarbonsäuren mit Paserqualität ist aus serötlent liehe --Reinheit* Der nichtumgesetzte Kohlenwasserstoff, -sowie ala Zwischenprodukt gebildetes Mononitr.il, werden kontinuierlich in die Amraoxydation zurückgeführt, worin das Kreislaufmaterial mit ausreichenden Kengen, an frischem Ammoniak, Sauerstoff, Dialkylkohienwas8»rstoff und Wasserdampf.oder anderem Inertgas vermischt wird, um eine praktisch gleichbleibende BeRChickung für den Reaktor aufrechtzuerhalten.. .special importance because use Nttrilprodukt haaptsaohlieh for the manufacture of dicarboxylic acids used for Paserersseugung will. An essential requirement for dicarboxylic acids with paser quality is from serotlent borne - purity * The unreacted hydrocarbon, as well as ala intermediate product formed Mononitr.il, are continuously in the Amraoxidation recycled, wherein the circulating material with sufficient Kengen, on fresh ammonia, oxygen, dialkyl alcohol and water vapor or other inert gas mixed is to ensure practically constant packing for to maintain the reactor ...
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.The following examples illustrate the invention without representing it restrict.
Nach dem erflndungsgemäßen Verfahren wird p-Xylol zu Terephthalonitril ammoxydiert. Als Katalysator wird Aluminiun. oxydpulver mit geringer Oberfläche und einer Teilchengröße von 0.25 bis 0,105 mm (60 - 140 mesh) verwendet» das *it 1,3 Gewichts^ V2O5 und 8,1 Gewichte-* Sb3O3 imprägniert ist.According to the process of the invention, p-xylene is ammoxidized to terephthalonitrile. Aluminum is used as a catalyst. Oxide powder with a small surface area and a particle size of 0.25 to 0.105 mm (60-140 mesh) is used which is impregnated with 1.3 weight V 2 O 5 and 8.1 weight Sb 3 O 3.
Der Reaktor hat einen Innendurchmesser von 5,1 cm (211) und einschließlich des Bntladeabachnitts eine Länge von 102 cmThe reactor has an inside diameter of 5.1 cm (2 11 ) and, including the discharge section, a length of 102 cm
Bad original Bathroom original
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(40").Die Beschickung für den Reaktor wird vor der Einführung in den Reaktor durch einen Verteiler mit 97 Löchern mit einem Durchmesser von jeweils 0,76 mm (0,03") verdampft λ(40 "). The feed to the reactor is prior to introduction vaporized into the reactor through a manifold with 97 holes, each 0.76 mm (0.03 ") in diameter λ
Die Beschickungsgeschwirtdigkelt beträgt 29.5 Mol/Stde., die Reaktionstemperatur etwa 454°C, der Reaktionsdruck etwa 0,35 atü (5 psig), die auf das Volumen bezogene Beschickungsgeschwindigkeit etwa 1100 Stde.' ? und die Katalysatorbettexpansion etwa 24 #.The feed rate is 29.5 mol / hour Reaction temperature about 454 ° C, the reaction pressure about 0.35 atmospheres (5 psig), the volume based feed rate about 1100 hours. ' ? and the catalyst bed expansion about 24 #.
Einschließlich des Kreislaufs aus dem Mononitril (p-Tolunitril), niehtumgesetztem p-Xylol und Stickstoff, beträgt die Zusammensetzung der gesamten dampfförmigen Beschickung für den Reaktor in MoI-^ etwa 2,5 i> p-Xylol + Mononitril, 1,3 *» H2O, 14,0 % NH5 und 82,2 1° Sauerstoff + Stickstoff (davon 8,3 Volumen-^ Sauerstoff), Ammoniak, Xylol und Luft werden den im Kreislauf geführten Stoffen in dem Maße zugesetzt, das zur Bildung der oben angegebenen Gesaetbesohlk-Including the circuit of the mononitrile (p-tolunitrile), unreacted p-xylene and nitrogen, the composition of the total vapor feed to the reactor in mol- ^ is about 2.5 i> p-xylene + mononitrile, 1.3 * » H 2 O, 14.0 % NH 5 and 82.2 1 ° oxygen + nitrogen (of which 8.3 volume- ^ oxygen), ammonia, xylene and air are added to the circulating substances to the extent necessary to form the above-mentioned total soles
kung erforderlich ist.kung is required.
Während der Reaktion werden etwa 50 £ des Xylole pro Durchgang umgesetzt. Die Reaktionsmischung wird aus dem Reaktor abgezogen und auf etwa 65°C gekühlt,During the reaction, about 50 pounds of the xylenes are used per pass implemented. The reaction mixture is out of the reactor peeled off and cooled to about 65 ° C,
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Das kondenaierte Prodakt beetoht, Dezogön auf Holmengen, aue etwa 29,0 < Terephtalonitril, etwa 38,0 # p-Tolunitril, etwa 3,2 '.* anderer Stoffeund etwa 29,8 % niehtumgesetstera p-Xylol.The kondenaierte Prodakt beetoht, Dezogön on Holm Engen, aue about 29.0 <Terephtalonitril, about 38.0 # p-tolunitrile, about 3.2 '. * Other Stoffeund about 29.8% niehtumgesetstera p-xylene.
Das Kondensat wird in einer ersten Destillationsstufβ destilliert., p-Xylol und p-Tolunitril werden Über Kopf abgezogen und mit einen Teil des Stickstoffs in die Ammöxydation zurückgeführt.The condensate is distilled in a first distillation stage., p-xylene and p-tolunitrile are drawn off overhead and with part of the nitrogen in the ammooxidation returned.
Das rohe Terephthalonitril wird bei Atmosphärehdruck und einer Kopf temperatur von etwa 285°G destilliert,,, und ferephthalo-The crude terephthalonitrile is at atmospheric pressure and one Distilled overhead temperature of about 285 ° G ,,, and ferephthalo-
nitril wird als Produkt \X^qt Kopf abgezogen·nitrile is deducted as product \ X ^ qt head
Die Gesamtausbeute an Terephthalonttril beträgt90 £, bezogen auf die dem System zugefUhrte Nettoaiense an p-Xylol.The total yield of terephthalonttrile is £ 90 based on the net amount of p-xylene added to the system.
Daa als Produkt gewonnene TerephtlsalOßitril lä0t 'sicfh leicht in hochreine Terephtaleäure tiberführen, a.B. durch Brwaraen ■it wäesrigea ITatriumhydroxyd sum Röckfluß unter Entfernung Ton Ammoniak9 uaä anschlieaendee Aneäuern, beiepielaweiee mit T©rdünnter9 wßesriger Schwefeleäure*Daa 'sicfh easily tibet lead as product TerephtlsalOßitril gained lä0t in high purity Terephtaleäure, aB by Brwaraen ■ it wäesrigea ITatriumhydroxyd sum Röckfluß while removing clay ammonia 9 uaä anschlieaendee Aneäuern, beiepielaweiee with T © rdünnter 9 wßesriger Schwefeleäure *
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- to -- to -
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wieder holt, daß o-Xylol in laophthalonitril übergeführt wird. Ee werden.äquivalente Ergebnisse erhalten.The procedure of Example 1 is repeated with the exception gets that o-xylene is converted into laophthalonitrile. Ee are.equivalent results obtained.
Die Arbeitsweise von Beispiel 1 wird mit der Ausnahme wiederholt , daß p-Biathylbenzol in TerephthalonltriX Übergeführt wird, wobei äquivalente Ergebnisse ersielt werden«The procedure of Example 1 is repeated with the exception that p-ethylbenzene is converted into TerephthalonltriX with equivalent results "
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