DE1668837A1 - Verfahren zur Reinigung von Adipinsaeuredinitril - Google Patents

Verfahren zur Reinigung von Adipinsaeuredinitril

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DE1668837A1
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Manfred Kyber
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles

Description

  • Verfahren zur Reinigung von Adipinsäuredinitril Aus Adipinsgure und Ammoniak hergestelltes Adipinsäuredinitril enthält neben anderen Verunreinigungen das durch Cyclisierung entstandene 4-Cyanocyclopentanylimin.
  • Während fast alle anderen Nebenprodukte verhältnismSßig leicht-beispielsweise durch Destillation über Kolonnen mit wenig Boden-abgetrennt werden können, ist die Entfernung des in einer Menge von ungefdhr ein bis zwei Prozent anwesenden Cyclisierungsproduktes wegen des sehr dem Adipinsäuredinitril ähnelnden Dampfdruckes mit wesentlich größerem Aufwand verbunden.
  • Die bisherigen Versuche zur Behebung dieses Ubelstandes bezweckten, das Cyancyclopentanylimin so umzusetzen, daß die daraus entstandenen Stoffe bei der nachfolgenden Fraktionierung wegen ihres stärker vom Adipinsäuredinitril abweichenden Siedepunktes nicht mehr store. So entsteht zum Beispiel durch Einwirkung von Säuren α -Cyancyclopentanon, Dessen Siedepunkt von dem des Dinitrils stärker als der des Imins abweicht.
  • Nach weiteren bekannten Verfahren wird α -Cyancyclopentanylimin durch Behandeln des Rohproduktes mit Hydroxylamin, Bisulfiten, Bisulfaten, Formaldehyd oder Isocyanaten umgesetzt. Es ist außerdem bekannt, das cyclische Imin und das cyclische Keton durch Oxydation mit Kaliumpermanganat oder Wasserstoffperoxyd abzubauen.
  • Diese bekannte Verfahren weisen als gemeinsamen Nachteil einen Zusatz von störenden Reagenzien auf, die zur weiteren Verunreinigung des Gemisches führen, und sie erfordern zusätzlichen apparativen Aufwand.
  • Es wurde nun ein Verfahren gefunden, das gestattet, sowohl oL-Cyancyclopentanylimin, als auch sein Hydrolyseprodukt Cyancyclopentanon zu oxydieren, ohne das zu reinigende Gemisch durch mindestens den Verunreinigungen entsprechende äquimolare Mengen von Reagens zu verunreinigen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren ist darüber hinaus ohne grossen apparativen und Arbeitsaufwand durchführbar.
  • Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Reinigung von Adipinsäuredinitril, das dadurch gekennzeichnet ist, daB man das zu reinigende Dinitril bei erhöhter Temperatur mit Sauerstoff enthaltenden Gasen behandelt.
  • Unerwarteterweise wird AdipinsSuredinitril unter den Reaktionsbedingungen von Sauerstoff nicht in nennenswertem Umfang angegriffen. Es ist daher möglich, durch Behandlung mit Sauerstoff oder Sauerstoff enthaltenden Gasen ein rohes Adipinsäuredinitril von den unerwUnschten Verunreinigungen α -Cyancyclopentanylimin und cL-Cyancyclopentanon zu befreien, ohne das Dinitril anzugreifen. Das erfindungsgemäße Verfahren hat darüber hinaus den Vorteil, daß auch andere störende Verbindungen wie Cyclopentanon u. a. dabei entfernt werden.
  • Die erfindungsgemäße Behandlung des verunreinigten Adipinsäuredinitrils mit Sauerstoff enthaltenden Gasen kann ohne Anwesenheit von Katalysatoren durchgeführt werden ; durch Katalysatoren kann jedoch die Oxydationszelt verkürzt und die Behandlungstemperatur erniedrigt werden.
  • Die Temperatur einer derartigen Begasung sollte oberhalb loo° C liegen, da bei tieferen Temperaturen die Oxydation fUr praktische Zwecke zu langsam verläuft. Die obere Grenze liegt bei etwa 200° C, da bei gewissen, für die Anlage verwendeten Werkstoffen beim Uberschreiten dieser Temperatur Neubildung von -Cyancyclopentanylimin erfolgen kann.
  • Als optimal hat sich beim Arbeiten ohne Katalysatoren für die Luftoxydation eine Temperatur von l6o-17o° C erwiesen.
  • Unter diesen Bedingungen wird das ursprünglich im Adipinsäuredinitril in einer Menge von 1-2 % anwesende α -Cyancyclopentanylimin nach etwa 8 Stunden bis auf 4oo-6oo ppm.
  • (o. 04 . o6 %) entfernt.
  • Bei Verwendung von Katalysatoren kann die Behandlung mit Sauerstoff enthaltenden Gasen vorteilhaft bei niedrigerer Temperatur durchgefUhrt werden.
  • Als Katalysatoren geeignet sind vor allem die Salze von Schwermetallen mit der Ordnungszahl 23-29, insbesondere ihre Nitrate. Eine besonders gute katalytische Wirkung zeigen die Salze des zweiwertigen Kupfers ; auch das Nitratanion beeinflusst die Oxydation günstig.
  • Ein Mischkatalysator, der aus Kupfernitrat, Ammoniumnitrat und Ammoniumvanadat im Verhältnis 15oo/15oo/2oo ppm., bezogen auf das Rohnitril, besteht, gestattet die oxydative Entfernung von α -Cyancyclopentanylimin bereits bei Temperaturen oberhalb von 65 C. Es hat sich gezeigt, daß die optimale Temperatur fUr die Oxydation in Gegenwart von Katalysatoren im Bereich zwischen llo bis l4o° C liegt. Bei einer Temperatur von 125° bis 130° und intensiver Begasung mit loo 1 Luft/kg/Stunde ist es Mögliche ein 1, 6 des Imins enthaltendes rohes Adipinsäurenitril innerhalb von 4 Stunden auf einen Gehalt von weniger als 25o ppm an Ringverbindungen zu reinigen.
  • Eine weitere VerkUrzung der Reaktionszeit kann durch Zusatz von organischen SSuren erzielt werden. In der Praxis hat sich das bei der Oxydation von Cyclohexan mit Salpetersäure zu AdipinsSure verwendete System Kupfernitwat-Ammoniumvanadat-Eisen, das zusammen mit Oxal-, Bernstein-und Glutarsäure als Rückstand anfällt, sehr bewahrt.
  • Die Dauer der Oxydation wird dadurch auf ungefähr 1 1/2 Stunden verkürzt.
  • Schließlich kann eine noch weiter gehende Reduktion der Zeitdauer und Temperatur dadurch erreicht werden, daß man die oben beschriebenen Oxydationen unter Druck ausfUhrt, zweckmäBigerweise bei loo-170° C und einem Druck von 2 bis 25 atü. In dieser Form verläuft die Oxydation der Nebenprodukte so rapid, daB auf zusätzliche Erwärmung verzichtet werden kann und außerdem eine kontinuierliche Arbeitsweise auch bei großen Durchsätzen möglich ist.
  • Als Sauerstoff enthaltendes Gas wird zweckmäßigerweise Luft verwendet. Reiner Sauerstoff kann ebenfalls eingesetzt werden, sollte aber zur besseren Ausnutzung im Kreislauf zur2ckgeführt werden, wobei eine Reaktionstemperatur von 180° aus Sicherheitsgründen nicht überschritten werden soll.
  • Alle oben beschriebenen Oxydationen mit Sauerstoff enthaltenden Gasen werden zweckmäßigerweise apparativ so ausgefUhrt, daB der am Gasaustritt liegende Wärmeaustauscher bei einer Temperatur gehalten wird, der das hochsiedende (300°/760 mm Hg) AdipinsSuredinitril kondensiert, jedoch andere leichter siedende Verunreinigungen wie beispielsweise das ebenfalls stgndig vorhandene Cyclopentanon durch den Gasstrom entfernt.
  • Die auf die oben beschriebenen Weisen erhaltenen Produkte besitzen einen geringen Permanganatverbrauch, daß sie zur Erzielung höchster Reinheit-unter lo ppm g-Cyancyclopenanylimin bzw. d-Cyancyclopentanongehalt entweder als solche, besser aber nach Abtrennung der schwersiedenden teerartigen Verunreinigungen auf ökonomische Weise beispielsweise einer Nachreinigung durch Permanganat-Oxydation unterworfen werden können. Eine derartige Endreinigung durch Permanganat ist übrigens dadurch erleichtert, daß das ursprünglich vorhandene g-Cyancyclopentanylimin nicht nur weitgehend zerstört ist, sondern auch der verbleibende Restgehalt an Imin zu 70-75 % durch Hydrolyse in g-Cyancyclopentanon übergegangen ist, das schon durch neutrales Permanganat oxydiert wird, während α -Cyancyclopentanylimin sauer oxydiert werden muss.
  • Beispiele 1) 1 kg rohes Adipinsäuredinitril mit einem Gehalt an 1, 8 % Cyancyclopentanylimin , 2,2 % Cyclopentanon, o, 2 Wasser und 5, 1 hohersiedender Verunreinigungen werden bei 170° mittels eines Intensivrührers mit einem auf 150° vorgewärmten Luftstrom von 500 Liter pro Stunde in einer Hoche von 68 cm begast. Der Gehalt an Cyancyclopentanylimin beträgt nach einer Stunde 1, 65 %, nach 3 Stunden 1, 24 %, nach 6 Stunden 0,49 % und nach 8 Stunden 0,058 %. Das braunschwarze Material ergibt nach Destillation über Kopf 872 g reines Dinitril. Der Rückstand wiegt 143 g.
  • 2) 1 kg Adipinsäuredinitril derselben Zusammensetzung wie in Beispiel 1 wird mit o, l g Kupfernitrat, 0, 03 g Ammoniumvanadat und 2 g Ammoniumnitrat bei 120° mit loo Liter Luft wie in Beispiel 1 begast. Nach 4 Stunden wird das schwarze Reaktionsprodukt destilliert. Man erhält 881 g Dinitril mit einem Cyancyclopentanon-Gehalt von weniger als loo ppm (0,01 %) neben 14o g Rückstand.
  • 3) 1 kg Adipinsäuredinitril der Zusammensetzung wie in Beispiel 1 und 2 wird mit 35 g eines Katalysatorgemisches versetzt, das als Mutterlaugen-RUckstand bei der Fabrikation der Adipinsäure anfällt. Das Katalysatorsystem enthält neben den Dicarbonsäuren mindestens 0, 6 % Kupfernitrat. Die Begasung mit Luft erfolgt wie in Beispiel 2. Nach 1 1/2 Stunden wird das Gemisch destilliert. Man erhält 876 g Dinitril mit einem a-Cyancyclopentanon-Gehalt von 7o ppm.

Claims (9)

  1. P a t e n t a n s p r U c h e 1. Verfahren zur Reinigung von Adipinsäuredinitril, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu reinigende Dinitril bei erhdhter Temperatur mit Sauerstoff enthaltenden Gasen behandelt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB die Behandlung unter erhöhtem Druck ausgeSUhrt wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sauerstoff enthaltendes Gas Luft eingesetzt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mit Sauerstoff enthaltenden Gasen bei einer Temperatur von 12o bis 220° C vornimmt.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daB man die Behandlung mit Sauerstoff enthaltenden Gasen in Gegenwart von Salzen der Schwermetalle mit den Ordnungszahlen 23 bis 29 als Katalysator vornimmt.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5J dadurch gekennzeichnet, daß als Salze von Schwermetallen ihre Nitrate verwendet werden.
  7. 7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daB den Salzen der Schwermetalle Ammoniumnitrat zugesetzt wird.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß man bei einer Temperatur zwischen 85 und 180° C arbeitet.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mit Sauerstoff enthaltenden Gasen in Gegenwart von organischen Mono-und/oder DicarbonsSuren vornimmt. lo. Verfahren nach Anspruch 1 bis lo, dadurch gekennzeichnet, daß man das oxydativ vorgereinigte und gegebenenfalls destillierte Adiponitril einer Nachreinigung mit Kaliumpermanganat in neutralem oder saurem Medium unterwirft.
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