DE1768365A1 - Verfahren zur Herstellung von omega-Aminocarbonsaeurenitrilen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von#-Aminocarbons@urenitrilen Es ist bekannt, ;r-Aninocarbonsäurenitrile durch Umsetzung von Lactamen mit ammoniak in der Gasphase an Katalysatoren herzustellen. Bei diesem Verfahren ist es notwendig, hohe tiberschüsse an Ammoniak bei der Reaktion einzusetzen, damit nennenswerte Anteile des Lactams reagieren. Infolge der großen Verdünnung des Reaktionsgases mit Ammoniak sind die Raumzeitausbeuten sehr gering.
• Bs wurde nun gefunden, daß man diese Nachteile vermeiden kann, wenn man die Umsetzung zwischen Lactamen und Ammoniak bei Drucken oberhalb einer Atmosphäre durchführt. Durch diese Maßnahme werden die Raumzeitausbeuten wesentlich gesteigert, so daß sie in einen wirtschaftlich interessanten Bereich kornmen. Die Raunzeitausbeuten steigen mit wachsendem Druck an.
• Im allgemeinen dürften jedoch Drucke oberhalb 10 atü keine nennenswerten wirtschaftlichen Vorteile mehr bringen. Die Reaktion wird zweckma3ig im Temperaturbereich von 280-450, vorzugsweise zwischen 320 und 3800 C durchgeführt. Der Ammo niaküberschu# pro Mol Lactam sollte zwischen 3 und 20 Mol liegen. Auch höhere Überschüsse sind möglich.
• Es ist als außerordentlich überraschend anzusehen, daß durch die Anwendung von Druck bei der Reaktion von Lactamen mit Ammoniak die genannten Vorteile erziel werden, denn bisher galt in der Fachwelt die An3icht , daß die Anwendung von Druck bei dieser Realtion keine Vorteile bringt. (UTS Patentschrift 2 830 072) Ais Katalysator können alle Dehydratisierungskatalysatoren verwendet werden, wie z. B. Oxide der 3.,4.,5., 6. Haupt-oder Nebengruppe des periodischen Systems, allein oder Mischungen davon, Sulfate und Phosphate von Elementen der 2. und 3. Haupt- oder Nebengruppe des periodischen Systems, saure Dehydratisierungskatalysatoren, wie z. B. auf Trägern aufgebrachte Phosphor- oder Borsäure, flourhaltige Aluminiumoxide und Silikate.
• Das Verfahren zeichnet sich auch durch sehr geringe Nebenproduktbildung aus.
• Für das Verfahren geeignete Lactame sind z. B. Butyrolactam, Valerolactam, Önanthlactam, Laurinlactam, von technisch überwiegender Bedeutung ist jedoch die Überführung des -Caprolactams in das -Aminocapronsäurenitril. Man kann auch das durch Depolymerisation von Polycaprolactam gewonnene so3enannten Spaltlactam verwenden.
• Die o-Aminoalkancarbonsäurenitrile sind wertvolle Ausgangsmaterialien z. B. für die entsprechenden Diamine oder fur Schädlingsbekämpfungsmittel.
• Beispiel 1 In ein Reaktionssystem, welches aus einem elektrischen Vorerhitzer für Ammoniak und Lactam, einem elektrisch beheizten Kontaktrohr (innerer durchmes-er 14 mm, Länge O,7m) einem Kühler mit Abscheider und nachgeschaltetem Druckregelventil bestand, wurden stündlich 786 NL Ammoniak und 268 g Caprolactam gepumpt. Mit dem Druckregelventil wurde ein Druck von 6 ata im Reaktionsrohr eingestellt. Das Kontaktrohr, das mit 90 ml Titandioxid-Pillen (4x4 mm) gefüllt worden war, wurde auf 350° C gehalten.
• Zur erstellung des Titandioxid-Katalysators wurde Rutil in pigmentierter Form mit 2,5 %iger Perl-Leimlösung vermischt, getrocknet und unter Zusatz von 1,5 % Graphit zu Pillen verarbeitet.
• Aus dem Abscheider wurden stündlich 509 g Reaktionsprodukt entnommen, das aus 18 g Wasser, 24 g Ammoniak, 112 g Aminocapronsäurenitril und 155 g Caprolactam bestand. Der Anteil der Nebenprodukte betrug weniger als 0,1 g. Aus der Zusammensetzung des Reaktionsproduktes errechnet sich ein Lactam-Umsatz von 42 % und als Raum-Zeit-Ausbeute eine Aminocapronsäurenitrilproduktion von 1244 g/l Katalysator und Stunde.
• In einem Vergleichsversuch wurden unter Normaldruck stundlich 44,7 g Lactan und 131 NL Ammoniak bei 3500 C durch das obengenannte Reaktionsrohr gleitet, so da# sich die gleiche mittlere Verweilzeit von 1 sec. ergab. Es resultierte hierbei ein Umsatz von 45 , ater nur eine Aminocapronsaurenitrilproduktion von 220 g/l Katalysator und Stunde.
• Beispiel 2 - 5 Weitere Vergleichsbeispiele mit verschiedenen Katalysatoren sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Die Vergleichsversuche wurden bei 3500 C und bei einem Druck von 1 ata bzw. 7 ata unter Einhaltung gleicher Verweilzeiten durchgeführt. Es ist in allen Beispielen eine wesentliche Steigerung der Raum-Zeit-Ausbeute festzustellen, wenn die Umsetzung von Lactam mit Ammoniak bei erhöhtem Druck stattfindet.
• Bei- Katalysator Druck Verweil- Molver- Capro- Aminocapronspiel zeit hältnis lactam- säurenitril-NH3/ Umsatz ausbeute /1 Katalysator Capro- und Stunde lactam ata sec % g 2 Anatas + H3PO4 7 2,34 22,3 42,8 433 1 2,37 22,3 47,0 67 3 Borphosphat 7 2,54 22,3 18,5 172 l 2,64 21,7 13,0 17 4 fluoriertes A1203 7 2,55 22,3 55,6 516 1 2,50 21,7 39,5 54 5 Magnesiumsilikat 7 2,54 22,6 50,3 463 l 2,41 22,4 51,0 71 Zur Herstellung des in Beispiel 2 benutzten Katalysators wurden 560 g Titandioxid (Anatas) mit 100 g 85 %iger Phosphorsäure vermengt. Die entstandene Paste wurde getrocknet und 2,5 Stunden bei 450 - 5000 C geglüht. Das erhaltene Produkt wurde auf eine Korngröße von 0,5 - 2 mm gebracht und als Katalysator eingesetzt.
• Das in beispiel 3 als Katalysator benutzte Borphosphat war ein Granulat der Korngröße 1 - 1,5 mm.
• In Beispiel 4 wurden zur Herstellung des Katalysators 200g t-Al203 von 0, 6-1 mm Körnung und einer spezifischen Oberfläche von etwa 108 m2/g mit einer Lösung von 100 g NH4HF2 in 300 ml 19 Stunden bei Raumtemperatur getränkt Dann wurde die Flüssigkeit dekantiert und der Feststoff getrocknet.
• In Beispiel 5 wurde Magnesiulsilikat ("gefällt, rein") mit Wasser zu einer Paste angeteigt und anschließend getrocknet.
• Das so erhaltene Produkt wurde auf eine Korngroße von 0,6 -1 mm gebracht und dann als Katalysator verwendet.

Claims (1)

1. Patentanspruch Verfahren zur Herstellung von # -Aminocarbonsäurenitrilen durch Umseizung von Lactamen mit Ammoniak in Gegenwart von Peststoff-Katalysatoren bei erhöhter Temperatur, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung bei Drucken oberhalb 1 Atm. durchführt.