DE1793028A1 - Verfahren zur Herstellung von Hexamethylendiamin - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von HexamethylendiaminInfo
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Description
- VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON HEXAMETHYLENDIAMIN Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur ilerstellung von Bexamethylendiamin, Bekannt sind sowohl kontinuierliche als auch unkontinuierliche Verfahren zur Herstellung von Hexamethylendiamin durch Hydrierung in flüssiger Phase von Adipinsäuredinitril durch Wasserstoff in Gegenwart von Ammoniak auf stationären oder Siedeschicht-Hydrierungskatalysatoren bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck (siehe, z. j. die Patentschrift der USA Nr. 3048635, Nr. 2284525, die Patentschrift der Bundesrepublik Deutschland No. 967035).
- In den bekannten Verfahren wirci der Hydrierungsprozeß von Adipinsäuredinitril bei hohem Molverhältnis von Wasser stoff und Ammoniak zum Adipinsäuredinitril durchgeführt, welches z.B. 700:25:1 betragen kann Durch die Durchführung des Prozesses mit einem hohen Uberschuß an Wasserstoff und Asmoniak wird es notwendig, ein Gaskreislaufsystem zu verwenden.
- Darüber hinaus sind die bekannten Verfahren durch die FLangwierigkeit des Hydrierungsprozesses, niedrige Ausbeute an Zielprodukt pro Volumeinheit des Reaktors, z ß. 0,2 kg/l.St gekennzeichnet, was neben dem Vorhandensein von Gaskreislaufsystem zur Notwendigkeit führt, eine sperrige Apparatur zu verwenden.
- Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der beseitigung der genannten Nachteile.
- Der Erfindung wurde die gabe zugrundegelegt, ein Verfahren zur Herstellung von Hexamethylandiamin n au entwio1ni, das es möglich macht, die Dauer des Posessss herabzusetzen, die Ausbeute aa Zielprodukt pro Voluneinhett des Reaktor au erhöjhen und die Ausbeute an Nebanprodukten zu verringern.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Prozeß der katalytischen Hydrierung von Adipinsäuredinitril in flüssiger Phase durch wasserstoff in Gegenwart von Ammoniak auf Hydrierungskatalysatoren bei erhöhter Temperatur ait erhöhten Druck erfindungsgemäß unter intensives Rühren das durch die Reynoldssche Zahl nicht weniger als 200 000 bestimmt wird, bei einem Volumverhältnis der Das und flüssigen Phase von 0,5 -- 2,5 t 9,5 : 7,5 durchgeführt wird.
- Die Durchführung des Hydrierungsprozesses von Adipinsäuredinitril unter intensivem Rühren macht es möglich, den die Geschwindigkeit des Prozesses limitierenden Diffusionsfaktor auszuschließen und den Prozeß in kürzerer Zeit durchzuführen.
- Bei der Durchführung des Hydriserungsprozesses auf der Siedeschicht des Satalysators wird durch. intensives Rühren eine gleichmäßge Verteilung des letzteren über das Reaktionsvolumen gewährleistet, wodurch das Auftreten lokaler Überhintzungen und folglich die Bildung von Verharzungsprodukten verhindert werden.
- Durch intensives Rühren und geringes Volumverhältnis der Gas- und flüssigen Phase wird es möglich, die Menge des dem Reaktionssystem zugeführten Wasserstoffes und folglich auch die des Ammoniaks zu verringern, das sperrige Kreislaufsystem für das Gas auszuschließen und die Ausbeute an Zielprodukt pro Volumeinheit des Reaktors wesentlich zu steigern.
- Man führt zweckmäßig den Hydrierungsprozeß von Adipinsäuredinitril bei einem Molverhältnis von Adipinsäuredinitril, Ammoniak und Wasserstoff von 1 : 3 - d : 0,1 - 0,5 durch.
- I"an führt vorzugsweise den Hydrierungsprozeß unter intensivem Rühren, das durch die Keynoldssche Zahl gleich etwa 300000 bestimmt wird, bei einem Volumverhältnis der Gas- und flüssigen Phase von 1 : 9 und einem Molverhälthis von Adipinsäuredinitril, Ammoniak und Wasserstoff von 1 : 4 : 0,3 durch.
- Man führt zweckmäßig den Hydrierungsprozeß von Adipinsauredinitril bei einem Wasserstoffpartialdruck von nicht unterhalb 40 atm, vorzugsweise von 140 - 150 atm, und einer Temperatur von nicht unterhalb 70°C, vorzugsweise von 145-170° aurch.
- Die genannten optimalen Bedingungen (Druck und Temperatur) machen es möglich, den Prozeß bei einem Gesamtdruck in der Anlage von nöchstens 250 atm durchzuführen.
- Zur Beschleunigung des Verlaufes des Hydrierungsprozesses wird dieser in einem organischen Lösungsmittel oder in Gegenwart von Wasser durchgeführt, das man in einer Menge von 5 - 15% zum Gewicht des Adipinsäuredinitrils nimmt.
- Das organische Lösungsmittel und Wasser können auch gemeinsam verwendet werden.
- Das erfindungsgemäße Verfahren macht es möglich, den Hydrierungsprozeß mit einem hohen Uinwandlungsgrad von Adipinsäuredinitril und in hoher Ausbeute an Hexamethylendiamin bis 96% von dem umgewandelten Adipinsäuredinitril bei einer Ausbeute an Zielprodukt pro Volumeinheit des reaktors von etwa 0,8 kg/l.St. durchzuführen.
- Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachstehend die folgenden Beispiele für die Herstellung von Hexamethylendiamin angeführt.
- Beispiel 1.
- In einen Reaktor von 1300 ml Fassungsvermögen werden unter Berücksichtigung des thermischen Ausdehnungskoefizienten des Systems Adipinsäuredinitril - Bmmoniak 465 ml destilliertes Adipinsäuredinitril, 465 ml flussiges Ammoniak, 6,93 g Chrom - Nichkel - Katalysator und 3,47 g Kobaltoxyd eingebracht.
- Das Reaktionsgemisch erhitzt man auf eine Temperatur von 1500C, schaltet das Rührwerk ein, das ein intensives Rühren erzeugt, welches durch die Reynoldssche Zahl gegen 300000 bestimmt wird, una führt den Wasserstorr derart zu, daß dessen Partialdruck im Reaktor 140 atm beträgt.
- Das Volumverhältnis der Das und flüssigen Phase im Reaktor beträgt 1 : 9 und das Molverhälthis von Adipinsäuredinitril, Ammoniak und Wasserstoff beträgt 1 : 4 : 0,3.
- Die Temperatur und den Druck hält man im Reaktor während des ganzen prozesses konstant, wonach die Wasserstoffzufuhr be-endet, das Rührwerk abgeschaltet, der Reaktor gekühlt und das Hydrogenisat herausgebracht wird. Die Dauer des Hydrierungsprozesses beträgt 40 min. Die Umwandlung von Adipinsäuredinitril beträgt 100%, der Gehalt an Hexamethylendiamin im Hydrierungsgemisch 94-96 Gew.-%. beispiel 2.
- In den in dem beispiel 1 beschriebenen Reaktor werden 465 ml destilliertes Adipinsäuredinitril, 465 ml flüssiges Ammoniak, 45 ml Wasser (10% zum gewicht des eingebrachten Adipinsäuredinitrils), 6,93 g Chrom-Nickel-Katalysator und 3, 47 g Kobaltoxyd eingebracht. Die Hydrierung wird unter den in dem beispiel @ beschriebenen bedingungen durchgeführt.
- Die Dauer des Prozesses beträgt 10-15 min, die Umwandlugn des Adipinsäuredinitrils 100%, der Gehalt an Hexamethylendiamin im Hydrierungsprodukten 94-96 Gew.-%.
- Beispiel 3.
- Einem Reaktor von 1 m3 Fassungsvermögen führt man kontinuierlich Adipinsäuredinitril mit einer Geschwindigkeit von 1,62 m3/St, flüssiges Ammoniak mit einer Geschwindigkeit von 1,62 m3/St, wasser mit einer Geschwindigkeit von 0,156 m3/St, den Chrom-Nickel-Eatalysator mit einer Geschwindigkeit von 24 kg/St, das Kobaltoxyd mit einer Geschwindigkeit von 12 kg/St zu.
- Der Chrom-Nickel-Katalyßator wird dem Reaktor zusammen mit dem Kobaltoxyd in Form einer Suspension im Adipinsäuredinitril zugeführt. Das Gewichtsverhälthis von Chrom-Nickel-Katalysator und Kobaltoxyd beträgt 2 t 1.
- Der Wasserstoff wird ebenfalls kontinuierlich dem Reaktor und mit einer Geschwindigkeit zugeführt, daß dessen Partialdruck im Reaktor gegen 140 atm beträgt.
- Der Hydrierungsprozeß von Adipinsäuredinitril wird unter intensivem Rühren, das durch die Reynoldssche Zahl von etwa 300 000 bestimmt wird, und einer Temperatur von 160--170°C durchgeführt.
- Das Molverhältnis von Adipinsäuredinitril, Ammoniak und Wasserstoff im Reaktor beträgt 1 s 4 : 0,3.
- Das Volumverhältnis der Das und flüssigen Phase im Reaktor hält man auf 1 : 9.
- Während der Verweilzeit des Reaktionsgemisches im Reaktor, die 30 min beträgt, erreicht der Umwandlungsgrad von Adipinsäuredinitril 94 - 96%, die Ausbeute an Hexamethylendiamin, bezogen auf das in Reaktion getretene Adipinsäuredinitril 95%.
Claims (7)
- P A T E N T A N S P R Ü C H E : 1. Verfahren zur Herstellung von Hexamethylendiamin durch Hydrierung von Adipinsäuredinitril mit Wasserstoff in flüssiger Phase in Gegenwart von ammoniak auf Hydrierungskatalysatoren bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hydrierungsprozeß unter intensivem Rühren, das durch die Reynoldssche Zahl nicht weniger als 200 000 bestimmt wird, bei einem Volumverhältnis der Gas- und flüssigen Phase von 0,5 - 2,5 : 9,5 -- 7,5 durchgeführt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e nnz e i c h n e t, daß der Hydrierungsprozeß von Adipinsäuredinitril bei einem Molverhältnis von Adipinsäuredinitril, Ammoniak und Wasserstoff von 1 : 3 - d : o, - 0,5 durchgeführt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Hydrierungsprozeß von Adipinsäureeinitril unter intensivem Rühren, das durch die Reynoldssche Zahl gegen 300 000 bestimmt wird, bei einem Volumverhältnis der Gas- und flüssigen Phase von 1 : 9 und einem Molverhälthis von Adipinsäuredinitril, Ammoniak und Wasserstoff von 1 : 4 : 0,3 durchgeführt wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch '1, 2, 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hydrierungsprozeß von Adipinsäuredinitril bei einem Wasserstoffpartialdruck von 140-150 atm durchgeführt wird.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, d a d u r c fl g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hydrierungsprozeß von Adipinsäuredinitril bei einer Temperatur von 145 - 1?00C durchgeführt wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4 und 5, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der iiydrierungsprozeß von Adipinsäuredinitril in einem organischen Lösungsmittel durchgeführt wird.
- 7. Vertahren nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 und 6, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h t e t, daß der Hydrierungsprozeß von Adipinsäuredinitril in Gegenwart von Wasser, aas man in einer Menge von 5-15% zum Gewicht des Adipinsäuredinitrils nimmt, durchgeführt wird.
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