DE1946429C3 - Process for the production of malonic dinitrile - Google Patents

Process for the production of malonic dinitrile

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DE1946429C3 DE19691946429 DE1946429A DE1946429C3 DE 1946429 C3 DE1946429 C3 DE 1946429C3 DE 19691946429 DE19691946429 DE 19691946429 DE 1946429 A DE1946429 A DE 1946429A DE 1946429 C3 DE1946429 C3 DE 1946429C3
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Adriano Dr Faucci
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C255/00Carboxylic acid nitriles

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Molares VerhältMolar ratio Maximale Tempn:-Maximum tempn: - MittlereMedium g Malonsäuredinitrilg malononitrile Reynolds-Reynolds nis Chlorcyan zunis cyanogen chloride too raturrature VerweilzeitDwell time pro std und Iper hour and I. Zahlnumber AcetonitrilAcetonitrile 0C 0 C seelake ReaktorvolumenReactor volume 1 :41: 4 860-890860-890 3,53.5 9999 10631063 1 :51: 5 890-910890-910 1,51.5 189189 24812481 1 :61: 6 890-920890-920 1,01.0 242242 37223722 1 :71: 7 900-930900-930 0,80.8 262262 46524652 1 :81: 8 890-930890-930 0,80.8 233233 46524652 1 :91: 9 860-920860-920 1,01.0 170170 37223722

Im ersten Versuch ist die Reynolds·Zahl nur 1063, und die Strömung ist noch laminar. Bei verhältnismäßig langer Verweilzeit ist der Durchsatz (Ausbeute) niedrig. Erhöht man die Strömungsgeschwindigkeit jedoch auf 2481 und höher, also in den Grenzbereich von laminarer und turbulenter bzw. turbulenter Strömung, so wird der Durchsatz und die Ausbeute erhöht.In the first attempt the Reynolds number is only 1063, and the flow is still laminar. If the residence time is relatively long, the throughput (yield) is low. However, if the flow velocity is increased to 2481 and higher, i.e. in the limit area of laminar and turbulent or turbulent flow, the throughput and the yield are increased.

Es war äußerst überraschend festzustellen, daß es möglich ist. bei den Temperaturen im Bereich von über 780°C bis hinaus zu I200°C arbeiten zu können, ohneIt was extremely surprising to find that it was possible. at temperatures in the range of over 780 ° C up to I200 ° C without being able to work

daß Zersetzungen auftreten. Im Gegensatz zu den erwarteten Zersetzungen, die beim Arbeiten nach dem Verfahren der Erfindung nicht eintreten, ist es nun sogar möglich, in Ausübung des Verfahrens der Erfindung die Ausbeuten zu steigern.that decomposition occurs. In contrast to the expected decomposition that occurs when working after the The process of the invention does not occur, it is now even possible to carry out the process of the invention Increase yields.

Versuchattempt

In ein bis zu einer Höchsttemperatur von 9000C beheiztes Quarzröhr mit einem Innendurchmesser von 90 mm, bei dem über eine Länge von 2,03 m die Reaktionstemperatur gehalten wurde, wurde Chlorcyan und Acetonitril in einem Molverhältnis von 1 :4,69 eingeleitet, wobei innerhalb einer Stunde 7,5 kg Acetonitril und 2,4 kg Chlorcyan umgesetzt wurden., mit einem Durchsatz von 770 g Ausgangsmischung pro Stunde und Liter Reaktorvolumen. Die Verweilzeit betrug 2,13 Sekunden. Die Reaktionsprodukte wurden kontinuierlich gekühlt und von Chlorwasserstoff und nicht umgesetztem Acetonitril befreit Das Reaktionsgemisch enthielt 1,83 kg Malonsäuredinitril was einer Ausbeute, bezogen auf eingesetztes Chlorcyan, von 71,2% der Theorie entspricht Die Reynolds-Zahl betrug 1747, die Strömung ist demnach als noch laminar zu bezeichnen.In a up to a maximum temperature of 900 0 C heated Quarzröhr mm with an inner diameter of 90 m in which a length of 2.03, the reaction temperature was maintained, cyanogen chloride and acetonitrile in a molar ratio of 1: introduced 4.69, wherein 7.5 kg of acetonitrile and 2.4 kg of cyanogen chloride were reacted within one hour, with a throughput of 770 g of starting mixture per hour and liter of reactor volume. The residence time was 2.13 seconds. The reaction products were continuously cooled and freed from hydrogen chloride and unconverted acetonitrile. The reaction mixture contained 1.83 kg of malononitrile, which corresponds to a yield, based on cyanogen chloride used, of 71.2% of theory. The Reynolds number was 1747, the flow is accordingly as still to be called laminar.

BeispieleExamples

Es wurde wie im Versuch vorgegangen, wobei jedoch — mit Ausnahme von Beispiel 10 — längere Reaktoren verwendet wurden. Den Beispielen kann der Einfluß der Temperatur und vor allem des Molverhältnisses auf die Ausbeuten entnommen werden.The procedure was as in the experiment, but - with the exception of Example 10 - longer reactors were used. The examples can be the influence of the temperature and especially the molar ratio on the Yields are taken.

Die Beispiele 6 und 9 zeigen, daß bei Erniedrigung des Molverhältnisses die Ausbeuten stark sinken.Examples 6 and 9 show that when the Molar ratio, the yields drop sharply.

Beispiel Molares Verhältnis Nr. von Chlorcyan zuExample molar ratio No. of cyanogen chloride too

AcetonitrilAcetonitrile

Maximale TemperaturMaximum temperature

0C 0 C

Mittlere VerweilzeitMean residence time

Ausbeute in % der TheorieYield in% of theory

RohrlängePipe length

Reynolds-ZahlReynolds number

1 2 3 4 5 6 7 8 9 101 2 3 4th 5 6th 7th 8th 9 10

1 :4,65 1 :4,731: 4.65 1: 4.73

1 :8,76 1 :4,24 1 :2,97 1 :8,76 1 :9,42 1 :1,43 1 :71: 8.76 1: 4.24 1: 2.97 1: 8.76 1: 9.42 1: 1.43 1: 7

860 945 863 904 804 860 900 879 800 990860 945 863 904 804 860 900 879 800 990

754 6',9 81,6 793 733 673 79,8 78,6 39.6 62,0754 6 ', 9 81.6 793 733 673 79.8 78.6 39.6 62.0

6 4 6 4 6 4 4 4 6 26 4 6 4 6 4 4 4 6 2

2700 3160 2466 2366 2316 2151 2236 2676 2340 46002700 3160 2466 2366 2316 2151 2236 2676 2340 4600

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Herstelking von Malonsäuredinitril aus Acetonitril und Chlorcyan in der Gasphase, S dadurch gekennzeichnet daß die Umsetzung von Acetonitril und Chlorcyan bei Temperaturen von 780 bis 12000C durchgeführt wirü und die Reaktanden mit einer so hohen Geschwindigkeit durch den Reaktor geleitet werden, daß sie den Reaktor im Gebiet zwischen laminarer und ι urbulenter Strömung oder im Gebiet der turbulenten Strömung durchströmen.Process for the production of malononitrile from acetonitrile and cyanogen chloride in the gas phase, characterized in that the reaction of acetonitrile and cyanogen chloride is carried out at temperatures from 780 to 1200 0 C and the reactants are passed through the reactor at such a high rate that they are the Flow through the reactor in the area between laminar and ι urbulent flow or in the area of turbulent flow. 1515th Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von reinem Malonsäuredinitril in hohen Ausbrüten aus Acetonitril und Chlorcyan.The invention relates to a method of manufacture of pure malononitrile in high concentrations from acetonitrile and cyanogen chloride. Die Umsetzung von Acetonitril mit Chlorcyan zu Malonsäuredinitril in der Gasphase ist aus der USA.-Patentschrift 25 53 406 bekannt Dieses Verfahren liefert jedoch Malonsäuredinitril nur in einer Ausbeute von nicht mehr als 18%, bezogen auf das verbrauchte Halogencyan. Diese Reaktion erfolgt bei einer Temperatur von mindestens 600° C, vorzugsweise bei 650 bis 700°C und mit optimaler Ausbeute bei 675°C. Es ist angegeben, daß die Ausbeute an Endprodukt bei höheren Temperaturen vermindert wird. Diese Nachteile sollen gemäß der USA.-Patentschrift 26 06 917 dadurch gelöst werden, daß man die Umsetzung in Gegenwart eines inerten Gases, wie Kohlendioxid. Stickstoff oder Wasserdampf, durchführt. Aber auch durch diese Maßnahme wird die Ausbeute jedoch nicht verbessert. Bei einem Molverhältnis von Chlorcyan zu Acetonitril zu Kohlendioxid = 1 :3:7,2, einer Reaktionstemperatur von 650° C und einer Kontal· tzeit von 6 Sekunden beträgt die Ausbeute an Malonsäuredinitril gemäß Beispiel 7 dieser Patentschrift ebenfalls nur 16,5%.The implementation of acetonitrile with cyanogen chloride too Malononitrile in the gas phase is known from US Pat. No. 25 53 406. This process however, only delivers malononitrile in a yield of not more than 18%, based on the amount consumed Cyanogen halide. This reaction occurs at one temperature of at least 600 ° C, preferably at 650 to 700 ° C and with optimal yield at 675 ° C. It is indicated that the yield of the end product is reduced at higher temperatures. These disadvantages are to be solved according to the US Pat. No. 26 06 917 by the fact that the implementation in Presence of an inert gas such as carbon dioxide. Nitrogen or steam. But also however, this measure does not improve the yield. At a molar ratio of cyanogen chloride to Acetonitrile to carbon dioxide = 1: 3: 7.2, a reaction temperature of 650 ° C. and a contact time of The yield of malononitrile according to Example 7 of this patent is likewise only 6 seconds 16.5%. Eine Verbesserung der Ausbeuten wird giirnäß der bekanntgemachten japanischen Patenta »meldung 16 506/1966 dadurch erzielt, daß zu den gaiförmigen Reaktionskomponenten (Acetonitril und Chlorcyan) eine kleine Menge Chlor als Katalysator eingeleitet wird. Dadurch wird die Ausbeute verbessert, und diese liegt bei etwa 70%. Durch die Anwendung vor Chlor als Katalysator bilden sich jedoch große Mengen Fumarsäuredinitril und Maleinsäuredinitril als Nebenprodukte. Eine Abtrennung derselben von Malonsäuredinitril ist nur sdiwer durchführbar. Weiterhin bedingt die Verwendung von Chlor einen großen apparativen Aufwand.An improvement in the yields is achieved according to the published Japanese patent application 16 506/1966 obtained by adding to the gaifo-shaped Reaction components (acetonitrile and cyanogen chloride) initiated a small amount of chlorine as a catalyst will. This improves the yield, which is around 70%. By applying before chlorine as However, large amounts of fumaric acid dinitrile and maleic acid dinitrile are formed as by-products as the catalyst. A separation of the same from malononitrile can only be carried out with difficulty. Furthermore, the Use of chlorine requires a lot of equipment. Bei den bekannten Verfahren durchströmen die Reaktionsteilnehmer die Reaktoren in laminarer Strömung. Als Reaktoren können röhrenförmige Gefäße, wie Quarzrohre, Metallrohre u. dgl. verwendet werden.In the known processes, the reactants flow through the reactors in a laminar flow. Tubular vessels such as quartz tubes, metal tubes and the like can be used as reactors. Die vorliegende Erfindung soll nun diese Nachteile beheben und gute Ausbeuten des gewünschten Produktes ohne die Verwendung von Chlor ergeben.The present invention is now intended to remedy these disadvantages and good yields of the desired product without the use of chlorine. Erfindungsgemäß wurde nun gefunden, daß man Ausbeuten bis über 80% der Theorie bei hohen Durchsätzen erreichen kann, wenn man die Umsetzung von Acetonitril und Chlorcyan bei Temperaturen von 780 bis I200°C durchführt und die Reaktionsteilnehmer mit einer so hohen Geschwindigkeit durch den Reaktor leitet, daß sie den Reaktor im Gebiet zwischen laminarer und turbulenter Strömung oder im Gebiet der turbulenten Strömung durchströmen.According to the invention it has now been found that yields of up to over 80% of theory are obtained at high yields Throughputs can be achieved if you carry out the reaction of acetonitrile and cyanogen chloride at temperatures of 780 to I200 ° C and the reactants at such a high rate through the reactor directs that they the reactor in the area between laminar and turbulent flow or in the area of flow through turbulent flow. Die Verweilzeiten können bei Erhöhung der Temperatur niedriger gehalten werden. Über 850° C liegt sie zweckmäßigerweise unter 5 Sekunden. Bei etwa 900 bis 1100°C werden Verweilzeiten von 4 bis 0.01 Sekunden angewendet.The residence times can be increased when the temperature is increased be kept lower. It is expediently less than 5 seconds above 850 ° C. At around 900 to 1100 ° C are dwell times of 4 to 0.01 seconds applied. Um möglichst hohe Ausbeuten zu erhalten, werden vorzugsweise Molverhältnisse von Chlorcyan zu Acetonitril von 1 zu über 4 angewendet. Als besonders günstig haben sich Molverhältnisse im Bereich von 1 :6 bis 1 9 erwiesen. Höhere Molverhältnisse, wie 1:10, bringen keine weiteren Vorteile.In order to obtain the highest possible yields, molar ratios of cyanogen chloride to acetonitrile are preferred from 1 to over 4 applied. Molar ratios in the range from 1: 6 to 19 have proven to be particularly favorable proven. Higher molar ratios, such as 1:10, have no further advantages. Die nach der Reaktion anfallenden Produkte werden sofort auf Temperaturen von 20 bis 50° C, vorzugsweise 25 bis 30° C, abgekühlt.The products obtained after the reaction are immediately heated to temperatures of 20 to 50 ° C., preferably 25 to 30 ° C, cooled. Um eine Zerstörung des entstandenen Malonsäuredinitrils zu vermeiden, ist es zweckmäßig, aus dem flüssigen Reaktionsgemisch das nicht umgesetzte Acetonitril und den gelösten Chlorwasserstoff kontinuierlich, beispielsweise durch Abziehen im Vakuum, zu entfernen.In order to avoid destruction of the resulting malonic acid dinitrile, it is useful from the liquid reaction mixture the unreacted acetonitrile and the dissolved hydrogen chloride continuously, for example by peeling off in a vacuum to remove. Über die: Abhängigkeit der Ausbeuten vom Molverhältnis, von der Temperatur und mittleren Verweilzeit kann im allgemeinen folgendes ausgesagt werden. )e höher die Temperatur liegt, desto kürzere Verweilzeiten müssen angewendet werden. Das Molverhältnis spielt ebenfalls herein. So z. B. ergeben sich unter Verwendung des im folgenden Versuch verwendeten Reaktors für eine durchschnittliche Ausbeute von etwa 70% folgende Werte:About the: Dependence of the yields on the molar ratio, on the temperature and mean residence time can generally be said as follows. ) The higher the temperature, the shorter the residence times must be applied. The molar ratio also plays a role. So z. B. arise using of the reactor used in the following experiment for an average yield of about 70% the following values:
DE19691946429 1969-06-20 1969-09-13 Process for the production of malonic dinitrile Expired DE1946429C3 (en)

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