DE2104911A1 - Process for the preparation of thiodipropionic acid compounds - Google Patents
Process for the preparation of thiodipropionic acid compoundsInfo
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Description
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Verfahren zur Herstellung von ThiodipropionsäureverbindungenProcess for the preparation of thiodipropionic acid compounds
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Thiodipropionsäureverbindungen, durch Umsetzung von Acrylnitril oder Acrylsäureestern mit Schwefelwasserstoff in Gegenwart eines Katalysators. Es ist bekannt, daß man ausgehend von ungesättigten Alkylnitrilen oder Alkylsäureestern Thiodialkylnitril oder Thiodialkylsäureester herstellen kann, indem man die ungesättigten Nitrile oder die ungesättigten Säuren selbst bzw. deren Ester mit einer wässrigen Phase von Natriumhydrogensulfid oder Natriumsulfid sowohl in stöchiometrisehen Mengen oder mit einem Überschuß dieser Sulfide umsetzt. Dabei kann man erhöhte Temperaturen anwenden. Man kann zusätzlich noch Schwefelwasserstoff als Gasphase aufgeben und man kann unter erhöhtem Druck arbeiten. Natriumsulfid oder Natriumhydrogensulfid als alkalisch wirkende Substanzen sind dabei als Katalysatoren wirksam. Es ist weiterhin bekannt, die gleichen ungesättigten Verbindungen in Abwesenheit von Wasser mit Schwefelwasserstoff umzusetzen, wobei als Katalysator wiederum alkalisch wirkende Substanzen verwendet werden, so z.B. Amine oder Alkalisulfide.The invention relates to a process for the preparation of thiodipropionic acid compounds by reacting Acrylonitrile or acrylic acid esters with hydrogen sulfide in the presence of a catalyst. It is known that starting from unsaturated alkyl nitriles or alkyl acid esters Produce thiodialkyl nitrile or thiodialkylic acid ester can by the unsaturated nitriles or the unsaturated acids themselves or their esters with an aqueous Phase of sodium hydrogen sulfide or sodium sulfide both in stoichiometric amounts or with an excess thereof Converts sulphides. You can use elevated temperatures. You can also use hydrogen sulfide as a gas phase give up and you can work under increased pressure. Sodium sulfide or sodium hydrogen sulfide as having an alkaline effect Substances are effective as catalysts. It is also known to have the same unsaturated compounds to react with hydrogen sulfide in the absence of water, substances with an alkaline effect are used as the catalyst, e.g. amines or alkali sulfides.
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Bankhaus DelbrücK & Co , Köln - Berliner Handels-Gesellschaft - Frankfurter Bank, Frankfurt a. M. · Deutsche Bank AG , Bensheim · Dresdner Bank AG., DarmstadtBankhaus DelbrücK & Co, Cologne - Berliner Handels-Gesellschaft - Frankfurter Bank, Frankfurt a. M. · Deutsche Bank AG, Bensheim · Dresdner Bank AG., Darmstadt
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Auch Peroxyde bzw. UV-Licht sind vorgeschlagen worden. All diesen Verfahren ist zu eigen, daß bei beginnender Reaktion oder im Laufe der Reaktion eine Konzentration an nichtremgiertera ungesättigtem Einsatzprodukt vorhanden ist, die zu einer unerwünschten Polymerisation führen kann. Diese Polymerisation kann so spontan erfolgen, daß explosionsartige Zerstörungen der Anlage und damit entsprechende Gefährdungen der Bedienung möglich sind.Peroxides and UV light have also been proposed. It is common to all of these processes that a concentration occurs at the start of the reaction or in the course of the reaction present in non-remediated, unsaturated feedstock which can lead to undesired polymerization. This polymerization can take place so spontaneously that Explosive destruction of the system and thus corresponding hazards to the operation are possible.
Bs wurde nun gefunden, wie die Reaktion mit absoluter Sicherheit zu führen ist. Während in der Überzahl organisch-chemischer Reaktionen die Reaktionsgeschwindigkeit entsprechend dem Umsatz zurückgeht, in den meisten Fällen insbesondere für die letzten 10 bis 20 Prozent, und für die letzten 5 Prozent sogar asymptotisch ausläuft, gilt dies nicht für die Bildung von Thiodipropionitril oder Thiodipropionsäureester aus den ungesättigten Acrylverbindungen und Schwefelwasserstoff in Gegenwart eines Katalysators. Es wurde überraschender Weise gefunden, daß die Umsetzung auch noch in Gegenwart von weniger als 1 Prozent Acrylverbindung gleich schnell verläuft, wenn man als Verdünnungsmittel das gewünschte Endprodukt, Thiodipropionitril oder Thiodipropionsäureester, verwendet. Damit ist es möglich den Prozeß sehr einfach und wirtschaftlich einstufig kontinuierlich zu gestalten und die zur spontanen Polymerisation neigenden Acrylverbindungen immer nur in einer Konzentration vorliegen zu haben, die jede Gefahr ausschließt. Dabei liegt in Form der ausgeschleusten Lösung sofort das gewünschte Endprodukt vor. Lösungsmittel, die sonst im unwirtschaftlich hohen Überschuß, z.B. mit 95 # bis 99 ήο Anteil, zur Erzielung des gleichen Effektes einzusetzen wären, entfallen.It has now been found how the reaction can be carried out with absolute certainty. While in the majority of organic-chemical reactions the reaction speed decreases in line with the conversion, in most cases especially for the last 10 to 20 percent, and even asymptotically for the last 5 percent, this does not apply to the formation of thiodipropionitrile or thiodipropionic acid ester from the unsaturated acrylic compounds and hydrogen sulfide in the presence of a catalyst. It has surprisingly been found that the reaction proceeds equally quickly even in the presence of less than 1 percent acrylic compound if the desired end product, thiodipropionitrile or thiodipropionic acid ester, is used as the diluent. This makes it possible to design the process in a very simple and economical one-step continuous manner and to only have the acrylic compounds, which tend to spontaneously polymerize, in a concentration that eliminates any risk. The desired end product is immediately available in the form of the discharged solution. Solvents, which would otherwise have to be used in an uneconomically high excess, for example with a 95 % to 99% fraction, to achieve the same effect, are dispensed with.
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Das als Lösungsmittel verwendete Endprodukt wird dabei in einem Kreislaufsystem mit großer Geschwindigkeit umgepumpt und an geeigneter Stelle, bevorzugt am Niveausteuergefäß des Kreislaufs, Schwefelwasserstoff beaufschlagt. Im allgemeinen läßt sich die Reaktion unter Normaldruck durchführen, man kann aber auch mit erhöhtem Druck fahren. Xn diesem Falle entstehen jedoch neben den genannten Thiodiverbindungen auch noch die entsprechenden ß-Mercaptonitrile bzw. -ester in merkbaren Anteilen.The end product used as a solvent is thereby pumped around in a circulatory system at great speed and at a suitable location, preferably on the level control vessel of the circuit, hydrogen sulfide is applied. In general, the reaction can be reduced Carry out normal pressure, but you can also drive with increased pressure. In this case, however, arise in addition to mentioned thiodi compounds also the corresponding ß-mercaptonitriles or esters in noticeable proportions.
An einer anderen geeigneten Stelle des Kreislaufs wird der Katalysator fest oder in z.B. wässriger Lösung eindosiert. Das ungesättigte Alkylnitril bzw. der ungesättigte Alkylsäureester wird als Rohstoff in dem Maße eingegeben, daß die in Gegenwart des Katalysators schnelle Umsetzung die Konzentration der ungesättigten Verbindungen nie über 10 $, vorzugsweise jedoch nicht über 1 $, kommen läßt. Vom Niveau des im Kreislauf eingebauten Steuerbehälters kann das Ausschleusventil über einen Regelkreis eingestellt und die ablaufende Reaktionslösung entweder direkt oder nach Durchlaufen einer Nachreaktionsstrecke vom Schwefelwasserstoff in an sich bekannter Veise befreit werden.At another suitable point in the circuit, the catalyst is metered in solid or in, for example, an aqueous solution. The unsaturated alkyl nitrile or the unsaturated alkyl acid ester is entered as raw material to the extent that that the rapid reaction in the presence of the catalyst reduces the concentration of unsaturated compounds never over $ 10, but preferably not over $ 1, lets come. From the level of the control container built into the circuit, the discharge valve can be controlled via a Control loop set and the running reaction solution either directly or after passing through a post-reaction section be freed from hydrogen sulfide in a manner known per se.
Der Katalysator wird, wenn er in fester Form vorliegt, durch Filtration, sonst durch Separation, in Absetzbehältern oder Separatoren, abgetrennt. Die Temperatur im Kreislauf wird zwischen 30 und 100 C, vorzugsweise bei k5°C gehalten.If the catalyst is in solid form, it is separated off by filtration, otherwise by separation in settling tanks or separators. The temperature in the circuit is kept between 30 and 100 C, preferably at k5 ° C.
Einem Reaktionsrohr von 100 hub Durchmesser und 55 m Länge, das mit Kühl- und Heizstrecken versehen ist, wird eine Umwälzpumpe mit 45 mJ/h Leistung nachgeschaltet, die mitA reaction tube with a diameter of 100 stroke and a length of 55 m, which is provided with cooling and heating sections, is followed by a circulation pump with an output of 45 m J / h, which with
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einem 200 1 fassenden Niveauhaltegefäß verbunden ist, das am Beginn des Reaktionsrohres aufgesetzt ist. Der Kreislauf wird mit 450 1 Thiodipropionitril und 200 g Natriumhydrogensulfid gefüllt, die Pumpe in Gang gesetzt und der Ansatz auf 45 C aufgeheizt. Anschließend wird mit der Dosierung von 0,25 kg/h einer 20$igen wässrigen Lösung von Natriumhydrogensulfid begonnen und Schwefelwasserstoff auf die Oberfläche der Lösung im Niveauhaltegefäß oder in die nach dort einlaufende Arbeitslösung eingedüst. 31»3 kg Acrylnitril/h werden an der Saugseite der Pumpe zudosiert. Die Reaktion setzt sofort ein, die Wärme wird über die Kühlmäntel des Reaktionsrohrs abgeführt und die Temperatur auf 45 C geregelt. Durch die vorgegebene Menge Acrylnitril werden etwa 11,5 kg H„s/h verbraucht. Mit dem Ansteigen des Niveaus beginnt der Regelkreis für die Ausschleusung zu arbeiten und das Ausschleusventil soweit zu öffnen, daß der Füllstand im Niveauhaltegefäß annähernd konstant bleibt. Das ablaufende Thiodipropionitril enthält auch nach einer Laufzeit der Anlage von mehreren Wochen nie mehr als 1 $ Acrylnitril. Die Lösung läuft über einen H„S-Stripper in den Vorratstank.is connected to a level holding vessel with a capacity of 200 1 is placed at the beginning of the reaction tube. The circuit is filled with 450 l of thiodipropionitrile and 200 g of sodium hydrogen sulfide filled, the pump started and the mixture heated to 45 ° C. Then start with the dosage of 0.25 kg / h of a 20 $ aqueous solution of sodium hydrogen sulfide and hydrogen sulfide the surface of the solution in the level vessel or into the working solution flowing into it. 31 »3 kg acrylonitrile / h are metered on the suction side of the pump. The reaction starts immediately, the heat is transferred through the cooling jackets the reaction tube discharged and the temperature to 45.degree regulated. The specified amount of acrylonitrile consumes about 11.5 kg H "s / h. As the level rises the control circuit for the discharge begins to work and the discharge valve opens so far that the fill level remains approximately constant in the level holding vessel. The draining thiodipropionitrile contains even after the plant has been running Never more than $ 1 acrylonitrile for several weeks. The solution runs into the storage tank via an HS stripper.
In der beschriebenen Anlage wird Acrylsäuremethylester anstelle von Acrylnitril eingespeist und in gleicher Weise verfahren. Der Schwefelwasserstoffverbrauch geht entsprechend der Molekulargewichte auf 6,5 kg zurück. Der Ablauf ist analog Beispiel 1.In the plant described, methyl acrylate is fed in instead of acrylonitrile and the procedure is the same. The consumption of hydrogen sulfide falls to 6.5 kg in accordance with the molecular weights. The process is analogous Example 1.
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