DE2236120A1 - Aminocarboxylic acid alkali metal salts - prepn from alkali hydroxide and amino alcohol contg at least one primary alcohol gp usi - Google Patents

Aminocarboxylic acid alkali metal salts - prepn from alkali hydroxide and amino alcohol contg at least one primary alcohol gp usi

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Abstract

Reaction is effected in the liq. phase in a closed reaction zone at 199-288 degrees C with an amt. of alkali hydroxide in excess, with respect to the stoichiometric amt. equivalent to the no. of alcohol functions available in the amino alcohol, in the presence of 25-70% of water by wt. of the total initial charge, and as catalyst a metal deriv. of Cd, Ni, Pd or Zn. The press. in the reaction zone is kept at 8.5-120 atmost. such that the p.p. H2 in the same zone is less than half the total press. in the reaction zone. Layer yields in short reaction times are obtained. Thus nitrilotriethanol and sodium hydroxide are reacted in the presence of water and cadmium oxide catalyst to given a 90% yield of Na3NTA (sodium nitrolo acetate).

Description

Verfahren zur Herstellung von Aminocarbonsäuren aus Aminoalkanolen Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Alkalimetallsalzen von Aminocarbonsäuren aus Aminoalkanolen. Sie betrifft insbesondere die Herstellung von Alkalimetallsalzen tertiärer Aminocarbonsäuren aus tertiären Aminoalkanolen.Process for the preparation of aminocarboxylic acids from aminoalkanols The invention relates to an improved process for the preparation of alkali metal salts of aminocarboxylic acids from aminoalkanols. In particular, it relates to manufacturing of alkali metal salts of tertiary aminocarboxylic acids from tertiary aminoalkanols.

Die Synthese von Aminocarbonsäure - Alkalisalze durch katalysierte Umsetzung von Amino-Alkanolen mit Alkalimetallhydroxidenin wässriger Phase ist durch die Veröffentli -chung von Dumas and Stas (Ann. 35, 129-173, 1840) an sich bekannt. Die späteren Arbeiten auf diesem Gebiet zielten insbesondere auf die Umwandlung der Aminoalkohole ile Alkalimetallsalze unter schonenden Bedingungen ab, mit dem Ergebnis, daß die Aminogruppen weitgehend unversehrt blieben und dadurch die Umsetzung in die Carbonsäure-Alkali -salze begünstigt wurde.The synthesis of aminocarboxylic acid - alkali salts catalyzed by The reaction of amino-alkanols with alkali metal hydroxides in the aqueous phase is complete the publication by Dumas and Stas (Ann. 35, 129-173, 1840) is known per se. Later work in this area focused in particular on conversion of the amino alcohols ile alkali metal salts under mild conditions, with the The result was that the amino groups remained largely intact, and thereby the reaction in the carboxylic acid alkali salts was favored.

Unter den Alkalisalzen der Aminocarbonsäuren besitzt das Trinatriumsalz der Nitrilotri-Essigsäure besonderes Interesse, da es einen wirkungsvollen Ersatz für alle, oder zumindest die meisten phosphathaltigen Trennmittel in den kombinierten Waschmitteln darstellt. Vom ökologischen Standpunkt aus ist es dringend notwendig, daß Phosphate nicht mehr, oder zumindest nur noch in verringerte. Maß in natürliche Wasserläufe gelangen, damit eine Vermin -derung des derzeit zu beobachtenden außergewöhnlich starken Wachstums bestimmter, phosphateliebender pflanzlicher Lebewesen erreicht wird. Die Verwendung des Trinatrium -salzes der Nitrilotri-Essigsäure als Bestandteil von Waschmitteln ist ein Versuch zur wesentlichen Verminde -rung einer möglichen Umweltversohmutzung durch Phosphat.Among the alkali salts of the aminocarboxylic acids, the trisodium salt has The nitrilotriacetic acid is of particular interest as it is an effective substitute for all, or at least most of the phosphate-containing release agents in the combined Represents detergents. From the ecological From a standpoint, it is urgent necessary that phosphates no longer, or at least only reduced to a certain extent. Measure get into natural watercourses, thereby reducing what is currently observed exceptionally strong growth of certain, phosphate-loving plant organisms is achieved. The use of the trisodium salt of nitrilotriacetic acid as Part of detergents is an attempt to substantially reduce a possible pollution by phosphate.

abfälle.waste.

Während die bisherigen Verfahren zur Herstellung der A.inocarbonsäuresalze den Weg zu einem vernUnftigen hohen Pro -duktionsstandard lediglich darin gesehen haben, daß man bei der Umsetzung von Alkalimetallhydroxyden mit Aminoal -kanolen die größtmögliche Ausbeute erreicht, wobei relativ sinnvolle Ausbeuten nur dadurch zu erreichen waren, daß - nach heutiger Kenntnis - die Reaktionszeiten extrem verlängert wurden etwa im Bereich von vielen Stunden bis mehreren Tagen.While the previous processes for the production of A.inocarbonsäuresalze the way to a reasonably high standard of production is only seen in this have that one in the reaction of alkali metal hydroxides with aminoal -kanols the greatest possible yield is achieved, with relatively reasonable yields only thereby what could be achieved was that - according to current knowledge - the response times were extremely extended were roughly in the range of many hours to several days.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, größtmögliche -Ausbeuten von mehr als 80 % des gentfnschten Alkalimetallsalzes der Aminocarbonaäure bei Reaktionszeiten von weniger als zwei Stunden zu erhalten.The present invention is based on the object of the greatest possible -Yields of more than 80% of the desired alkali metal salt of aminocarboxylic acid with reaction times of less than two hours.

Es wurde nun gefunden, daß bei der Herstellung von Alkalimetallsalzen der Aminocarbonsäuren aus Aminoalkanolen durch ein Verfahren, welches auf der Dehydrierung von Aminoalkaholen beruht, ein wesentlich besserer Zeitausbeute-Faktor dadurch erzielt werden kann, daß ein Überschuß Uber die sttfltometrische Menge an Alkalihydroxid und die Gegenwart von zumindest soviel Wasser vorgesehen ist, wie nötig ist, damit die Reaktionspartner unter den maßgebenden Reaktionabedingungen zuverlässig in Lösung bleiben, daß ferner die Gegenwart eines Dehydrierungskatalysators vorgesehen ist und daß die Reaktionsbedingungen dahingehend be -einflußt werden, daß der Wasserstoffpartialdruck in der Dampfphase des Reaktionaraumes weniger als 50 % des Gesamtdruckes ausmacht.It has now been found that in the manufacture of alkali metal salts of the aminocarboxylic acids from aminoalkanols by a process based on dehydrogenation is based on amino alcohols, a significantly better time-yield factor is achieved can be that an excess of the sttfltometric amount of alkali metal hydroxide and the presence of at least as much water as necessary is provided therewith the reactants reliably in solution under the relevant reaction conditions remain that the presence of a dehydrogenation catalyst is also provided and that the reaction conditions are influenced to the effect that the hydrogen partial pressure makes up less than 50% of the total pressure in the vapor phase of the reaction chamber.

Die Reaktionsbedingungen und die Mengenverhältnisse der Charge sehen eine Umsetzung in flüssiger Phase vor, wobei der Anteil des Wassers in dem System mehr als 25 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtcharge, und vorzugsweise zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die Charge beträgt. Die Menge an Tratriumhydroxid, bezogen auf die vor Beginn der Reaktion in der Charge vorhandene Menge Aminoalkanol, muß einen Überschuß über das stöchiometrische Minimum aufweisen, und liegt in der Regel im Bereich zwischen 1,25 bis 3 Mol pro Xquivalent Aminoalkanol. Der Katalysator rur die Oxydationsreaktion kann irgend ein Metall aus der Gruppe II B und der Gruppe VIII des Periodensystems sein und ist vorzugsweise ein cadmiumhaltiger Bestandteil, der nachfolgend als "Cadmiumkatalysatort bezeichnet wird. Im Re-aktionsgemiaoh.-liegt er in einer Menge vor, die- bezogen auf metallisches Cadmium -im allgemeinen im Bereich zwischen 0,2 und 20 Grammatom Cadmium pro 100 Mol Aminoalkanol, und vorzugsweise im Bereich zwischen 1 und 10 Grammatom Cadmium pro 100 Mol Aminoalkanol liegt.See the reaction conditions and the proportions of the batch a liquid phase reaction, with the proportion of water in the system more than 25 percent by weight based on the total charge, and preferably between 30 and 70 percent by weight, based on the batch. The amount of trodium hydroxide, based on the amount of aminoalkanol present in the batch before the start of the reaction, must have an excess over the stoichiometric minimum, and is in the Usually in the range between 1.25 to 3 mol per equivalent of aminoalkanol. The catalyst Any metal from group II B and from group VIII of the Periodic Table and is preferably a cadmium-containing component, which is referred to below as "cadmium catalyst site. In the reaction mixture it in an amount which - based on metallic cadmium - generally in Range between 0.2 and 20 gram atom of cadmium per 100 moles of aminoalkanol, and preferably ranges between 1 and 10 gram atom of cadmium per 100 moles of aminoalkanol.

Bei einer derartigen Zusammensetzung des Reaktionsgemisches wird erreicht, daß die Umsetzung in flüssiger Phase statt -findet, der Wasserverlust wird bei einem Minimum bzw. bei einem vernachlässigbar kleinen Wert gehalten und die Reak -tionstemperaturen liegen te Bereich zwischen 1990 C (390° F) und 2880 C (5500 F) und vorzugsweise im Bereich zwischen 2180 C (4250 F)und 260° C (500° F). Um zu erreichen, daß der Wasserstoffpartialdrubk weniger als 50 % des gesamten Dampfdruckes in der Reaktionszone beträgt, würden die Druckbedingungen in der Reaktionszone entspreehend dem Tempera -turbereich, in dem die Reaktion geführt wird, in der Regel zwischen 7,2 atll (125 psig) und 14,4 atü (150 psig) für den unteren Temperaturbereich und im Bereich zwischen 30,3 atü (525 psig) und 101,1 atü (1750 psig) für eine Reaktionstemperatur bei 2880 C (5500 F) gehalten. Der bevorzugte Tempera turbereich liegt zwischen 2180 C (4250 F) und 260° C (5000 F), wobei Drucke in der Regel zwischen 14,4 atü (250 psig) und 17,3 atü (300 psig) fUr den unteren Temperaturbereich und zwischen 27,4 atü (475 psig) und 38;1 atU (660 psig) beim höheren Temperaturbereich eingehalten werden. Wenn die Reaktion innerhalb des angegebenen Druck- und Temperaturbe -reichs durchgeführt wird, führt sie innerhalb von zwei Stunden oder weniger zu Ausbeuten von mindestens 80 % der Theorie.With such a composition of the reaction mixture it is achieved that the reaction takes place in the liquid phase, the loss of water is at a Minimum or kept at a negligibly small value and the reaction temperatures The range is between 1990 C (390 ° F) and 2880 C (5500 F) and preferably in the range between 2180 C (4250 F) and 260 ° C (500 ° F). To achieve that Hydrogen partial pressure less than 50% of the total vapor pressure in the reaction zone the pressure conditions in the reaction zone would correspond to the temperature -tur range in which the reaction is carried out, usually between 7.2 atll (125 psig) and 14.4 atmospheres (150 psig) for the lower temperature range and in the range between 30.3 atmospheres (525 psig) and 101.1 atmospheres (1750 psig) for a reaction temperature of 2880 C (5500 F) held. The preferred temperature range is between 2180 C (4250 F) and 260 ° C (5000 F), with pressures typically between 14.4 atmospheres (250 psig) and 17.3 atg (300 psig) for the lower temperature range and between 27.4 atg (475 psig) and 38; 1 atU (660 psig) for the higher temperature range. if the reaction carried out within the specified pressure and temperature range it leads to yields of at least two hours or less 80% of theory.

Obwohl die vorstehend beschriebenen Merkmale des erfin -dungsgemäßen Verfahrens allgemein auf die HerstellungFon Alkalimetallsalzen der Aminocarbonsäuren aus Aminoalkanolen Anwendung finden können, wird die nachfolgende nähere Beschreibung des Verfahrens aus Gründen der Vereinfachung hauptsächlich am Beispiel der Herstellung des Trinatriumsalzes der Nitrilo-Essigsäure beschrieben.Although the features of the invention described above Process generally refers to the production of alkali metal salts of aminocarboxylic acids from aminoalkanols can be used, the following detailed description of the process for reasons of simplification mainly using the example of production of the trisodium salt of nitrilo-acetic acid.

Die Dehydrierungsreaktion von Nitrilotriäthanol mit einer zumindest stöhiometrischen Menge an Natriumhydroxid durchläuft drei Stufen bis zum gewünschten Endprodukt, dem Trinatriumsalz. So wird zunächst das Mononatriumsalz (Natri -um N, N-bishydroxyäthylglycinat), danach das Dinatriumsalz (dinatrium N-hydroxyäthylimlnodiacetat) und letztlich das Trinatriumsalz, das gewünschte Endprodukt gebildet. Bei Sedem dieser Schritte erfolgt ein Austausch von zwei Mol Wasserstoff durch ein Mol Natrium; zugleich ist jeder dieser Verfahrensschritte bei höheren Drucken exotherm. Dadurch hat die Reaktion ein Bestreben einerseits in Richtung zu höheren Temperaturen hin, andererseits in Richtung zu einer Freisetzung ziemlich großer Mengen Wasserstoff hindurchzu -gehen. Bislang wurde die Regelung der Temperatur durch eine Regelung der Reaktionsgeschwindigkeit bewirkt, d.h. je langsamer die Reaktion abläuft, umso leichter kann die Wärme aus dem exothermen Vorgang abgeführt werden, dies spräche dagegen, daß man die Reaktion bei verhältnismäßig hohem Druck, d.h. bei 28,9 atü bis 144,5 atü (500-2500 psig) im geschlossenen System ausführt. Die Reaktion neigt im allgemeinen in dem Maße rascher abzulaufen, wie die Temperatur steigt. Jedoch treten dabei mehr und mehr Produktionsver -unreinigungen und andere schädliche Effekte auf, sobald die Temperatur über 260° C (500 F) und besonders wenn sie über ungefähr 2880 C (5500 F) ansteigt.The dehydration reaction of nitrilotriethanol with at least one The stoichiometric amount of sodium hydroxide goes through three stages to the desired one End product, the trisodium salt. So first the monosodium salt (Natri -um N, N-bishydroxyethylglycinate), then the disodium salt (disodium N-hydroxyäthylimlnodiacetat) and ultimately the trisodium salt, the desired end product is formed. At Sedem In these steps, two moles of hydrogen are exchanged for one mole of sodium; at the same time, each of these process steps is exothermic at higher pressures. Through this if the reaction tends towards higher temperatures on the one hand, on the other hand, towards the release of fairly large amounts of hydrogen to go through. So far, the regulation of the temperature has been through a regulation the speed of the reaction, i.e. the slower the reaction, the more The heat from the exothermic process can be dissipated more easily, this would speak on the other hand, that the reaction is carried out at a relatively high pressure, i.e. at 28.9 atm up to 144.5 atmospheres (500-2500 psig) in a closed system. The reaction tends to generally to run faster as the temperature rises. However There are more and more production impurities and other harmful effects on as soon as the Temperature above 260 ° C (500 F) and especially when it rises above about 2880 C (5500 F).

Die Verfahren gemäß dem Stand der Technik lassen nicht annehmen, daß der Druck ein Reaktionsparameter von besonde -rer Bedeutung ist. Es wurde jedoch gefunden, daß der Wasserstoffdruck sich hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit und unter-besonderen Bedingungen auch auf die Ausbeute des gewünschten Produktes in besonderem Maße auswirkt. So führen hohe Drucke, z.B. über 144,5 atü (2500 psig) dazu, daß die durch Cadmium kätalysierte Dehydrierung von Triäthanolamin mit Natriumhydroxid gehemmt oder völlig unterbunden wird. Ein niedriger Druck führt jedoch zu einem überraschenden und deutlich erkennbaren Anstieg der'Reaktionsgeschwindigkeit, insbesondere dann, wenn der Wasserstoffpartial -druck in dem Reaktionssystem bis in die Nähe von praktisch Null reduziert wird.The prior art methods do not suggest that the pressure is a reaction parameter of particular importance. It was, however found that the hydrogen pressure is related to the rate of reaction and under special conditions also on the yield of the desired product particularly affects. High pressures, e.g. over 144.5 atü (2500 psig) in addition, that the cadmium-catalyzed dehydrogenation of triethanolamine with sodium hydroxide is inhibited or completely prevented. However, low pressure leads to one surprising and clearly recognizable increase in the reaction rate, in particular then when the hydrogen partial pressure in the reaction system is close to is reduced from practically zero.

Um die bestmögliche Ausnutzung der Anlage und eine Herstela lung von Nitrilo-Essigsäure mit niedrigstmöglichen Kosten zu erreichen, muß die höchstmögliche Reaktionsgeschwindigkeit mit der nötigen Selektivität angestrebt werden Die -ses Ergebnis kann erfindungsgemäß dadurch erreicht weren, daß Wasserstoff aus dem reaktionsseitigen Teil der Anlage so rasch wie er gebildet wird, entfernt wird und dadurch, daß der Wasserstoffpartialdruck über der Reaktionsmischung so nahe wie möglich bei Null gehalten wird. Eine Maßnahme, um das zu erreichen, besteht darin, daß die Reaktion unter Rückflußbedingungen durchgeführt wird, so, daß der gebildet te Wasserstoff rasch mit dem aufsteigenden Lösungsmittel, in diesem Falle Wasserdampf, abgeführt wird. Der Wasser -dampf wird kondensiert und in das Reaktionssystem zurückgeführt, um die Wasserkonzentration zumindest mit dem oben beschriebenen Minimalwert aufrechtzuerhalten, der Wasser stoff wird durch Abblasen über ein entsprechendes Drosselventil aus dem System ausgeführt. Die Rückflußbedingungen müssen derart gewählt sein, daß ein übermäßiger Wasserverlust verhindert wird. II Das Reaktionsgleichgewicht der Reaktion von Alkalimetallhydroxiden mit Amnoalkoholen zur Bildung von Metallalkoxiden und Wasser ist gut bekannt. In dem Maße, in dem man Waer aus dem Reaktionssystem entweichenläßt, wird das Reaktionsgleichgewicht In Richtung der Endprodukte verschoben und die Bestandteile, die zur Durchführung der gewünschten Reaktion erforderlich sind, bleiben nicht länger im System. Das heißt genauer» ein Reaktions -teilnehmer ist dann entfernt worden und das wichtige stö -chiometrische Verhältnis ist nicht mehr gegeben. Das Wie -derersetzen des Wassers in periodischen Zeitabständen er -laubt zwar ein Wiederingangsetzen der Reaktion, aber nur mit einem beträchtlichen Aufwand an Zeitverlust. Daher muß der gesamte Druck des Reaktionssystem derart gewählt wer -den, daß bei der gewünschten Reaktionstemperatur der Was -sergehalt des Reak,tionsgemisches nicht weniger als 1 Mol pro Mol umzusetzender Hydroxykthylgruppe beträgt. Derartige Drucke liegen im allgemeinen Uber der 7,2 atü-(125 psig)-Marke.In order to make the best possible use of the system and to produce To achieve nitrilo-acetic acid at the lowest possible cost must be the highest possible The speed of reaction with the necessary selectivity is aimed for Result can be achieved according to the invention that hydrogen from the reaction side Part of the plant as quickly as it is formed, is removed and in that the Hydrogen partial pressure across the reaction mixture as close to zero as possible is held. One measure to achieve this is to have the response is carried out under reflux conditions, so that the hydrogen formed quickly with the rising solvent, in this case water vapor will. The water vapor is condensed and returned to the reaction system, in order to maintain the water concentration at least with the minimum value described above, the hydrogen is blown off through a corresponding throttle valve System running. The reflux conditions must be chosen so that an excessive Water loss is prevented. II The reaction equilibrium of the reaction of alkali metal hydroxides with amno alcohol Formation of metal alkoxides and water is well known. To the extent that water is released from the reaction system, the reaction equilibrium is shifted in the direction of the end products and the components, that are necessary to carry out the desired reaction no longer remain in the system. More precisely, this means »a reaction participant has then been removed and the important stoichiometric ratio is no longer given. How to replace them of the water at periodic intervals allows a restart of the reaction, but only with a considerable amount of time lost. Therefore must the total pressure of the reaction system selected such that at the desired Reaction temperature the water content of the reaction mixture not less than Is 1 mole per mole of hydroxyethyl group to be reacted. Such prints lie generally above the 7.2 atmospheres (125 psig) mark.

Andererseits kann der Wasserstoffdruck in der Regel vor -teilhafterweise zur Regelung bzw. Mäßigung der Reaktionsgeschwindigkeit verwendet werden, z.B. im Anfangsstadium eines Verfahrens, das mit einer sehr großen Charge arbeitet, oder während des Beginns eines kontinuierlichen Verfahrens. Die anfänglich vorhandene Möglichkeit zur Aus -bildung einer sehr hohen Reaktionsgeschwindigkeit kann durch einen höheren Wasserstoffpartialdruck gedämpft werden, wobei gleichzeitig auch die Gefahr der Ausbildung eines heftigen Temperaturstoßes verringert wird. Die Re -aktionswärme kann dann auch sehr wirksam über den ersten Abschnitt der Reaktion verteilt werden, ohne daß umfangreiche und späterhin überflüssige Maßnahmen zur Verhinderung des "Durchgehens" der Temperatur als Polge eines allzu raschen Reaktionsablaufes nötig sind.On the other hand, the hydrogen pressure can usually be advantageous can be used to regulate or moderate the reaction rate, e.g. in Initial stage of a process that works with a very large batch, or during the start of a continuous process. The initially existing Possibility of training a very high reaction speed can be achieved by a higher hydrogen partial pressure are attenuated, at the same time also the Risk of the formation of a violent temperature surge is reduced. The heat of reaction can then also be distributed very effectively over the first part of the reaction, without extensive and subsequently superfluous measures to prevent the "Passing through" the temperature is necessary as a pole of an overly rapid reaction process are.

Als weiterer Vorteil der Ausführung des Verfahrens bei niedrigem Wasserstoffdruck ergibt sich die wirksame Aus -nUtzung des Cadmiumkatalysators. Es wurde gefunden, dass ein wirksamer Katalysator anscheinend in Form eines löslichen Cadmium-(II)-Komplexes vorliegen muß. Das Rexdoxpo -tential des Paares Cadmium(II)/Cadmium(O) liegt in dem Temperaturbereich, in dem das Verfahren ausgeführt wird, schon derart niedrig, daß/ein verhältnismäßig geringer Wasserstoffdruck genügt, um Cadmium(ii) zu Metall zu reduzie -ren. Innerhalb des Bereiches- der in der P-raxis verwendbaren Verfahrensbedingungen genügend Wasserstoffpartial -drucke von etwa über 50 % des Gesamtdampfdruckes in der Realctionszone, damit der ganze oder zumindest wesentli che Teile des Cadmiumkatalysatoranteiles bis zur metallischen Form reduziert werden, die dann ihrerseits katalytisch unwirksam ist. Dementsprechend würde sich in einem kontinuierlich geführten Verfahren metallisches Cadmium im Reaktionsgefäß ansammeln0 Obwohl metallisches Cadmium bestrebt ist, im alkalischen Milieu wieder in Losung zu gehen, bewirkt doch ein allzu hoher Partialdruck eine entgegengerichtete Triebkraft Das metallische Stadium stellt dann das Gleichgewichtsstadium darin indem es das Cadmium als Beschleunigungs-Agens unwirksam macht und die Sedimentationstendenz verstärkt. Wenn jedoch der Wasserstoffpartialdruck weniger als 50 % des Gesamtdruckes beträgt, verschiebt sich das Gleichgewicht von der metallischen Form des Cadmiums in Richtung des Komplexes. Der Komplex kann sich im alkalischen Milieu lösen und in die Reaktion eingreifen.Another advantage of running the process at low hydrogen pressure results in the effective utilization of the cadmium catalyst. It was found, that an effective catalyst appears to be in the form of a soluble cadmium (II) complex must be present. The Rexdox potential of the pair cadmium (II) / cadmium (O) is in the temperature range in which the method is carried out, already in such a way low that / a relatively low hydrogen pressure is sufficient to generate cadmium (ii) to reduce to metal. Within the range that can be used in practice Process conditions sufficient hydrogen partial pressures of about 50% of the Total vapor pressure in the Realctionszone, so that the whole or at least essential certain parts of the cadmium catalyst content are reduced to metallic form, which in turn is catalytically ineffective. Accordingly, it would turn out to be a continuously run processes accumulate metallic cadmium in the reaction vessel 0 Although metallic cadmium tends to go back into solution in an alkaline environment to go, too high a partial pressure causes an opposing driving force The metallic stage then represents the equilibrium stage in it by the Cadmium as an accelerating agent makes ineffective and the sedimentation tendency reinforced. However, if the hydrogen partial pressure is less than 50% of the total pressure the equilibrium shifts from the metallic form of the cadmium towards the complex. The complex can dissolve and intervene in the reaction.

Der genaue Mechanismus, nach dem Cadmium in dieser Reak -tion seine BeschleuniOzungswirkung ausübt, ist nicht mit letzter Sicherheit bekannt. Es ist anzunehmen, daß in dem Nitriloäthanol-Alkalihydroxyd-Wasser-System ein löslicher Komplex mit bivalentem Cadmium gebildet wird. Es muß angenommen werden, daß das bivalente Cadmium bei der Ausübung seiner Beschleunigungswirkung durch Reduktion in ein niedrigeres Valenzstadium überführt und dabei eine Carboxylat-Gruppe gebildet wird. Das Cadmium mit der niedrigeren Va -lenzstufe wird dann unmittelbar durch Wasser wieder oxy -diert mit eingehender Freisetzung von Wasserstoff und steht zur erneuten Komplexbildung wieder zur Verfügung, wobei nunmehr auch die Bildung von Komplexen mit Verbindungen möglich ist, welche Carboxylat-Gruppen enthalten. Der Komplex aus Nitrilotri-Essigsäure und Natrium überwiegt dann entsprechend dem Massenwirkungsgesetz in dem Maße, in dem sich die Reaktion ihrem Ende nähert. Obwohl diese Theorie durchaus einleuchtend ist, kann sie jedoch nur als eine mögliche Erklärung, nicht aber als Grundlage für Steuerungsmaßnahmen dienen. Der Komplex aus Cadmium-NTA (Nitriiotri-Essigsäure) -Natrium ist unter den Reaktionsbedingungen in der wässlgenlösung des Endproduktes NTA(Na)3 (Trinatriumnitrilotriacetat) etwas löslich, unter den normal Ublichen Temperaturen ist er jedoch im wesentlichen unlöslich und kann so leicht auf physikalischem Wege von dem Endprodukt, z.B. durch Filtrieren, Zentrifugieren oder dergl., abgeschieden werden.The exact mechanism by which cadmium acts in this reaction Accelerating effect is not known with absolute certainty. It is to assume that a soluble in the nitriloethanol-alkali hydroxide-water system Complex is formed with bivalent cadmium. It must be assumed that that bivalent cadmium when exercising its accelerating effect through reduction transferred to a lower valence state, thereby forming a carboxylate group will. The cadmium with the lower valence level is then immediately through Water re-oxydates with a thorough release of hydrogen and is available renewed complex formation available again, with the formation of Complexes with compounds is possible which contain carboxylate groups. Of the complex from nitrilotriacetic acid and sodium then predominates accordingly the law of mass action as the reaction approaches its end. Although this theory is quite plausible, it can only be seen as a possible one Explanation, but not serve as a basis for control measures. The complex from cadmium-NTA (nitriiotri-acetic acid) -sodium is under the reaction conditions something in the aqueous solution of the end product NTA (Na) 3 (trisodium nitrilotriacetate) soluble, but at normal temperatures it is essentially insoluble and can thus easily be removed from the end product by physical means, e.g. by filtration, Centrifugation or the like. To be deposited.

Der auf diese Weise isolierte Cadmium-NTA-Na-Komplex hat darüberhinaus den Vorteil, daß er in das Reaktionssystem wieder zurückgeführt werden kann, wo er sich nicht nur in dem Gemisch der wässrigen Lösungen von Nitri]otriäthanol und Alkalihydroxid auflöst, sondern auch unmittelbar den ursprünglichen Cadmium(II)-Komplex zurUckbildet, mit seiner offensichtlich voll wiederhergestellten Beschleuni -gungswirkung gegenüber der Umwandlung von Nitrilotriäthanol/ Wasser/Alkalihydroxid in NTA(Na)3.The cadmium-NTA-Na complex isolated in this way also has the advantage that it can be returned to the reaction system wherever it is not only found in the mixture of aqueous solutions of nitrate and triethanol Alkali hydroxide dissolves, but also directly the original cadmium (II) complex retreats, with its obviously fully restored acceleration effect versus the conversion of nitrilotriethanol / water / alkali hydroxide into NTA (Na) 3.

Die nachfolgend aufgeführten Beispiele zeigen die aus vielerlei Hinsicht vorteilhaften Effekte des erfindungsgemässen Verfahrens. Diese Beispiele dienen mehr der Erläutge -rung von charakteristischen bzw. vorbildlichen Ausrührungsformen als der Darlegung des Anwendungsbereiches.The examples below show this in many ways advantageous effects of the method according to the invention. These examples serve more about the explanation of characteristic or exemplary embodiments than the presentation of the scope.

Beispiel 1 Zur beispielsweisen Ausführung eines diskontinuierlichen Verfahrens wird ein Autoklav mit etwa 3,8 1 Rauminhalt mit 300 g Nitrilotriäthanol, 300 g Natriumhydroxid (Überschuß 24 k), 550 g Wasser und 15 g Cadmiumoxid beschickt. Der geschlossene Autoklav wird dann über einen wassergekühlten Rückflußkühler mit einem proportional einstellbaren Uber -druckventil, das auf etwa 28,9 atü (500 psig) eingestellt ist, verbunden und dann daran ein Hygrometer angeschlos -sen. Von dem Zeitpunkt an, von dem das erste Gas entweicht bzw. der Gesamtdruck von 28,9 -atü (500 psig) erreieht wird, bis zu dem Zeitpunkt, wo 133 Liter (9,4 SCF) an Gas(+99 ffi der Theorie) entwichen sind, vergehen etwa 80 Minuten. Nach der Abkühlung auf Raumtemperatur wird Wasser bis zum Gesamtgewicht auf etwa 1500 g zugegeben. Der unlösliche Komplex von C1-NTANa wird abfiltriert (Trockengewicht 32 g). Nach Entfernung von restlichem Cadmium durch Niederschlag als Sulfid und anschließende Filtration wird das Filtrat mit Hilfe der Kernresonanzspektroskopie unter Verwendung von Natriumacetat als Standard analysiert. Das Spektrum zeigt, daß 97 % der Hyd thylgruppen in Carboxymethylgruppen umgewandelt wurden. Dies entspricht einer Ausnutzung der Charge von mehr als 90 % und einer Ausbeute an NTA(Na)3 von 90 % (ohne BerücksichtSng des Anteiles, der mit dem Katalysator abgeschieden wurde2 Beispiel 2 Nachfolgend soll der hemmende Effekt von hohen asserstoffdrucken gezeigt werden. Example 1 For the exemplary implementation of a discontinuous Procedure is an autoclave with about 3.8 1 volume with 300 g of nitrilotriethanol, 300 g of sodium hydroxide (excess 24 k), 550 g of water and 15 g of cadmium oxide are charged. The closed autoclave is then used with a water-cooled reflux condenser a proportionally adjustable pressure relief valve, that to about 28.9 atmospheres (500 psig), and then attached a hygrometer to it -sen. From the point in time from which the first gas escapes or the total pressure of 28.9 -atü (500 psig) is reached to the point where 133 liters (9.4 SCF) have escaped to gas (+99 ffi theory), it takes about 80 minutes. To cooling to room temperature turns water up to total weight about 1500 g added. The insoluble complex of C1-NTANa is filtered off (dry weight 32 g). After removal of the remaining cadmium by precipitation as sulfide and subsequent filtration is the filtrate with the help of nuclear magnetic resonance spectroscopy analyzed using sodium acetate as a standard. The spectrum shows that 97% of the hyd thyl groups were converted to carboxymethyl groups. This matches with a utilization of the batch of more than 90% and a yield of NTA (Na) 3 of 90% (without taking into account the proportion that was deposited with the catalyst2 Example 2 The following shows the inhibiting effect of high hydrogen pressures will.

Ein 300-ccm-Autoklav wurde bei jedem Ansatz mit o,5 g Cadmiumoxid je 10 g Nitriloäthanol, Natriumhydroxyd und Was -ser beschickt. Der Autoklav wurde dann mit Wasserstoff bis auf den in der Tabelle angegebenen Druck gefüllt. Danach wurde er aufgeheizt, wobei die Temperaturregeleinrichtung auf 2050 C (4000 F) eingestellt war, und zwar so lange,bis kein weiterer Druckanstieg mehr beobachtet werden konnte.A 300 cc autoclave was filled with 0.5 g of cadmium oxide for each batch 10 g each of nitriloethanol, sodium hydroxide and water are charged. The autoclave was then filled with hydrogen up to the pressure given in the table. Thereafter it was heated with the temperature control device set to 2050 C (4000 F) until no further increase in pressure could be observed.

Wärmeentwicklungen wurden bei den Ansätzen A und B beobachtet, wo die Temperatur kurzzeitig über 2050 C (400 F) an -stieg. Die Reaktionsprodukte wurden in Wasser gelöst, filtriert und durch Auswertung des Kernresonanzspektrums ana -lysiert.Heat developments were observed in batches A and B, where the temperature briefly rose above 2050 C (400 F). The reaction products were dissolved in water, filtered and analyzed by evaluating the nuclear magnetic resonance spectrum.

An- Wasser- End - - PH am umge - (Zeit) Zusammensetzg.On water end - - PH on the reverse - (time) composition.

satz stoff - druck Ende setztes Stun - des Reaktionszusatz Triätha- den produktes nolamin atü (psig) atü (psig) atü (psig) % %Mono+%Di++%NTA +++ A - (-) 69,4(1200) 57,8 (1000) 100 >8 - - 95 B 28,9 (500) 109,8(1900) 98,5 (1700) 100 8 42 50 C 57,9(1000) 132,9(2300) 121,4 (2100) 100 >8 76 16 8 D 86,7(1500) 156,1(2700) 144,5 (2500) 46 >8 100 - -E - (-) 11,5 (200)~96 (-10) 100 1,8 - - 95 F 11,5 (200) 11,5 (200)~96 (~10) 100 1,9 - - 92 +% Mono bedeutet: % Bishydroxiäthylglycin als Natriumsalz, Di Di bedeutet: % Hydroxyäthyliminodi-Essigsäure als Natriumsalz, +++% NTA bedeutet: % Nitrilotri-Essigsäure als Natriumsalz. set substance - pressure end set hour - of the reaction additive trietha- the product nolamin atü (psig) atü (psig) atü (psig)%% Mono +% Di ++% NTA +++ A - (-) 69.4 (1200) 57.8 (1000) 100> 8 - - 95 B 28.9 (500) 109.8 (1900) 98.5 (1700) 100 8 42 50 C 57.9 (1000) 132.9 (2300) 121.4 (2100) 100> 8 76 16 8 D 86.7 (1500) 156.1 (2700) 144.5 (2500) 46> 8 100 - -E - (-) 11.5 (200) ~ 96 (-10) 100 1.8 - - 95 F 11.5 (200) 11.5 (200) ~ 96 (~ 10) 100 1.9 - - 92 +% Mono means:% bishydroxyethylglycine as sodium salt, Di Di means:% Hydroxyäthyliminodi-acetic acid as sodium salt, +++% NTA means:% nitrilotriacetic acid as sodium salt.

Die Ansätze v und F wurden als Vergleichsversuche entsprechend den Bedingungen des erfindungsgemäßen Verfahrens in der glei -chen Weise und mit ähnlichen Cargenzusätzen in den verschlos -senen Autoklaven auf 2050 C (4000 F) erhitzt, jedoch mit dem Unterschied, daß in den Autoklavenverschluß ein Rückflußkühler, ein Druckregulierventil und in der von dem Druckregulierventil wegfUhrenden Leitung ein Hygrometer zwischengeschaltet waren. Approaches v and F were used as comparative tests according to Conditions of the method according to the invention in the same way and with similar Cargo additives in the closed autoclave heated to 2050 C (4000 F), however with the difference that there is a reflux condenser and a pressure regulating valve in the autoclave closure and a hygrometer is interposed in the line leading away from the pressure regulating valve was.

Beispiel 3 An einer für kontinuierliche Verfahrensweise bei 199° C (390° F) und für kontlnuierliche Abführung von Wasserstoff unter ge -steuerten Druckbedingungen bestimmten Apparatur werden die Vorratsgefäße für die Zuführung der Ausgangsstoffe im Verhältnis von drei Mol Natriumhydroxyd und 20-50 Mol Wasser pro ein Mol Nitriloäthanol beschickt Das Cadmium wird als Oxyd in einer Menge von 0.05 Mol pro Mol Nitriloäthanol zugegeben. Das normalerweise unlösliche orangerote feste @@@mumoxid löst sich rasch auf und gibt eine farblose Lösung. Um den Effekt des Einflusses des Wasserstoffpartialdruckes deutlich zu zei -gen, wird die Verweilzeit in der Reaktionszone auf etwa fünf Minuten eingestellt. Example 3 On a continuous procedure at 199 ° C (390 ° F) and for continuous discharge of hydrogen under controlled The apparatus used for certain pressure conditions will be the storage vessels for the supply of the starting materials in a ratio of three moles of sodium hydroxide and 20-50 moles of water per one mole of nitriloethanol charged. The cadmium is used as an oxide in an amount of 0.05 mole per mole of nitriloethanol was added. The normally insoluble orange-red solid @@@ mumoxid dissolves quickly and gives a colorless solution. In order to clearly show the effect of the influence of the hydrogen partial pressure, the residence time in the reaction zone is adjusted to about five minutes.

Der generelle Fortschritt der Reaktion und die Geschwindigkeiten der Einzelreaktionen können durch Bestimmen des Verbrauches an Natriumhydroxid im austretenden Reaktionsgemisch verfolgt werden. Der Einfluß des Wasserstoffdruckes auf die Reaktionsgeschwindigkeit läßt sich aus den nachrolgenden Daten entnehmen, die bei einer Reaktionstemperatur von 1990 C (3900 F) gewonnen wurden.The general progress of the reaction and the speeds of the Individual reactions can be determined by determining the consumption of sodium hydroxide in the exiting Reaction mixture are followed. The influence of the hydrogen pressure on the reaction rate can be inferred from the following data that at a reaction temperature from 1990 C (3900 F).

An- Druck +) Partialdruck PH in « % Um- relatisatz H2 voi gesam- setzung ve Re -ten Druck ++) aktionsatü (psig) atü (psig) atü (psig) geschwindigkeit F 11,5 (200) o,6 i10) 5 % 11,4 1 G 15,0 (260) 3,5 (60) 23 % 8,2 0,7 H 20,£ (360) 9,2 (160) 44 % 3,5 0.3 +) gesamter Dampfdruck über dem Reaktionssystem, ++) bestimmt am Verbrauch an Natriumhydroxid.Pressure +) partial pressure PH in% ratio H2 of total ve Re -ten pressure ++) actionatü (psig) atü (psig) atü (psig) speed F 11.5 (200) o.6 i10) 5% 11.4 1 G 15.0 (260) 3.5 (60) 23% 8.2 0.7 H 20, £ (360) 9.2 (160) 44% 3.5 0.3 +) total vapor pressure over the reaction system, ++) determined by consumption of sodium hydroxide.

Bei den vorgenannten Versuchen wurden Fließgeschwindigkeit und Konzentrationen konstant gehalten. Die aufgeführten Daten ergeben klar den Vorteil der Verfahrensführung bei einem niedrigen Wasserstoffpartialdruck und begründen in Verbindung mit entsprechenden anderen Beobachtungen das Anstreben einer Verfahrensweise bei Wasserstoffpartialdrucken von weniger als 50 % des gesamten Dampfdruclses. Die für diese Reaktion brauchbaren Katalysatoren sind nicht dahingehend beschränkt, daß man zur beginnenden Einleitung für das Sy -stem ausschließlich au den oben beschriebenen Cadmium(II)-Komplex angewiesen ist. Ebenso geeignet ist Cadmium in me -tallischer Form oder als entsprechendes Salz oder Komplex mit mindestens teilweiser und ausreichender Löslichkeit in dem System Triäthanolamin/Alkalihydroxyd, wobei dann eine wirksame Menge des oben beschriebenen Cadmium(II)-Komplexes gebildet wird. Weitere Metalle zeigen' ebenfalls die gewünschten katalytischen Eigenschaften, jedoch nicht unbedingt mit dem gleichen Maß an Wirksamkeit, so z.B. Nickel, Paladium und Zink. Während Natriumhydroxid das am besten geeignete Alkalimetallsalz darstellt, sind jedoch andere Alkali- und Erdmetalle in Form ihrer Hydroxide geeignet, so z.B. Lithium-Bariumhydroxid hydroxid, Calziumhydroxid/und Kaliumhydroxid. Weitere Versuche haben ergeben, daß Reaktionszeiten bzw. Verweilzeiten in der Reaktionszone im Bereich zwischen zehn Minuten und zehn Stunden möglich sind, daß man jedoch die besten Ergebnisse dann erreicht, wenn diese Zeiten bei weniger als zwei Stunden liegen. Die bevorzugte Reaktionszeit liegt bei nicht mehr als dreißig Minuten.In the aforementioned experiments, the flow rate and concentrations were kept constant. The data listed clearly show the advantage of the procedure at a low hydrogen partial pressure and justify in conjunction with corresponding other observations suggest trying to operate at partial hydrogen pressures less than 50% of the total steam pressure. The ones useful for this reaction Catalysts are not limited to starting initiation for the system depends exclusively on the cadmium (II) complex described above is. Cadmium in metallic form or the equivalent is also suitable Salt or complex with at least partial and sufficient solubility in the system triethanolamine / alkali hydroxide, in which case an effective amount of the cadmium (II) complex described above is formed. Show more metals' also the desired catalytic properties, but not necessarily with the same level of effectiveness, such as nickel, palladium and zinc. While sodium hydroxide is the most suitable alkali metal salt, but are other alkali and Earth metals suitable in the form of their hydroxides, e.g. lithium barium hydroxide hydroxide, Calcium hydroxide / and potassium hydroxide. Further experiments have shown that response times or residence times in the reaction zone in the range between ten minutes and ten Hours are possible, but the best results are achieved when these Times are less than two hours. The preferred response time is no more than thirty minutes.

Beispiel 4 Ein mit Kupfer ausgekleideter, etwa 3,8 Liter fassender Autoklav wird mit 300 g Nitrilotriäthanol, 300 g Natriumhydroxyd, 425 g Wasser und 39 g des rohen Cadmium-NTA-(Na)-Komplexes aus einem früheren Versuch beschickt. Nachdem der Autoklav mit Wasserstoff auf einen Druck von 23,1 atü (400 psig) und auf die Reaktionstemperatur gebracht wurde, wird der Druck mit Hilfe eines proportional wirkenden Druckregelventils bei 23,1 atü (400 psig) gehalten. Der Wasserstoff entweicht durch das Druckregelventil und wird durch ein Hygrometer geführt. Example 4 A copper-lined, approximately 3.8 liter capacity Autoclave is with 300 g of nitrilotriethanol, 300 g of sodium hydroxide, 425 g of water and 39 g of the crude cadmium-NTA (Na) complex from a previous experiment were charged. After the autoclave has been pressurized to 23.1 atmospheres (400 psig) and was brought to the reaction temperature, the pressure is proportional with the help of a acting pressure regulator at 23.1 atmospheres (400 psig). The hydrogen escapes through the pressure control valve and is passed through a hygrometer.

Das Reaktionsgemisch wird für 7 Stunden auf 2180 C (4250 F) erhitzt. Insgesamt werden etwa 125 1 (E,8 SCF) an Wasser -stoff (93 % der Theorie) gemessen. Nach dem Abkühlen werden 857 g Wasser zugegeben und das Gemisch filtriert. Der Katalysatorniederschlag wiegt 31,5 g. Das Filtrat wird danach mit Natriumsulfid behandelt, um restliche Spuren an Cadmium niederzuschlagen, und dann auf den Gehalt an NTA(Na3) ana -lysiert. Das Endprodukt besteht aus 75 % NTA(Na)3 und 25 % an IDA (dem Natriumsalz der Iminodiessigsäure). Daraus ist zu ersehen, daß ein außerhalb der beschriebenen Bedingungen durchgeführtes Verfahren zwar zu einem guten Umsetzungsgrad, aber trotz der Verlängerten Reaktionsdauer zu einer unbe -friedigenden Zusammensetzung des Endproduktes führt. Die Reaktionsdauer kann durch eine Verfahrensführung bei Temperaturen über 2180 C (4250 F) und durch einen verhältnismässig geringen Wassergehalt verkürzt werden, wie das die in der nachfolgenden Tabelle aufgestellten Ergebnisse weiterer Versuche zeigen. Der Gesamtdruck bei diesen Versuchen betrug 23,1 atü (400 psig) in allen Fällen.The reaction mixture is heated to 2180 C (4250 F) for 7 hours. A total of about 125 liters (E, 8 SCF) of hydrogen (93% of theory) are measured. After cooling, 857 g of water are added and the mixture is filtered. The catalyst precipitate weighs 31.5 g. The filtrate is then treated with sodium sulfide to remove any remaining Precipitate traces of cadmium, and then analyze for the content of NTA (Na3). The end product consists of 75% NTA (Na) 3 and 25% IDA (the sodium salt of iminodiacetic acid). It can be seen from this that a Procedure to a good degree of implementation, but despite the lengthened ones Reaction time leads to an unsatisfactory composition of the end product. The reaction time can be increased by carrying out the process at temperatures above 2180 C (4250 F) and shortened by a relatively low water content, like the results of further experiments shown in the table below demonstrate. The total pressure in these runs was 23.1 atmospheres (400 psig) in all Cases.

An- 1.) Reaktions- 2.) 2.) 1.) Zeit satz Wasser temperatur Ausbeute Ausbeute g Stung C ( F) NTA(Na)3 IDA(Na)2 CDO den A 600 2050 (4000) 73s6 26;4 7,5 20 B 375 232°(450°) 87,9 21,1 5,0 22 C 375 233° (452°) 89,8 10,2 8,5 22 Es wurden einige Versuche durchgeführt, bei denen die an -fängliche Beschickung der Reaktionszone zusammengesetzt war aus einem Gewichtstsil Nitrilotriäthanol, 3 Gewichtsteilen NaOH und 3 Gewichtsteilen Wasser, sowie einer entsprechen -den Menge an Cadmiumkatalysator. Der Gesamtdruck wurde wShrend der ganzen Reaktion bei einer Temperatur von 2500 C (500° F) und bei etwa 27,4 atü (475 psig) gehalten, wobei jedoch das Entweichen der Dampfphase nicht selektiv gesteuert wurde. Der so eingetretene Verlust an Wasser aus dem System führte zur Bildung eines nicht flüssigen Kuchens im Reaktionsgefäß. Der sich nach Entnahme des Kuchens und seiner Analyse ergebende Gehalt an Trinatriumsalz der Nitrilotri -essigsäure ist weit entfernt von einem befriedigenden Brgebnis. Weiterhin wurde - unabhängig von den dabei eingehaltenen.1.) reaction 2.) 2.) 1.) time rate water temperature yield Yield g Stung C (F) NTA (Na) 3 IDA (Na) 2 CDO den A 600 2050 (4000) 73s6 26; 4 7.5 20 B 375 232 ° (450 °) 87.9 21.1 5.0 22 C 375 233 ° (452 °) 89.8 10.2 8.5 22 There were some experiments were carried out in which the initial charge to the reaction zone It was composed of one part by weight of nitrilotriethanol and 3 parts by weight of NaOH and 3 parts by weight of water and a corresponding amount of cadmium catalyst. The total pressure was maintained during the entire reaction at a temperature of 2500 C (500 ° F) and held at about 27.4 atmospheres (475 psig) but with the escape the vapor phase was not selectively controlled. The loss of water that occurred in this way from the system resulted in the formation of a non-liquid cake in the reaction vessel. The trisodium salt content obtained after removing the cake and analyzing it nitrilotriacetic acid is far from satisfactory. Furthermore - regardless of the adhered to.

Zeit Temperatur- und Druckbedingungen - keinerlei weitere Umwandlund zu dem gewünschten Produkt mehr beobachtet, nach dem das ursprünglich in der Reaktionszone vorhandene Wasser weggegangen war. Weitere Versuche zeigten, daß die Kuchen -bildung auch dann eintritt, wenn auch dire gewünschte Reaktion - zumindest teilweise - weiterhin noch abläuft» wenn der Wassergehalt im Reaktion ystem weniger als 25 %, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmasse, beträgt. Es wur -de in gleicher Weise gefunden, daß die am besten durchführbaren Verfahrensbedingungen dann gegeben sind, wenn die Reaktionsmasse die Konsistenz einer pumpbaren FlUsslgkeit behält, was seinerseits bedingt, daß Wasser in einer Menge von etwa 30 %, bezogen auf das Gewicht der gesamten Reak -tionsmasse, anwesend ist.Time, temperature and pressure conditions - no further transformation to the desired product more observed after that originally in the reaction zone existing water had gone away. Further experiments showed that the cake formation occurs even if you have the desired reaction - at least partially - continues to run off »if the water content in the reaction system is less than 25%, based on the total weight of the reaction mass. It was in the same way found that the most practicable process conditions are given when the reaction mass has the consistency of a pumpable liquid retains, which in turn requires that water in an amount of about 30%, based to the weight of the total reaction mass, is present.

Bei diesen und ähnlichen Versuchen wurde ferner beobachtet, daß - obwohl dann zwar die Reaktionsgeschwindigkeit mit der Temperatur ansteigt, - Temperaturen über 2600 C (500° F) die gewünschte Reaktion merklich nachteilig beeinflussen und daß bei etwa 2880 C (5500 F) und darüber Abbauprodukte und unerwünschte Nebenreaktionen ebenso deut-lich wie völlig unerträglich werden.In these and similar experiments it was also observed that - although the rate of reaction then increases with temperature, - temperatures above 2600 C (500 ° F) significantly adversely affect the desired reaction and that at about 2880 C (5500 F) and above, degradation products and undesirable side reactions become as clear as completely unbearable.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Verfahrensweise innerhalb der bestimmten Grenzen und besonders unter Ein -haltung eines Wasserstoffpartialdruckes von weniger als 50% des Gesamtdruckes in der Reaktionszone dazu führen, da as gewünschte Produkt in der eingangs festgelegten Mindest -menge und in weniger als zwei Stunden erhalten werden kann.In summary, it should be noted that the procedure within the certain limits and especially while maintaining a hydrogen partial pressure of less than 50% of the total pressure in the reaction zone lead to the desired Product in the minimum quantity specified at the beginning and in less than two hours can be obtained.

So kann das Verfahren unter ähnlichen Bedingungen auch in -nerhalb vernüftiger verlängerter Zeiträume fortgesetzt werden, ohne daß Materialverluste sowohl hinsichtlich der Quantität als auch hinsichtlich der Qualität des Endpro -duktes auftreten.So the process can also be carried out in-house under similar conditions more reasonably extended periods of time can be continued without loss of material both in terms of quantity and in terms of the quality of the final product -duktes occur.

Beispiele 5 bis 8 Bei Versuchen an weiteren Aminoalkoholen, so z.B. an Diäthanolamin(5), Mono-(6) und Dipropanolamin (7) und HezaäthanoltrlAthylentetramin(8) mit einer geeigneten Einstellung der Menge an Alkalihydroxid unter entsprechender BerUcksichtigung des auszutauschenden Wasserstoffes bei den jeweiligen Aminoalkoholen in der jeweiligen Zusammensetzung des Reaktionsgemisches, wurde gefunden, daß hohe Ausbeuten bei entsprechend abgekürzten Reaktionszeiten erreicht werden, wenn die Bedingungen bezüglich Wassergehalt und Wasserstortpar -tialdruck in gleicher Weise eingehalten werden0 Beispiel 9 I-i einem mit Nickel ausgekleideten, 300 ml-Autoklaven sourden 17,4 g Bishydroxyäthylpipey'azin» 10 g Natriumhydroxid, 0,5 g Cadmiumoxyd und 30 g Wasser eingesetzt0 Nach einer Reaktion bei 11,5 atü (200 psig) über zwei Stunden wurde das Endprodukt - wie in Beispiel 1 beschrieben = behandelt und isoliert. Die unter Verwendung von Natriumacetat als Standardsubstanz durchgeführte Analyse mittels Kernresonanzspektroskopie zeigte eine im wesentlichen vollständige Umwandlung des Bishydroxyäthylpiperazins und - bezogen auf das eingesetzte Bishydroxyäthylpiperazin eine Ausbeute in Höhe von 96,1 % an Dinatriumsalz. Examples 5 to 8 In experiments on other amino alcohols, e.g. on diethanolamine (5), mono- (6) and dipropanolamine (7) and HezaäthanoltrlAthylenetetramin (8) with appropriate adjustment of the amount of alkali hydroxide under the appropriate Consideration of the hydrogen to be exchanged for the respective amino alcohols in the respective composition of the reaction mixture, it was found that high Yields can be achieved with correspondingly shortened reaction times if the Conditions with regard to water content and partial pressure of water in 0 Example 9 I-i a nickel-lined, 300 ml autoclave sources 17.4 g Bishydroxyäthylpipey'azin »10 g sodium hydroxide, 0.5 g of cadmium oxide and 30 g of water were used 0 After a reaction at 11.5 atmospheres (200 psig) The end product was treated as described in Example 1 for two hours and isolated. The one carried out using sodium acetate as the standard substance Analysis by nuclear magnetic resonance spectroscopy showed essentially complete Conversion of the Bishydroxyäthylpiperazin and - based on the Bishydroxyäthylpiperazin a 96.1% yield of disodium salt.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung: Die Herstellung von Salzen der Aminocarbonsäuren aus Aminoalkanolen und Alkalimetallhydroxyden in Gegenwart eines Katalysators wird wesentlich verbessert bezüglich höherer Ausbeuten bei verkürzten Reaktionszeiten, wenn die Reaktion in Gegenwart von höheren Wasserkonzentrationen und wesent -lich niedrigeren Wasserstoffpartialdruckbedingungen ausge -rührt wird. Besonders hervorragende Ergebnisse werden er -zielt bei der Herstellung des Trinatriumsalzes der Nitrilotri-Essigsäure aus Nitrilotiäthanol und wässerigem Alkali.Brief Summary of the Invention: The preparation of salts of the Aminocarboxylic acids from aminoalkanols and alkali metal hydroxides in the presence of a Catalyst is significantly improved in terms of higher yields at shortened Reaction times when the reaction is in the presence of higher water concentrations and significantly lower hydrogen partial pressure conditions. Particularly excellent results are achieved in the manufacture of the trisodium salt of nitrilotriacetic acid from nitrilotiethanol and aqueous alkali.

- Ansprüche- Expectations

Claims (6)

Ansprltche |1.)) Verfahren zur Herstellung von Aminosäure-Alkalisalzen urch Umsetzung von Alkalimetallhydroxid mit einem Aminoalkohol mit mindestens einer primären Alkoholgruppe, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in einem abgeschlossenen Reaktionraum in flüssiger Phase und im Temperaturbereich zwischen 199° C (3900 F) und 2880 (5500 F) erfolgt, wobei der Ansatz den entsprechenden Aminoalkohol und, be -zogen auf dessen primäre Alkoholgruppen, einen ueberschuß über die stöchiometrische Menge an Alkalimetallhydroxid, ferner Wasser im Bereich zwischen 25 und 70 Gewichtsprozenit, bezogen auf den gesamten Ansatz, sowie eine beschleunigend wirkende Menge eines katalytisch wirksamen Metallanteils der Gruppe Cadmium, Nickel, Palladium und Zink ent -hält und folgende, die Verbesserung bewdingende Maßnahmen eingehalten werden a) Abführung einer Mischung von Wasser und Wasserdampf als Über,kopf" -Dampf, b) Durchführung dieser Mischung durch einen Kühler und dortige Kondensation des Wassers,+ c) Rückführung des kondensierten Wassers in die Reaktions -Zone, d) Drosselung der Dampf- bzw. Gasabführung aus dem Kühler derart, daß in der Reaktionszone ein Druck im Bereich zwischen 7,2 atü (125 psig) und 101,1 atü (1750 psig), sowie ein Wasserstoffpartialdruck von weniger als 50 % dieses Druckes aufrechterhalten wird, mit dem Ergebnis, daß das Alkalimetallsalz der entsprechenden Aminosäure mit einer Ausbeute, bezogen auf den einge -setzten Aminoalkohol, von mindestens 80 % der theoretisch möglichen Menge und bei Reaktionszeiten von weniger als 120 Minuten erhalten wird. Claims | 1.)) Process for the production of amino acid alkali salts By reacting alkali metal hydroxide with an amino alcohol with at least one primary alcohol group, characterized in that the reaction is completed in a Reaction chamber in the liquid phase and in the temperature range between 199 ° C (3900 F) and 2880 (5500 F) takes place, the approach the corresponding amino alcohol and, based on its primary alcohol groups, an excess over the stoichiometric Amount of alkali metal hydroxide, furthermore water in the range between 25 and 70 percent by weight, based on the entire approach, as well as an accelerating amount of one catalytically active metal content of the group cadmium, nickel, palladium and zinc and the following measures for improvement are observed a) Removal of a mixture of water and water vapor as overhead "vapor, b) Implementation of this mixture through a cooler and condensation of the water there, + c) recirculation of the condensed water into the reaction zone, d) throttling of the Vapor or gas discharge from the cooler in such a way that there is a pressure in the reaction zone in the range between 7.2 atmospheres (125 psig) and 101.1 atmospheres (1750 psig), and a partial pressure of hydrogen sustaining less than 50% of that pressure, with the result that the alkali metal salt of the corresponding amino acid in a yield based on the amino alcohol used, of at least 80% of the theoretically possible amount and is obtained with reaction times of less than 120 minutes. 2.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Alkalimetallhydroxid Natriumhydroxid und als Aminoalkohol Nitrilotriäthanol eingesetzt werden.2.) Method according to claim 1, characterized in that the alkali metal hydroxide Sodium hydroxide and nitrilotriethanol as the amino alcohol can be used. 3.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als katalytisch wirkender Metallanteil Cadmium dem Ansatz in einer Menge von 0,2 bis 20 Grammatom, bezogen auf Me -tall, pro 100 Mol des entsprechenden Aminoalkohols zuge -geben werden.3.) The method according to claim 1, characterized in that as catalytic effective metal content cadmium the approach in an amount of 0.2 to 20 gram atom, based on metal, per 100 mol of the corresponding amino alcohol are added. 4.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser in Mengen zwischen 30 und 70 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gesamtgewicht der Charge, eingesetzt wird und während der Reaktion im wesentlichen in der Reaktionszone zurückgehalten wird.4.) The method according to claim 1, characterized in that the water in amounts between 30 and 70 percent by weight, based on the total weight of the Charge, is used and during the reaction essentially in the reaction zone is held back. 5.) Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß NaOH im Ansatz in einer Menge zwischen ;25 Mol und 3,0 Mol pro Mol Nitrilotriäthanol enthalten sind.5.) The method according to claim 2, characterized in that NaOH im Approach in an amount between; 25 moles and 3.0 moles per mole of nitrilotriethanol are. 6.) Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in Bereichen zwischen 7,2 atü (125 psig) bis 8,6 atü (150 psig) bei 1990 C (390° P) und zwischen 27,4 atü (475psig) bis 38,1 atü (660 psig) bei 260° C (500° F) liegt.6.) The method according to claim 5, characterized in that the pressure in ranges between 7.2 atmospheres (125 psig) to 8.6 atmospheres (150 psig) at 1990 ° C (390 ° P) and between 27.4 atmospheres (475 psig) to 38.1 atmospheres (660 psig) at 260 ° C (500 ° F).
DE2236120A 1972-07-22 1972-07-22 Process for the preparation of aminocarboxylic acid alkali metal salts from amino alcohols Expired DE2236120C3 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1992005144A1 (en) * 1990-09-25 1992-04-02 Ercros S.A. Method for obtaining derivatives of acetic acid

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WO1992005144A1 (en) * 1990-09-25 1992-04-02 Ercros S.A. Method for obtaining derivatives of acetic acid

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