DE2338341B2 - Process for the production of adipic acid dinitrile - Google Patents

Process for the production of adipic acid dinitrile

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Description

werden. „ , ■ · .will. ", ■ ·.

Es wurde nun gefunden, daß man bei einem kontinuierlichen Verfahren zur ElektrohydrodimerisierungIt has now been found that in a continuous Process for electrohydrodimerization

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung a5 von Acrylnitril zu A^P'"»"^!"^^1^^ von Adipinsäuredinitril durch Elektrolyse eines Acryl- geeignete Mischung aus AcryIn.trilWas«» nitrilstroms, der durch eine nicht-geteilte Elektrolyse- den und katalysierenden,Salzen /wacher zelle, die eine Kathode und eine Anode aufweist, ge- Elektroden durch e.ne "^^"ί^^ führt wird, durch periodisches Spülen der Kathode geführt werden und ^\άΐ The invention relates to a method for producing a5 of acrylonitrile to A ^ P '"» "^!" ^^ 1 ^^ of adipic acid dinitrile by electrolysis of an acrylic suitable mixture of AcryIn.trilWas «» nitrile stream, which is produced by a non-divided electrolysis - the and catalyzing, salts / awake cell, which has a cathode and an anode, leads through electrodes through e.ne "^^" ί ^^, through periodic rinsing of the cathode and ^ \ άΐ

und der Anode der Zelle mit einer basischen wäßrigen 30 die Anode mit isolierenden ^g ^ Waschlösung, die eine Konzentration der basischen wird, eine glattere Betnebsfuhrung ein schießhch geVerbindung im Bereich von etwa 1 bis 20 Uewichts- ringerer Spannungserfordern sse und erneN.cht.-Drozent aufweist tretens einer erheblichen Polarisation erreichen kann.and the anode of the cell with a basic aqueous 30 the anode with insulating ^ g ^ Washing solution, which is a concentration of the basic, a smoother operation of a better compound in the range of about 1 to 20 weight lower voltage requirements and non-non-alcoholic can reach a considerable polarization.

Die Elektrohydrodimerisierung (EHD) von Acryl- indem man eine wäßrige Lösung einer starken Base nitril unter Ausbildung von Adipinsäuredinitril hat 35 wie wäßriges Ka humhydroxyd per.od.seh durch d sich als wirtschaftlich attraktiv gezeigt. Adipinsäure- Zelle führt, um die Ahscheidungen ν der ^ dinitril ist ein wertvolles Vorläufermaterial für die entfernen und deren Oberflache wieder zu re^nenerem Herstellung von Nylonfasern. Die Erfindung betrifft daher e,η Verfahre, /urThe electrohydrodimerization (EHD) of acrylic by reacting an aqueous solution of a strong base nitrile to form adiponitrile has 35 such as aqueous Ka humhydroxyd per.od.seh by d as shown economically attractive. Adipic acid cell leads to the deposits ν der ^ dinitril is a valuable precursor material for the removal and their surface again to re ^ nerem production of nylon fibers. The invention therefore relates to e, η method, / ur

Bei diesem Verfahren wird ein wäßriger Elektrolyt, Herstellung von Ad.p.nsaured.n.tn d"^h,E'ektro1 ; der eine relativ große Menge eines leitenden anorga- ,0 eines zusammengesetzten Acryln rilstrom., der du ch nischen Salzes, wie Kaliumphosphat, und eine geringe eine nicht-geteilte Elektrolysezelle gefuh. ^ *^ ^ Menge eines katalytisch wirkenden organischen Salzes, eine Kathode und eine Anode a"fwe£;""f *e! *e wie Tetrabutylammoniumphosphat, enthält, kontinu- man periodisch die Zufuhrung des Acrylnitril^ rom, ierlich unter Elektrolysebedingungen zwischen zwei zu der Zelle unterbricht und die A node und Kathode geeigneten Elektroden im Kreis geführt. Zu diesem im 45 der Zelle während einer Zeit vornetwa 5 bis 30 Mmu en Kreislauf geführten Strom wird kontinuierlich Acryl- mit einer basisenen wäßrigen Waschlosung spult ώε nitril unter derartigen Bedingungen zugesetzt, daß sich die basische Verbindung in einer Konzentration im zwischen den beiden Elektroden eine Emulsion aus- Bereich von etwa 1 bis 20 Gewicht prozent m der bildet. In dem Maße, in dem die Elektrolyse abläuft, Lösung enthält und dann die Elektrolyse wieder aulwird aus der im Kreislauf geführten Emulsion eine 50 nimmt.In this method an aqueous electrolyte, producing Ad.p.nsaured.n.tn d "^ h, E 'ektro1; of a relatively large amount of a conductive inorganic, 0 a composite Acryln rilstrom, the ch du African salt. , like potassium phosphate, and a small non-divided electrolytic cell gefuh. ^ * ^ ^ amount of a catalytically active organic salt, a cathode and an anode a " fwe £;""f * e ! * e like tetrabutylammonium phosphate, the supply of the acrylonitrile ^ rom is continuously interrupted under electrolysis conditions between two electrodes suitable for the cell and the node and cathode suitable electrodes are circulated. Acrylic with a basic aqueous washing solution is continuously added to this current, which is circulated in the cell for a period of time before about 5 to 30 μm, under such conditions that the basic compound becomes an emulsion in a concentration between the two electrodes from about 1 to 20 percent by weight of the forms. To the extent that the electrolysis takes place, contains solution and then the electrolysis starts again, a 50 is taken from the circulated emulsion.

geringe Menge abgezogen. Dieses Material läßt man Weitere Ausführungsformen Gegenstande und Vor-small amount deducted. This material can be further embodiments objects and advantages

absitzen, worauf die organische Phase, die das ge- teile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Bewünschte Adipinsäuredinitril-Produkt enthält, zur Schreibung, den Beispielen und der Zeichnung. Isolierung und Gewinnung des Adipinsäuredinitril In der Zeichnung ist der Ablauf des erfindungs-Settle, whereupon the organic phase, which the parts of the invention result from the following desires Contains adipic dinitrile product, for writing, the examples and the drawing. Isolation and recovery of adipic acid dinitrile In the drawing, the sequence of the invention

abgezogen wird. Die wäßrige Phase wird dann wieder 55 gemäßen Verfahrens unter Anwendung der dabei verzu der im Kreislauf geführten Emulsion zugesetzt. Ein wendeten Vorrichtung in schematicher Weise darge-Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht stellt. .is deducted. The aqueous phase is then again 55 according to the method using the verzu added to the circulated emulsion. A turned device in a schematic manner darge feature of the method according to the invention consists. .

darin, daß dieses unter Anwendung einer nicht-geteil- Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, werden dasin that this is done using a non-dividing As can be seen from FIG

ten Zelle durchgeführt wird, d. h. einer Zelle, die keine Acrylnitril-Beschickungsmaterial und das mitiialffl Membran oder eine andersgeartete Einrichtung auf- 60 versetzte Frischwasser über die Leitungen 10 bzw. 1 weist, die den Raum zwischen den Elektroden in einen in die Leitung 12 eingeführt. Durch die Leitung U Kathodenraum und einen Anodenraum aufteilt. Die strömt eine im Kreis geführte Emulsion, die in den Verwendung einer derartigen nichtgeteilten Zelle weist Zellenbereich 1 hinein und du«h..d'e*en F|j!n tJLu™J den Vorteil einer unkompliziert aufgebauten Zelle und geführt wird. Die in der Zelle enthaltenen Elektroden einen relativ niedrigen inneren Widerstand der Zelle 65 sind im allgemeinen so angeordnet, daß dir ^wisclie"-auf raum zwischen ihnen vertikal verlauft. Die Emulsionth cell is carried out, ie a cell which has no acrylonitrile charge material and the mitiialffl membrane or some other type of device added fresh water via the lines 10 or 1, which introduces the space between the electrodes into the line 12. Divided by the line U cathode compartment and an anode compartment. Flowing a guided circle emulsion that has in the use of such non-shared cell range of cells into one and you "h .. d 'e * s F | j! n t JL u ™ J the advantage of an uncomplicated structure and cell. The electrode contained in the cell a relatively low internal resistance of the cell 65 are generally arranged so that you wisclie ^ "-. Proceeds vertically space between them, the emulsion

Obwohl der Betrieb einer nicht-geteilten Zelle bevor- kann durch diesen Zwischenraum entweder von oben zugt ist, sind in gewissen Fällen langanhaltende, glatt nach unten oder von anten nach oben strömen, uerAlthough the operation of a non-divided cell is pre- ferred through this gap either from above In certain cases long-lasting, smooth downward or upward flow from antennas are external

Zellenbereich 1 umfaßt eine oder mehrere Zellen, die ,toter Bedingungen betrieben werden, die für die elektrolytistbe Umwandlung von Acrylnitril in Adipinsäuredinitril geeignet sind. Durch die Leitung 12 strömt eine wäßrige Lösung von leitenden anorganischen Salzen, wie Alkalimetallphosphatsaizen, und einer geringeren Menge katalytisch wirkender TetraalkvlamnioniumsaUe (TAA-Salze), wie Tetrabutylammoniumphosphat. Ferner sind organische Produkte und Nebenprodukte vorhanden. Der durch die Leitung 12 ίο geförderte Strom wird im folgenden als »zusammengesetzter Acrvlnitrilstrom« bezeichnet. Über die Leitung 13 w'rd aus dem Zellenbereich 1 eine emulgierte Mischung entnommen, die über den Filter 2 geführt und in den Gasabscheider 3 eingebracht wird. In diescm Abscheider werden Gase, insbesondere Sauerstoff, über die Leitung 14 aus dem System abgeführt. Der im wesentlichen gasfreie flüssige Strom wird dann über die Leitung 19 in die Heizeinrichtung 7 und anschließend über die Leitung 12 erneut in den Zellenbereich 1 eingeführt. Der Filter, der Gasabscheider, die Pumpen, Hei/einrichtungen, Be:,i.!iickungsöffnungen usw. müssen nicht in der Weise angeordnet sein, wie sie in dem Schema dargestellt sind, sondern können auch in anderer Reihenfolge vorliegen.Cell area 1 comprises one or more cells which are operated in dead conditions and which are suitable for the electrolytic conversion of acrylonitrile to adipic dinitrile. An aqueous solution of conductive inorganic salts, such as alkali metal phosphate salts, and a smaller amount of catalytically active tetraalkylene ammonium salts (TAA salts), such as tetrabutylammonium phosphate, flows through line 12. There are also organic products and by-products. The stream conveyed through line 12 is referred to below as the "composite acrynitrile stream". R removed via line 13 w 'd of the cell region 1, an emulsified mixture that is passed through the filter 2 and introduced into the gas separator. 3 In this separator, gases, in particular oxygen, are discharged from the system via line 14. The essentially gas-free liquid stream is then introduced into the heating device 7 via the line 19 and then again into the cell area 1 via the line 12. The filter, the gas separator, the pumps, heating devices, filling openings etc. do not have to be arranged in the way they are shown in the diagram, but can also be in a different order.

Der Zellenbereich 1 wird unter Bedingungen betrieben, die: eine Temperatur von 32,2 bis 65,6 C, einen Druck von Atmosphärendruck oder fast Atmosphärendruck. eine lineare Geschwindigkeit der Emulsion von 1,52 bis 182,9 cm/see, eine Hmulsion mit einem Gehalt an organischen Materialien von 2 bis 12 Gewichtsprozent, bezogen auf den gesamten Flüssigkeitsstrom, geeignete Elektroden aus Blei, einer Bleilegierung, Graphit, Nickel, Quecksilber, Platin od. dgl., eine Stromdichte von 5,38 bis 43,6 Λ cm2, einen pH-Wert der Hmulsion von 6 bis 12, eine Konzentration der anorganischen leitenden Salze von 0,1 bis 3n (Normalität), eine Konzentration der katalytischen Salze (TAA) von 0,001 bis 0,2n (Normalität), eine Aerylnitril-Umwandlung pro Durchsatz von bis zu 10',, und eine Gesamt-Acrylnitril-Umwandlung von biv 11 90/0 umfassen.The cell area 1 is operated under conditions that are: a temperature of 32.2 to 65.6 C, a pressure of atmospheric pressure or almost atmospheric pressure. a linear speed of the emulsion of 1.52 to 182.9 cm / sec, an emulsion with a content of organic materials of 2 to 12 percent by weight, based on the total liquid flow, suitable electrodes made of lead, a lead alloy, graphite, nickel, mercury , Platinum or the like, a current density of 5.38 to 43.6 Λ cm 2 , a pH value of the emulsion of 6 to 12, a concentration of the inorganic conductive salts of 0.1 to 3n (normality), a concentration of Catalytic Salts (TAA) from 0.001 to 0.2N (normality), an aeryl nitrile conversion per throughput of up to 10 ',, and a total acrylonitrile conversion of biv 11 90/0.

[ ι geringer Teil des durch die Leitung !·) geführten Stroms wird entsprechend der gewünschu-n Acrylnitril-Umwandlung abgezogen und über die Leitung 15 in die Kühlzone 4 überführt, in der dieser Teil der Emulsion unter Anwendung einer üblichen Kühleinrichtung auf eine Temperatur abgekühlt wird, die für die Auftrennung der Emulsion in getrennte flüssige Phasen geeignet ist. Die gekühlte Emulsion wird dann 5a über die Leitung 16 aus der Kühlzone 4 abgezogen und in die Trennsäule 5 überführt. Als Trennsäule dieser Art kann man irgendeine geeignete Vorrichtung oder eine Kombination von Vorrichtungen anwenden, die zur Auftrennung eines emulgierten Stroms in eine organische und eine anorganische Schicht geeignet ist. Die untere wäßrige Phase wird über die Leitung 18 aus der Trennsäule 5 abgezogen und wieder zu dem in der Leitung 19 im Kreislauf strömenden Material zugesetzt. Die organische Phase wird über die Leitung 20 aus der Trennsäule 5 abgezogen und in die Isolierungszone 6 überführt. [ ι a small part of the stream passed through the line! ·) is withdrawn according to the desired acrylonitrile conversion and transferred via line 15 to the cooling zone 4, in which this part of the emulsion is cooled to a temperature using a conventional cooling device , which is suitable for the separation of the emulsion into separate liquid phases. The cooled emulsion is then drawn off from the cooling zone 4 via the line 16 and transferred to the separation column 5. Any suitable device or combination of devices capable of separating an emulsified stream into organic and inorganic layers can be employed as the separation column of this type. The lower aqueous phase is withdrawn from the separation column 5 via line 18 and added again to the material flowing in the circuit in line 19. The organic phase is drawn off from the separation column 5 via the line 20 and transferred to the isolation zone 6.

Die Isolierungszone 6 kann im allgemeinen mehr als eine Trenneinheit, Wie eine Reihe von Fraktionierungsvorrichtungen zur Abtrennung, Isolierung und Gewinnung der Produkte und der organischen Nebenprodukte, aufweisen und ist meistens auch in dieser Weise aufgebaut. Zusätzlich z.u den Destillationsvorrichtungen können auch andere Vorrichtungen, wie Extraktionseinheiten und Absorptionseinheiten, verwendet werden.The isolation zone 6 can generally have more than one separation unit, such as a series of fractionation devices for the separation, isolation and recovery of the products and the organic by-products, have and is usually also structured in this way. In addition to the distillation devices Other devices such as extraction units and absorption units can also be used will.

Das Adipinsäuredinitril-ProduKt wird über die Leitung 21 aus der Isolierungszone 6 abgezogen, während die anderen organischen Nebenprodukte, wie Propionsäurenitril u. dgl., über die Leitung 22 aus der Isolierungszone 6 entnommen werden. Das nichtumgewandelte Acrylnitril wird über die Leitung 23 aus der Isolierungszone abgeführt und in der Leitung 19 mit der im Kreislauf geführten Emulsion vereinigt. In ähnlicher Weise werden zurückgeführtes Wasser und sowohl organische als auch anorganische Salze über die Leitung 24 aus der Isolierungszone 6 abgezogen und mit dem in der Leitung 19 im Kreislauf geführten Emulsion wieder vereinigt. Die in der Leitung 19 vereinigten Materialien werden über die Leitung 19 mit frischem Acrylnitril und über die Leitung 11 mit Frischwasser und frischen Salzen versetzt unter Ausbildung einer Mischung, die über die Leitung 12 und die Heinzeinrichtung 7, in der die Mischung auf die gewünschte Zellentemperatur erhitzt wird, in den Zellenbereich 1 eingebracht.The adipic dinitrile product is over the line 21 withdrawn from the isolation zone 6, while the other organic by-products, such as propiononitrile and the like, can be removed from the isolation zone 6 via the line 22. The unconverted Acrylonitrile is discharged from the isolation zone via line 23 and is carried along in line 19 the circulated emulsion combined. Similarly, recirculated water and both organic and inorganic salts are withdrawn from isolation zone 6 via line 24 and combined again with the emulsion circulated in line 19. The united in line 19 Materials are supplied with fresh acrylonitrile via line 19 and with fresh acrylonitrile via line 11 Fresh water and fresh salts are added to form a mixture, which is via line 12 and the heating device 7, in which the mixture is heated to the desired cell temperature, in the Cell area 1 introduced.

In periodischen Zeitintervallen, z. B., wenn die zur Aufrechterhaltung eines gegebenen Zellenstroms erfroderliche Zellspannung um etwa 0,5 Volt über die normalerweise angewandte Spannung ansteigt, wird die Förderung der Emulsion durch den Zellenbereich 1 unterbrochen, worauf die Zelle entleert und Ventile 25 und 26 geschlossen werden. Dann werden die Ventile 27 und 28 geöffnet, worauf eine in der Zone 8 enthaltende Waschlösung mit Hilfe der Pumpe 29 durch den Zellenbereich 1 im Kreislauf gefördert wird. Die Waschlösung strömt aus der Lagerzone 8 über die Leitung 30 in den Zellenbereich 1 und wird über Leitung 31 in die Lagerzone 8 zurückgeführt. Die im Kreislauf geführte Waschlösung reichert sich mit festem teilchenförmigen Material aus dem Zellenbereich 1 an. Dieses feste teilchenförmige Material wird entweder kontinuierlich oder intermittierend über die Leitung 32 aus der Zone 8 abgeführt. Über die Leitung 33 wird die Lösungslagerzone 8 mit frischer wäßriger basischer Lösung beschickt.At periodic time intervals, e.g. B. when necessary to maintain a given cell current Cell voltage increases by about 0.5 volts above the normally applied voltage, the The conveyance of the emulsion through the cell area 1 is interrupted, whereupon the cell is emptied and valves 25 and 26 are closed. Then valves 27 and 28 are opened, whereupon one contained in zone 8 Washing solution is conveyed with the aid of the pump 29 through the cell area 1 in the circuit. the Washing solution flows from the storage zone 8 via the line 30 into the cell area 1 and is via the line 31 returned to the storage zone 8. The circulating washing solution is enriched with it solid particulate material from cell area 1. This solid particulate material is discharged from zone 8 either continuously or intermittently via line 32. About the In line 33, the solution storage zone 8 is charged with fresh aqueous basic solution.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann irgendeine Zellen- und Elektroden-Konfiguration, die eine kontinuierliche Führung eines Flüssigkeitsstroms zwischen Elektroden ermöglicht, angewandt werden. Die Zelle kann aus irgendeinem geeigneten Material hergestellt sein, das mit dem Elektrolyten verträglich ist und das unter den normalerweise in der Zelle angewandten Betriebsbedingungen nicht angegriffen oder korrodiert oder nur geringfügig korrodiert wird.In the method of the invention, any cell and electrode configuration that includes a continuous guidance of a liquid flow between electrodes can be applied. the Cell can be made of any suitable material compatible with the electrolyte and that is not attacked or under the operating conditions normally used in the cell is corroded or only slightly corroded.

Bevorzugte Kathodenmaterialien sind Materialien mit einer relativ hohen Wasserstoff-Überspannung, d. h. mit einer Wasserstoff-Überspannung, die größer ist als die von Kupfer. Beispiele für Materialien dieser Art sind unter anderem Blei, Graphit, Nickel, Silber, Gold, Bleilegierungen u. dgl.Preferred cathode materials are materials with a relatively high hydrogen overvoltage, d. H. with a hydrogen overvoltage greater than that of copper. Examples of materials of this Types include lead, graphite, nickel, silver, gold, lead alloys and the like.

Pcispiele für Materialien, die zur Herstellung der Anode geeignet sind, umfassen Blei, Bleilegierungen, Platin, Gold, Nickel, Eisen u. dgl.Examples of materials suitable for making the anode include lead, lead alloys, Platinum, gold, nickel, iron and the like

Zur Herstellung der Anode sind bleihaltige Materialien, wie metallisches Blei, Bleilegierungen oder Bleidioxyd, bevorzugt. In ähnlicher Weise sind Blei oder Bleilegierungen ebenfalls zur Herstellung der Kathode bevorzugt.Materials containing lead, such as metallic lead, lead alloys or lead dioxide, are used to manufacture the anode, preferred. Similarly, lead or lead alloys are also used to make the cathode preferred.

In periodischen Intervallen oder wenn die Zellenspannung um etwa 0,5 Volt oder mehr über die Nor-At periodic intervals or when the cell voltage is about 0.5 volts or more above the normal

malspannung angestiegen ist, werden die Zelle und die Elektroden erfindungsgemäß mit einer wäßrigen Base gespült. Im allgemeinen wird das Elektrohydrodimerisierungs-Verfahren in Intervallen von lediglich 10 bis 100 Stunden, üblicherweise 20 bis 50 Stunden, unterbrochen. Mal voltage has risen, the cell and the electrodes according to the invention with an aqueous base flushed. In general, the electrohydrodimerization process is used interrupted at intervals of only 10 to 100 hours, usually 20 to 50 hours.

Das Spülen erfolgt einfach durch zeitweiliges Unterbrechen der Strömung der Emulsion durch die Zelle und Ersatz dieses Materials durch einen Strom einer wäßrigen Base. Die Zirkulation der wäßrigen basischen Spüllösung durch die Zelle wird während einer Zeit durchgeführt, die ausreicht, um die Oberfläche der Anode wiederherzustellen und erneut einen Betrieb bei einer wirksamen niedrigen Spannung zu ermöglichen. Üblicherweise kann dies erreicht werden, wenn man die wäßrige Base während etwa 1 bis 60, vorzugsweise 5 bis 30 Minuten durch die Vorrichtung führt.Flushing is done simply by temporarily interrupting the flow of the emulsion through the cell and replacing this material with a stream of aqueous base. The circulation of the aqueous basic Irrigation solution through the cell is carried out for a time sufficient to remove the surface of the Restore the anode and again allow operation at an effective low voltage. Usually this can be achieved if the aqueous base for about 1 to 60, preferably 5 to 30 minutes through the device.

Die Temperatur, bei der die Elektroden mit der wäßrigen Base in Berührung gebracht werden, kann über einen großen Bereich variieren, der sich vom Gefrierpunkt bis zum Siedepunkt der Lösung erstreckt. Im allgemeinen ist eine Behandlung bei Raumtemperatur zufriedenstellend. Bei Bleidioxydanoden sind jedoch im allgemeinen Temperaturen von größer als 65,6 C erforderlich. Die Geschwindigkeit, mit der Material im Kreis geführt wird, kann ebenfalls erheblich variiert werden. Eine lineare Geschwindigkeit durch die Zelle im Bereich von 1,52 bis 182,9 cm/sec ist während des Betriebs erwünscht, wobei die niedrigeren Werte dieess Bereiches bevorzugt sind.The temperature at which the electrodes are contacted with the aqueous base can be vary over a wide range extending from the freezing point to the boiling point of the solution. In general, treatment at room temperature is satisfactory. In the case of lead dioxide anodes are however, temperatures of greater than 65.6 ° C. are generally required. The speed at which Material is passed in a circle can also be varied considerably. A linear speed through the cell in the range of 1.52 to 182.9 cm / sec is desirable during operation, with the lower Values in this range are preferred.

Die basische Waschlösung, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angewandt ist, ist eine Lösung einer starken Base, die in Wasser eine erhebliche Löslichkeit aufweist. Somit können erfindungsgemäß vorzugsweise Alkalimetallhydroxyde eingesetzt werden, obwohl auch organische Basen, wie Tetramethylammoniumhydroxyd, gewünschtenfalls angewandt werden können. Zur Vermeidung einer unerwünschten Verunreinigung des Elektrohydrodimerisierungs-Verfahrens mit Fremd-Kationen verwendet man vorzugsweise als Base eine Base, deren Kationen bereits im Verfahrenssystem enthalten sind. Z. B. verwendet man bei einem Verfahren, bei dem eine erhebliche Menge von Kaliumphosphaten als im Kreislauf geführte leitende Salze verwendet werden, eine Lösung von Kaliumhydroxyd als bevorzugte wäßrige Base. Die Base kann in der wäßrigen Waschlösung in irgendeiner Konzentration, die für die Erneuerung der Oberfläche der Anode wirksam ist, enthalten sein. Im allgemeinen liegt die Konzentration der basischen Verbindung in der Lösung bei 1 bis 20, vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent.The basic washing solution used in the method according to the invention is a solution of a strong base, which has considerable solubility in water. Thus, according to the invention, preferably Alkali metal hydroxides are used, although organic bases such as tetramethylammonium hydroxide are also used can be applied if desired. To avoid unwanted contamination the electrohydrodimerization process with foreign cations is preferably used as Base a base whose cations are already contained in the process system. For example, one uses Process in which a significant amount of potassium phosphates are used as circulating conductive salts a solution of potassium hydroxide can be used as the preferred aqueous base. The base can be in the aqueous washing solution in any concentration necessary for the renewal of the surface of the anode is effective, be included. In general, the concentration of the basic compound is in the solution at 1 to 20, preferably 5 to 15 percent by weight.

Es wird angenommen, daß die erfindungsgemäßen Vorteile durch die regelmäßige Entfernung von sich auf der Anode bildenden Abscheidungen herbeigeführt werden. Z. B. stellt Blei ein besonders aktives Material für das Elektrohydrodimerisierungs-Verfahren dar. Wenn man jedoch Bleielektroden in Systemen verwendet, die Salze, wie Phosphate, und andere organische Reagentien enthalten, wird auf der Anode eine Abscheidung gebildet, die eine Kombination aus Blei, Phosphor und organischem Material umfaßt. Wenn die Anode mit der wäßrigen basischen Spüllösung in Berührung gebracht wird, wird die Hauptmenge, wenn nicht die gesamte Abscheidung, währenddem sie in einer relativ gut handhabbaren Form vorliegt, entfernt. Frfindungsgcmäß wird die Korrosion der Elektroden, wie die Korrosion der Bleianode, nicht verhindert, jedoch wird die Handhabung dieser Korrosion erleichtert, so daß das gesamte ElektrohydroHimerisierungs· Verfahren nur geringfügig beeinträchtigt wird.It is believed that the benefits of the invention result from the regular removal of itself on the anode forming deposits are brought about. For example, lead is a particularly active material for the electrohydrodimerization process. However, when using lead electrodes in systems, which contain salts, such as phosphates, and other organic reagents, will appear on the anode Deposit is formed which comprises a combination of lead, phosphorus and organic material. if the anode is brought into contact with the aqueous basic rinsing solution, the main amount, if does not remove all of the deposit while in a relatively manageable form. According to the invention, the corrosion of the electrodes, such as the corrosion of the lead anode, is not prevented, however, this corrosion is made easier to handle, so that the entire electrohydraulic humerization · Procedure is only marginally affected.

Da die festen Teilchen der Korrosionsprodukte ir dieser Weise von der Anode weggeführt und in die iir Kreislauf geführte wäßrige basische Lösung eingebracht werden, ist es im allgemeinen erwünscht, Einrichtungen vorzusehen, mit denen diese Teilchen in geeigneter Weise abgetrennt werden können. Dies kann in einfacher Weise dadurch erfolgen, daß man die sichSince the solid particles of the corrosion products are carried away from the anode in this way and into the iir Circulating aqueous basic solution are introduced, it is generally desirable to have facilities provide with which these particles can be separated in a suitable manner. This can can be done in a simple manner that you yourself

ίο in der Lösung der wäßrigen Base ansammelnden Feststoffe abfiltriert oder periodisch aus dem Lagertank der wäßrigen Base eine abgesessene Feststoffaufschlämmung abzieht.ίο solids accumulating in the solution of the aqueous base The aqueous base is filtered off or periodically a solid slurry is removed from the storage tank withdraws.

Nachdem die geeignete Lösung der wäßrigen Base während einer ausreichenden Zeit, um die Oberflächen der Elektrode zu regenerieren, im Kreislauf geführt wurde, wird der Spülbetrieb unterbrochen und die Zirkulation der Emulsionsmischung durch die Zelle und über die Elektroden hinweg wieder aufgenommen.After the appropriate solution of the aqueous base for a sufficient time to the surfaces to regenerate the electrode has been circulated, the rinsing operation is interrupted and the Circulation of the emulsion mixture through the cell and across the electrodes resumed.

so Gewünschtenfalls kann der Spülgetrieb durchgeführt werden, ohne daß man den Stromfluß unterbricht. In diesem Fall wird eine gewisse Wasserstoffmenge während des Spülbetriebs gebildet, was aber im Vergleich zu dem aufwendigen Abschalten und Wiederanschalten der starken Ströme zu vernachlässigen ist.if so desired, the scavenging gear can be carried out without interrupting the flow of current. In this case, a certain amount of hydrogen is used during of the flushing operation, but this is in comparison to the time-consuming switching off and on again the strong currents can be neglected.

Das folgende Beispiel soll die Erfindung weiter erläutern, ohne sie jedoch zu beschränken.The following example is intended to explain the invention further without, however, restricting it.

3« Beispiel3 «Example

Unter Anwendung ähnlicher Vorrichtungen und Verfahrensmaßnahmen, wie sie schematisch in der Fig. 1 dargestellt sind, wurde Acrylnitril kontinuierlich während 202,7 Stunden in Adipinsäuredinitril umgewandelt, worauf der Ansatz vorsätzlich unterbrochen wurde. Der wäßrige Teil der im Kreislauf geführten Emulsion bestand aus einer Lösung von Kaliumphosphaten mit einer Konzentration von Kaliumionen vonUsing similar devices and procedural measures as shown schematically in the 1, acrylonitrile was continuously converted into adipic dinitrile over 202.7 hours, whereupon the approach was deliberately interrupted. The aqueous part of the circulated Emulsion consisted of a solution of potassium phosphates with a concentration of potassium ions of

+o l,5n, die mit Orthophosphorsäure auf einen pH-Wert von 7,5 bis 7,7 neutralisiert war. Im Gleichgewichtszustand liegt dieser wäßrige Strom in Form einer Emulsion mit Acrylnitril und anderen organischen Produkten vor. Der Gesamtgehalt an organischen Materialien, bezogen auf die Gesamtemulsion, betrug 4 bis 5 Gewichtsprozent. In der Emulsion waren ferner etwa 0,1 Gewichtsprozent Tetrabutylammonium-Ionen vorhanden.+ o l, 5n that with orthophosphoric acid to a pH from 7.5 to 7.7 was neutralized. In the state of equilibrium, this aqueous stream is in the form of a Emulsion with acrylonitrile and other organic products. The total content of organic Materials based on total emulsion was 4 to 5 percent by weight. There were also in the emulsion about 0.1 weight percent tetrabutylammonium ions are present.

Das System wurde kontinuierlich in ähnlicher WeiseThe system was continuous in a similar manner

5" wie in der Fig. 1 dargestellt betrieben, wobei aber aus der Isolierungszone 6 weder Acrylnitril noch Wasser oder Salze in das Verfahren zurückgeführt wurden. Nach 24- bis 36stündigen Intervallen stieg die Zellenspannung von dem Nominalwert von 4,2 Volt auf einen Wert von etwa 4,7 Volt. Zu diesem Zeitpunkt wurde der Strom und die Zirkulation der Emulsion durch die Zelle unterbrochen, und es wurde eine 10-gewichtsprozentige wäßrige Lösung von Kaliumhydroxyd während 10 bis 15 Minuten bei Raumtemperatur durch die5 "operated as shown in FIG. 1, but with off the isolation zone 6 neither acrylonitrile nor water or salts were returned to the process. After 24 to 36 hour intervals, the cell voltage increased from the nominal value of 4.2 volts to a value of about 4.7 volts. At that point it was the flow and circulation of the emulsion through the cell was stopped and it became a 10 weight percent aqueous solution of potassium hydroxide for 10 to 15 minutes at room temperature through the

Zelle geführt. Nach Ablauf dieser Spülzeit wurde die Zelle von der Spüllösung befreit, worauf der Strom wieder eingeschaltet und die Zirkulation der Reaktionsemulsion durch die Zelle bei einer normalen Betriebstemperatur von 48,9 bis 50,0 Γ wieder aufge-Cell led. After this rinsing time, the cell was freed from the rinsing solution, whereupon the current turned on again and the circulation of the reaction emulsion through the cell at normal Operating temperature from 48.9 to 50.0 Γ resumed.

6ä nommen wurden. 6 were taken.

In der folgenden Tabelle sind weitere Reaktionsbedingungen wie auch die Ergebnisse dieses Ansatzes zusammengefaßt.Further reaction conditions are shown in the following table as well as the results of this approach summarized.

TabelleTabel

Dauer des Ansatzes 202,7 StundenDuration of the approach 202.7 hours

Elektroden 99,9% BleiElectrodes 99.9% lead

Größe 10,16 · 91,4 ■ 0,317 cmSize 10.16 x 91.4 x 0.317 cm

Abstand 0,317 cmDistance 0.317 cm

Spannung der ZelleVoltage of the cell

vor dem Spülen 4,7 Volt4.7 volts before flushing

nach dem Spülen 4,2 Voltafter flushing 4.2 volts

Stromstärke 200 A, 21,53 A/cm2 Amperage 200 A, 21.53 A / cm 2

Emulsionstemperatur 48,9 bis 50,0'CEmulsion temperature 48.9 to 50.0'C

(Zelle)(Cell)

Temperatur der Trennkolonne . 10,0 bis 12,8°CTemperature of the separation column. 10.0 to 12.8 ° C

Acrylnitril-Zuführungsgeschwindigkeit . .0,500 kg/hAcrylonitrile feed rate. .0,500 kg / h

EmulsionsfließgeschwindigkeitEmulsion flow rate

zur Zelle 17,69 kg/minto the cell 17.69 kg / min

zur Trennkolonne 24,95 kg/hto the separating column 24.95 kg / h

Geschwindigkeitspeed

durch den Spalt 91,4 cm/secthrough the gap 91.4 cm / sec

Acrylnitril- Umwandlung
pro Durchgang
Acrylonitrile conversion
per run

durch die Zelle etwa 2 %through the cell about 2%

insgesamt 77,9 %total 77.9%

Material-Gleichgewicht 98,3%Material balance 98.3%

Ausbeute an Adipinsäurenitril . 89,5 kg/100 kgYield of adiponitrile. 89.5 kg / 100 kg

umgewandeltes Acrylnitrilconverted acrylonitrile

Wirkungsgrad hinsieht!. AdipinsäurenitrilEfficiency looks !. Adiponitrile

chemisch 87,7 % (bezogenchemically 87.7% (related

auf Acrylnitril)on acrylonitrile)

elektrisch 86,5%electrical 86.5%

Erforderliche Gleichstromenergie (Durchschnitt) 2,53 kWh/kgRequired DC energy (average) 2.53 kWh / kg

AdipinsäuredinitrilAdipic acid dinitrile

Bleiverlust 0,0067 kg/kgLead loss 0.0067 kg / kg

Adipinsäuredinitril ProduktstromAdipic acid dinitrile product stream

Adipinsäuredinitril 0,664 Gewichtsprozent FraktionAdipic acid dinitrile 0.664 weight percent fraction

Acrylnitril 0,210 Gewichtsprozent FraktionAcrylonitrile 0.210 weight percent fraction

In der folgenden Tabelle ist die Zusammensetzung eines typischen organischen Verfahrensabstroms, der nach der letzten 24-Stunden-Periode erhalten wurde, angegeben:In the following table is the composition of a typical organic process effluent, the after the last 24 hour period has been obtained:

GewichtsprozentWeight percent

Wasser 4,23Water 4.23

Acrylnitril 19,88Acrylonitrile 19.88

Propionsäurenitril 2,41Propiononitrile 2.41

Bernsteinsäurenitril 0,69Succinic nitrile 0.69

Tetrabutylammonium-lonen 0,69Tetrabutylammonium ions 0.69

Adipinsäuredinitril 67,78Adipic acid dinitrile 67.78

Bis-(2-cyanäthyl)-äther 0,17Bis (2-cyanoethyl) ether 0.17

Hydrotrimeres von Acrylnitril I 3,69Hydrotrimer of acrylonitrile I 3.69

ίο Hydrotrimeres von Acrylnitril II 0,28ίο hydrotrimers of acrylonitrile II 0.28

Methylglutarsäurenitril 0,24Methyl glutaric acid nitrile 0.24

unbekannte Materialien 0,04unknown materials 0.04

Die Ergebnisse dieses während einer relativ langen Zeitdauer durchgeführten Ansatzes zeigen, daß das erfindungsgemäße Zellen- und Elektroden-Spülverfahren langanhaltende, glatte Betriebsdauern bei relativ konstanter und niedriger Spannung ermöglicht, wobei keine Polarisationen und andere Betriebsunterbrechungen eintreten und wobei sich ein hoher Wirkungsgrad hinsichtlich der angestrebten Produkte ergibt.The results of this approach, carried out over a relatively long period of time, show that the Cell and electrode rinsing method according to the invention long lasting, smooth operating times at relatively constant and low voltage, with no polarizations and other operational interruptions occur and with a high degree of efficiency with regard to the desired products results.

Bei ähnlichen Vergleichsansätzen, die ohne die erfindungsgemäße Spülbehandlung durchgeführt wurden, wurde gefunden, daß die Zellenspannung langsam zunahm, so daß nach einigen Betriegstagen die zur Aufrechterhaltung der gewünschten Stromdichte erforderliche Spannung die Kapazität der Energiezuführung überstieg und die Zelle sich polarisierte. Hierbei war eine periodische Zerlegung der Zelle erforderlich, um die Anode zu entfernen und sie physikalisch zu reinigen, um eine wirksame leitende Oberfläche wiederherzustellen. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist dieses Erfordernis einer relativ häufigen Zerlegung der Zelle nicht mehr gegeben.In similar comparative approaches that were carried out without the rinsing treatment according to the invention, it was found that the cell voltage increased slowly, so that after a few days of operation it was necessary to maintain it the voltage required for the desired current density is the capacity of the energy supply and the cell polarized. Here, a periodic dismantling of the cell was necessary in order to remove the anode and physically clean it to restore an effective conductive surface. According to the method of the invention, this requirement is relatively frequent disassembly no longer given to the cell.

Zusätzlich zu den Ansätzen des Elektrohydrodimerisierungs-Verfahrens, bei denen Bleianoden verwendet wurden, wurden gleichermaßen erfolgreiche Ansätze unter ähnlichen Bedingungen unter Verwendung von Zellen durchgeführt, die eine Bleikathode und eine Bleidioxydanode aufwiesen. In Intervallen von 22 bis 58 Stunden wurde die Zelle bei einer Temperatur von 82,2 C mit einer lOgewichtsprozentigen Kaliumhydroxydlösung gespült. Durch das periodische Spülen wurde eine Polarisation verhindert und eine relativ niedrig liegende durchschnittliche Zellenspannung aufrechterhalten.In addition to the approaches of the electrohydrodimerization process, where lead anodes were used, equally successful approaches have been used under similar conditions carried out by cells that had a lead cathode and a lead dioxide anode. At intervals from 22 to 58 hours the cell was at a temperature of 82.2 C with a 10 weight percent Potassium hydroxide solution rinsed. The periodic rinsing prevented one polarization and one Maintain a relatively low average cell voltage.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

ablaufende, kontinuierliche und wirtschaftliche Vercrhwierie zu erreichen, da das Pro-S v d ih B to achieve ongoing, continuous and economic comparison, as the pro- S vd ih B ^* r i_ ,-,,„,.„.„ crhwierie zu erreichen, da das Pro- ^ * r i_, - ,, ",.". "crhwierie to achieve, since the pro- Patentanspruch: AAS Ovation des organischen Be-Claim: AAS Ovation of the organic Verfahren zur Herstellung von Adipinsauredi- schickungsmaterials «^{Ι^^ΑΑProcess for the production of adipic acid charge material «^ {Ι ^^ ΑΑ „itril durch Elektrolyse eines zusammengesetzten 5 Jm ergabt s.c^ ^' ~ ßJ Wenn z B dlfe “Itril by electrolysis of a compound 5 Jm yielded sc ^ ^ '~ ß J if z B dl f e Acrylnitrilstroms. der durch eine nicht-getedte Pro^ra RStf; £°^ /wischen zwei Bleielektro-Acrylonitrile stream. that by a not-edged pro ^ ra R S t f; £ ° ^ / wipe two lead electric Elektrolysezelle, die eine Kathode und eine Anode eignete R^1IO"S™*JJ * ird, sind die Bedingungen,Electrolysis cell, which has a cathode and an anode suitable R ^ 1IO " S ™ * JJ * ird , are the conditions aufweist, strömt, dadurch gekennze.ch- de η <m ™auf Sandlun^n und Selektivitätenhas, flows, thereby gekennze.ch- de η <m ™ on sand lun ^ n and selectivities net, daß man periodisch die Zuführung des bei denen hohe Umwanaiu g;net, that one periodically the supply of the high Umwanaiu g; Acry.nitri.stroms zu der Zelle unterbricht, einen lo j^^SffiÄ^ÄAcry.nitri.current to the cell interrupts a lo j ^^ SffiÄ ^ Ä Spülstrcm, der aus einer basischen wäßrigen Lo- im Bereich der αιεικαιu erheblichem KorrosionRinsing flow, which consists of a basic aqueous lo- in the area of the α ιεικαιu considerable corrosion sing, die die basische Verbindung in einer Konzen- Bedin=- -jch zu einer ^«^^SSnsing that the basic compound in a Concentration = - -jch to a ^ «^^ SSn tration im Bereich von 1 bis 20 Gewichtsprozent und Abscheidung^b'«""« auitration in the range from 1 to 20 percent by weight and deposition ^ b '«" "« aui enthält, besteht, während einer Zeit von etwa 5 bis Weiterhin ist die Kortos on der Anode m tcontains, persists, for a period of about 5 to Furthermore, the cortex is on the anode m t 30 Minuten in Berührung mit der Kathode und der 15 tionsverlusten verknüpft dadurch da«30 minutes in contact with the cathode and the 15 losses associated with it because « Anode durch die Zelle führ, und dann die E.ektro- ^«^»J^ SeTC^trrXPass the anode through the cell, and then the E.ektro- ^ «^» J ^ SeTC ^ trrX lyse w,eder aufnimmt. ursacht ^j^^ Die Produkte der Korrosionlyse w, eder takes up. causes ^ j ^^ the products of corrosion und oder der Oxydation neigen in gewissen lallenand or tend to oxidize to a certain extent ,„ dazu den inneren Widerstand der Zellen zu erhohen., “To increase the internal resistance of the cells. wodurch unnötig hohe Zellspannungen erforderlichas a result of which unnecessarily high cell voltages are required
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FR2194671B1 (en) 1975-08-22
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