DE2427204C3 - Process for the preparation of an amide from a nitrile - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Amids durch Umsetzung eines Nitrils, beispielsweise Acrylnitril, Methacrylnitril, Benzonitril, Nicotinnitril oder Propionitril, mit Wasser in Gegenwart eines metallischen Kupferkatalysators und eines Nitrats als Aktivator.The invention relates to a method for producing an amide by reacting a nitrile, for example Acrylonitrile, methacrylonitrile, benzonitrile, nicotine nitrile or propionitrile, with water in the presence of a metallic copper catalyst and a nitrate as an activator.
Verfahren zur Umwandlung eines Nitrils, beispielsweise Acrylnitril, in das entsprechende Amid, beispielsweise Acrylamid, durch Hydratisierung des Nitrils in Anwesenheit eines metallischen Kupferkatalysators sind beispielsweise in der US-PS 36 31 104 und in der BE-PS 7 53 365 beschrieben. Die Katalysatoren, die bei diesen Verfahren verwendet werden, sind metallische Kupferkatalysatoren mit einer vergleichsweise großen Oberfläche, wie reduziertes Kupfer, Raney-Kupfer und Ullmann-Kupfer, die durch entsprechende Reduktionsverfahren, die besonders dafür entwickelt wurden, erhalten werden. Trotz der Wirksamkeit der metallischen Kupferkatalysatoren bei der Umwandlung von Nitrilen in die entsprechenden Amide besteht ein Bedarf, die katalytischen Wirkungen zu verbessern, wenn man sie in industriellem Maßstab verwendet.Process for converting a nitrile, for example acrylonitrile, into the corresponding amide, for example Acrylamide, by hydrating the nitrile in the presence of a metallic copper catalyst are described, for example, in US Pat. No. 3,631,104 and in BE-PS 7 53 365. The catalysts that These processes are used, metallic copper catalysts with a comparatively large Surface, such as reduced copper, Raney copper and Ullmann copper, which by appropriate reduction processes, specially designed to be obtained. Despite the effectiveness of the metallic There is a copper catalyst in the conversion of nitriles into the corresponding amides Need to improve the catalytic effects when used on an industrial scale.
Bei einem bekannten Verfahren, bei dem ein metallischer Kupferkatalysator verwendet wird, besteht die Verbesserung darin, daß zur Erhöhung der Umwandlung des Nitrils in das Amid ein Kupfer(II)-salz einer anorganischen Säure, beispielsweise Kupfernitrat, oder das Kupfer(II)-salz einer Fettsäure, beispielsweise Kupferacetat, in der Reaktionsmischung als Aktivator für den metallischen Kupferkatalysator vorhanden ist. Dieses Verfahren wird in der FR-PS 21 18 517 beschrieben. Es wird gelehrt, daß die Umwandlung des Amids auf mehr als 70% erhöht wird, wenn man einen metallischen Kupferkatalysator zusammen mit dem Kupfer(ll)-salz-Aktivator verwendet, wohingegen die Umwandlung unter Verwendung eines metallischen Kupferkatalysators allein ohne Aktivator nur 50% beträgt. Es besteht jedoch nach wie vor der Bedarf, daß beim Arbeiten im technischen Maßstab ein Aktivator zur Verfügung steht, der die Umwandlungsgeschwindigkeit des Nitrils in das Amid erhöht, wobei gleichzeitig die katalytische Gebrauchsdauer des metallischen Kupferkatalysators während längerer Zeiten erhalten bleibt.In a known method using a metallic copper catalyst, there is the improvement in having a cupric salt to increase the conversion of the nitrile to the amide an inorganic acid, for example copper nitrate, or the cupric salt of a fatty acid, for example Copper acetate, is present in the reaction mixture as an activator for the metallic copper catalyst. This process is described in FR-PS 21 18 517. It is taught that the transmutation of the Amides is increased to more than 70% when using a metallic copper catalyst along with the Copper (II) salt activator is used, whereas the conversion is done using a metallic one Copper catalyst alone without activator is only 50%. However, there is still a need that when working on an industrial scale, an activator is available that increases the rate of conversion of the nitrile in the amide increased, while at the same time the catalytic life of the metallic Copper catalyst is retained for longer periods of time.
Weitere Verfahren zur Herstellung eines Amids aus einem Nitril sind in den DT-OS 22 56 238 und 20 01 903 sowie in der US-PS 36 74 848 beschrieben.Further processes for the production of an amide from a nitrile are given in DT-OS 22 56 238 and 20 01 903 and in US Pat. No. 3,674,848.
Gegenüber den aus den genannten DT-OS bekannten Verfahren erlaubt es das erfindungsgemäße Verfahren in überraschender Weise, höhere Amidmengen pro Gewichtseinheit des Katalysators herzustellen. Wie Tabelle I der US-PS 36 74 848 zu entnehmen ist, sind Umwandlung und Selektivität von Acrylnitril zu Acrylamid erheblich geringer als beim erfindungsgemäßen Verfahren. Zum erfindungsgemäß gegenüber der Lehre der FR-PS 21 18 517 in überraschender Weise erzielten technischen Fortschritt wird auf das nachstehende Vergleichsbeispiel 1 und auf das Beispiel 8 hingewiesen.Compared to the methods known from the DT-OS mentioned, the method according to the invention allows it surprisingly to produce higher amounts of amide per unit weight of the catalyst. As Table I of US Pat. No. 3,674,848 shows the conversion and selectivity of acrylonitrile to Acrylamide is considerably lower than in the process according to the invention. According to the invention compared to the Teaching of FR-PS 21 18 517 surprisingly achieved technical progress is based on the following Comparative example 1 and reference to example 8.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Überführung eines Nitrils in das entsprechende Amid unter Verwendung eines verbesserten Katalysatorsystems zu schaffen.The present invention is based on the object of an improved method for transferring of a nitrile to the corresponding amide using an improved catalyst system create.
Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, daß man als Aktivator Ammoniumnitrat, Natriumnitrat, Kaliumnitrat, Magnesiumnitrat, Calciumnitrat, Zinknitrat, Aluminiumnitral, Mangannitrat, Eisennitrat, Kobaltnitrat und/oder Nickelnitrat in einer Menge von 3 bis 200 ppm, berechnet als Gewichtsverhältnis von Nitration zum Bruttogewicht der Reaktionsmischung, verwendet.The inventive method of the type mentioned is characterized in that as Activator ammonium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, magnesium nitrate, calcium nitrate, zinc nitrate, aluminum nitral, Manganese nitrate, iron nitrate, cobalt nitrate and / or nickel nitrate in an amount of 3 to 200 ppm, calculated as the weight ratio of nitrate ion to the gross weight of the reaction mixture, used.
Die entsprechenden Amide werden mit höherer Hydratationsgeschwindigkeit in hoher Ausbeute erhalten und der Katalysator wird in keiner Weise durch Faktoren beeinflußt, durch die die katalytische Aktivität erniedrigt oder durch die die wirksame Gebradchsdauer des metallischen Kupferkatalysators verkürzt wird.The corresponding amides are obtained in high yield at a higher rate of hydration and the catalyst is in no way affected by factors influencing the catalytic activity reduced or by which the effective service life of the metallic copper catalyst is shortened.
Bevorzugte, erfindungsgemäß zu verwendende Verbindungen sind Ammonium-, Natrium-, Calcium-, Zink- und Eisennitrat. Die Zugabe des Nitrats zu dem Reaktionssystem kann erfolgen, indem man das Nitrat in Wasser oder dem Nitril löst. Alternativ kann das Nitrat getrennt gelöst werden und dann in den Reaktor oder in das Zirkulationssystem der Reaktionsflüssigkeit zugefügt werden.Preferred compounds to be used according to the invention are ammonium, sodium, calcium, zinc and iron nitrate. The addition of the nitrate to the reaction system can be done by adding the nitrate dissolves in water or the nitrile. Alternatively, the nitrate can be dissolved separately and then fed into the reactor or added to the circulation system of the reaction liquid.
Die Menge an Nitrat, die zu der Reaktionsmischung zugegeben wird, liegt im Bereich von 3 bis 200 ppm, berechnet und ausgedrückt als Gewichtsverhältnis von Nitration zum Bruttogewicht der Reaktionsmischung aus Nitril und Wasser. Wenn die Menge an Nitrat geringer als 3 ppm ist, erhält man keine oder eine nicht ausreichend günstige Aktivatorwirkung. Wenn die Menge des Aktivators über 200 ppm liegt, kann die Langzeitaktivität des metallischen Kupferkatalysators nachteilig beeinflußt werden, verglichen mit der katalytischen Aktivität, ohne Aktivator, selbst wenn man noch eine zeitweilige Verbesserung der Aktivität des Katalysators beobachtet.The amount of nitrate added to the reaction mixture is in the range of 3 to 200 ppm, calculated and expressed as the weight ratio of nitrate ion to the gross weight of the reaction mixture made of nitrile and water. If the amount of nitrate is less than 3 ppm, none or none will be obtained sufficiently favorable activator effect. If the amount of activator is over 200 ppm, the Long-term activity of the metallic copper catalyst can be adversely affected compared with that catalytic activity without activator, even if you can still see a temporary improvement in activity of the catalyst observed.
Der metallische Kupferkatalysator, der bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden kann, ist einer, der metallisches Kupfer als Hauptbestandteil des Katalysators enthält. Die folgenden spezifischen Katalysatoren sind Beispiele für geeignete metallische Kupferkatalysatoren:The metallic copper catalyst that can be used in the process of the invention is one that contains metallic copper as a main component of the catalyst. The following specific Catalysts are examples of suitable metallic copper catalysts:
(1) Kupferstaub (gemahlen), hergestellt aus einem metallischem Kupferbarren, einem mikrofeinen Stück aus Kupferdraht u. ä.(1) Copper dust (ground), made from a metallic copper bar, a microfine one Pieces of copper wire and the like
(2) Reduziertes Kupfer wie das, das man erhält, wenn man eine Kupferverbindung, wie Kupferoxid, Kupferhydroxid oder Kupferchlorid, reduziert, wobei man Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxid bei Temperaturen im Bereich von 0 bis 500° C anwendet.(2) Reduced copper such as that obtained by using a copper compound such as copper oxide, Copper hydroxide or copper chloride, reduced using hydrogen and / or carbon monoxide applies at temperatures in the range of 0 to 500 ° C.
(3) Reduziertes Kupfer wie das, das man durch Reduktion einer Kupferverbindung, wie Kupferoxid, Kupferhydroxid oder Kupferchlorid, erhält,(3) Reduced copper such as that obtained by reducing a copper compound such as copper oxide, Copper hydroxide or copper chloride,
wenn man als Reduktionsmittel Hydrazin oder Natriumborhydrid in flüssiger Phase verwendet.if the reducing agent used is hydrazine or sodium borohydride in the liquid phase.
(4) Reduziertes Kupfer wie das, das man durch Behandlung einer Kupferverbindung wie Kupferoxid, Kupferhydroxid oder Kupferchlorid, erhält, wenn man ein Metall verwendet, das eine höhere Ionisationsneigung besitzt als Kupfer, wie Zink, Aluminium, Eisen, Zinn u. ä., und dabei in flüssiger Phase arbeitet(4) Reduced copper such as that obtained by treating a copper compound such as copper oxide, Copper hydroxide or copper chloride is obtained when using a metal that has a higher It has a tendency to ionize as copper, such as zinc, aluminum, iron, tin and the like, and in liquid form Phase works
(5) Raney-Kupfer wie das, das man durch geeignete Entwicklung einer Raney-Legierung, die Kupfer und Aluminium, Zink oder Magnesium enthält, herstellt.(5) Raney copper such as that obtained by properly developing a Raney alloy called copper and contains aluminum, zinc or magnesium.
(6) Kupfer wie das, das man erhält, wenn man eine Kupferverbindung, wie Kupferformiat oder Kupferoxalat, bei einer Temperatur im Bereich von beispielsweise 100 bis 4000C thermisch spaltet.(6) Copper like that which is obtained when a copper compound, such as copper formate or copper oxalate, is thermally cleaved at a temperature in the range from 100 to 400 ° C., for example.
(7) Ein Mehrelement-Katalysator wie der, den man erhält, wenn man andere Metalle wie Chrom, Zink, Nickel, Mangan oder Molybdän mit einer der vorerwähnten Kupfermetallverbindungen während der Herstellung des Katalysators vermischt.(7) A multi-element catalyst like the one you see obtained when you combine other metals such as chromium, zinc, nickel, manganese or molybdenum with one of the the aforementioned copper metal compounds mixed during the preparation of the catalyst.
(8) Andere Kupferkatalysatoren auf Trägern aus im wesentlichen inertem Material wie Aluminiumoxid, Siliciumdioxid, Kieselgur, Bimsstein, Diatomeenerde usw, hergestellt durch Abscheidung des Katalysators auf dem inerten Träger.(8) Other supported copper catalysts of essentially inert material such as aluminum oxide, Silicon dioxide, kieselguhr, pumice stone, diatomaceous earth, etc., produced by the deposition of the Catalyst on the inert support.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines Raney-Kupfer-Katalysators ist das Raney-Verfahren, das ähnlich ist wie das, das man üblicherweise zur Herstellung von Raney-Nickel verwendet. Handelsübliche Formulierungen, die bei der Herstellung dieser Katalysatoren verwendet werden können, sind leicht erhältlich, beispielsweise eine Legierung aus Aluminium und Kupfer. Diese Katalysatoren werden nach bekannten Verfahren entwickelt oder aktiviert, wobei man metallische Kupferkatalysatoren erhält, die für das erfindursgsgemäße Verfahren geeignet sind. Üblicherweise wird bei diesen Verfahren die Legierung mit einer starken Base unter solchen Bedingungen behandelt, bei denen das Aluminium oder ein anderes Metall ausgelaugt wird.A suitable process for the production of a Raney copper catalyst is the Raney process, which is similar to what is commonly used to make Raney nickel. Commercially available Formulations that can be used in preparing these catalysts are easy available, for example an alloy of aluminum and copper. These catalysts are known according to Process developed or activated to obtain metallic copper catalysts that are used for the Process according to the invention are suitable. Usually in these processes, the alloy is treated with a strong base under such conditions which the aluminum or other metal is leached out.
Die Unterschiede der oben beschriebenen Katalysatoren voneinander liegen nicht so sehr in der Selektivität der Umsetzung als in der Intensität ihrer Aktivierung. Beispielsweise beträgt, wenn Acrylnitril einer Hydratisierungsreaktion unter den üblichen Reaktionsbedingungen unterworfen wird, die im folgenden näher erläutert wird, und wenn man die vorbeschriebenen Katalysatoren geeignet auswählt und Katalysatoren mit überragender Reinheit herstellt, die Selektivität für Acrylamid 97% oder mehr und die Selektivität für Äthylencyanhydrin 2% oder weniger.The differences between the catalysts described above from one another are not so much in the selectivity of the implementation as in the intensity of their Activation. For example, when acrylonitrile is a hydration reaction below the usual Is subjected to reaction conditions, which will be explained in more detail below, and if you the Selects the catalysts described above and produces catalysts with outstanding purity that Selectivity for acrylamide 97% or more and the selectivity for ethylene cyanohydrin 2% or less.
Die Menge an metallischem Kupferkatalysator, den man üblicherweise bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet, liegt im Bereich von 0,01 bis 1000 g/Mol Nitril, wenn man beispielsweise eine Reaktionsmischung mit dem metallischen Kupferkatalysator in einer Suspensionsschicht bzw. Wirbelbettschicht in Kontakt bringt. Die erfindungsgemäßen metallischen Kupferkatalysatoren können sowohl bei ansatzweise arbeitenden Verfahren als auch bei kontinuierlichen Strömungsverfahren verwendet weiden. Bei beiden Verfahren werden das Nitril und das Wasser mit dem Katalysator bei geeigneten Reaktionsbedingungen behandelt, und das Amidprodukt wird gewonnen.The amount of metallic copper catalyst that is usually used in the process of the invention used, is in the range of 0.01 to 1000 g / mole of nitrile, for example, if a reaction mixture in contact with the metallic copper catalyst in a suspension layer or fluidized bed layer brings. The metallic copper catalysts according to the invention can be used both in batches Method as well as used in continuous flow methods. Both procedures will be treating the nitrile and water with the catalyst under suitable reaction conditions, and that Amide product is recovered.
Die Reaktionsmischung wird in flüssiger Phase mit dem metallischen Kupferkatalysator behandelt. Die Anteile von Nitril und Wasser in der Reaktionsmischung können stark variieren, da irgendeine Wassermenge, die zur Hydratisierung führt, annehmbar ist Es ist wichtig, daß das Nitril-zu-Wasser-Verhältnis größer ist als es der Umsetzung zwischen den Reaktionsteilnehmern entspricht und daß eine gute Berührung sichergestellt ist, um die größte Ausbeute und Leistungsfähigkeit zu erhalten. Es gilt jedoch, daß bestimmte Mengen hilfreich sein können, um einen innigen Kontakt des Nitrils und des Wassers zu gewährleisten, beispielsweise löst' man das Nitril in dem Wasser oder löst Wasser in dem Nitril. Außerhalb der Löslichkeitsgrenzen von einem Reaktionsteilnehmer im anderen kann die Reaktionsmischung gerührt werden, und ein geeignetes verträgliches Lösungsmittel kann zugegeben werden, oder man kann andere Maßnahmen ergreifen. Geeignete, inerte, verträgliche Lösungsmittel umfassen Alkanole wie Methanol, Dioxan, Dimethylsulfoxid, Aceton, Dimethyläther von Äthylenglykol und Tetrahydrofuran. Als Verhältnis von Nitril zu Wasser wird im allgemeinen ein solches empfohlen, bei dem das Wasser im gewichtsmäßigen Überschuß, bezogen auf die Nitrilverbindung, vorhanden ist, d. h., man verwendet Wasser in einer Menge im Bereich von 50 bis 90 Gewichtsprozent, bezogen auf die Reaktionsmischung.The reaction mixture is treated with the metallic copper catalyst in the liquid phase. the Proportions of nitrile and water in the reaction mixture can vary widely as any amount of water will leads to hydration, is acceptable. It is important that the nitrile to water ratio be greater than that Implementation between the respondents and that good contact is ensured, to get the greatest yield and efficiency. It is believed, however, that certain amounts are helpful can be to ensure intimate contact of the nitrile and the water, for example 'one dissolves the nitrile in the water or dissolves water in the nitrile. Outside the solubility limits of a reactant in the other, the reaction mixture can be stirred, and a suitable compatible one Solvent can be added or other measures can be taken. Suitable, inert, tolerable Solvents include alkanols such as methanol, dioxane, dimethyl sulfoxide, acetone, dimethyl ether of ethylene glycol and tetrahydrofuran. The ratio of nitrile to water is generally used recommended in which the water is present in excess by weight, based on the nitrile compound is, d. That is, water is used in an amount ranging from 50 to 90 percent by weight, based on the Reaction mixture.
Die Temperatur der Reaktionsmischung kann stark variieren, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verschiedene Nitrile verwendet werden können. Im allgemeinen wird die Reaktion innerhalb eines Temperaturbereichs von ungefähr 0 bis 4000C durchgeführt. Bei Temperaturen unterhalb dieses Wertes ist die Umsetzung unpraktisch langsam, und oberhalb dieses Bereichs kann eine erhöhte Menge an unerwünschten Nebenprodukten gebildet werden. Die bevorzugte Temperatur liegt im Bereich von 50 bis 3000C. Bei Reaktionen jedoch, bei denen eine Seitenreaktion auftreten kann oder bei denen eine Polymerisation stattfinden kann, wie bei der Umwandlung von Acrylnitril zu Acrylamid, beträgt beispielsweise der bevorzugte Temperaturbereich 50 bis 1500C.The temperature of the reaction mixture can vary widely since various nitriles can be used in the process of the invention. In general, the reaction is carried out within a temperature range of about 0 to 400 0 C. At temperatures below this level the reaction is impractically slow and above this range an increased amount of undesirable by-products can be formed. The preferred temperature is in the range from 50 to 300 ° C. However, in reactions in which a side reaction can occur or in which polymerization can take place, such as in the conversion of acrylonitrile to acrylamide, the preferred temperature range is 50 to 150 ° C., for example .
Die Nitrile, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden können, umfassen Verbindungen der FormelThe nitriles that can be used in the process of the invention include compounds the formula
R-(CN)n R- (CN) n
worin R eine Alkylgruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine substituierte Alkylgruppe mit 3 bis 12 Kohlenstoffatomen, eine Alkenylgruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen, eine Cycloalkylgruppe mit 5 bis 15 Kohlenstoffatomen, eine Aralkylgruppe mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen, eine Arylgruppe mit 6 bis 15 Kohlenstoffatomen oder eine substituierte Arylgruppe mit 7 bis 15 Kohlenstoffatomen bedeutet.wherein R is an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a substituted alkyl group having 3 to 12 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, a cycloalkyl group with 5 to 15 carbon atoms, an aralkyl group having 7 to 15 carbon atoms; an aryl group having 6 to 15 carbon atoms or represents a substituted aryl group having 7 to 15 carbon atoms.
Die Substituenten in den substituierten Alkyl- oder substituierten Arylgruppen können Halogen, beispielsweise Chlor, sein. Spezifische Beispiele geeigneter Nitrile umfassen solche Alkylnitrile, wie Propionitril, substituierte Alkylnitrile, wie Chloracetonitril, Alkenylnitrile, wie Acrylnitril oder Methacrylnitril, Cycloalkylnitrile, wie Cyclohexancarbonitril, Aralkylnitrile, wie Benzylcyanid, Arylnitrile, wie Benzonitril, substituierte Arylnitrile, wie p-Methylbenzonitril, Polynitrile, wie Succinonitril oder Phthalonitril, und andere Nitrile, wie Nicotinnitril.The substituents in the substituted alkyl or substituted aryl groups can be halogen, for example Chlorine, be. Specific examples of suitable nitriles include such alkyl nitriles as propionitrile, substituted alkyl nitriles such as chloroacetonitrile, alkenyl nitriles such as acrylonitrile or methacrylonitrile, cycloalkyl nitriles, such as cyclohexanecarbonitrile, aralkyl nitriles such as benzyl cyanide, aryl nitriles such as benzonitrile, substituted Aryl nitriles, such as p-methylbenzonitrile, polynitriles, such as Succinonitrile or phthalonitrile, and other nitriles such as nicotine nitrile.
Wasserlösungen der Amide, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhalten werden, enthalten nur vernachlässigbare Mengen an den verwendeten Nitraten und können daher direkt als ZwischenprodukteWater solutions of the amides which are obtained by the process according to the invention contain only negligible amounts of the nitrates used and can therefore be used directly as intermediates
verwendet werden, wobei es nicht nötig ist, sie zu reinigen. Es ist dem Fachmann selbstverständlich geläufig, daß Ionen, die bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zugesetzt wurden, auf geeignete Weise entfernt werden können, wenn dies erforderlich ist, beispielsweise indem man ein Ionenaustauschharz verwendet Erhält man als Produkt eine Wasserlösung des Acrylamide, so kann diese a!s Wasserlösung zur Herstellung von Polymeren verwendet werden, die als Mittel bei der Papierverarbeitung oder als Bodenstabilisieiungsmittel geeignet sind, und man kann sie ebenfalls verwenden, um Acrylamidkristalle herzustellen, indem man bekannte Verfahren durchführt. Erhält man als Produkt Nicotinamid, so kann dieses wirksam als Material für landwirtschaftliche Chemikalien und für pharmazeutische Präparationen eingesetzt werden.can be used with no need to clean them. It goes without saying to the person skilled in the art known that ions which have been added in the method according to the invention, in a suitable manner can be removed if necessary, for example by using an ion exchange resin used If a water solution of acrylamide is obtained as a product, this can be used as a water solution for Production of polymers used as agents in paper processing or as soil stabilizers are suitable, and can also be used to produce acrylamide crystals by known procedures are carried out. If you get nicotinamide as a product, it can be effective as a Material used for agricultural chemicals and for pharmaceutical preparations.
Andere Vorteile, die man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält, liegen in der Tatsache, daß die Gebrauchsdauer des metallischen Kupferkatalysators beachtlich verlängert werden kann.Other advantages obtained in the process of the invention reside in the fact that the The service life of the metallic copper catalyst can be extended considerably.
Die Kombination von metallischem Kupferkatalysator und Nitrataktiva tor entsprechend der vorliegenden Erfindung bewirkt, daß im Gegensatz zu den bekannten Kombinationen aus metallischem Kupferkatalysator und Kupfer(I I)-salz-Aktiva tor die Aktivität des Katalysators stark verlängert wird, und dementsprechend die Menge an metallischem Kupferkatalysator, die verbraucht wird, vermindert werden kann, wodurch der wirtschaftliche Wert des Verfahrens verbessert wird.The combination of metallic copper catalyst and Nitrataktiva tor according to the present Invention causes that in contrast to the known combinations of metallic copper catalyst and copper (I I) salt activator the activity of the catalyst is greatly elongated, and accordingly the amount of metallic copper catalyst that is consumed can be decreased, thereby improving the economic value of the process.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung. In den Beispielen sind, sofern nicht anders angegeben, alle Teile durch das Gewicht und alle Gewichte auf Trockengewichtsbasis ausgedrückt. In allen Tabellen ist die Menge an Aktivator in ppm als Gewichtsverhältnis von Nitration zum Bruttogewicht der Rohmaterialflüssigkeit, die Nitril und Wasser enthält, berechnet und ausgedrückt.The following examples illustrate the invention. In the examples, unless otherwise noted, are all Parts expressed by weight and all weights on a dry weight basis. In all tables is the amount of activator in ppm as the weight ratio of nitrate ion to the gross weight of the raw material liquid, which contains nitrile and water, calculated and expressed.
Kupferionen ergab, zu der Rohmaterialflüssigkcit anstelle des Natriumnitrats zugegeben wurde. Eine dritte Umsetzung und eine Analyse wurden durchgeführt, wobei kein Aktivator verwendet wurde. Die Ergebnisse aller dieser Umsetzungen und Analysen sind in Tabelle I aufgeführtCopper ions resulted in the raw material liquid was added in place of the sodium nitrate. A third implementation and analysis was carried out, no activator was used. The results of all of these implementations and analyzes are listed in Table I.
150 g Raney-Kupfer-Katalysator wurden nach einem bekannten Verfahren in einem Reaktionsgefäß aus rostfreiem Stahl mit einer Kapazität von 1 I hergestellt, wobei das Reaktionsgefäß einen Rührer und einen Katalysatorabscheider enthielt. Wasser und Acrylnitril, aus denen man ungefähr 90% des gelösten Sauerstoffs zuvor entfernt hatte, indem man den gelösten Sauerstoff in einer Desoxidationsvorrichtung einer Desoxidation unterworfen hatte, wurden in den Reaktor kontinuierlich in Mengen von 700 g/h und 300 g/h eingeleitet, und dann wurde die Umsetzung bei 120° C durchgeführt. Das Wasser enthielt 39 ppm Natriumnitrat, die man zuvor zugegeben hatte, was 20 ppm Aktivator entspricht, bezogen auf das Bruttogewicht der Rohmaterialflüssigkeit, die Acrylnitril und Wasser enthielt. Die Umsetzung wurde während einer Zeit von 14 aufeinanderfolgenden Tagen durchgeführt, und die Reakiionsflüssigkeit wurde unter Verwendung der Gaschromatographie analysiert, und die Ergebnisse wurden als Umwandlung von Acrylnitril zu Acrylamid ausgedrückt, wie es in der Tabelle I aufgeführt ist. Die Umwandlung in Verunreinigungen, insbesondere in Acrylsäure, Acrylat Äthylencyanhydrin und /J-Hydroxypropionsäureamid, war jeweils 0,5% oder niedriger.150 g of Raney copper catalyst was placed in a reaction vessel by a known method made of stainless steel with a capacity of 1 l, the reaction vessel having a stirrer and a Contained catalyst separator. Water and acrylonitrile, which make up about 90% of dissolved oxygen had previously removed by placing the dissolved oxygen in a deoxidizer of a deoxidation had subjected, were continuously introduced into the reactor in amounts of 700 g / h and 300 g / h, and then the reaction was carried out at 120 ° C. The Water contained 39 ppm sodium nitrate, which had been added beforehand, which corresponds to 20 ppm activator, based on the gross weight of the raw material liquid containing acrylonitrile and water. The implementation was carried out for a period of 14 consecutive days, and the reaction liquid was analyzed using gas chromatography and the results were expressed as the conversion of Acrylonitrile to acrylamide expressed as listed in Table I. The conversion into impurities, especially in acrylic acid, acrylate, ethylene cyanohydrin and / J-hydroxypropionic acid amide, was each 0.5% or lower.
Für Vergleichszwecke wurden die Umsetzung und die Analyse wiederholt, mit der Ausnahme, daß Kupfersulfat, ein bekannter Aktivator, in einer Menge, die 10 ppmFor comparison purposes, the reaction and analysis were repeated except that copper sulfate, a known activator, in an amount that is 10 ppm
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch Kupfernitrat als Aktivator verwendet wurde. Die Kupfernitratkonzentration betrug 20 ppm (was etwa 10 ppm Kupferionen entspricht), ausgedrückt als Nitrationen, bezogen auf die Rohmaterialflüssigkeit. Die Ergebnisse werden als Umwandlung von Acrylnitril zu Acrylamid analog Beispiel 1 ausgedrückt und sind in der nachstehenden Tabelle zusammengefaßt:Example 1 was repeated, but using copper nitrate as an activator. The copper nitrate concentration was 20 ppm (which corresponds to about 10 ppm copper ions) expressed as nitrate ions, based on the raw material liquid. The results are expressed as the conversion of acrylonitrile to acrylamide Expressed analogously to Example 1 and are summarized in the table below:
4C Umwandlung4 C conversion
Erster Tag
Zweiter Tag
Vierter Tag
Sechster Tag
Achter Tag
Zehnter Tag
Zwölfter Tag
Vierzehnter TagFirst day
Second day
fourth day
sixth day
Eighth day
Tenth day
Twelfth day
Fourteenth day
71 67 55 51 48 42 36 3071 67 55 51 48 42 36 30
Aus dem Vorstehenden folgt, daß Kupfernitrat einen größeren Urnwandlungseffekt als Kupfersulfat gemäß Beispiel !,jedoch niedriger als Natriumnitrat, liefert.From the above, it follows that copper nitrate has a greater conversion effect than copper sulfate according to Example !, but lower than sodium nitrate, delivers.
5555
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde während 6 aufeinanderfolgender Tage wiederholt, mit der Ausnahme, daß der Natriumnitrataktivator durch unterschiedliche Mengen an Ammoniumnitrat ersetzt wurde, wobei man jeweils 4 bis 1000 ppm Aktivator in den Reaktionsflüssigkeiten aufrechterhielt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II angegeben, worin die Ergebnisse in der Spalte »kein Aktivator zugegen« aus Tabelle I übernommen wurden.The procedure of Example 1 was repeated for 6 consecutive days, with the exception that the sodium nitrate activator by different Amounts of ammonium nitrate was replaced, each 4 to 1000 ppm activator in the Maintained reaction fluids. The results are given in Table II, in which the results in Column “no activator present” from Table I have been taken over.
Tag der Analyse
Anfangstag
Nach 2 Tagen
Nach 4 Tagen
Nach 6 TagenAnalysis day
Start day
After 2 days
After 4 days
After 6 days
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde während 14 aufeinanderfolgenden Tagen wiederholt, mit der Ausnähme, daß der Natriumnitrataktivator durch Calciumnitrat, Zinknitrat und Eisennitrat ersetzt wurde, und zwar in Mengen, die 20 ppm Aktivator in den Reaktionsmischungen ergaben. Die Ergebnisse sind in Tabelle III aufgeführt.The procedure of Example 1 was repeated for 14 consecutive days except that the sodium nitrate activator has been replaced by calcium nitrate, zinc nitrate and iron nitrate, and although in amounts that resulted in 20 ppm of activator in the reaction mixtures. The results are in Table III listed.
Tag der AnalyseAnalysis day
Umwandlung (%)Conversion (%)
Calciumnitrat Calcium nitrate
Zinknilrat Zinc nitrate
Eisennitrat Iron nitrate
Anfangstag
Nach 2 Tagen
Nach 4 Tagen
Nach 6 Tagen
Nach 14 TagenStart day
After 2 days
After 4 days
After 6 days
After 14 days
Tage der AnalyseDays of analysis
Umwandlung (%)Conversion (%)
Nitration kein AktivatorNitration is not an activator
(ppm) zugegen(ppm) present
Anfangstag
Nach 2 Tagen
Nach 4 Tagen
Nnch 6 TagenStart day
After 2 days
After 4 days
After 6 days
75
65
57
5275
65
57
52
49
43
38
3549
43
38
35
abscheider ausgerüstet war. Wasser und Acrylnitril, aus denen ungefähr 90% des gelösten Sauerstoffs zuvor
entfernt wurden, indem man sie durch eine Desoxidationsvorrichtung leitete, wurden in den Reaktor
kontinuierlich in Mengen von 700 g/h bzw. 300 g/h eingeführt und dann bei einer Temperatur von 120°C
umgesetzt. Das Wasser enthielt 39 ppm Natriumnitrat was 20 ppm Aktivator in der Reaktionsmischung
entspricht, die sowohl Acrylnitril als auch Wassei enthielt. Die Ergebnisse dieser Umsetzung wurder
während einer Zeit von 6 aufeinanderfolgenden Tager analysiert und sind in Tabelle V aufgeführt. Die
Umwandlung in Verunreinigungen, insbesondere ir Acrylsäure, Acrylat, Äthylencyanhydrin und ^-Hydroxypropionamid,
war jeweils 0,5% oder niedriger. Weitere Versuche wurden für Vergleichszwecke durchgeführt
wobei man kein Natriumnitrat verwendete: die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle V aufgeführt.
Tabelle Vseparator was equipped. Water and acrylonitrile, from which about 90% of the dissolved oxygen had previously been removed by passing them through a deoxidizer, were continuously introduced into the reactor in amounts of 700 g / h and 300 g / h, respectively, and then at a temperature of 120 ° C implemented. The water contained 39 ppm sodium nitrate which corresponds to 20 ppm activator in the reaction mixture, which contained both acrylonitrile and water. The results of this reaction were analyzed over a period of 6 consecutive days and are shown in Table V. The conversion to impurities, particularly acrylic acid, acrylate, ethylene cyanohydrin and ^ -hydroxypropionamide, was each 0.5% or less. Further tests were carried out for comparison purposes, not using sodium nitrate: the results are also shown in Table V.
Table V
Tage der AnalyseDays of analysis
300 g Kupferoxidtabletten wurden so verteilt, daß sie ein Metallreaktionsrohr mit einem Volumen von 300 cm3 füllten, und dann wurden sie bei 200 bis 2500C unter Verwendung von Wasserstoff, der mit Stickstoff auf 2% verdünnt war, zu metallischem Kupfer reduziert. Das Reaktionsrohr wurde dann kontinuierlich mit Wasser und Acrylnitril beschickt, woraus ungefähr 90% des gelösten Sauerstoffs zuvor entfernt wurden, indem man diese durch eine Desoxidationsvorrichtung leitete, wobei man Beschickungsmengen von 700 g/h bzw. 300 g/h verwendete, und dann wurde die Mischung in dem Reaktionsrohr bei 1200C umgesetzt. Das Wasser enthielt ursprünglich 39 ppm Natriumnitrat, was 20 ppm Aktivator in der Reaktionsmischung, die sowohl Acrylnitril als auch Wasser enthält, entspricht. Die Ergebnisse der Umsetzung, die man an 6 aufeinanderfolgenden Tagen beobachtete, sind in Tabelle IV angegeben. Ein weiterer Versuch wurde für Vergleichszwecke durchgeführt, wobei kein Natriumnitrat zugegeben wurde.300 g of copper oxide tablets were distributed so as to fill a metal reaction tube with a volume of 300 cm 3 , and then they were reduced to metallic copper at 200 to 250 ° C. using hydrogen diluted with nitrogen to 2%. The reaction tube was then continuously charged with water and acrylonitrile, from which approximately 90% of the dissolved oxygen was previously removed by passing them through a deoxidizer using charges of 700 g / h and 300 g / h, respectively, and then the Mixture in the reaction tube at 120 0 C implemented. The water originally contained 39 ppm sodium nitrate, which corresponds to 20 ppm activator in the reaction mixture, which contains both acrylonitrile and water. The results of the reaction, observed for 6 consecutive days, are given in Table IV. Another experiment was carried out for comparison purposes, in which no sodium nitrate was added.
5 kg Kupferstaub wurden in ein Reaktionsgefäß aus rostfreiem Stahl mit einer Kapazität von 101 gegeben, das mit einer Rührvorrichtung und einem Katalysator-Umwandlung (%)5 kg of copper dust was placed in a stainless steel reaction vessel with a capacity of 101, that with a stirrer and a catalyst conversion (%)
Nitraiion kein AktivatorNitraiion is not an activator
(ppm) zugegen(ppm) present
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde während 6 aufeinanderfolgender Tage wiederholt, mit der Ausnahme, daß Methacrylnitril und Benzonitril anstelle von Acrylnitril verwendet wurden. Die Menge an Natriumnitrat, die verwendet wurde, ergab 20 ppm Aktivator in den Reaktionsmischungen. Für Vergleichszwecke wurden weitere Umsetzungen durchgeführt, bei denen kein Aktivator zugegeben wurde. Die Analysenergebnisse all dieser Umsetzungen sind in Tabelle VI aufgeführt.The procedure of Example 1 was repeated for 6 consecutive days, with the exception that methacrylonitrile and benzonitrile were used in place of acrylonitrile. The amount of sodium nitrate, which was used gave 20 ppm activator in the reaction mixtures. For comparison purposes further reactions carried out in which no activator was added. The analysis results all these reactions are listed in Table VI.
Nitration kein Aktivator
(20 ppm) zugegenConversion (%)
Nitration is not an activator
(20 ppm) present
42
36
3351
42
36
33
66
61
5774
66
61
57
59
50
4469
59
50
44
Nach 2 Tagen
Nach 4 Tagen
Nach 6 TagenStart day
After 2 days
After 4 days
After 6 days
81
76
6988
81
76
69
Nach 2 Tagen
Nach 4 Tagen
Nach 6 TagenStarting position
After 2 days
After 4 days
After 6 days
Tage der AnalyseDays of analysis
Umwandlung (%)Conversion (%)
Nitration kein AktivatorNitration is not an activator
(20 ppm) zugegen(20 ppm) present
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, mit der Ausnahme, daß Propionitril und Nicotinnitril (3-Cyanopyridin) anstelle von Acrylnitril verwendet wurden. Die Mengen an Natriumnitrat, die man verwendete, ergaben 20 ppm Aktivator in den Reaktionsmischungen. Für Vergleichszwecke wurden weitere Reaktionen durchgeführt, bei denen kein Aktivator zugegeben wurde. Die Analysenergebnisse all dieser )0 Reaktionen sind in Tabelle Vl! aufgeführt.The procedure of Example 1 was repeated except that propionitrile and nicotine nitrile (3-cyanopyridine) were used in place of acrylonitrile. The amounts of sodium nitrate used resulted in 20 ppm activator in the reaction mixtures. For comparison purposes, further reactions were carried out in which no activator was added. The analytical results of all these ) reactions are shown in Table VI! listed.
1010
'5 Beispiel 8'5 Example 8
Beispiel 1 wurde wiederholt, wobei jedoch verschiedene Nitrate verwendet wurden. Der Versuch wurde 14 Tage lang durchgeführt. Im Versuch betrug die Nitratkonzentration 20 ppm, ausgedrückt als Nitratgruppen, bezogen auf die Rohmaterialflüssigkeit. Die Testergebnisse, ausgedrückt als Umwandlung von Acrylnitril zu Acrylamid gemäß Beispiel 1 sind in der nachstehenden Tabelle zusanimengefaßt:Example 1 was repeated, but using different nitrates. The attempt was made Performed for 14 days. In the experiment, the nitrate concentration was 20 ppm, expressed as nitrate groups, based on the raw material liquid. The test results, expressed as the conversion of Acrylonitrile to acrylamide according to Example 1 are summarized in the table below:
Kaliumnitrat Potassium nitrate
Magne- Mangansiumnitrat nitrat Aluminiumnitrat Magne- manganese nitrate nitrate aluminum nitrate
Kobaltnitrat Cobalt nitrate
Nickelnitrat Nickel nitrate
Claims (1)
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6251073A JPS5720294B2 (en) | 1973-06-05 | 1973-06-05 | |
JP6251073 | 1973-06-05 | ||
US47478674A | 1974-05-30 | 1974-05-30 | |
US05/838,368 US4169107A (en) | 1973-06-05 | 1977-09-30 | Process for manufacturing an amide compound using aluminum nitrate promoter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2427204A1 DE2427204A1 (en) | 1974-12-19 |
DE2427204B2 DE2427204B2 (en) | 1977-03-03 |
DE2427204C3 true DE2427204C3 (en) | 1977-10-13 |
Family
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