DE2435762A1 - Stabilisator zur vermeidung der polymerisation gasfoermiger blausaeure - Google Patents
Stabilisator zur vermeidung der polymerisation gasfoermiger blausaeureInfo
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Description
BASF Aktiengesellschaft
Unser Zeichen: O.Z. 30 677 Ze/GP
67OO Ludwigshafen, 22. Juli 197*1
Stabilisator zur Vermeidung der Polymerisation gasförmiger
Blausäure
Die Erfindung betrifft die Verwendung von Kohlendioxid als Stabilisatoren
zur Vermeidung der Polymerisation der Blausäure in der Gasphase.
Blausäure ist als Zwischenprodukt für die Herstellung zahlreicher organischer Verbindungen wie z.B. von Nitrilen oder Aminen bekannt.
Ein beim Arbeiten mit Blausäure immer wieder auftretendes technisches Problem stellt die große Polymerisationsneigung der Blausäure
dar.
Während die Polymerisation unstabilisierter Blausäure in flüssiger
Phase mitunter spontan und unter großer Wärmeentwicklung erfolgt, was zum Bersten von Leitungen und Apparaten führen kann, treten
jedoch Polymerisationen in der Gasphase über einen größeren „Zeitraum
- je nach Konzentration des Cyanwasserstoffs - auf, wodurch beispielsweise Blausäure führende Rohrleitungen, Destillationskolonnen oder Kondensatoren allmählich vom Rand zur Mitte hin
zuwachsen können. Dies verursacht Verstopfungen der betroffenen Apparate und zwingt zum Abstellen der Anlagen. Das Reinigen
dieser Blausäure enthaltenden Anlageteile ist wegen der hohen Giftigkeit der Blausäure sowie wegen der mechanisch meist nur
schwierig zu entfernenden Blausäurepolymerisate mit sehr großem Arbeits- und Zeitaufwand verbunden.
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Der genaue Mechanismus der Polymerisation ist Gegenstand einer Reihe von Untersuchungen. Als erste Stufe der Polymerisation
konnte ein Dimeres der Blausäure, das Iminoacetonitril, nachgewiesen
werden (Th. Völker, Angew. Chem. 7£, 379 (I960)).
Es iSt bekannt, daß sich die Polymerisation der Blausäure durch
Zusatz von mittelstarken bis starken Säuren, insbesondere von Phosphor-, Schwefel- oder Oxalsäure weitgehend verhindern läßt.
Diese Zusätze wirken jedoch nur stabilisierend auf die Blausäure in flüssiger Phase (DT-PS 703 341).
Über einer blausäurehaltigen Lösung kann sich jedoch in der Gasphase,
trotz der Stabilisierung der flüssigen Phase, polymere Blausäure bilden. Je höher die Konzentration der Blausäure, bzw.
die Temperatur der Lösung ist, desto größer ist die Blausäurekonzentration in der Gasphase und die damit pro Zeiteinheit
gebildete Polymerisatmenge. Der Verlauf der Polymerisation hängt allein vom Entstehen der ersten Polymerisatkeime ab und ist nicht
zu beeinflussen.
Aus der US-PS 1 856 606 ist die Verwendung von Schwefeldioxid zur Stabilisierung der Blausäure in der Flüssig-, wie auch in der
Gasphase bekannt. Bei chemischen Umsetzungen mit SO?-haltiger
Blausäure, wie sie z.B. nach der DT-PS 1 518 553 vorgenommen werden, treten im Reaktionsprodukt stets 20 bis 30 ppm Schwefel
auf. Dieser Schwefel läßt sich daraus auf einfache Weise nicht entfernen, .so daß die Aktivität der für die nachfolgende Hydrierung
verwendeten Katalysatoren, welche Edelmetalle, sowie Kobalt, Nickel und Eisen enthalten können, rasch abnimmt.
In der US-PS 3 049 408 wird die Stabilisierung der Bläusäure
mit Anhydriden von Stickstoff-Sauerstoff-Säuren, wie NO, N3O,
N2Oj1 beschrieben. Diese Verbindungen sind nicht überall verfügbar.
Zudem können sie aufgrund ihrer oxydierenden Eigenschaften zu Nebenreaktionen und Störungen im Produktionsablauf führen.
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Anhand der DT-PS 703 341 wäre es auch naheliegend, Verbindungen
wie z.B. Brom- oder Chlorwasserstoff s'äure als Stabilisatoren in Betracht zu ziehen. In den meisten halogenwasserstoffhaltigen
Lösungen istddie Konzentration des Halogenwasserstoffs über der
flüssigen Phase jedoch so gering, daß sie als Stabilisierungsmittel ausscheiden. Ferner sind Halogene für die meisten Hydrierkatalysatoren
Kontaktgifte und erfordern wegen ihrer stark korrosiven Eigenschaften teure Werkstoffe, so daß eine Verwendung als
Stabilisierungsmittel für gasförmige Blausäure nur in wenigen Fällen möglich ist.
Es bestand daher die Aufgabe einen Stabilisator zu finden, welcher
die Polymerisation auch in der Gasphase verhindert, möglichst leicht zugänglich und einfach zu handhaben ist, ohne den Reaktionsablauf zu stören oder bei nachfolgenden Hydrierstufen als Kontaktgift
zu wirken.
Es wurde nun gefunden, daß die Verwendung von Kohlendioxid als Zusatz zu Gemischen mit einem Anteil gasförmiger Blausäure die
Polymerisation der Blausäure in der Gasphase verhindert, ohne mit den Nachteilen der oben erwähnten Stabilisatoren behaftet zu
sein.
Der Zusatz von CO2 zu HCN-haltigen Gasgemischen zur Abtrennung
von in diesem Gemisch enthaltenen NH, wird in der Literatur beschrieben (DAS 1 020 964 - 11.4.56 - 19.12.57. und US 3 112 177 11.11.59
- 26.11.63). Aus diesen Patentschriften ist aber in keiner Weise abzuleiten, daß CO2 eine stabilisierende Wirkung auf die
Gasphasenpolymerisation der Blausäure besitzt. Die Zugabe von CO2 zu den HCN-haltigen Gasgemischen der zitierten Patentschriften
hat einen gänzlich anderen Zweck, nämlich die Abtrennung von NH, aus diesen Gasgemischen.
Deshalb müssen den Gasgemischen in diesen Fällen auch wesentlich größere Mengen an CO2 - mindestens die stöchiometrische Menge- · ■
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bezogen auf NH^ - zugesetzt werden als bei der neuen Arbeitsweise.
Bei den zitierten Patentschriften ist die Zugabe von C0? der
erste Schritt eines Trennverfahrens, während bei der beanspruchten
Arbeitsweise keine Stofftrennung stattfindet, sondern durch die Zugabe von C0„ erreicht wird, daß die Gasphasenpolymerisation
von HCN bei chemischen Umsetzungen mit oder in Gegenwart von HCN unterbunden wird. Hierfür sind aber bereits - wie in den Beispielen
gezeigt wird - wesentlich geringere CO -Konzentrationen in der Gasphase, bezogen auf die nichtinerten Gase (wie N~, usw.)
erforderlich (z.B. 1 %) 9 als bei der Arbeitsweise der beiden
zitierten Patentschriften.
So liegt ein besonderer Vorteil von Kohlendioxid als Zusatz von Gemischen mifc gasförmiger Blausäure darin, daß auch an Apparaten
aus Stahl oder niedriglegiertem Stahl keine Korrosion durch den Stabilisator eingeleitet wird. Außerdem stellt Kohlendioxid einen
preiswerten und überall verfügbaren Stoff dar.
Gasförmige Blausäure enthaltende Gemische im Sinne der Erfindung sind sowohl alle Zusammensetzungen an chemischen Stoffen, bei
denen Blausäure entweder in der Gasphase vorhanden ist oder in die Gasphase übergehen kann, aus auch Blausäure allein.
Beispielhaft sei die Herstellung von l,4-licyanbuten-(2) genannt,
aus dem durch Hydrierung das wichtige Kunstfaservorprodukt Hexamethylendiamin erhalten weriden kann. Bei der Herstellung dieses
l,l}-Dicyanbuten-{2) gemäß DT-PS 1 518 553 kann dieser
Stabilisator z.B. vorteilhaft eingesetzt werden.
Die Zugabe <fes Stabilisators kann sowohl in die zu stabilisierende
Gasphase selbst als auch in die flüssige Phase und sowohl diskontinuierlich ÄI% auch kontinuierlich erfolgen.
Löst sich der Stabilisator beispielsweise unter den Reaktions-
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bedingungen etwas in der flüssigen Phase, so können durch Zugabe in den Zulauf der flüssigen Phase alle Gasphasen der nachfolgenden
Apparate stabilisiert werden, vorausgesetzt, der Stabilisator selbst reagiert nicht mit einer der Komponenten.
Es ist auch denkbar, daß man alle reaktionsfremden Gase in der Apparatur durch den Stabilisator ersetzt, beispielsweise indem
man einen stetigen Stabilisatorstrom durch die Anlage führt und den Stabilisator gegebenenfalls durch eine geeignete Methode
wiedergewinnt und erneut verwendet.
Die Mengen des erfindungsgemäß zu verwendenden Stabilisators können
in weiten Grenzen gewählt werden. Bereits geringe Mengen, mindestens jedoch 0,1 Volumenprozent, bewirken die Verhinderung tier Blausäurepolymerisation.
Erscheint es verfahrenstechnisch angebracht, so läßt sich das Stabilisatorgas auch im Überschuß gegenüber Blausäure
einsetzen. Vorzugsweise seifen jedoch zwischen 0,5 bis 50 Volumenprozent
der Gasphase aus dem erfindungsgemäßen Stabilisator bestehen.
Neben Blausäure und Stabilisator können auch andere Stoffe in der Gasphase vorhanden sein, wenn gewährleistet) ist, daß spe nicht
mit dem Stabilisator zu unwirksamen Verbindungen reagieren.
Die überaus vorteilhafte Wirkung der erfindungsgemäßen Stabilisatoren
kann anhand folgender Beispiele aufgezeigt werden.
mit Rührer
Die Versuche wurden in einem ·. Glasautoklaven/durchgeführt,
der aus den Werkstoffen Glas, Teflon, V4A, Hastelloy C-276 und Rotguß für die Rührwellenführung bestand. Die flüssige Phase
enthielt neben Blausäure eine stark saure Mischung aus NaBr.(ca. 1,0 molar), H3PO11 (3,8 molar), CuBr3 (1,9 g/l) und H2O. Die
Temperatur betrug jeweils 8O0C, der Druck 4-5 atn, das Volumen-
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verhältnis wässrige Lösung zu eingesetzter, flüssiger HCN foötrrig2:l
und die Versuchsdauer 24 Stunden.
Versuchs- Zusammensetzung der Polymerisatmenge, bes. nummer Gasphase (Vol.-Teile) auf eingesetzte Blausäure
1 CO2:HCN =1:1 ^ 0,5 Gew.%
2 CO2:N2:HCN = 1:1:4 TT0,5 "
3 CO2:N2:HCN =1:10:100
< 0,5 "
4 CO2:Luft:HCN = 5:20:75 ^0,5 "
Luft:HCN =2:5 ca. 40 Gew.%
N2:HCN =2:5 ca. 30 Gew.*
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Claims (3)
- -7- ο.ί.. 30 677PatentansprücheVerwendung von Kohlendioxid als Zusatz zu» Gemischen mit einem Anteil gasförmiger Blausäure zur Vermeidung der Polymerisation der Blausäure in der Gasphase.
- 2. Verwendung von Kohlendioxid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Anteil von mindestens 0,1 Volumenprozent in der stabilisierenden Gasphase vorhanden ist.
- 3. Verwendung von Kohlendioxid nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem Anteil von 0,5 bis 50 Volumenprozent in der zu stabilisierenden Gasphase vorhanden ist.BASF Aktiengesellschaft509887/0505
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