DE2817509A1

DE2817509A1 - Verfahren zur isolierung von terephthalonitril

Info

Publication number: DE2817509A1
Application number: DE19782817509
Authority: DE
Inventors: Richard Kenneth Barchas
Original assignee: Lummus Co
Current assignee: CB&I Technology Inc
Priority date: 1977-04-28
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1978-11-02
Also published as: DE2817509C2; FR2388791A1; NL7804411A; GB1582918A; JPS53141238A; IT7848953A0; US4116999A; FR2388791B1

Description

DR. GERHARD RATZEL

PATENTANWALT

Akte 9193

6800 MANNHEIM 1 , Seckenheimer Str. 36a, Tel. (0621) 406315

Potlichtckkonto: Frankfurt/M Nr. 8293-603 Bank: Deutiche Bank Mannheim Nr. 72/00M6 Te I e g r .-Co d a : Gerpat Telex 463670 Para D

2o. April 1978

The Lumtnus Company 1515 Broad Street

Bloomfield, N. J. o7oo3 / USA

Verfahren zur Isolierung von Terephthalonitril

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-JT-

Die vorliegende Erfindung betrifft die Isolierung von Terephthalonitril (tpn), insbesondere die Abtrennung von TPN aus einer p-Xylol enthaltenden Lösung.

Bei der Herstellung von TPN aus p-Xylol enthält das gasförmige Reaktionseffluent TPN und nicht-umgesetztes p-Xylol, sowie als Reaktionszwischenprodukt p-Tolunitril und als Nebenprodukt Benzonitril. Im allgemeinen wird TPN aus dem Effluent durch direktes Abschrecken isoliert, so daß man eine Aufschlämmung von TPN in der Abschreckflüssigkeit erhält. Das rohe TPN wird dann durch Zentrifugieren oder Filtration isoliert, gefolgt von einer weiteren Reinigung des TPN.

Bei den bislang im allgemeinen verwendeten Methoden ist die Handhabung von Feststoffen erforderlich, was teuer und mühsam ist; demgemäß besteht ein Bedürfnis für eine Verbesserung der Verfahren zur Isolierung von TPN.

Die vorliegende Erfindung betrifft die wirksame Abtrennung von TPN von p-Xylol.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird TPN aus einer TPN und p-Xylol enthaltenden Lösung durch fraktionierte Destillation in einer Fraktionskolonne abgetrennt, wobei p-Tolunitril in der Fraktionskolonne in ausreichenden Mengen vorhanden ist, so daß das TPN in allen Teilen der Kolonne gelöst ist,an de-

Jf

nen die Temperatur in der Kolonne sich unterhalb des Schmelzpunktes von TPN befindet; hierdurch kann TPN in flüssiger
Form abgetrennt und isoliert werden. Das p-Tolunitril und
das p-Xylol werden oben aus der Kolonne isoliert.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird TPN
aus einem gasförmigen Reaktionseffluent der TPN-Herstellung isoliert, das p-Xylol, das Reaktionszwischenprodukt p-Tolunitril und das Nebenprodukt Benzonitril enthält, in dem man das Effluent mit einer Abschreckflüssigkeit abschreckt, die p-Tolunitril enthält, so daß aus dem gasförmigen Effluent
eine Lösung von TPN in einem Gemisch aus p-Tolunitril, Benzonitril und p-Xylol abgeschieden wird. Die Lösung wird dann in eine Kolonne für die fraktionierte Destillation eingeführt, wobei das p-Tolunitril in der Kolonne in ausreichenden Mengen vorhanden isti so daß das TPN in allen Teilen der Kolonne gelöst ist, an denen die Temperatur in der Kolonne
sich unterhalb des Schmelzpunktes von TPN befindet; hierdurch wird TPN in flüssiger Form p-Xylol, Benzonitril und p-Tolunitril abgetrennt.

Zur Abtrennung des TPN aus einer TPN und p-Xylol enthaltenden Lösung durch fraktionierte Destillation wird das p-Tolunitril in die Kolonne in einem Gewichtsverhältnis p-Tolunitril / TPN von mindestens 3 : 1, vorzugsweise mindestens
5 : 1 eingeführt. Selbstverständlich ist es möglich, einen

größeren Überschuß von p-Tolunitril bezüglich TPN zu verwenden; jedoch sind solche große Überschüsse nicht erforderlich und steigern nur die Gesamtkosten. Demgemäß ist das Gewichtsverhältnis p-Tolunitril / TPN im allgemeinen nicht höher als 15 ι 1» meist nicht höher als 1o χ 1. Die fraktionierte Destillation wird bei solchen Temperatur- und Druck-Bedingungen durchgeführt, daß das p-Tolunitril und Xylol sowie andere leichte Komponenten im Ausgangsmaterial, zum Beispiel Benzonitril, als Produkt oben abgezogen werden können, wobei das TPN ausreichend in der das p-Tolunitril enthaltenden Flüssigkeit am oberen Ende der Kolonne löslich ist, so daß es sich dort nicht als Feststoff abscheidet. Im allgemeinen wird die fraktionierte Destillation bei einer oberen Temperatur von 1^9 bis 232 ⁰C und einer unteren Temperatur von etwa 232 bis 315 °C sowie einem Gesamtdruck von 3oo mm Hg absolut bis o,7 Atti durchgeführt. Diese Bedingungen dienen nur als Beispiele; die 4uswahl der optimalen Bedingungen dürfte für den Fachmann aufgrund der vorliegenden Ausführungen ohne weiteres möglich sein.

Eine TPN und p-Xylol enthaltende Lösung, welche erfindungsgemäß zur Isolierung voiyFlüssigen TPN fraktioniert wird, wird - wie bereits erwähnt - im allgemeinen aus dem gasförmigen Reaktionseffluent der TPN-Herstellung gewonnen, welches TPN- und nicht-umgesetztes p-Xylol sowie als Reaktionszwischenprodukt p-Tolunitril und als Nebenprodukt Benzonitril

enthält. Erfindungsgemäß bringt man das gasförmige Reaktionseffluent direkt mit einer Abschreckflüssigkeit in Kontakt, welche p-Tolunitril und gegebenenfalls p-Xylol enthält, so daß das TPN aus dem Effluent als Lösung in p-Xylol und p-Tolunitril kondensiert wird, welche außerdem das in Effluent enthaltene Benzonitril enthält. Die zur Kondensation des TPN verwendete Abschreckflüssigkeit enthält ausreichend p-Tolunitril für die anschließende Isolierung von TPN als Flüssigkeit durch fraktionierte Destillation in der oben beschriebenen Weise. Selbstverständlich ist es nicht nötig, daß die für die fraktionierte Destillation erforderliche Menge p-Tolunitril schon während der Abschreckung vorliegt, da weiteres p-Tolunitril vor der Fraktionierung zugesetzt werden kann.

Im allgemeinen wird das TPN aus dem Effluent bei einer Abschrecktemperatur von etwa 93 bis 1^9 °C und bei einem Druck von 0 bis etwa 1 Atü kondensiert. Selbstverständlich sind die obigen Bedingungen nur Beispiele, die Auswahl der optimalen Bedingungen dürfte für den Fachmann ohne weiteres möglich sein.

Das Reaktionseffluent der TPN-Herstellung wird nach irgendeiner beliebigen Verfahren zur Umsetzung von p-Xylol und Ammoniak in Gegenwart oder Abwesenheit von freiem Sauerstoff und in Anwesenheit von eines geeigneten Katalysators ge-

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Wonnen. Ein solches Verfahren ist zum Beispiel im US-Patent 3 925 kkj beschrieben.

Die Erfindung wird anhand einer bevorzugten Ausführungsform, die in der beigefügten Abbildung gezeigt ist, im folgenden näher beschrieben.

Die Abbildung ist ein vereinfachtes Schematisches Fließdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß der Abbildung wird ein Reaktionseffluent aus der TPN-Herstellung, welches TPN, nicht-umgewandeltes p-Xylol, Ammoniak, p-Tolunitril, Bezonitril, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Stickstoff, Cyanwasserstoff und Yasserdampf enthält, in Leitung Io direkt mit einem p-Tolunitril-reichen Kreislaufstrom in Leitung 11 in Kontakt gebracht, so daß das Reaktionseffluent in Leitung 12 einer abschreckenden Kühlung unterworfen wird und das Terephthanonitril daraus kondensiert wird. Der vereinigte Strom in Leitung 12 wird in den Abschreckturm 13 eingeführt, wo die Abtrennung einer Lösung von TPN in einem Gemisch von p-Xylol, Bezonitril und p-Tolunitril erfolgt. Der verbleibende Dampf wird am oberen Teil des Abschreckturms 13 mit einer Waschflüssigkeit in Kontakt gebracht, die über Leitung lh eingeführt wird; hierdurch wird restliches TPN aus dem Gas gewaschen.

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NACHGEREiCHTj

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Ein Gasstrom wird aus dem Abschreckturm I3 über die Leitung 15 abgezogen, im Kühler 16 abgekühlt, so daß die Kondensation von Wasserdampf p-Xylol, p-Tolunitril und Benzonitril erfolgt, und der gemischte Strom wird in einen Abscheider eingeführt. Ein Gasstrom wird aus dem Abscheider 17 über die Leitung 18 abgezogen und im Kreislauf zu dem Reaktor der TPN-Herstellung gefahren. Ein wässriger Strom wird aus dem Abscheider 17 über die Leitung 19 abgezogen. Ein organischer Strom, der p—Xylol, p—Tolunitril und Benzonitril enthält, wird im Kreislauf als Waschflüssigkeit über die Leitung 1*» in den Abschreckturm 13 geleitet.

Eine Lösung von TPN in p-Xylol und p-Tolunitril, welche außerdem Benzonitril enthält, wird über die Leitung 21 aus dem Turm 13 abgezogen und in eine Kolonne für die fraktionierte Destillation eingeführt, die schematisch als 22 bezeichnet ist. Wie oben beschrieben, enthält der Zufuhrstrom in Leitung 21 eine ausreichende Menge p-Tolunitril, so daß TPN in allen Punkten des Fraktionierturms 22 in Lösung gehalten wird, an welchen das TPN nicht in geschmolzener Form vorliegt.

Die Fraktionierkolonne 22 wird bei den oben beschriebenen Temperaturen und Drucken betrieben, so daß ΤΡλ^τ unten als Flüssigkeit von den oben entnommenen Produkten p-Xylol, p-Tolunitril und Benzonitril abgeschieden wird.

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NACHC=JEREICHT

Jo

Geschmolzenes TPN wird unten aus der Kolonne 22 über die Leitung 23 abgezogen und kann direkt verwendet oder weiter durch Destillation in einer Kolonne 2*4 gereinigt werden, so daß man TPN von irgendwelchen schwereren Komponenten, die im Strom vorhanden sind, abtrennt. Das weiter gereinigte TPN-Produkt wird über die Leitung 25 isoliert und an schwerere Komponenten enthaltender Strom mit geringeren Mengen TPN wird über die Leitung 26 gewonnen.

Aus dem oberen Teil der Destillationskolonne für die fraktionierte Destillation 22 wird über die Leitung 31 p-Tolunitril, p-Xylol und geringe Mengen Benzonitril abgezogen und in eine weitere Kolonne für die fraktionierte Destillation eingeführt, wo ihre Fraktionierung in einen p-Tolunitrilreichen Strom und einen p-Xylol-reichen Strom erfolgt. Der p-Tolunitril-reichen Strom wird unten aus der Kolonne 32 über die Leitung 23 abgezogen und ein erster Teil davon über die Leitung 3^» geleitet, welche einen Kühler 35 enthält, so daß sie als Abschreckflüssigkeit in Leitung 11 verwendet werden kann. Der restliche Teil wird über die Leitung 39 in den Reaktor für die TPN-Herstellung eingeführt.

Ein p-Xylol-reicher Strom wird oben aus der Kolonne 32 über die Leitung 37 abgezogen und im Kreislauf in den Reaktor für die TPN-Herstellung geleitet.

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Alternativ kann man das oben aus der Fraktionskolonne 22 entnommene Produkt partiell kondensieren und den Dampfstrom im Kreislauf in den Reaktor für die TPN-Hersteilung zurüclcleiten, während der Strom der kondensierten Flüssigkeit als Abschreckflüssigkeit verwendet wird, wobei der restliche Teil derselben im Kreislauf in den Reaktor für die TPN-Herstellung zurückgeleitet wird.

Als weitere Alternative kann man das oben aus dem Fraktionator 22 entnommene Produkt total kondensieren, einen Teil desselben als Abschreckmittel in Leitung 11 leiten und den restlichen Teil im Kreislauf in den Reaktor für die TPN-Hersteilung zurückführen. Bei dieser Ausführungsform erfolgt ein selektives Abziehen des p-Xylols durch nicht-kondensierbare Gase während des Abschreckens.

Die oben beschriebene Ausführungsform kann weiter im Geiste der vorliegenden Erfindung modifiziert werden, so daß die vorliegende Erfindung hierauf beschränkt ist.

Die vorliegende Erfindung ist besonders vorteilhaft, da man TPN aus einer p-Xylol enthaltenden Lösung abtrennen kann, ohne daß man Feststoffe handhaben muß. Nach den erfindungsgemäßen Verfahren kann TPN in geschmolzener Form isoliert werden, da bei den Bedingungen am oberen Teil der Fraktionierkolonne das TPN ausreichend löslich in der p-Tolunitril

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enthaltenden Flüssigkeit ist, so daß kein festes TPN aus der Lösung abgeschieden wird und das Verstopfen der Kolonne vermieden wird. Darüber hinaus sind die Temperaturbedingungen einige Böden unterhalb des Kolonnenkopfes so, daß TPN in geschmolzener Form vorliegt«

Bei der Isolierung von TPN auf einem Reaktionseffluent der TPN-Hersteilung wird p-Tolunitril in der Zufuhr des Fraktionators zugesetzt, in dem man p-Tolunitril im Kreislauf als Abschreckflüssigkeit fährt, so daß die erforderliche Menge p-Tolunitril vorliegt, um die Abtrennung von TPN ohne Feststoff-Abscheidung durchzuführen.

Im Rahmen dieser Offenbarung bedeutet:

Effluent = Ausströmendes

Terephthalonitril = Terephthalsäurenitril Tolunitril = Methylbenzoesäurenitril Benzonitril = Benzoesäurenitril

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ORIGINAL INSPECTED

/ti/

Leerseite

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Isolierung von Terephthalonitril aus einer Lösung, die Terephthalonitril und p-Xylol enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Terephthalonitril und p-Xylol enthaltende Lösung und p-Tolunitril in eine Kolonne für die fraktionierte Destillation einführt, wobei das p—Tolunitril in einer ausreichenden Menge vorhanden ist, das Terephthalonitril in allen Teilen der Destillationskolonne gelöst ist, an denen die Temperatur in der Destillationskolonne unterhalb des Schmelzpunktes des Terephthalonitrils liegt, und das Terephthalonitril in flüssiger Form aus der Kolonne für die fraktionierte Destillation gewinnt.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis p-Tolunitril und Terephthalonitril, welche in die Kolonne eingeführt werden, mindestens 3 : 1 beträgt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung außerdem Benzonitril enthält.

ORIGINAL IMSPECTEQ

. Verfahren gemäß Anspruch 3« dadurch gekennzeichnet, daß

man die Kolonne bei einer oberen Temperatur von 1A9 bis

232 ⁰C und einer unteren Temperatur von 232 bis 315 °C betreibt.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Gewinnung von Terephthalonitril aus einem gasförmigen Effluent der Terephthalonitril-Herstellung, dadurch gekennzeichnet, daß man ein gasförmiges Effluent der Terephthalonitril-Herstellung, welches Terephthalonitril und p-Xylol enthält, direkt in Kontakt mit einer Abschreckflüssigkeit bringt, die p-Tolunitril enthält, so daß aus dem gasförmigen Effluent eine Lösung abgeschieden wird, die Terephthalonitril, p-Tolunitril und p-Xylol enthält, diese Lösung in eine Kolonne für die fraktionierte Destillation einführt, wobei die Lösung eine ausreichende Menge p-Tolunitril enthält, so daß das Terephthalonitril in allen Teilen der Destillationskolonne gelöst ist, an denen die Temperatur in der Kolonne sich unterhalb des Schmelzpunktes von Terephtalonitril befindet, und aus dieser Kolonne für die fraktionierte Destillation Terephthalonitril in flüssiger Form isoliert.

6. Verfahren gemäß Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Effluent außerdem p-Tolunitril und Benzonitril enthält, und daß die in die Kolonne für die fraktionierte

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Destillation eingeführte Lösung außerdem Benzonitril enthält.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man aus der Kolonne für die fraktionierte Destillation oben p-Tolunitril, Benzonitril und p-Xylol isoliert und ein Teil dieses oben abgenommenen Produkts als Abschreckflüssigkeit verwendet wird.

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