DE4336576A1 - Verfahren zur Herstellung von Isocyansäure aus Cyanursäure - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Isocyansäure aus CyanursäureInfo
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C3/00—Cyanogen; Compounds thereof
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D251/00—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings
- C07D251/02—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings
- C07D251/12—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
- C07D251/26—Heterocyclic compounds containing 1,3,5-triazine rings not condensed with other rings having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with only hetero atoms directly attached to ring carbon atoms
- C07D251/30—Only oxygen atoms
- C07D251/32—Cyanuric acid; Isocyanuric acid
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Description
Aus Monatshefte für Chemie 101, 866-870 (1970) ist bekannt, daß Cyanursäure
beim Erhitzen auf etwa 400°C erst in den gasförmigen Zustand übergeht, worauf
sich ein thermisches Gleichgewicht mit Isocyansäure einstellt.
In WO 92/4968 ist beschrieben, daß gasförmige Cyanursäure bei Temperaturen von
etwa 400 bis 520°C katalytisch in eine Mischung von nicht näher definierten Pro
dukten, die befähigt sind, Stickoxyde in einem Gasstrom zu reduzieren, zersetzt wer
den kann. Als Katalysatoren werden dabei Zirkonium und/oder Phosphor enthaltende
Katalysatoren angegeben.
Es wurde nun unerwarteterweise gefunden, daß bei der katalysierten thermischen
Zersetzung von Cyanursäure keine Mischung von Produkten, sondern praktisch aus
schließlich Isocyansäure entsteht, wenn als Katalysator ein Aluminiumkatalysator
eingesetzt wird.
Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verfahren zur Herstellung von Isocyansäure,
das dadurch gekennzeichnet ist, daß Cyanursäure bei Temperaturen von 300 bis 600°C
mit einem Aluminiumkatalysator in Kontakt gebracht wird, worauf die gebildete
Isocyansäure isoliert oder direkt zur Weiterreaktion verwendet wird.
Die Herstellung von Cyanursäure kann beispielsweise gemäß AT 365.180 aus Roh- oder
Abfallmelamin erfolgen.
Unter Aluminiumkatalysator ist ein Katalysator zu verstehen, der eine Aluminiumver
bindung wie Aluminiumoxyd, AIOOH, Alumnosilikat, Spinelle als aktiven Bestandteil
enthält. Daneben kann der Katalysator noch andere Metalle, wie Silber, Kupfer, Eisen,
Kobalt, Nickel, Titan, Mangan, Chrom oder Mischungen davon, bevorzugt in Form ih
rer Oxide enthalten. Ganz bevorzugt ist dabei ein Katalysator, der aus Aluminiumoxyd
besteht oder der Aluminiumoxyd enthält. Der Katalysator kann dabei in üblicher Form,
beispielsweise in Form von Tabletten, Pellets, Partikeln, Kugeln, Ringen, oder als sol
cher, aufgebracht auf einem inerten Träger wie etwa Silicium, Aluminium, Alumini
umsilikat, keramische Oxide, Tonerde bzw. Tonerdehydrate, Zinkoxid eingesetzt
werden. Ferner kann der Träger auch ein monolithischer Träger aus Keramik, Stahl,
Glas sein, auf den der aktive Katalysator fixiert ist. Bevorzugt wird der Aluminiumka
talysator als solcher eingesetzt.
Im Falle der Verwendung eines inerten Trägers sollte der Katalysator etwa 0,1 bis 50 Gew.-%
katalytisch aktives Aluminium enthalten. Solche Katalysatoren sind bekannt
und käuflich zu erwerben.
Die optimale Katalysatormenge, die nicht für die Reaktion an sich sondern nur für die
Reaktionsgeschwindigkeit maßgeblich ist, hängt im wesentlichen vom Volumenstrom
des Reaktionsgases und damit von der Reaktionsanordnung ab. Sie kann für jede Re
aktionsanordnung leicht durch Vorversuche mit verschiedenen Mengenverhältnissen
ermittelt werden. In Versuchen hat sich gezeigt, daß ein Gewichtsverhältnis von
Cyanursäure : Aluminium von etwa 50 : 1, bevorzugt von 20 : 1 bis 5 : 1 bis etwa 1 : 50
gute Ergebnisse hinsichtlich der Reaktionsgeschwindigkeit zeigt. Da der Kataly
sator über lange Zeiträume hochaktiv bleibt, können aber auch geringere Katalysa
tormengen eingesetzt werden, wobei unter Umständen eine längere Kontaktzeit in
Kauf genommen wird.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann feste Cyanursäure mit
dem Katalysator gemischt, auf Reaktionstemperatur erhitzt und das entstehende Gas,
gegebenenfalls mit Hilfe eines, unter den Reaktionsbedingungen inerten Trägergases
abgezogen werden. Da Cyanursäure bei Temperaturen von etwa 300°C sublimiert,
kann die Cyanursäure aber auch durch Erhitzen in den gasförmigen Zustand überge
führt werden und das Gas, gegebenenfalls mit Hilfe eines unter den Reaktionsbedin
gungen inerten Trägergases, bei Reaktionstemperaturen über den Katalysator gelei
tet werden. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Verwendung eines Wirbelschich
treaktors, in dem Katalysatorpartikel vorgelegt und durch Einblasen eines, unter den
Reaktionsbedingungen inerten Trägergases, eine Wirbelschicht aufgebaut wird. In
diese Wirbelschicht wird Cyanursäure in fester oder in gasförmiger Form eingebracht
und das Reaktionsgas, das die Isocyansäure enthält, abgezogen.
Die Reaktionstemperatur beträgt dabei 300 bis 600°C, bevorzugt 320 bis 450°C.
Als unter den Reaktionsbedingungen inertes Trägergas kommt etwa Helium, Argon,
Stickstoff, Luft in Frage.
Beim Kontakt mit dem Aluminiumkatalysator wird die Cyanursäure praktisch voll
ständig in Isocyansäure übergeführt. Dabei hat sich gezeigt, daß der Katalysator über
lange Zeiträume aktiv bleibt.
Zur Isolierung der Isocyansäure kann der Gasstrom, der das Reaktionsgefäß verläßt,
beispielsweise durch eine Kühlfalle oder in ein gekühltes Verdünnungsmittel, bei
spielsweise einen Ether, eingeleitet werden, wobei die Isocyansäure kondensiert, so
daß gebrauchsfertige Isocyansäure oder Isocyansäurelösungen entstehen. Dem
Gasstrom kann aber vorteilhafterweise auch gemäß EP-A-0 416 236 ein gasförmiger
Ether oder ein gasförmiges tertiäres Amin zugesetzt werden, oder der Gasstrom wird
in ein flüssiges tertiäres Amin oder in einen Ether eingeleitet, wobei sich ein Addukt
aus Isocyansäure und Ether oder aus Isocyansäure und tertiärem Amin bildet, so daß
die Isocyansäure stabilisiert wird. Das in der Gasphase gebildete Addukt wird danach
in einem inerten flüssigen Verdünnungsmittel, wie in EP 416 236 beschrieben, kon
densiert. Das Addukt von Isocyansäure und tertiärem Amin reagiert gemäß EP-A-0 410 169
wie die freie Isocyansäure selbst und kann zu entsprechenden Folgepro
dukten auf die gleiche Art und Weise wie die freie Isocyansäure umgesetzt werden.
Die gebildete, gasförmige Isocyansäure kann aber auch direkt mit einem Reaktions
partner umgesetzt werden, beispielsweise gemäß EP-A-0 410 168 mit einem primä
ren oder sekundären Amin, wobei unsymmetrisch substituierte Harnstoffe entstehen.
Das Verfahren kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden und
wird bevorzugt kontinuierlich durchgeführt.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird Aluminiumoxyd, in einem Wirbelschich
treaktor vorgelegt. Durch Einblasen von Stickstoff wird eine Wirbelschicht aufgebaut,
die auf 350 bis 450°C erhitzt wird. In diese Wirbelschicht wird kontinuierlich feste
oder gasförmige Cyanursäure eingetragen und gleichzeitig Reaktionsgase mit Hilfe
von Stickstoff kontinuierlich ausgetragen.
Die gebildete Isocyansäure wird gegebenenfalls nach Vermischen mit einem gasför
migen tertiärem Amin in einen inerten Verdünnungsmittel gemäß EP-A-0 416 236
kondensiert.
Auf die beschriebene Art und Weise wird aus Cyanursäure in guten Ausbeuten
Isocyansäure gewonnen. Das Verfahren stellt daher eine Bereicherung der Technik
dar.
35 g Aluminiumoxyd wurden in einem Wirbelschichtreaktor eingetragen. Mit Hilfe von
Stickstoff wurde eine Wirbelschicht aufgebaut. Bei einer Temperatur von 380°C
wurden während 40 Minuten 58 g Cyanursäure in die Wirbelschicht eingetragen. Die
entstehenden Reaktionsgase, die nur Isocyansäure und Stickstoff enthielten
(massenspektrometrische Messung), wurden anschließend durch zwei, mit flüssigem
Stickstoff gekühlte Kühlfallen geleitet. Der ausgefrorene Feststoff wurde in Chloro
form aufgenommen und auf Raumtemperatur erwärmt, wobei sich der Feststoff lö
ste. In der ersten Kühlfalle wurde 40% in der zweiten 30% der theoretischen Aus
beute an Isocyansäure gefunden.
Zur Gehaltsbestimmung wurde eine bestimmte Menge der isocyansäurehaltigen Lö
sung mit einer bekannten Menge wäßriger Natronlauge bekannter Konzentration ver
setzt und 15 bis 30 Minuten gerührt. Die nicht verbrauchte Natronlauge wurde mit
Salzsäure gegen Phenolphthalein rücktitriert.
100 g Quarzsand wurden in einem Wirbelschichtreaktor vorgelegt und mit Stickstoff
eine Wirbelschicht aufgebaut die auf 380°C erhitzt wurde. In diese Wirbelschicht
wurden während 60 Minuten 87 g Cyanursäure eingebracht. Die Reaktionsgase wur
den durch 2, mit flüssigem Stickstoff gekühlte Kühlfallen geleitet. Der ausgefrorene
Feststoff wurde in Chloroform aufgenommen, wobei er jedoch nicht in Lösung ging.
In der Chloroformlösung konnte keine Isocyansäure nachgewiesen werden. Der Fest
stoff wurde mit Hilfe eines IR-Spektrums als Cyanursäure
identifiziert.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung von Isocyansäure, dadurch gekennzeichnet, daß Cyanur
säure bei Temperaturen von 300 bis 600°C mit einem Aluminiumkatalysator in
Kontakt gebracht wird, worauf die gebildete Isocyansäure isoliert oder direkt zur
Weiterreaktion verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aluminiumkatalysa
tor ein Katalysator, der als aktive Komponente Aluminiumoxyd enthält, eingesetzt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Aluminiumkatalysa
tor Aluminiumoxyd eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Aluminiumkatalysator ohne Träger eingesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß feste
Cyanursäure mit dem Aluminiumkatalysator vermischt und auf Temperaturen von
300 bis 600°C erhitzt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß gas
förmige Cyanursäure mit oder ohne eines, unter den Reaktionsbedingungen iner
ten Trägergases über den Aluminiumkatalysator geleitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Alu
miniumkatalysatorpartikel in einem Wirbelschichtreaktor vorgelegt und durch
Einblasen eines, unter den Reaktionsbedingungen inerten Trägergases, eine Wir
belschicht aufgebaut wird, in die feste oder gasförmige Cyanursäure eingebracht
wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktion bei Temperaturen von 320 bis 450°C ausgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das
gebildete Gas, das die Isocyansäure enthält, bei Temperaturen von 250 bis 600°C
mit eine gasförmigen tertiären Amin versetzt wird und das gebildete Addukt
aus Isocyansäure und tertiärem Amin in einem inerten Verdünnungsmittel kon
densiert wird.
10. Verwendung eines Aluminiumkatalysators zur Herstellung von Isocyansäure aus
Cyanursäure.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934336576 DE4336576A1 (de) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | Verfahren zur Herstellung von Isocyansäure aus Cyanursäure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934336576 DE4336576A1 (de) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | Verfahren zur Herstellung von Isocyansäure aus Cyanursäure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4336576A1 true DE4336576A1 (de) | 1995-05-04 |
Family
ID=6501087
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934336576 Withdrawn DE4336576A1 (de) | 1993-10-27 | 1993-10-27 | Verfahren zur Herstellung von Isocyansäure aus Cyanursäure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4336576A1 (de) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3928556A1 (de) * | 1989-08-29 | 1991-06-06 | Chemie Linz Deutschland | Verfahren zur abtrennung von ammoniak aus einem isocyansaeure-ammoniak-gemisch |
WO1992004968A1 (en) * | 1990-09-20 | 1992-04-02 | Molecular Technology Corporation | Catalytic decomposition of cyanuric acid and use of product to reduce nitrogen oxide emissions |
-
1993
- 1993-10-27 DE DE19934336576 patent/DE4336576A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3928556A1 (de) * | 1989-08-29 | 1991-06-06 | Chemie Linz Deutschland | Verfahren zur abtrennung von ammoniak aus einem isocyansaeure-ammoniak-gemisch |
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Non-Patent Citations (8)
Title |
---|
Chemical-Abstracts: Vol. 73,1970,Ref. 44687r * |
Chemical-Abstracts: Vol. 94,1981,Ref. 94:15225s * |
Chemical-Abstracts: Vol.100,1984,Ref. 100:85217g * |
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Chemical-Abstracts: Vol.119,1993,Ref. 119:141578g * |
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Gmelins Handbuch der anorganischen Chemie. Verlag, Chemie GmbH, Weinheim, 1971, S.327-328 * |
KRIEBITZSCH,Norbert et.al.: Cyanuric Acid and Cyanuric Chloride. Verlag, Chemie GmbH, Weinheim, 1971, S.191-200 * |
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