DE4425951A1 - Poly:succinimide, poly:aspartic acid and maleamic acid prepn. without extraneous additives - Google Patents

Poly:succinimide, poly:aspartic acid and maleamic acid prepn. without extraneous additives

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Abstract

Continuous prepn. of polymers (I) with recurring succinyl units comprises: (i) mixing (A) maleic anhydride (II) or its deriv. with (B) NH3 (source) or amides of carbonic acid; (ii) conversion to a low mol. -contg. maleic acid derivs. (III) in a first exothermic reaction stage; and (iii) polymerisation of (III) in a second stage. The novel features are that: (a) stage (i) is carried out adiabatically and the heat of reaction is used to bring the reaction mixt. to the polymerisation temp. and (b) (III) is at least partly polymerised to (I) in stage (iii). Also claimed is a process for continuous prepn. of maleamic acid (IV) by mixing (II) (deriv.) with NH3 (source) rapidly in less than 2 seconds and reaction in a reactor in which the dwell and temp. ensure (almost) no polymerisation. (A) is (II), its derivs. maleic acid and/or fumaric acid; and (B) is NH3, NH4HCO3, (NH4)2CO3 or ammonia salts and amides or carbonic acid. e.g. urea, isourea (ammonium cyanate) carbamic acid and/or ammonium carbamide. Other monomers may be added continuously to (A, B) e.g. alcohols, opt. unsatd. di- and poly-carboxylic acids, unsatd. monocarboxylic acids etc..

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren mit wiederkehrenden Succinyl-Einheiten, bei dem Maleinsäureanhydrid oder ein Derivat davon (Edukt A) mit Ammoniak, einer Ammoniak liefernden Verbindung oder Amiden der Kohlensäure (Edukt B) miteinander umgesetzt werden. Die PSI-haltigen Polymere können anschließend zu Asparaginsäure-haltigen Polymeren hydrolysiert werden. Durch Zusatz von Co-Monomeren können Co-Polymere von Polysuccinimid (PSI) hergestellt werden. Weiterhin betrifft die Erfindung ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von Maleinamidsäure.The invention relates to a process for the continuous production of polymers with repeating succinyl units, in the case of the maleic anhydride or a derivative thereof (educt A) with ammonia, an ammonia-providing compound or amides of carbonic acid (educt B) are reacted with one another. The Polymers containing PSI can subsequently become aspartic acid-containing polymers be hydrolyzed. By adding co-monomers, copolymers of Polysuccinimide (PSI) can be produced. Furthermore, the invention relates to a continuous Process for the preparation of maleic acid.

Die Herstellung und Verwendung von Polyasparaginsäure (PAS) und ihrer Derivate ist seit langem Gegenstand zahlreicher Veröffentlichungen und Patente.The production and use of polyaspartic acid (PAS) and its derivatives has long been the subject of numerous publications and patents.

Gemäß J. Org. Chem., 24, p. 1662-1666, (1959), wird Polysuccinimid, welches dort als "Anhydropolyasparaginsäure" bezeichnet wird, durch thermische Polykondensation von Maleinamidsäure, Äpfelsäuremonoammoniumsalz bei Temperaturen bis 200°C erhalten. Die Polymerausbeuten betrugen bei 200°C 75% bis 79%. Weiterhin werden als mögliche Einsatzstoffe Äpfelsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure und Asparagin genannt.According to J. Org. Chem., 24, p. 1662-1666, (1959), polysuccinimide, which is referred to there as "anhydropolyaspartic acid" by thermal polycondensation of maleic acid, malic acid monoammonium salt at temperatures obtained up to 200 ° C. The polymer yields were 75% to 79% at 200 ° C. Malic acid, maleic anhydride, Called fumaric acid and asparagine.

Ebenso kann die Herstellung durch thermische Polykondensation von Asparaginsäure lt. J. Org. Chem. 26, 1084 (1961) erfolgen. Es tritt als Zwischenstufe zunächst das Polysuccinimid (PSI) auf, welches dort ebenfalls als "Anhydropolyasparaginsäure" bezeichnet wird. Durch Hydrolyse kann PSI in PAS überführt werden. Likewise, the production by thermal polycondensation of aspartic acid according to J. Org. Chem. 26, 1084 (1961). It occurs as an intermediate stage first the polysuccinimide (PSI), which is also called "anhydropolyaspartic acid" referred to as. By hydrolysis, PSI can be converted into PAS will.  

US-A 4 839 461 (=EP-A 0 256 366) beschreibt die Herstellung von Polyasparaginsäure aus Maleinsäureanhydrid, Wasser und Ammoniak. Maleinsäureanhydrid wird im wäßrigen Medium unter Zugabe von konzentrierter Ammoniaklösung in das Monoammoniumsalz umgewandelt und anschließend wird das Wasser aus der Lösung verdampft. Das Monoammoniumsalz wird in Substanz polymerisiert. Während dieser Polymerisation wird die Masse zunächst hochviskos und anschließend fest-porös, was ein verfahrenstechnisch aufwendiges Handling erfordert.US-A 4 839 461 (= EP-A 0 256 366) describes the preparation of polyaspartic acid from maleic anhydride, water and ammonia. Maleic anhydride is in the aqueous medium with the addition of concentrated ammonia solution in the monoammonium salt is converted and then the water from the Solution evaporates. The monoammonium salt is polymerized in bulk. While this polymerization, the mass is first highly viscous and then solid-porous, which requires procedurally complex handling.

Aus US-A 4 590 260 ist bekannt, daß Aminosäuren zusammen mit Derivaten der Äpfel-, Malein- und/oder Fumarsäure bei 100 bis 225°C polykondensierbar sind. Gemäß US-A 4 696 981 lassen sich zur Durchführung einer derartigen Reaktion Mikrowellen erfolgreich einsetzen.From US-A 4 590 260 it is known that amino acids together with derivatives of Malic, maleic and / or fumaric acid are polycondensable at 100 to 225 ° C. According to US Pat. No. 4,696,981, such a reaction can be carried out Use microwaves successfully.

In DE-A 22 53 190 wird ein Verfahren zur Herstellung von Polyaminosäure- Derivaten, speziell Polyasparaginsäure-Derivaten, beschrieben. Danach werden neben Asparaginsäure auch Maleinsäure-derivate (Monoammoniumsalz und Monoamid) zur Zwischenstufe PSI thermisch polymerisiert, welche anschließend in geeigneten Lösungsmitteln mit Aminen zu den gewünschen Polyaminosäure- Derivaten umgesetzt werden können.DE-A 22 53 190 describes a process for the preparation of polyamino acid Derivatives, especially polyaspartic acid derivatives, described. After that in addition to aspartic acid, also maleic acid derivatives (monoammonium salt and Monoamide) to the intermediate stage PSI thermally polymerized, which then in suitable solvents with amines to the desired polyamino acid Derivatives can be implemented.

US-A 5 296 578 beschreibt die Herstellung von PSI aus Maleinsäureanhydrid, Wasser und Ammoniak. Maleinsäureanhydrid wird in Wasser zu Maleinsäure hydrolysiert und anschließend mit konz. Ammoniaklösung in das Ammoniumsalz überführt. In einem Rührreaktor wird das Wasser aus der Lösung verdampft und anschließend das Monoammoniumsalz in Masse bei Temperaturen oberhalb von 170°C zu PSI polymerisiert. Hierbei wird die Masse in mehreren Stunden über hochviskose Phasenzustände hinweg zum festen PSI umgesetzt und anschließend zu PAS hydrolysiert.US Pat. No. 5,296,578 describes the production of PSI from maleic anhydride, Water and ammonia. Maleic anhydride becomes maleic acid in water hydrolyzed and then with conc. Ammonia solution in the ammonium salt transferred. The water is evaporated from the solution in a stirred reactor then the monoammonium salt in bulk at temperatures above Polymerized 170 ° C to PSI. The mass is over in several hours Highly viscous phase states converted to the fixed PSI and then hydrolyzed to PAS.

US-A 5 288 783 beschreibt die Herstellung von PAS aus Maleinsäure oder Fumarsäure, Wasser und Ammoniak. Maleinsäureanhydrid wird mit Wasser im Rührkessel vermischt und unter Kühlen zu Maleinsäure umgesetzt. Durch Zugabe von konz. Ammoniaklösung wird das Maleinsäuremonoammoniumsalz hergestellt. Anschließend wird das enthaltene Wasser verdampft und das trockene Monoammoniumsalz bei Temperaturen von 190 bis 350°C polymerisiert. Alternativ wird vorgeschlagen, das in wäßriger Lösung vorliegende Monoammoniumsalz bei Temperaturen von 160 bis 200°C durch Extrusion zu PSI weiter zu verarbeiten. Das auf einem der beiden Verfahrenswegen hergestellte PSI wird anschließend alkalisch zu PAS hydrolysiert.US Pat. No. 5,288,783 describes the production of PAS from maleic acid or fumaric acid, Water and ammonia. Maleic anhydride is mixed with water in a stirred tank mixed and converted to maleic acid with cooling. By adding conc. The maleic acid monoammonium salt is produced in ammonia solution. The water contained is then evaporated and the dry monoammonium salt polymerized at temperatures of 190 to 350 ° C. Alternatively, will  proposed the monoammonium salt present in aqueous solution at temperatures processing from 160 to 200 ° C by extrusion to PSI. The PSI produced using one of the two process routes is then used alkaline hydrolyzed to PAS.

EP-A 593 187 beschreibt die Herstellung von PSI durch therm. Polymerisation von Maleinamidsäure bei Temperaturen von 160 bis 330°C bei einer Reaktionsdauer von 2 Minuten bis 6 Stunden. Es wird auch auf die Polykondensation im Lösungsmittel unter Verwendung von Kondensationshilfsmitteln hingewiesen.EP-A 593 187 describes the production of PSI by thermal polymerization of maleic acid at temperatures of 160 to 330 ° C with a reaction time from 2 minutes to 6 hours. It is also based on the polycondensation Solvent indicated using condensation aids.

DE-A 42 21 875 beschreibt die Herstellung von modifizierten Polyasparaginsäuren durch Polykondensation und ihre Verwendung als Zusätze für Waschmittel, Reinigungsmittel, Wasserbehandlungsmittel und Belagsverhinderer beim Eindampfen von Zuckern.DE-A 42 21 875 describes the production of modified polyaspartic acids through polycondensation and their use as additives for detergents, cleaning agents, Water treatment agent and deposit inhibitor when evaporating of sugars.

Dieses Anwendungsspektrum von PAS ist schon aus weiteren Patenten bekannt. So läßt sich PAS gemäß EP-A 256 366 (=US-A 4 839 461) zur Vermeidung und Entfernung von Verkrustungen durch Härtebildner ("Scale Inhibition" und "Scale Deposition Removal") einsetzen. Gemäß US-A 5 116 513, EP-A 391 629 und EP-A 454 126 sind PAS und ihre Salze wirksame Bestandteile in Wasch- und Reinigungsmitteln. Ebenfalls wird PAS als Knochenersatzmaterial in EP-A 383 568 genannt.This range of PAS applications is already known from other patents. So PAS can be avoided according to EP-A 256 366 (= US-A 4 839 461) and Removal of incrustations by hardening agents ("scale inhibition" and "scale Deposition Removal "). According to US-A 5 116 513, EP-A 391 629 and EP-A 454 126 PAS and their salts are active constituents in washing and cleaning agents. PAS is also used as a bone replacement material in EP-A 383 568 called.

Die bekannten Verfahren stellen zunächst weitgehend isotherm in Rührkesseln das Ausgangsprodukt für die thermische Polymerisation zu PSI und ähnlichen Stoffen her und polymerisieren anschließend in Substanz bei Temperaturen zwischen 140 und 350°C in langen Zeiten (zumeist in mehreren Stunden) oder in Lösungsmitteln. Als Edukte werden Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Fumarsäure oder Maleinamidsäure, sowie Wasser und Ammoniak verwendet. Als Zwischenprodukt der PSI-Herstellung wird zumeist das Monoammoniumsalz der Maleinsäure genannt. Die beschriebenen Verfahren sind verfahrenstechnisch aufwendig bezüglich des Handlings der viskosen Phase bei der thermischen Polymerisation oder erfordern reaktionsfremde Hilfsstoffe zur thermischen Polymerisation, die anschließend von Produkt PSI oder vom zu PAS hydrolysierten PSI entfernt werden müssen. Weiterhin führen diese Verfahren wegen des Handling-Aufwands zu großen Verweilzeiten in der Reaktionszone. Die lange thermische Belastung kann zu Folge- und Nebenreaktionen, wie z. B. zu Decarboxylierungen, führen. Insbesondere sind die vorgeschlagenen Verfahren energetisch ungünstig.The known processes are initially largely isothermal in stirred tanks Base product for thermal polymerization to PSI and similar substances and then polymerize in bulk at temperatures between 140 and 350 ° C in long times (mostly in several hours) or in solvents. Maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid or Maleic acid, as well as water and ammonia are used. As an intermediate PSI production mostly calls the monoammonium salt of maleic acid. The processes described are complex in terms of process technology of handling the viscous phase in thermal polymerization or require non-reactive auxiliaries for thermal polymerization, which subsequently must be removed from product PSI or from PSI hydrolyzed to PAS. Furthermore, these procedures lead to long dwell times due to the handling effort  in the reaction zone. The long thermal load can result in and side reactions, such as. B. lead to decarboxylations. In particular are the proposed methods are energetically unfavorable.

Es bestand somit die Aufgabe, ein neues Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren mit wiederkehrenden Succinyl-Einheiten zu entwickeln, welches verfahrenstechnisch kostengünstig, d. h. einfach und unter weitgehender Nutzung der Reaktionswärme des Primärreaktionsschrittes, eine schnelle thermische Polymerisation möglichst unter Vermeidung von reaktionsfremden Hilfsstoffzusätzen, die anschließend aufwendig abgetrennt werden müssen, gewährleistet. Zusätzlich sollte die Reaktionszeit insgesamt gegenüber dem Stand der Technik deutlich verringert und durch die kontinuierliche Fahrweise eine gleichbleibende Qualität garantiert werden.The task was therefore to develop a new process for continuous production to develop polymers with recurring succinyl units, which is procedurally inexpensive, d. H. simple and extensive Use the heat of reaction of the primary reaction step, a fast thermal Polymerization as far as possible while avoiding non-reactive additives, which then have to be separated in a complex manner. In addition, the overall response time should be compared to the prior art significantly reduced and a constant due to the continuous driving style Quality can be guaranteed.

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung von Polymeren mit wiederkehrenden Succinyl-Einheiten, bei dem Maleinsäureanhydrid oder ein Derivat davon (Edukt A) mit Ammoniak, einer Ammoniak liefernden Verbindung oder Ammoniumsalzen oder Amiden der Kohlensäure (Edukt B) zu einem N-haltigen niedermolekularen Derivat der Maleinsäure in einem ersten exothermen Reaktionsschritt zu einem N-haltigen niedermolekularen Derivat der Maleinsäure umgesetzt werden und dieses Derivat in einem darauffolgenden zweiten Reaktionsschritt polymerisiert wird.The invention relates to a method for producing polymers recurring succinyl units, in which maleic anhydride or a derivative thereof (educt A) with ammonia, an ammonia-providing compound or Ammonium salts or amides of carbonic acid (educt B) to an N-containing low molecular weight derivative of maleic acid in a first exothermic reaction step converted to an N-containing low molecular weight derivative of maleic acid and this derivative in a subsequent second reaction step is polymerized.

Die erfindungsgemäße Lösung der oben angegebenen Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Edukte (A, B) im ersten Reaktionsschritt weitgehend adiabatisch erfolgt und die dabei freigesetzte Reaktionswärme eingesetzt wird, um im zweiten Reaktionsschritt das N-haltige niedermolekulare Derivat unter Erhalt eines Polymeren mit wiederkehrenden Succinyl-Einheiten zumindest teilweise zu polymerisieren.The solution according to the invention to the object stated above is characterized in that that the reaction of the starting materials (A, B) largely in the first reaction step takes place adiabatically and the heat of reaction released is used is to in the second reaction step under the N-containing low molecular weight derivative Obtaining a polymer with recurring succinyl units at least partially to polymerize.

Als Edukt A bevorzugt sind neben Maleinsäureanhydrid auch Maleinsäure, Fumarsäure oder Äpfelsäure.In addition to maleic anhydride, preferred educt A are also maleic acid and fumaric acid or malic acid.

Als Edukte B sind neben Ammoniak bevorzugt eine Ammoniak liefernde Verbindung, insbesondere Ammoniumhydrogencarbonat oder Diammoniumcarbonat oder Ammoniumsalze und Amide der Kohlensäure wie Harnstoff, Isoharnstoff (Ammoniumcyanat), Carbamidsäure oder Ammoniumcarbamid geeignet. Diese Edukte können einzeln oder in Gemischen in Substanz oder Lösung eingesetzt werden.In addition to ammonia, educts B are preferably an ammonia-providing compound, especially ammonium bicarbonate or diammonium carbonate  or ammonium salts and amides of carbonic acid such as urea, isourea (Ammonium cyanate), carbamic acid or ammonium carbamide. These Educts can be used individually or in mixtures in bulk or solution will.

Maleinsäureanhydrid oder ihre Derivate werden in einer bevorzugten Ausführungsform als Schmelze eingesetzt.Maleic anhydride or its derivatives are used in a preferred embodiment used as a melt.

Die Umsetzung der Edukte kann gegebenenfalls in Gegenwart eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Als Lösungsmittel geeignet sind Wasser, polar aprotische Lösungsmittel, wie Dimethylformamid, N-Alkylpyrrolidon, Sulfolan, Aceton etc. Polyalkylenglykole, Polyalkylenglykolmonoalkylether und Polyalkylenglykoldialkylether. Ebenfalls geeignet sind überkritische Gase, wie z. B. Kohlendioxid. Besonders geeignet ist Wasser.The reaction of the starting materials can optionally in the presence of a solvent be performed. Suitable solvents are water, polar aprotic Solvents such as dimethylformamide, N-alkyl pyrrolidone, sulfolane, acetone etc. Polyalkylene glycols, polyalkylene glycol monoalkyl ethers and polyalkylene glycol dialkyl ethers. Supercritical gases such as e.g. B. carbon dioxide. Especially water is suitable.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Edukte geschmolzenes Maleinsäureanhydrid (Edukt A) und Ammoniaklösung, insbesondere eine wäßrige Ammoniaklösung (Edukt B).In a preferred embodiment, the starting materials are molten maleic anhydride (Educt A) and ammonia solution, especially an aqueous ammonia solution (Educt B).

Maleinsäureanhydrid bzw. Derivate davon werden als Edukt A vorzugsweise in solchen Mengen eingesetzt, daß das molare Verhältnis von Stickstoff im Edukt B relativ zum Maleinsäureanhydrid oder einem Derivat davon im Edukt A zwischen 0,1 und 5,0, bevorzugt zwischen 0,5 und 4,0 und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,9 und 3,0, liegt.Maleic anhydride or derivatives thereof are preferably used as starting material A in such amounts are used that the molar ratio of nitrogen in the educt B relative to the maleic anhydride or a derivative thereof in the starting material A between 0.1 and 5.0, preferably between 0.5 and 4.0 and very particularly preferably between 0.9 and 3.0.

Der erste Reaktionsschritt ist eine schnelle Reaktion, in deren Folge bei unspezifischer Reaktionsführung durch Parallel- und Folgereaktionen unerwünschte Nebenprodukte entstehen können.The first reaction step is a quick reaction, in the consequence of which is unspecific Reaction management by parallel and subsequent reactions undesirable by-products can arise.

Die Verminderung von unerwünschten Nebenprodukten bei komplexen Reaktionssystemen von vielen Parallel- und Folgereaktionen durch die Mikromischung der Edukte, die schneller geschehen muß als die Edukte miteinander reagieren, ist in der Literatur bekannt (Ullmann: Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1992, Vol. B2, Chap. 24; J. R. Bourne, H. Maire: Chem. Eng. Process 30 (1991) 23-30). Reduction of unwanted by-products in complex reaction systems of many parallel and follow-up reactions through the micromixing of the Educts, which must happen faster than the reactants react with each other, are in known in the literature (Ullmann: Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1992, Vol. B2, Chap. 24; J.R. Bourne, H. Maire: Chem. Eng. Process 30 (1991) 23-30).  

Liegen die chemischen Reaktionsgeschwindigkeiten und die Vermischungsgeschwindigkeiten der Edukte in der gleichen Größenordnung, so kommt es zu einer komplexen Wechselwirkung zwischen den Reaktionen und dem lokalen, von der Turbulenz bestimmten Vermischungsverhalten im Reaktor und am Mischorgan. Sind die Reaktionsgeschwindigkeiten sogar wesentlich schneller als die Mischgeschwindigkeiten, so werden die Ausbeuten deutlich durch die Vermischung, d. h. durch das lokale Geschwindigkeits- und Konzentrationsfeld der Reaktanden und somit von der Reaktorkonstruktion und Turbulenzstruktur, beeinflußt (s. z. B. R. S. Brodkey, Turbulence in Mixing Operations - Theory and Application to Mixing and Reaction, Academic Press, N. Y. 1975).Are the chemical reaction rates and the mixing rates of the educts of the same order of magnitude, there is one complex interaction between the reactions and the local, from the Turbulence determined mixing behavior in the reactor and on the mixing element. If the reaction speeds are even much faster than the mixing speeds, so the yields become clear through the mixing, i.e. H. by the local speed and concentration field of the reactants and thus influenced by the reactor design and turbulence structure (see e.g. R. S. Brodkey, Turbulence in Mixing Operations - Theory and Application to Mixing and Reaction, Academic Press, N.Y. 1975).

Geeignete Vorrichtungen zur genügend schnellen Vermischung zweier Flüssigströme sind aus vielen Literaturangaben und Patenten bekannt (z. B. Ullmann: Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1982, Vol. B2, Chap. 25; Vol. B4, 561-586; Perry′s Chemical Engineers′ Handbook, 6. ed. (1984), Mc-Graw-Hill, N.Y., 21-61; M. H. Pohl, E. Muschelknautz, Chem. Ing. Tech. 51 (1979), 347-364; Chem. Ing. Tech. 52 (1980), 295-291).Suitable devices for mixing two liquid streams sufficiently quickly are known from many references and patents (e.g. Ullmann: Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1982, Vol. B2, Chap. 25; Vol. B4, 561-586; Perry's Chemical Engineers Handbook, 6th ed. (1984), Mc-Graw-Hill, N.Y., 21-61; M. H. Pohl, E. Muschelknautz, Chem. Ing. Tech. 51: 347-364 (1979); Chem. Ing. Tech. 52: 295-291 (1980).

Bevorzugte Vorrichtungen zur schnellen Vermischung der Eduktströme sind alle Arten vonPreferred devices for rapid mixing of the educt streams are all types of

  • a) Strahlmischern,a) jet mixers,
  • b) statischen Mischern,b) static mixers,
  • c) dynamischen Mischern.c) dynamic mixers.

Besonders bevorzugte Vorrichtungen zur schnellen Vermischung der Edukte und zum Starten der exothermen Reaktion stellen Strahlmischer dar, deren weitere Vorteile bei der hermetischen Dichtheit, der variabel einstellbaren Mischenergie und der globalen plug-flow-Charakteristik liegen.Particularly preferred devices for the rapid mixing of the educts and to start the exothermic reaction are jet mixers, the others Advantages with hermetic tightness, the variably adjustable mixing energy and the global plug-flow characteristics.

In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Edukte bei der Durchführung des 1. Reaktionsschrittes zur Vermeidung von unerwünschten Nebenreaktionen in einem schnell vermischenden Apparat der obengenannten Bauart gemischt und parallel bzw. danach die exotherme Bildung der Zwischenprodukte durchgeführt. In a preferred embodiment, the starting materials are carried out the 1st reaction step to avoid undesirable side reactions mixed in a fast mixing apparatus of the above type and the exothermic formation of the intermediate products is carried out in parallel or thereafter.  

Die dabei freiwerdende Wärme wird in dem Edukt-Zwischenprodukt-Gemisch im wesentlichen gespeichert. Dadurch wird das Reaktionsgemisch auf Polymerisationstemperatur gebracht und gegebenenfalls das organische Lösungsmittel oder das Wasser sowie bei der Reaktion entstehendes Wasser ganz oder zumindest teilweise verdampft.The heat released is in the educt-intermediate mixture in the essentially saved. This brings the reaction mixture to the polymerization temperature brought and optionally the organic solvent or all or at least part of the water and water formed during the reaction evaporates.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Mischung in <2 s und die exotherme Bildung der Zwischenprodukte in weniger als 60 s.In a particularly preferred embodiment, the mixing takes place in <2 s and the exothermic formation of the intermediates in less than 60 s.

Das aus der ersten Reaktionsstufe austretende Reaktionsgemisch wird anschließend in einem geeigneten Apparat zur Polymerisation gebracht.The reaction mixture emerging from the first reaction stage is then brought to polymerization in a suitable apparatus.

Für die thermische Polymerisation eignen sich grundsätzlich alle Apparate, die bei einer engen Verweilzeitverteilung der viskos-flüssigen Phase die notwendige Mindestverweilzeit zur Polymerisation und gleichzeitig eine zumindest partielle Verdampfung des Lösungsmittels, insbesondere des Wassers, sowie des bei der Reaktion gebildeten Wassers ermöglichen.In principle, all apparatuses suitable for thermal polymerization are suitable for a narrow residence time distribution of the viscous liquid phase the necessary minimum residence time for polymerization and at the same time an at least partial evaporation of the solvent, especially water, and that in the reaction enable water formed.

Bei der bekannten PSI-Herstellung aus Maleinsäure oder einem Derivat davon mit Ammoniak, gasförmig oder flüssig, Harnstoff, Isoharnstoff, Ammoniumcyanat, Carbamidsäure, Ammoniumcarbamid, Ammoniumhydrogencarbonat, Diammoniumcarbonat und Gemischen der vorgenannten Stoffe in Substanz oder in Lösung, insbesondere in wäßriger Lösung, entsteht ein komplexes Reaktionssystem mit vielen Parallel- und Folgereaktionen. Zur Maximierung der Produktausbeute und damit zur Verminderung von unerwünschten Polymerbestandteilen bei einem solchen komplexen Reaktionssystem mit unerwünschten Parallel- und Folgereaktionen ist prinzipiell bekannt, daß die Mikromischung der Edukte schneller geschehen muß, als die Edukte miteinander reagieren (z. B. K. H. Tebel, H.-O. May: Chem.- Ing.-Tech. 60 (1988) und MS 1708/88; J. R. Bourne, H. Maire: Chem. Eng. Process. 30 (1991) S. 23ff; R. S. Brodkey: Chem. Eng. Commun. 8 (1981) S. 1ff).In the known PSI production from maleic acid or a derivative thereof Ammonia, gaseous or liquid, urea, isourea, ammonium cyanate, Carbamic acid, ammonium carbamide, ammonium hydrogen carbonate, diammonium carbonate and mixtures of the aforementioned substances in substance or in solution, especially in aqueous solution, a complex reaction system with many arises Parallel and follow-up reactions. To maximize product yield and thus to reduce unwanted polymer components in such complex reaction system with undesirable parallel and subsequent reactions it is known in principle that the micromixing of the starting materials takes place more quickly must react as the reactants with one another (e.g. K. H. Tebel, H.-O. May: Chem.- Ing.-Tech. 60 (1988) and MS 1708/88; J.R. Bourne, H. Maire: Chem. Eng. Process. 30 (1991) pp. 23ff; R. S. Brodkey: Chem. Eng. Commun. 8 (1981) pp. 1ff).

Weiterhin sollte zum Aufbau von Polymerketten mit gleichmäßiger Kettenlänge die thermische Polymerisation möglichst in für alle Moleküle gleicher Verweilzeit unter möglichst identischen Reaktionsbedingungen durchgeführt werden. Geeignete Reaktoren mit engem Verweilzeitspektrum sind in der einschlägigen Literatur bekannt (z. B. Ullmann: Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1992, Vol. B4, 97-20).Furthermore, should build up polymer chains with uniform chain length thermal polymerization, if possible, in the same residence time for all molecules be carried out under identical reaction conditions as possible. Suitable  Reactors with a narrow residence time spectrum are known in the relevant literature (e.g. Ullmann: Encyclopedia of Industrial Chemistry, 1992, Vol. B4, 97-20).

Bevorzugte Vorrichtungen zur thermischen Polymerisation sind also alle Apparate, die eine definierte Verweilzeit mit einer engen Verweilzeitverteilung für die feste oder hochviskosflüssige Phase aufweisen und gleichzeitig eine gute Temperierung durch ein zumindest partielles Verdampfen des Lösungsmittels (org. Lösungsmittel und/oder Wasser) und/oder des bei der Polymerisation gebildeten Reaktionswassers ermöglichen. Solche bevorzugten Vorrichtungen können beispielsweise seinPreferred devices for thermal polymerization are all devices, which have a defined dwell time with a narrow dwell time distribution for the fixed or have a highly viscous phase and at the same time good temperature control by at least partially evaporating the solvent (organic solvent and / or water) and / or the water of reaction formed in the polymerization enable. Such preferred devices can be, for example

  • a) Verweilrohre,a) indwelling tubes,
  • b) Hochviskosreaktoren (z. B. Schnecke, List-Reaktor),b) high-viscosity reactors (e.g. screw, list reactor),
  • c) Trockner (z. B. Schaufeltrockner, Sprühtrockner),c) dryer (e.g. paddle dryer, spray dryer),
  • d) Rührkesselkaskade,d) cascade of stirred tanks,
  • e) Dünnschichtverdampfer,e) thin film evaporator,
  • f) Mehrphasen-Wendelrohr-Reaktoren (MPWR) (DE 16 67 051, DE 2 19 967).f) Multi-phase spiral tube reactors (MPWR) (DE 16 67 051, DE 2 19 967).

Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn die Edukte (A, B) einem Strahlmischer zugeführt werden, dem ein Rohrreaktor oder ein MPWR nachgeschaltet ist. Diese Apparatekombination hat sich zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders bewährt.Particularly good results are achieved if the starting materials (A, B) are a jet mixer are supplied, which is followed by a tubular reactor or an MPWR. This combination of devices has been used to implement the invention Proven procedure.

Zur Kontrolle der Reaktortemperatur der durchgeführten Reaktionen kann eine vollständige oder auch partielle Kreisführung des Reaktionsgemisches in Kombination mit Wärmeabfuhr erfolgen. Für eine solche Reaktionsführung eignen sich insbesondere alle Reaktoren obengenannter Bauart mit Rückführung des Reaktionsgemisches in Kombination mit Wärmeabfuhr sowie alle Schlaufenreaktoren.To check the reactor temperature of the reactions carried out, a complete or partial circulation of the reaction mixture in combination with heat dissipation. Are particularly suitable for such a reaction all reactors of the above type with recycling of the reaction mixture in combination with heat dissipation and all loop reactors.

In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann zur Vermeidung eines zu schnellen und starken Temperaturanstiegs des Reaktionsgemisches aufgrund der sehr exothermen schnellen Maleinamidsäurebildungsreaktion eine Eduktkomponente an mehreren Stellen in geeigneter Weise entlang des Rohr- bzw. Mehrphasenwendelrohrreaktors eindosiert werden, so daß ein optimales Temperaturprofil erzielt werden kann. Dadurch wird vermieden, daß es zum Auftreten von Temperaturspitzen (Übertemperaturen) kommt, die zu Produktschädigungen führen können. Die Anzahl der zusätzlichen (ohne die Dosierung in die Mischdüse am Rohr- bzw. Mehrphasenwendelrohrreaktoreintritt) Dosierstellen liegt bevorzugt im Bereich von bis zu 10. Die Art der Zuspeisung wird so gewählt, daß eine gute Vermischung mit der Reaktionslösung erfolgt.In a further variant of the method according to the invention can be avoided a rapid and strong rise in temperature of the reaction mixture due to the very exothermic rapid maleic acid formation reaction Educt component at several points in a suitable manner along the pipe or Multi-phase spiral tube reactor are metered in, so that an optimal temperature profile can be achieved. This prevents the occurrence of  Temperature peaks (excess temperatures) occur, which lead to product damage can. The number of additional (without dosing in the mixing nozzle on Tube or multi-phase spiral tube reactor inlet) metering points is preferably in Range of up to 10. The type of feed is chosen so that a good Mixing with the reaction solution takes place.

Die Vermischung der Edukte kann je nach den verwendeten Edukten bei Temperaturen zwischen 0°C und 200°C erfolgen. Die exotherme adiabatische Reaktion des ersten Reaktionsschritts liefert dann genügend Wärme, daß der zweite Reaktionsschritt dann je nach Art und Konzentration der verwendeten Edukte bei 120 bis 500°C, bevorzugt bei 140 bis 450°C und besonders bevorzugt bei 140 bis 400°C stattfinden kann. Vorteilhaft wird die Temperatur über den Druck im Reaktor und die Mengenströme der zugeführten Edukte (A, B), sowie den Gehalt an organischem Lösungsmittel und/oder Wasser eingestellt. Zur Unterstützung der Temperaturführung während der Reaktion können auch Kühl- und Heizmedien eingesetzt werden. Weiterhin können Produkt-Edukt-Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen im Reaktionssystem zwecks Wärmeaustausch direkt oder indirekt in Kontakt gebracht werden.The mixing of the starting materials can, depending on the starting materials used, at temperatures between 0 ° C and 200 ° C. The exothermic adiabatic reaction of the The first reaction step then provides enough heat that the second reaction step then depending on the type and concentration of the starting materials used at 120 to 500 ° C, preferably at 140 to 450 ° C and particularly preferably at 140 to 400 ° C can take place. The temperature over the pressure in the reactor and is advantageous the volume flows of the starting materials (A, B) and the organic content Solvent and / or water adjusted. To support temperature control cooling and heating media can also be used during the reaction will. Furthermore, product educt areas with different temperatures directly or indirectly in contact in the reaction system for the purpose of heat exchange to be brought.

Die Verweilzeiten der oben genannten Edukte in dem früher beschriebenen Reaktorsystem betragen bis zu 120 Minuten. Bevorzugt sind Verweilzeiten von bis zu 30 Minuten. Besonders bevorzugt sind mit steigender Temperatur abnehmende Verweilzeiten, d. h. bei Temperaturen zwischen 120 und 200°C weniger als 30 Minuten; bei Temperaturen zwischen 200 bis 250°C weniger als 10 Minuten; bei Temperaturen zwischen 250 bis 300°C weniger als 5 Minuten; bei Temperaturen oberhalb von 300°C weniger als 2 Minuten.The residence times of the abovementioned starting materials in the reactor system described earlier are up to 120 minutes. Residence times of up to are preferred 30 minutes. Decreasing with increasing temperature are particularly preferred Dwell times, d. H. at temperatures between 120 and 200 ° C less than 30 Minutes; at temperatures between 200 to 250 ° C less than 10 minutes; at Temperatures between 250 to 300 ° C less than 5 minutes; at temperatures above 300 ° C less than 2 minutes.

Die Verweilzeit im Reaktorsystem wird vorzugsweise so gewählt, daß eine praktisch vollständige Umsetzung des im Unterschuß eingesetzten Edukts A, bevorzugt MSA, gewährleistet ist. Zur praktisch vollständigen Polymerisation kann es erforderlich sein, das bereits kurz nach der Vermischung in der ersten Reaktionsstrecke, besonders bevorzugt in einem Rohrreaktor, erhaltene Monomeren- und Oligomerengemisch in eine weitere oben vorgeschlagene Vorrichtung, bevorzugt einen Hochviskosreaktor, umzusetzen. Besonders bevorzugt kann jedoch auf einen solchen Hochviskosreaktor verzichtet werden und es gelingt bereits in einem Verweilrohr, bevorzugt in einem MPWR, eine vollständige PSI-Bildung. Die erhaltenen Reaktionsprodukte sind je nach Wasser- bzw. Lösungsmittelgehalt wegen der freiwerdenden Reaktionsenthalpie heiße Lösungen oder lösungsmittelhaltige bzw. wasserhaltige Schmelzen. Die Reaktionsenthalpie kann weitgehend im Reaktor genutzt werden. Dadurch wird eine optimale Wärmeführung mit geringen Invest- und Betriebskosten einer verfahrenstechnischen Anlage erreicht, die zu einer hohen Wirtschaftlichkeit führt.The residence time in the reactor system is preferably chosen so that a practical complete implementation of the starting material A used in the deficit, preferred MSA, is guaranteed. It may be necessary for virtually complete polymerization shortly after mixing in the first reaction zone, particularly preferably in a tubular reactor, monomer and oligomer mixture obtained into another device proposed above, preferably one High viscosity reactor to implement. However, it is particularly preferred to use one High-viscosity reactor can be dispensed with and it already works in an indwelling tube,  preferably in an MPWR, complete PSI formation. The received Reaction products are depending on the water or solvent content because of the released Enthalpy of reaction hot solutions or solvent-based or water-containing Melt. The enthalpy of reaction can largely be used in the reactor will. This ensures optimal heat management with low investment and operating costs a process engineering plant that leads to high economic efficiency.

Beim Einsatz der PSI-Oligomer-haltigen Schmelzen in einem Hochviskosreaktor kann die Reaktionsgeschwindigkeit in einer bevorzugten Reaktionsführung im Gegensatz zur Direktsynthese aus den Edukten Maleinsäure-Ammoniumsalz oder Maleinamidsäure in einer solchen Vorrichtung durch die bereits vorgeheizten und aufgrund der freigesetzten Reaktionswärme partiell durch Verdampfen an Lösungsmittel verarmte viskose Masse erheblich gesteigert werden. Die Verweilzeit wird durch diese Verfahrensweise gegenüber dem Stand der Technik deutlich gesenkt.When using the PSI oligomer-containing melts in a high-viscosity reactor can the reaction rate in a preferred reaction in Contrary to direct synthesis from the educts maleic acid ammonium salt or Maleic acid in such a device through the already preheated and due to the heat of reaction released partially by evaporation on solvent impoverished viscous mass can be increased significantly. The dwell time is significantly reduced by this procedure compared to the prior art.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Polymere weisen wiederkehrende Succinyl-Einheiten mit einer der folgenden Strukturen auf:The polymers produced by the process according to the invention have recurring Succinyl units with one of the following structures:

Zusätzlich können durch geeignete Reaktionsführung und Wahl der Edukte weitere wiederkehrende Einheiten enthalten sein, z. B.In addition, other reactions can be carried out by appropriate reaction management and choice of the starting materials recurring units may be included, e.g. B.

a) Äpfelsäure-Einheiten der Formel a) Malic acid units of the formula  

b) Maleinsäure- und Fumarsäure-Einheiten der Formelb) Maleic acid and fumaric acid units of the formula

Die Analyse der chemischen Struktur erfolgt vorzugsweise mit ¹³C-NMR, FT-IR und nach Totalhydrolyse mit HPLC, GC und GC/MS.The chemical structure is preferably analyzed with 13 C-NMR, FT-IR and after total hydrolysis with HPLC, GC and GC / MS.

Gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung kann die Struktur des erhaltenen Polysuccinimid durch das stöchiometrische Verhältnis der Edukte beeinflußt werden. Werden insbesondere die Edukte Maleinsäureanhydrid und Ammoniak bei einem molaren Überschuß von Ammoniak eingesetzt, so erhält man ein Polymer mit wiederkehrenden Succinyleinheiten: According to a further development of the invention, the structure of the obtained Polysuccinimide can be influenced by the stoichiometric ratio of the starting materials. In particular, the educts maleic anhydride and ammonia a molar excess of ammonia, a polymer is obtained with recurring succinyl units:  

Vorzugsweise werden dabei pro Mol Maleinsäureanhydrid 1,8 bis 25,0, bevorzugt 2,0 bis 10,0 Mol, besonders bevorzugt 2 bis 5 Mol Ammoniak eingesetzt.Preferably 1.8 to 25.0 per mol of maleic anhydride are preferred 2.0 to 10.0 mol, particularly preferably 2 to 5 mol, of ammonia are used.

Die Polymerisationsprodukte können zur Umsetzung mit einer Base gegebenenfalls in Gegenwart von Wasser in ein PAS-haltiges Salz überführt werden. Diese Umwandlung von PSI-haltigen in PAS-haltige Polymere geschieht anschließend in einer geeigneten Vorrichtung durch Hydrolyse. Bevorzugt ist dabei ein pH-Wert zwischen 5 und 14 geeignet. In besonders bevorzugter Form wird ein pH-Wert von 7 bis 12 gwählt, insbesondere durch den Zusatz einer Base. Geeignete Basen sind Alkali- und Erdalkalihydroxide oder Carbonate wie beispielsweise Natronlauge, Kalilauge, Soda oder Kaliumcarbonat, Ammoniak und Amine wie Triethylamin, Triethanolamin, Diethylamin, Diethanolamin, Alkylamine etc.The polymerization products can optionally be reacted with a base be converted into a PAS-containing salt in the presence of water. This conversion from PSI-containing to PAS-containing polymers then happens in a suitable device by hydrolysis. A pH value is preferred suitable between 5 and 14. A pH value is in a particularly preferred form from 7 to 12 g, especially by adding a base. Suitable bases are alkali and alkaline earth metal hydroxides or carbonates such as sodium hydroxide solution, Potash lye, soda or potassium carbonate, ammonia and amines such as triethylamine, Triethanolamine, diethylamine, diethanolamine, alkylamines etc.

Die Temperatur bei der Hydrolyse liegt geeigneter Weise in einem Bereich einschließlich bis zum Siedepunkt der PSI-Suspension und bevorzugt bei 20 bis 150°C. Die Hydrolyse wird gegebenenfalls unter Druck durchgeführt.The temperature in the hydrolysis is suitably in a range including up to the boiling point of the PSI suspension and preferably at 20 to 150 ° C. The hydrolysis is optionally carried out under pressure.

Es ist jedoch auch möglich, durch rein wäßrige Hydrolyse oder Behandlung des Salzes mit Säuren oder sauren Ionenaustauschern die freie Polyasparaginsäure zu erhalten. Der Begriff "Polyasparaginsäure" (=PAS) umfaßt bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls die Salze, falls nicht ausdrücklich anders dargestellt. Das fertige Produkt wird durch Trocknung, bevorzugt Sprühtrocknung, erhalten.However, it is also possible, by purely aqueous hydrolysis or treatment of the Salt with acids or acidic ion exchangers to free polyaspartic acid receive. The term "polyaspartic acid" (= PAS) in the present context  Invention also the salts, unless expressly stated otherwise. The finished Product is obtained by drying, preferably spray drying.

Das hergestellte Polymer zeigt in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen, beispielsweise Verweilzeit und Temperatur der thermischen Polymerisation unterschiedliche Kettenlängen bzw. Molekulargewichte nach gelpermeationschromatographischen Analysen (Mw=500 bis 10.000, bevorzugt 700 bis 5.000, besonders bevorzugt 1.000 bis 4.500). Im allgemeinen liegt der Anteil der beta-Form bei mehr als 50%, bevorzugt bei mehr als 70%.Depending on the reaction conditions, the polymer produced shows for example, residence time and temperature of the thermal polymerization differ Chain lengths or molecular weights according to gel permeation chromatography Analyzes (Mw = 500 to 10,000, preferably 700 to 5,000, especially preferably 1,000 to 4,500). In general, the proportion of the beta form is included more than 50%, preferably more than 70%.

Die erfindungsgemäßen Polyasparaginsäuren können als Zusatz in phosphatarmen und phosphatfreien Wasch- und Reinigungsmitteln verwendet werden. Die Polymerisate sind Builder für Waschmittel und bewirken während des Waschvorgangs eine Verminderung der Inkrustrierung und Vergrauung auf dem gewaschenen Textilgut.The polyaspartic acids according to the invention can be added in low-phosphate and phosphate-free detergents and cleaning agents can be used. The polymers are builders for detergents and work during the washing process a reduction in incrustation and graying on the washed textile.

Weiterhin sind die erfindungsgemäßen Polyasparaginsäuren als Wasserbehandlungsmittel geeignet. Sie können dem Wasser in Kühlkreisläufen, Verdampfern oder Meerwasserentsalzungsanlagen zugesetzt werden. Außerdem können sie als Belagsverhinderer bei der Eindampfung von Zuckersaft eingesetzt werden.Furthermore, the polyaspartic acids according to the invention are water treatment agents suitable. You can use the water in cooling circuits, evaporators or seawater desalination plants. They can also be used as Anti-scale agents can be used for the evaporation of sugar juice.

Aufgrund ihrer guten Dispergiereigenschaften eignen sich die erfindungsgemäßen Polyasparaginsäuren auch als Dispergiermittel für anorganische Pigmente und zur Herstellung hochkonzentrierter Feststoffdispersionen (slurries).Because of their good dispersing properties, the inventive ones are suitable Polyaspartic acids also as dispersants for inorganic pigments and Production of highly concentrated solid dispersions (slurries).

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Herstellung modifizierter Polyasparaginsäuren, bei der manAnother object of the invention is the production of modified polyaspartic acids, at which one

  • a) 0,1-99,9 mol-% der vorhergenannten Edukte mita) 0.1-99.9 mol% of the aforementioned educts
  • b) 99,9-0,1 mol-%b) 99.9-0.1 mol%

an Fettsäuren, Fettsäureamiden, mehrbasischen Carbonsäuren, deren Anhydriden und Amiden, mehrbasischen Hydroxycarbonsäuren, deren Anhydriden und Amiden, Polyhydroxycarbonsäuren, Aminocarbonsäuren, Zuckercarbonsäuren, Alkoholen, Polyolen, Aminen, Polyaminen, alkoxylierten Alkoholen und Aminen, Aminoalkoholen, Aminozuckern, Kohlehydraten, ethylenisch ungesättigten Mono- und Polycarbonsäuren sowie deren Anhydriden und Amiden, Proteinhydrolysaten z. B. Mais-Proteinhydrolysat, Soja-Proteinhydrolysat, Aminosulfonsäuren und Aminophosphonsäuren nach dem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Reaktion bringt.of fatty acids, fatty acid amides, polybasic carboxylic acids, their anhydrides and amides, polybasic hydroxycarboxylic acids, their anhydrides and amides, Polyhydroxycarboxylic acids, aminocarboxylic acids, sugar carboxylic acids, alcohols, Polyols, amines, polyamines, alkoxylated alcohols and amines, amino alcohols,  Amino sugars, carbohydrates, ethylenically unsaturated mono- and Polycarboxylic acids and their anhydrides and amides, protein hydrolyzates such. B. Corn protein hydrolyzate, soy protein hydrolyzate, aminosulfonic acids and aminophosphonic acids according to the inventive method described above for Brings reaction.

Die unter a) beschriebenen Edukte werden in der erfindungsgemäßen Polymerisation zu 0,1 bis 99,9 mol-%, vorzugsweise zu 60 bis 99,9 mol-% und besonders bevorzugt zu 75 bis 99,9 mol-%, eingesetzt.The starting materials described under a) are in the polymerization according to the invention 0.1 to 99.9 mol%, preferably 60 to 99.9 mol% and particularly preferably from 75 to 99.9 mol%.

Als Komponente (b) der Polymerisate kommen sämtliche Fettsäuren in Betracht. Sie können gesättigt oder ethylenisch ungesättigt sein. Beispiele sind Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Buttersäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure, Linolsäure, Linolensäure, Sorbinsäure, Myristinsäure, Undecansäure sowie alle natürlich vorkommenden Fettsäuregemische, beispielsweise C₁₂/C₁₄- oder C₁₆/C₁₈-Fettsäuremischungen. Als ungesättigte Fettsäuren können auch Acrylsäure und Methacrylsäure eingesetzt werden.All fatty acids can be considered as component (b) of the polymers. They can be saturated or ethylenically unsaturated. Examples are formic acid, Acetic acid, propionic acid, butyric acid, lauric acid, palmitic acid, stearic acid, Oleic acid, linoleic acid, linolenic acid, sorbic acid, myristic acid, undecanoic acid as well as all naturally occurring fatty acid mixtures, for example C₁₂ / C₁₄- or C₁₆ / C₁₈ fatty acid mixtures. Acrylic acid can also be used as unsaturated fatty acids and methacrylic acid can be used.

Weiterhin können diese Säuren auch in Form ihrer Amide verwendet werden. Als mehrbasische Carbonsäuren können beispielweise Oxalsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Malonsäure, Korksäure, Aconitsäure, Itaconsäure, Sulfobernsteinsäure, Alkenylbernsteinsäuren (C₁-C₂₆), 1,2,3-Propantricarbonsäure, Butantetracarbonsäure, Furandicarbonsäure, Pyridindicarbonsäure eingesetzt werden. Ebenfalls können die Anhydride von mehrbasischen Carbonsäuren z. B. Bernsteinsäureanhydrid, Itaconsäureanhydrid, Aconitsäure-anhydrid und Phthalsäureanhydrid verwendet werden. Weiter kommen als Komponente (b) auch mehrbasische Hydroxycarbonsäuren und Polyhydroxycarbonsäuren in Betracht. Mehrbasische Hydroxycarbonsäuren tragen neben mindestens einer Hydroxygruppe mindestens zwei oder mehr Carboxylgruppen. Als Beispiele sind hier Äpfelsäure, Weinsäure, Traubensäure, Citronensäure und Isocitronensäure genannt.Furthermore, these acids can also be used in the form of their amides. As polybasic carboxylic acids can, for example, oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, Adipic acid, malonic acid, suberic acid, aconitic acid, itaconic acid, sulfosuccinic acid, Alkenyl succinic acids (C₁-C₂₆), 1,2,3-propane tricarboxylic acid, Butane tetracarboxylic acid, furandicarboxylic acid, pyridinedicarboxylic acid can be used. The anhydrides of polybasic carboxylic acids such. B. succinic anhydride, Itaconic anhydride, aconitic anhydride and phthalic anhydride be used. Coming in as component (b) are also polybasic Hydroxycarboxylic acids and polyhydroxycarboxylic acids into consideration. Polybasic In addition to at least one hydroxy group, hydroxycarboxylic acids carry at least one two or more carboxyl groups. Examples include malic acid, tartaric acid, Called grape acid, citric acid and isocitric acid.

Einbasische Polyhydroxycarbonsäuren tragen neben einer Carbonsäuregruppe zwei oder mehr Hydroxygruppen, z. B. Glycerinsäure, Dimethylolpropionsäure, Dimethylolbuttersäure, Gluconsäure. Außerdem sind einwertige Alkohole mit beispielsweise 1 bis 22 C-Atomen wie z. B. Methanol, Ethanol, n-Propanol, i-Propanol, Butanol, Pentanol, Hexanol, Octanol, Laurylalkohol, Stearylalkohol etc. geeignet. Die Alkohole können auch gegebenenfalls eine Doppelbindung aufweisen, wie Allylalkohol oder Oleylalkohol. Weiterhin können diese Alkohole alkoxyliert sein, beispielsweise mit Ethylenoxid oder Propylenoxid. Von technischem Interesse sind vor allem die Addukte von 3 bis 50 mol Ethylenoxid an Fettalkohole oder Oxoalkohole. Weiterhin können als Komponente (b) Polyole entweder gesättigt oder ungesättigt eingesetzt werden, wie z. B. Ethylenglykol, Propylenglykol, Butandiol, Butendiol, Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit, Neopentylglykol sowie alkoxylierte Polyole wie Polyethylenglykole, Polypropylenglykole, ethoxyliertes Trimethylolpropan, Glycerin oder Pentaerythrit mit Molekulargewichten bis zu 6000 eingesetzt werden. Des weiteren eignen sich als Comonomer (b) auch Amine wie C₁-C₂₂-Alkylamine, z. B. Methylamin, Ethylamin, Propylamin, Butylamin, Cyclohexylamin, Octylamin, Isooctylamin (Ethylhexylamin), Stearylamin, Allylamin, Oleylamin, Ethylendiamin, Diethylentriamin, Hexamethylendiamin, Piperazin, Diaminobutan, Dimethylamin, Diethylamin, Hydroxylamin, Hydrazin, Ethanolamin, Diethanolamin, Aminopropandiol, sowie Polyalkylenaminen wie Polyethylenamin mit Molekulargewichten bis 6000. Die Amine können auch alkoxyliert sein, z. B. die Anlagerungsprodukte von 3 bis 30 mol Ethylenoxid an Fettamine wie Oleylamin, Palmitylamin, oder Stearylamin. Weiterhin sind auch Aminozucker wie Aminosorbit oder Chitosamin geeignet. Außerdem sind als Komponente (b) Kohlenhydrate wie Glucose, Saccharose, Maltose, Dextrine, Stärke oder Zuckercarbonsäuren, beispielsweise Schleimsäure, Gluconsäure, Glucuronsäure, Glucarsäure. Außerdem können Aminosäuren, Proteinogene wie Glycin, Alanin, Glutaminsäure und Lysin oder nicht Proteinogene wie 4- Aminobuttersäure, Diaminobernsteinsäure, 11-Aminoundecansäure und 6-Aminocapronsäure als Komponente (b) eingesetzt werden. Die Verbindungen der Komponente (b) werden in Mengen von 0,1 bis 99,9 Mol-%, vorzugsweise 0,1 bis 40 Mol-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 25 Mol-% zur Polymerisation eingesetzt. Man kann eine einzige Verbindung der Komponente (b) oder Mischungen aus zwei oder mehreren Verbindungen von (b) einsetzen. Die Verbindungen der Komponente (b) können im gewünschten Verhältnis mit einem der Hauptedukte (a) vermischt werden und als Gemisch in die erste Reaktionsstufe eingesetzt werden.Monobasic polyhydroxycarboxylic acids carry two in addition to one carboxylic acid group or more hydroxy groups, e.g. B. glyceric acid, dimethylol propionic acid, dimethylol butyric acid, Gluconic acid. In addition, monohydric alcohols are included, for example 1 to 22 carbon atoms such as B. methanol, ethanol, n-propanol, i-propanol,  Butanol, pentanol, hexanol, octanol, lauryl alcohol, stearyl alcohol etc. suitable. The alcohols can also optionally have a double bond, such as allyl alcohol or oleyl alcohol. These alcohols can also be alkoxylated be, for example with ethylene oxide or propylene oxide. From technical The adducts of 3 to 50 mol ethylene oxide with fatty alcohols are of particular interest or oxo alcohols. Furthermore, as component (b), polyols can either saturated or unsaturated, such as. B. ethylene glycol, propylene glycol, Butanediol, butenediol, glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, Sorbitol, neopentyl glycol and alkoxylated polyols such as polyethylene glycols, polypropylene glycols, with ethoxylated trimethylolpropane, glycerin or pentaerythritol Molecular weights up to 6000 can be used. Furthermore are suitable as Comonomer (b) also amines such as C₁-C₂₂ alkylamines, e.g. B. methylamine, ethylamine, Propylamine, butylamine, cyclohexylamine, octylamine, isooctylamine (ethylhexylamine), Stearylamine, allylamine, oleylamine, ethylenediamine, diethylenetriamine, Hexamethylene diamine, piperazine, diaminobutane, dimethylamine, diethylamine, Hydroxylamine, hydrazine, ethanolamine, diethanolamine, aminopropanediol, and Polyalkylene amines such as polyethylene amine with molecular weights up to 6000. Die Amines can also be alkoxylated, e.g. B. the addition products from 3 to 30 mol ethylene oxide to fatty amines such as oleylamine, palmitylamine, or stearylamine. Aminosugars such as aminosorbitol or chitosamine are also suitable. In addition, as component (b) carbohydrates such as glucose, sucrose, maltose, Dextrins, starch or sugar carboxylic acids, for example mucic acid, gluconic acid, Glucuronic acid, glucaric acid. In addition, amino acids, proteinogens such as glycine, alanine, glutamic acid and lysine or non-proteinogens such as 4- Aminobutyric acid, diaminosuccinic acid, 11-aminoundecanoic acid and 6-aminocaproic acid can be used as component (b). The connections of the component (b) are in amounts of 0.1 to 99.9 mol%, preferably 0.1 to 40 mol%, particularly preferably 0.1 to 25 mol%, are used for the polymerization. One can use a single compound of component (b) or mixtures use two or more connections from (b). The connections of the component (b) can in the desired ratio with one of the main educts (a) are mixed and used as a mixture in the first reaction stage.

In einer anderen Ausführungsform werden die Verbindungen der Komponente (b) dem Reaktionsgemisch kurz nach der Vermischung der Hauptedukte (a) in einem frühen Stadium der Polymerisation zugesetzt. Ebenfalls ist es möglich die Verbindungen der Komponente (b) simultan mit den Hauptedukten (a) in das Mischersystem einzudosieren.In another embodiment, the compounds of component (b) the reaction mixture shortly after the mixing of the main starting materials (a) in one  added early stage of polymerization. The connections are also possible component (b) simultaneously with the main educts (a) into the mixer system meter in.

Werden als Komponente (b) monofunktionelle Verbindungen wie Alkohole, Amine, Fettsäuren oder Fettsäureamide verwendet, so werden sie am Kettenende eingebaut. Sie wirken als Kettenabbrecher und erniedrigen das Molekulargewicht. Mehrfunktionelle Verbindungen der Komponente (b) können im fertigen Polymer sowohl am Kettenende als auch statistisch verteilt über die Polymerkette eingebaut sein.If monofunctional compounds such as alcohols, amines, Fatty acids or fatty acid amides are used, so they are installed at the chain end. They act as chain terminators and lower the molecular weight. Multifunctional Compounds of component (b) can both in the finished polymer installed at the chain end as well as statistically distributed over the polymer chain his.

Die Rohpolymerisate können durch übliche Aufarbeitungsmethoden beispielsweise durch Extraktion mit Wasser und 1-N-Salzsäure oder durch Membranfiltration von monomeren Anteilen befreit werden. Die Analyse der Copolymere erfolgt durch ¹³C- und ¹⁵N-NMR-Spektroskopie, FT-IR-Spektroskopie und nach Totalhydrolyse mit HPLC, GC und GC-MS. Bei der erfindungsgemäßen Polymerisation fällt das Polymerisat primär in Form der zumeist wasserunlöslichen modifizierten Polysuccinimide an.The crude polymers can be processed, for example, by customary workup methods by extraction with water and 1N hydrochloric acid or by membrane filtration of monomeric parts are exempt. The copolymers are analyzed by ¹³C and ¹⁵N NMR spectroscopy, FT-IR spectroscopy and after total hydrolysis with HPLC, GC and GC-MS. This occurs in the polymerization according to the invention Polymer primarily in the form of the mostly water-insoluble modified polysuccinimides at.

Die modifizierten Polyasparaginsäuren werden aus den Polysuccinimiden, vorzugsweise durch wäßrige Hydrolyse bei 20°C bis 150°C und pH 7 bis 12, gegebenenfalls unter Druck hergestellt. Diese Reaktion läßt sich jedoch auch bei Temperaturen außerhalb des angegebenen Temperaturbereichs und bei anderen pH- Werten durchführen. Geeignete Basen sind Alkali und Erdalkalihydroxide oder Carbonate wie beispielsweise Natronlauge, Kalilauge, Soda oder Kaliumcarbonat, Ammoniak und Amine wie Triethylamin, Triethanolamin, Diethylamin, Diethanolamin, Alkylamine etc. Man erhält teilweise oder vollständig neutralisierte Copolymerisate, die 0,1 bis 99,9 mol-% Asparaginsäure und 99,9 bis 0,1 mol-% von mindestens einer Verbindung (b) einpolymerisiert enthalten.The modified polyaspartic acids are preferably derived from the polysuccinimides by aqueous hydrolysis at 20 ° C to 150 ° C and pH 7 to 12, optionally manufactured under pressure. This reaction can also be found in Temperatures outside the specified temperature range and at other pH Perform values. Suitable bases are alkali and alkaline earth metal hydroxides or Carbonates such as sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution, soda or potassium carbonate, Ammonia and amines such as triethylamine, triethanolamine, diethylamine, diethanolamine, Alkylamines etc. Partially or completely neutralized copolymers are obtained, the 0.1 to 99.9 mol% aspartic acid and 99.9 to 0.1 mol% of contain at least one compound (b) in copolymerized form.

Werden primäre Amine oder primäre Aminogruppen tragende Basen zur Hydrolyse verwendet, so können die entstehenden Aminsalze durch Dehydratisierung in die entsprechenden Amide überführt werden. Die Wasserabspaltung kann durch Tempern bei Temperaturen von 30°C bis 250°C, gegebenenfalls unterstützt durch Vakuum, erfolgen. Become primary amines or bases bearing primary amino groups for hydrolysis used, the resulting amine salts by dehydration in the corresponding amides are converted. The elimination of water can Annealing at temperatures from 30 ° C to 250 ° C, optionally supported by Vacuum.  

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten modifizierten Polyasparaginsäuren sind nach den "OECD Guidelines for testing of chemicals (1981)" als biologisch abbaubar einzustufen.The modified polyaspartic acids prepared by the process according to the invention according to the "OECD Guidelines for testing of chemicals (1981)" as classified as biodegradable.

Die erfindungsgemäßen modifizierten Polyasparaginsäuren können als Zusatz in phosphatarmen und phosphatfreien Wasch- und Reinigungsmitteln verwendet werden. Die Polymerisate sind Builder für Waschmittel und bewirken während des Waschvorgangs eine Verminderung der Inkrustrierung und Vergrauung auf dem gewaschenen Textilgut.The modified polyaspartic acids according to the invention can be added as Low-phosphate and phosphate-free detergents and cleaning agents are used will. The polymers are builders for detergents and act during the Washing process a reduction in incrustation and graying on the washed textile.

Weiterhin sind die erfindungsgemäßen modifizierten Polyasparaginsäuren als Wasserbehandlungsmittel geeignet. Sie können dem Wasser in Kühlkreisläufen, Verdampfern oder Meerwasserentsalzungsanlagen zugesetzt werden. Außerdem können sie als Belagsverhinderer bei der Eindampfung von Zuckersaft eingesetzt werden.Furthermore, the modified polyaspartic acids according to the invention are water treatment agents suitable. You can use the water in cooling circuits, evaporators or seawater desalination plants. You can also they are used as deposit inhibitors in the evaporation of sugar juice.

Aufgrund ihrer guten Dispergiereigenschaften eignen sich die erfindungsgemäßen modifizierten Polyasparaginsäuren auch als Dispergiermittel für anorganische Pigmente und zur Herstellung hochkonzentrierter Feststoffdispersionen (slurries).Because of their good dispersing properties, the inventive ones are suitable modified polyaspartic acids also as dispersants for inorganic pigments and for the production of highly concentrated solid dispersions (slurries).

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von Maleinamidsäure, dadurch gekennzeichnet, daß Maleinsäureanhydrid oder ein Derivat davon (Edukt A) mit Ammoniak, einer Ammoniak liefernden Verbindung (Edukt B) in einem schnell vermischenden Apparat mit einer Mischzeit <2 s, vorzugsweise in einem Strahlmischer, gemischt und in einem daran anschließenden Reaktor umgesetzt werden, wobei die Verweilzeit und die Temperatur so gewählt werden, daß keine oder nahezu keine Polymerisation stattfindet.The invention further relates to a process for the production of maleic acid, characterized in that maleic anhydride or a derivative thereof (Educt A) with ammonia, an ammonia-providing compound (educt B) in a fast mixing apparatus with a mixing time <2 s, preferably in a jet mixer, mixed and in a subsequent reactor are implemented, the residence time and the temperature being chosen so that no or almost no polymerization takes place.

Es ist bereits bekannt, daß sich Maleinamidsäure durch Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit Ammoniak in inerten Lösungsmitteln herstellen läßt. So erhält man Maleinamidsäure durch Einleiten von Ammoniak in eine Lösung von Maleinsäureanhydrid in Xylol, Ethylenchlorid, Tetralin oder Dioxan bei 50 bis 100°C und Isolieren der ausgefallenen Amidsäure durch Filtration (US 2 459 964/DE 8 47 287/ JP 49 035 325/C. K. Sauers, R. J. Cotte, J. Org. Chem., 26,6 (1961). Diese Lösungsmittelverfahren haben den Nachteil, daß wegen der hohen Reaktionswärme in verdünnter Lösung gearbeitet werden muß, was das Abtrennen, Aufarbeiten und Rückführen größerer Lösungsmittelmengen mit sich bringt. Voraussetzung für dieses Verfahren ist ferner, daß das Maleinsäureanhydrid keine Malein- bzw. Fumarsäure enthält, das verwendete Lösungsmittel sowie das Ammoniakgas absolut trocken sind und daß unter Feuchtigkeitsausschluß gearbeitet wird. Nachteilig bei diesen Verfahren wirkt sich weiterhin aus, daß es an der Einleitungsstelle des Ammoniakgases zur Krustenbildung und Verstopfung des Einleitrohres kommen kann.It is already known that maleic acid can be obtained by reacting maleic anhydride can be prepared with ammonia in inert solvents. So you get Maleic acid by introducing ammonia into a solution of maleic anhydride in xylene, ethylene chloride, tetralin or dioxane at 50 to 100 ° C and isolating the precipitated amic acid by filtration (US 2 459 964 / DE 8 47 287 / JP 49 035 325 / C. K. Sauers, R. J. Cotte, J. Org. Chem., 26.6 (1961). This solvent process have the disadvantage that because of the high heat of reaction in  dilute solution must be worked, what the separation, workup and Recycling of larger amounts of solvent. requirement for this process is furthermore that the maleic anhydride no maleic or Fumaric acid contains the solvent used and the ammonia gas absolutely are dry and that work is carried out with the exclusion of moisture. Disadvantageous this procedure also has the effect that it is at the point of initiation of the Ammonia gas to form crusts and clog the inlet pipe can.

In der deutschen Patentschrift Nr. 9 45 987 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem Maleinsäureanhydrid mit Ammoniak in Gegenwart oder Abwesenheit von Wasser zur Maleinamidsäure umgesetzt wird. Eine Variante besteht darin, gepulvertes Maleinsäureanhydrid in eine gekühlte 21%ige wäßrige Ammoniaklösung einzutragen. Dies hat den Nachteil, daß während der Zugabe und Reaktion von außen gekühlt werden muß, da sonst eine merkliche Hydrolyse des MSA eintritt, aber selbst unter 10°C sind die Ausbeuteverluste beträchtlich. Die wäßrige Lösung des Ammoniumsalzes der Maleinsäure (Nebenprodukt) muß nach der Isolierung der Maleinamidsäure aufgearbeitet werden. Eine weitere Variante besteht in dem Begasen von gepulvertem Maleinsäureanhydrid mit Ammoniak. Hierbei muß für eine gute Durchmischung gesorgt sein, die bei Gas-Feststoffreaktionen mit erheblichen technischen Problemen verbunden ist; die Gaseinleitung muß relativ langsam erfolgen und es muß auch hier von außen gekühlt werden. Das Maleinsäureanhydrid muß in feingepulverter Form eingesetzt werden, was arbeitshygienisch nicht unbedenklich ist.In German Patent No. 9 45 987 a method is described in the maleic anhydride with ammonia in the presence or absence of Water is converted to maleic acid. A variant is powdered Maleic anhydride in a chilled 21% aqueous ammonia solution to be entered. This has the disadvantage that during the addition and reaction of must be cooled externally, otherwise there will be a noticeable hydrolysis of the MSA, but the yield losses are considerable even below 10 ° C. The aqueous solution of the ammonium salt of maleic acid (by-product) must be isolated the maleic acid can be worked up. Another variant is the Fumigation of powdered maleic anhydride with ammonia. Here must for good mixing must be ensured, which in gas-solid reactions with considerable technical problems are connected; the gas introduction must be relatively slow take place and it must also be cooled from the outside. The maleic anhydride must be used in finely powdered form, which is hygienic is not harmless.

Das sowjetische Patent SU 362 821 beschreibt die Umsetzung von Maleinsäureanhydrid mit Ammoniak in einer homogenen Dampfphase bei Temperaturen von 215 bis 350°C in Abwesenheit von Lösungsmitteln und Kontaktzeiten von 0,2 bis 1,0 s. Die Maleinamidsäure wird dabei aber nur in ca. 70%iger Reinheit erhalten, so daß zur Erzielung reinen Produktes eine aufwendige Nachreinigung mit Verlusten und belasteten Abwässern notwendig wird.The Soviet patent SU 362 821 describes the conversion of maleic anhydride with ammonia in a homogeneous vapor phase at temperatures of 215 to 350 ° C in the absence of solvents and contact times from 0.2 to 1.0 s. The maleic acid is only obtained in approx. 70% purity, so that to achieve pure product an expensive post-cleaning with losses and contaminated waste water becomes necessary.

Vorzugsweise werden dabei die Edukte gemischt und bei einer Temperatur von 20°C bis 250°C, vorzugsweise von 60°C bis 200°C, zu Maleinamidsäure umgesetzt. Das Überschreiten der Maximaltemperaturen wird vorzugsweise durch Entspannen und schnelles Abkühlen des Reaktionsgemisches verhindert. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Edukte geschmolzenes Maleinsäureanhydrid und eine wäßrige Ammoniaklösung oder Ammoniak, gelöst in einem organischen Lösungsmittel. Die Verweilzeit im Reaktor beträgt dabei 0,1 bis 200 s, vorzugsweise 0,1 bis 60 s. Vorteilhaft werden diese Edukte wiederum einem Strahlmischer zugeführt, dem ein Reaktor nachgeschaltet ist.The starting materials are preferably mixed and at a temperature of 20 ° C to 250 ° C, preferably from 60 ° C to 200 ° C, to maleic acid implemented. The maximum temperatures are preferably exceeded by  Relaxation and rapid cooling of the reaction mixture prevented. In a preferred embodiment, the starting materials are molten maleic anhydride and an aqueous ammonia solution or ammonia dissolved in one organic solvents. The residence time in the reactor is 0.1 to 200 s, preferably 0.1 to 60 s. These educts are again advantageous fed to a jet mixer, which is followed by a reactor.

Es muß als ausgesprochen überraschend bezeichnet werden, daß Maleinamidsäure durch Verdüsen und schnelles Vermischen der Ausgangskomponenten MSA mit speziell wäßriger Ammoniaklösung in quantitativer Ausbeute und hoher Reinheit erhalten werden kann, ist doch bekannt, daß Maleinamidsäure in Gegenwart von Wasser schon bei niedrigen Temperaturen unter Bildung des Ammoniumsalzes der Maleinsäure hydrolysiert. Die schnelle Vermischung in Verbindung mit der hohen Reaktionsgeschwindigkeit zur Maleinamidsäure und schneller Abkühlung des Reaktionsgemisches führt dazu, daß verdüstes MSA nicht mit dem Wasser zur Maleinsäure hydrolysiert.It must be described as extremely surprising that maleic acid by atomizing and quickly mixing the starting components with MSA especially aqueous ammonia solution in quantitative yield and high purity can be obtained, it is known that maleic acid in the presence of Water already at low temperatures with the formation of the ammonium salt Maleic acid hydrolyzed. The fast mixing in connection with the high Reaction rate to maleic acid and rapid cooling of the Reaction mixture leads to the fact that atomized MSA does not lead to the water Maleic acid hydrolyzed.

Mit der Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht die einfache Herstellung von Maleinamidsäure in hoher Ausbeute und Reinheit. Das Verfahren ist technisch ohne großen Aufwand durchführbar, nachgeschaltete Reinigungsschritte sind nicht notwendig; die Verwendung von organischen Lösungsmitteln, die wieder aufgearbeitet werden müssen, entfällt.
Die technische Durchführung erlaubt einen hohen Durchsatz, die Energiekosten durch externes Heizen oder Kühlen sind minimiert, was insgesamt zu einer deutlich verbesserten Wirtschaftlichkeit des Verfahrens führt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Maleinamidsäure kann als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Polysuccinimid (J. Org. Chem., 24, 1662-1666 (1959)) dienen, das seinerseits ein wertvolles Ausgangsmaterial für Polyasparaginsäure und ihre Salze darstellt. Letztere finden breite Verwendung als Detergentien, Dispergier- und Formulierhilfsmittel.
Maleinamidsäure findet ferner Verwendung als Ausgangsmaterial für Alkyl-β-cyanoacrylate (J. Org. Chem. 26, 6 (1961)), die ihrerseits vielseitige Anwendungen z. B. als Wirkstoffzwischenprodukte finden (US 2 437 231, US 2 531 408, US 2 850 486 und US 2 850 487).
The following advantages are achieved with the invention:
The process according to the invention enables the simple production of maleic acid in high yield and purity. The process can be carried out technically without great effort; subsequent cleaning steps are not necessary; the use of organic solvents that have to be reprocessed is eliminated.
The technical implementation allows a high throughput, the energy costs due to external heating or cooling are minimized, which leads overall to a significantly improved economy of the process.
The maleic acid produced by the process according to the invention can serve as a starting material for the production of polysuccinimide (J. Org. Chem., 24, 1662-1666 (1959)), which in turn is a valuable starting material for polyaspartic acid and its salts. The latter are widely used as detergents, dispersing and formulation aids.
Maleic acid is also used as a starting material for alkyl-β-cyanoacrylate (J. Org. Chem. 26, 6 (1961)), which in turn has a variety of uses, for. B. as active ingredient intermediates (US 2,437,231, US 2,531,408, US 2,850,486 and US 2,850,487).

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert.The invention is described below using exemplary embodiments and drawings explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 ein Verfahrensschema für die weitgehend adiabatische Herstellung von Polysuccinimid, Fig. 1 is a process scheme for the preparation of polysuccinimide substantially adiabatic,

Fig. 2 ein Verfahrensschema für die Herstellung von Polyasparaginsäure, Fig. 2 is a process diagram for the production of polyaspartic acid,

Fig. 3 ein Verfahrensschema für die Herstellung von Maleinamidsäure. Fig. 3 shows a process scheme for the production of maleic acid.

Gemäß Fig. 1 wird das aus Maleinsäureanhydrid oder einem Derivat von Maleinsäureanhydrid bestehende Edukt A über die Dosierpumpe 1 einem Strahlmischer 2 mit nachgeschaltetem Rohrreaktor 3 zugeführt. Die Edukte A, B können am Strahlmischer 2 auch vertauscht werden. Gleichzeitig wird mit Hilfe der Dosierpumpe 4 das Edukt B in den Strahlmischer 2 eingedüst. Am Düsenaustritt findet sofort eine intensive Vermischung der Edukte A, B statt. Gleichzeitig wird die exotherme Reaktion zwischen den Edukten A, B gestartet. Diese Reaktion setzt sich dann in dem stromabwärtsfolgenden Rohrreaktor 3 fort, wobei im ersten Reaktionsschritt ein stickstoffhaltiges niedermolekulares Derivat der Maleinsäure entsteht. Die in diesem Reaktionsschritt freigesetzte Reaktionswärme wird nun dazu benutzt, um in einem zweiten unmittelbar darauf folgenden Reaktionsschritt, der ebenfalls im Rohrreaktor 3 stattfindet, das stickstoffhaltige niedermolekulare Derivat zu einem Polymer mit wiederkehrenden Succinyleinheiten zu polymerisieren. Dabei erfolgt die Mischung der Edukte im Strahlmischer 2 und die exotherme Reaktion im ersten Reaktionsschritt so schnell, daß im wesentlichen keine Wärme an die Umgebung abgegeben wird; d. h. die Reaktion zu dem stickstoffhaltigen niedermolekularen Derivat der Maleinsäure erfolgt weitgehend adiabatisch. Das erhaltene Polymer, z. B. Polysuccinimid, kann nach dem Rohrreaktor 3 unmittelbar einem Sprühtrockner 5 zur Trocknung zugeführt werden, an dessen Austrag 7 das fertige rieselfähige Produkt abgezogen wird. Dampf und Gas werden über den Stutzen 6 abgeführt. In dem Rohrreaktor 3 können Blenden 8 oder andere Widerstände zur Festlegung des Reaktionsdrucks eingebaut werden. Über den Druck und gegebenenfalls eine zusätzliche Begleitheizung oder -kühlung kann die Reaktionstemperatur bei vorgegebenen Edukten genau gesteuert werden. Außerdem kann der Rohrreaktor 3 nach Art eines Schlaufenreaktors mit einer Rückführungsleitung 9 ausgestattet werden, die eine Förderpumpe 10 und einen Wärmeaustauscher 19 aufweist. In die Rückführungsleitung 9 kann gegebenenfalls weiteres Lösungsmittel (Wasser, organisches Lösungsmittel oder überkritisches Gas wie CO₂) zur Erniedrigung der Viskosität der Mischung zudosiert werden. Statt eines Rohrreaktors 3 kann in einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ein MPWR eingesetzt werden.According to Fig. 1, consisting of maleic anhydride or a derivative of maleic anhydride reactant A is fed to a jet mixer 2 with a downstream tubular reactor 3 via the dosing pump 1. The starting materials A, B can also be interchanged on the jet mixer 2 . At the same time, the educt B is injected into the jet mixer 2 with the aid of the metering pump 4 . At the nozzle outlet, the starting materials A, B are mixed intensively. At the same time, the exothermic reaction between the starting materials A, B is started. This reaction then continues in the tube reactor 3 following downstream, a nitrogen-containing low-molecular derivative of maleic acid being formed in the first reaction step. The heat of reaction released in this reaction step is now used to polymerize the nitrogen-containing low-molecular-weight derivative to a polymer with recurring succinyl units in a second immediately subsequent reaction step, which also takes place in tubular reactor 3 . The starting materials are mixed in the jet mixer 2 and the exothermic reaction takes place so quickly in the first reaction step that essentially no heat is released into the environment; ie the reaction to the nitrogen-containing low molecular weight derivative of maleic acid is largely adiabatic. The polymer obtained, e.g. B. polysuccinimide, can be fed directly to the spray reactor 5 for drying after the tubular reactor 3 , at the discharge 7 the finished free-flowing product is withdrawn. Steam and gas are discharged through the nozzle 6 . Orifices 8 or other resistors for determining the reaction pressure can be installed in the tubular reactor 3 . The reaction temperature for given starting materials can be precisely controlled by means of the pressure and, if necessary, an additional trace heating or cooling. In addition, the tubular reactor 3 can be equipped in the manner of a loop reactor with a return line 9 which has a feed pump 10 and a heat exchanger 19 . In the return line 9 , further solvent (water, organic solvent or supercritical gas such as CO₂) can optionally be metered in to lower the viscosity of the mixture. Instead of a tubular reactor 3 , an MPWR can be used in a preferred variant of the method according to the invention.

Eine weitere Variante des Verfahrens besteht darin, daß die Reaktionsbedingungen, insbesondere die Temperatur und die Verweilzeit im Rohrreaktor 3 so eingestellt werden, daß das am Rohrreaktor 3 austretende Produkt noch nicht vollständig durchpolymerisiert ist. Die Verweilzeit im Rohrreaktor kann im wesentlichen über die Strömungsgeschwindigkeit (Durchsatz), die Steigung der Rohrwendel beim MPWR und über die Gesamtlänge des Rohrreaktors eingestellt werden, während die Temperatur zweckmäßig über den Reaktordruck und/oder Kühl-/Heizmedium und/oder die zu verdampfende Lösungsmittel-/Wassermenge festgelegt wird. Gegebenenfalls kann bei unvollständiger Polymerisation das Reaktionsprodukt bei dieser Verfahrensvariante über die Leitung 11 einem Hochviskosreaktor 12 zugeführt und dort vollständig durchpolymerisiert werden. Das aus dem Hochviskosreaktor austretende pastöse oder pulverförmige Produkt wird danach gegebenenfalls in bekannter Weise nachgetrocknet (Trockner 13). Als Hochviskosreaktor wird z. B. eine kontinuierlich betriebene, selbstreinigende und mit Hohlwellen bestückte Gleichdrallschneckenmaschine eingesetzt. Bei dieser Verfahrensvariante werden die Reaktionsbedingungen zweckmäßig so eingestellt, daß das am Rohrreaktor 3 bzw. MPWR austretende Produkt 5 bis 95%, vorzugsweise zumindest 20%, besonders bevorzugt größer 50%, zu einem Prepolymer umgewandelt wird. Im Hochviskosreaktor 12 wird dann die Polymerisation abgeschlossen. Another variant of the process is that the reaction conditions, in particular the temperature and the residence time in the tubular reactor 3, are set such that the product emerging from the tubular reactor 3 has not yet been completely polymerized. The residence time in the tubular reactor can essentially be set via the flow rate (throughput), the slope of the coiled tubing at the MPWR and over the total length of the tubular reactor, while the temperature is expediently via the reactor pressure and / or cooling / heating medium and / or the solvents to be evaporated - / amount of water is set. If the polymerization is incomplete, the reaction product in this process variant can be fed via line 11 to a high-viscosity reactor 12 and polymerized there completely. The pasty or powdery product emerging from the high-viscosity reactor is then optionally subsequently dried in a known manner (dryer 13 ). As a high viscosity reactor z. B. used a continuously operated, self-cleaning and equipped with hollow shafts constant twist worm machine. In this process variant, the reaction conditions are expediently set such that the product emerging at the tubular reactor 3 or MPWR is converted to a prepolymer of 5 to 95%, preferably at least 20%, particularly preferably greater than 50%. The polymerization is then completed in the high-viscosity reactor 12 .

Als Lösungsmittel für das stickstoffhaltige Edukt B kann Wasser oder ein organisches Lösungsmittel oder ein überkritisches Gas wie CO₂ verwendet werden, das aufgrund der Exothermie des ersten Reaktionsschritts im Rohrreaktor 3 bzw. MPWR zum größten Teil verdampft. Die Reaktion kann problemlos so durchgeführt werden, daß im Rohrreaktor 3 bzw. MPWR 50 bis 99% des Lösungsmittels (Wasser, organisches Lösungsmittel oder überkritisches Gas wie CO₂) verdampfen. Über den Gehalt an Lösungsmittel und den Druck kann die Reaktionstemperatur im Rohrreaktor 3 bzw. MPWR eingestellt werden.Water or an organic solvent or a supercritical gas such as CO₂ can be used as a solvent for the nitrogenous starting material B, which largely evaporates due to the exothermic nature of the first reaction step in the tubular reactor 3 or MPWR. The reaction can easily be carried out so that 50 to 99% of the solvent (water, organic solvent or supercritical gas such as CO₂) evaporate in the tubular reactor 3 or MPWR. The reaction temperature in the tubular reactor 3 or MPWR can be set via the solvent content and the pressure.

Das nach dem Verfahren gemäß Fig. 1 hergestellte Polysuccinimid kann nach dem in Fig. 2 dargestelltem Verfahren weiter zu Polyasparaginsäure hydrolysiert werden. Zu diesem Zweck wird das vollständig polymerisierte Produkt aus dem Rohrreaktor 3 bzw. MPWR direkt in eine geeignete Hydrolysevorrichtung 14 geleitet, während bei der Verfahrensvariante mit unvollständiger Polymerisation das aus dem Hochviskosreaktor 12 austretende Produkt in die obengenannte Vorrichtung 14 gefördert wird. Die Hydrolyse erfolgt in der obengenannten Vorrichtung 14 in bekannter Weise durch Zugabe einer Base C bei Temperaturen zwischen 20°C und dem Siedepunkt der Polyasparaginsäure-haltigen Suspension gegebenenfalls unter Druck. Eine bevorzugte Ausführungsform der Hydrolysevorrichtung 14 ist ein Umpumpungsreaktor mit außen-/innenliegenden Wärmetauschern 21 zur guten Temperaturführung und schonenden Hydrolyse der Polymere mit wiederkehrenden Succinyleinheiten. Die Kreislaufführung der basenhaltigen Produktlösung kann zur intensiven Vermischung in das Endstück des Rohrreaktors bzw. MPWR eingespeist werden. Die Einspeisung der Base erfolgt bevorzugt auf der Saugseite der zur intensiven Vermischung geeigneten Kreislaufpumpe 20. Am Ausgang 15 der obengenannten Vorrichtung 14 wird die fertige Polyasparaginsäure abgezogen und gegebenenfalls einem Nachreaktor zugeführt. Anschließend wird in einem nachgeschalteten Sprühtrockner 16 getrocknet.The polysuccinimide produced by the process according to FIG. 1 can be further hydrolyzed to polyaspartic acid by the process shown in FIG. 2. To this end, the fully polymerized product from the tubular reactor 3 and MPWR is passed directly into a suitable hydrolyzer 14, while in process variant with an incomplete polymerization of the light emerging from the high-viscosity reactor 12 product is conveyed in the above-mentioned apparatus fourteenth The hydrolysis is carried out in the above-mentioned device 14 in a known manner by adding a base C at temperatures between 20 ° C. and the boiling point of the suspension containing polyaspartic acid, optionally under pressure. A preferred embodiment of the hydrolysis device 14 is a pump-around reactor with external / internal heat exchangers 21 for good temperature control and gentle hydrolysis of the polymers with recurring succinyl units. The circulation of the base-containing product solution can be fed into the end piece of the tubular reactor or MPWR for intensive mixing. The base is preferably fed in on the suction side of the circulation pump 20 suitable for intensive mixing. The finished polyaspartic acid is drawn off at the outlet 15 of the above-mentioned device 14 and, if appropriate, fed to a post-reactor. It is then dried in a downstream spray dryer 16 .

Bei dem Verfahren nach Fig. 3 wird eine ähnliche Verfahrensweise dazu benutzt, Maleinamidsäure herzustellen. Dabei werden die Reaktionsbedingungen im Reaktor 17 bewußt so gewählt, daß allenfalls ein geringer Anteil der Edukte A, B polymerisiert. Praktisch geht man dabei so vor, daß der Reaktor 17 kürzer ausgeführt und gekühlt (externe und/oder Verdampfungskühlung) wird, um die Polymerisation zu verhindern. Das Reaktionsprodukt (Maleinamidsäure) wird ähnlich wie bei der zuerst beschriebenen Verfahrensvariante gemäß Fig. 1 z. B. in einem Sprühtrockner 18 getrocknet.In the method of Fig. 3 is a similar procedure is used to prepare maleamic acid. The reaction conditions in the reactor 17 are deliberately chosen so that at most a small proportion of the starting materials A, B polymerize. In practice, the procedure is such that the reactor 17 is made shorter and cooled (external and / or evaporative cooling) in order to prevent the polymerization. The reaction product (maleic acid) is similar to the first-described process variant according to FIG . B. dried in a spray dryer 18 .

Die bei den Verfahren gemäß Fig. 1-3 eingehaltenen Verfahrensparameter und Reaktionsbedingungen werden im folgenden anhand der Ausführungsbeispiele weiter erläutert.The process parameters and reaction conditions observed in the processes according to FIGS. 1-3 are further explained below using the exemplary embodiments.

BeispieleExamples

Die folgenden Beispiele wurden in einem Reaktorsystem durchgeführt, welches aus einem Strahlmischer 2 der Bauart Glattstrahldüse und einem anschließenden Rohrreaktor 3 bzw. MPWR bestand. Die thermische Polymerisation wurde gegebenenfalls beendet in einer nachgeschalteten, kontinuierlich betriebenen, selbstreinigenden und mit Hohlwellen bestückten Gleichdrallschneckenmaschine 12. In den Beispielen wurde geschmolzenes Maleinsäureanhydrid mittels einer Glattstrahldüse in mit 25 bzw. 50gew.-%iger Ammoniaklösung eingedüst und schnell in den Rohrreaktor 3 bzw. MPWR hinein vermischt. Rohrreaktoren verschiedener Länge mit einem Rohrinnendurchmesser von 15 mm wurden am Rohrende mit einer Blende 8 bestückt, um über den Druckverlust den Reaktordruck steuern zu können. Konstruktionsbedingt ist der Reaktordruck etwa mit dem Ammoniakdruck bei der Dosierung identisch. Hinter der Blende 8 entspannte sich das Reaktionsgemisch auf Normaldruck und strömte über ein Verweilrohr entweder in die Schneckenmaschine 12 zur thermischen Polymersiation oder direkt in den nachgeschalteten Hydrolysebehälter 14.The following examples were carried out in a reactor system which consisted of a jet mixer 2 of the smooth jet nozzle type and a subsequent tubular reactor 3 or MPWR. The thermal polymerization was optionally ended in a downstream, continuously operated, self-cleaning co-rotating screw machine 12 equipped with hollow shafts. In the examples, molten maleic anhydride was injected into a 25 or 50% strength by weight ammonia solution using a smooth jet nozzle and quickly mixed into the tube reactor 3 or MPWR. Tube reactors of various lengths with an inner tube diameter of 15 mm were fitted with an orifice 8 at the tube end in order to be able to control the reactor pressure via the pressure drop. Due to the design, the reactor pressure is approximately the same as the ammonia pressure during dosing. Behind the orifice 8 , the reaction mixture relaxed to normal pressure and flowed through an indwelling tube either into the screw machine 12 for thermal polymerization or directly into the hydrolysis tank 14 connected downstream.

Beispiel 1Example 1

Es wurde geschmolzenes MSA mit 80°C über eine Glattstrahldüse mit 0,4 mm Düsenquerschnitt mit 8°C kalter 25gew.-%iger wäßriger Ammoniaklösung vermischt und in den nachgeschalteten Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 10 cm wurde zur Druckhaltung eine Blende mit einem Innendurchmesser von 0,75 mm in die Rohrleitung eingeschraubt. Dem Reaktionsraum war ein 1 m langes Verweilzeitrohr nachgeschaltet. Die MSA-Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 15,7 kg/h bei 28 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Ammoniaklösung wurde bei 20 bar mit 11,4 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug 110 bis 180°C. Bei der Entspannung hinter der Blende wurde nur noch wenig Wasser verdampft, so daß es nur zu einer geringfügigen Temperaturabsenkung kam. Das durch bereits partielles Verdampfen von Wasser vorkonzentrierte viskose Flüssigkeitsgemisch wurde anschließend bei 170 bis 175°C auf einer beheizbaren, doppelwelligen Gleichdrallschneckenmaschine mit einer Verweilzeit von 10 Minuten polymerisiert. Dabei wurde ein grobkörniges bis pulveriges rosa- bis orangefarbenes Produkt erhalten.It was melted MSA at 80 ° C through a 0.4 mm smooth jet nozzle Nozzle cross section mixed with 8 ° C cold 25% by weight aqueous ammonia solution and metered into the downstream tubular reactor. After a reaction space length A diaphragm with an inner diameter of 10 cm was used for pressure maintenance of 0.75 mm screwed into the pipeline. The reaction room was followed by a 1 m long dwell pipe. The MSA melt was with a mass flow of 15.7 kg / h at 28 bar through the smooth jet nozzle in the Reaction space pressed. The aqueous ammonia solution was at 20 bar 11.4 kg / h metered into the reaction space. The temperature in the reaction space was 110 to 180 ° C. When relaxing behind the bezel, little was left Water evaporates so that there is only a slight drop in temperature came. The viscous pre-concentrated by already partially evaporating water The liquid mixture was then at 170 to 175 ° C on a heatable, twin-shaft co-rotating screw machine with a dwell time of 10 minutes  polymerized. It became a coarse-grained to powdery pink to orange Received product.

Die Analysenergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.The analysis results are summarized in Table 1.

Beispiel 2Example 2

Wiederum wurde der mit einer Glattstrahldüse als Strahlmischer versehene Rohrreaktor eingesetzt. Es wurde gechmolzenes MSA mit 85°C über eine Glattstrahldüse mit 0,7 mm Düsenquerschnitt mit 6°C kalter 25gew.%iger wäßriger Ammoniaklösung vermischt und in den Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 6 cm wurde zur Druckhaltung die Blende mit einem Innendurchmesser von 0,75 mm in der Rohrleitung belassen. Das dem Reaktionsraum nachgeschaltete Verweilrohr wurde auf 40 cm verkürzt. Die Verweilzeit im Reaktionsraum betrug damit etwa 0,4 s. Mit dem verkürzten Verweilrohr nach dem Reaktionsraum betrug die Gesamtverweilzeit nur noch etwa 1,6 s. Die MSA- Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 45,8 kg/h bei 36 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Ammoniaklösung wurde bei 30 bar mit 34,3 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug etwa 185°C. Bei der Entspannung hinter der Blende kam es durch das Verdampfen von Wasser zu einer Temperaturabsenkung auf etwa 135°C. Das auf diese Weise vorkonzentrierte viskose Flüssigkeitsgemisch wurde anschließend wieder bei 170 bis 175°C auf einer beheizbaren, doppelwelligen Gleichdrallschneckenmaschine mit einer Verweilzeit von 10 Minuten polymerisiert. Dabei wurde ebenfalls ein grobkörniges bis pulveriges rosa- bis orangefarbenes Produkt erhalten. Die Analysenergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.Again, the tubular reactor provided with a smooth jet nozzle as a jet mixer used. It was melted MSA at 85 ° C through a smooth jet nozzle with 0.7 mm nozzle cross-section with 6 ° C cold 25% by weight aqueous Ammonia solution mixed and metered into the tube reactor. After a reaction space length The diaphragm with an inner diameter of 6 cm was used for pressure maintenance 0.75 mm in the pipeline. The downstream of the reaction space Dwell pipe was shortened to 40 cm. The residence time in the reaction space was about 0.4 s. With the shortened indwelling tube after the Reaction space, the total residence time was only about 1.6 s. The MSA The melt was passed through the at a mass flow of 45.8 kg / h at 36 bar Smooth jet nozzle pressed into the reaction space. The aqueous ammonia solution was metered into the reaction space at 30 bar at 34.3 kg / h. The temperature in Reaction space was about 185 ° C. When relaxing behind the bezel it happened by evaporating water to bring the temperature down to about 135 ° C. The viscous liquid mixture pre-concentrated in this way became then again at 170 to 175 ° C on a heatable, double-shaft Co-rotating screw machine polymerized with a residence time of 10 minutes. It also became a coarse-grained to powdery pink to orange Received product. The analysis results are in Table 1 summarized.

Beispiel 3Example 3

Der Versuch wurde in der gleichen Apparatur und unter den gleichen Bedingungen wie Beispiel 1 durchgeführt.The experiment was carried out in the same apparatus and under the same conditions performed as example 1.

Es wurde geschmolzenes MSA mit 75°C über eine Glattstrahldüse mit 0,4 mm Düsenquerschnitt mit 7°C kalter 25gew.-%iger wäßriger Ammoniaklösung vermischt und in den Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 10 cm wurde zur Druckhaltung eine Blende mit einem Innendurchmesser von 0,75 mm in die Rohrleitung eingeschraubt. Als nachgeschaltetes Verweilrohr wurde eine 1 m lange Rohrleitung verwendet. Die MSA-Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 12,8 kg/h bei 25 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Ammoniaklösung wurde bei 20 bar mit 17,7 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum und nach der Entspannung betrug ebenfalls 110 bis 180°C. Das durch bereits partielles Verdampfen von Wasser vorkonzentrierte viskose Flüssigkeitsgemisch wurde anschließend direkt bei 170 bis 175°C auf der beheizbaren, doppelwelligen Gleichdrallschneckenmaschine mit einer Verweilzeit von 10 Minuten polymerisiert. Dabei wurde ein grobkörniger oranger Feststoff erhalten.It was melted MSA at 75 ° C through a 0.4 mm smooth jet nozzle Nozzle cross section mixed with 7 ° C cold 25% by weight aqueous ammonia solution  and dosed into the tubular reactor. After a reaction chamber length of 10 cm an orifice with an inner diameter of 0.75 mm in screwed the pipeline. A 1 m long pipe used. The MSA melt was with a mass flow of 12.8 kg / h at 25 bar through the smooth jet nozzle into the reaction chamber. The aqueous ammonia solution was at 20 bar at 17.7 kg / h in the reaction chamber dosed. The temperature in the reaction space and after relaxation was also 110 to 180 ° C. This by already partially evaporating Water pre-concentrated viscous liquid mixture was then directly at 170 to 175 ° C on the heatable, double-shaft co-rotating screw machine polymerized with a residence time of 10 minutes. It was a coarse-grained orange solid obtained.

Die Analysenergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. The analysis results are summarized in Table 1.  

Analytik Analytics

Tabelle 1 Table 1

Die Struktur der in den Beispielen 1-3 hergestellten Polymerisationsprodukte wurde mittels ¹³C-NMR und FT-IR untersucht. Hierbei wurde gefunden, daß die in Beispiel 1 und 2 hergestellten Produkte hauptsächlich aus Polysuccinimid bestehen. Als Nebenkomponente wurde zu geringen Anteilen Polyasparaginsäure gefunden. In Beispiel 3 bestand das Produkt überwiegend aus Polyasparagin und enthielt nur kleinere Anteile von Polysuccinimid. Durch eine alkalische Hydrolyse kann allerdings daraus Polyasparaginsäure-Na-Salz hergestellt werden. Eine GPC- Analyse des Hydrolyseprodukts ergab ein mittleres Molekulargewicht von 2900.The structure of the polymerization products prepared in Examples 1-3 was examined by 13 C-NMR and FT-IR. It was found that the Products made in Examples 1 and 2 mainly from polysuccinimide consist. A minor component was polyaspartic acid found. In Example 3, the product consisted predominantly of polyasparagine and contained only minor amounts of polysuccinimide. Through an alkaline hydrolysis However, polyaspartic acid Na salt can be produced from it. A GPC Analysis of the hydrolysis product showed an average molecular weight of 2900.

Beispiel 4Example 4

Wiederum wurde der mit einer Glattstrahldüse als Strahlmischer versehene Rohrreaktor verwendet. Es wurde geschmolzenes MSA mit 82°C über eine Glattstrahldüse mit 0,7 mm Düsenquerschnitt mit 9°C kalter 50gew.%iger wäßriger Ammoniaklösung vermischt und in den Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 15 cm wurde zur Druckhaltung eine Blende mit einem Innendurchmesser von 0,9 mm in der Rohrleitung eingesetzt. Das nachgeschaltete Verweilrohr war 40 cm lang. Die MSA-Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 44,4 kg/h bei 72 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Ammoniaklösung wurde bei 65 bar mit 14,8 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug 250 bis 275°C. Bei der Entspannung hinter der Blende kam es durch das Verdampfen von Wasser zu einer Temperaturabsenkung auf etwa 230°C. Die auf diese Weise erhaltene viskose Flüssigkeit war eine bei 140°C viskose, gelb-orange wäßrige Schmelzlösung, die beim Abkühlen auf Raumtemperatur plastisch erstarrte. Eine Analyse dieser Schmelzlösung zeigte, daß bereits eine deutliche Polymerisation stattgefunden hatte. So wurde nach GPC-Messung ein mittleres Molekulargewicht Mw von 1150 gefunden.Again, the tubular reactor provided with a smooth jet nozzle as a jet mixer used. It was melted MSA at 82 ° C through a smooth jet with 0.7 mm nozzle cross section with 9 ° C cold 50 wt.% aqueous Ammonia solution mixed and metered into the tube reactor. After a reaction space length A diaphragm with an inner diameter of 15 cm was used for pressure maintenance of 0.9 mm used in the pipeline. The downstream indwelling tube was 40 cm long. The MSA melt was with a mass flow of 44.4 kg / h at 72 bar through the smooth jet nozzle into the reaction chamber. The aqueous ammonia solution was at 65 bar at 14.8 kg / h in the reaction chamber dosed. The temperature in the reaction chamber was 250 to 275 ° C. When relaxing behind the screen there was a vaporization of water Temperature drop to about 230 ° C. The viscous obtained in this way Liquid was a yellow-orange aqueous melt solution which was viscous at 140 ° C plastically solidified on cooling to room temperature. An analysis of this Melting solution showed that a clear polymerization had already taken place would have. According to GPC measurement, the average molecular weight Mw was 1150 found.

Die Schmelzlösung wurde anschließend wieder zur Nachpolymerisation bei 170 bis 175°C auf einer beheizbaren, doppelwelligen Gleichdrallschneckenmaschine mit einer Verweilzeit von 10 Minuten polymerisiert. Dabei wurde ebenfalls ein pulvriges, rosa- bis orangefarbenes Produkt erhalten.The melt solution was then re-polymerized at 170 up to 175 ° C on a heatable, double-shaft co-rotating screw machine polymerized with a residence time of 10 minutes. It was also a Powdery, pink to orange product obtained.

Die Analysenergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt. The analysis results are summarized in Table 1.  

Beispiel 5Example 5

Wiederum wurde der mit einer Glattstrahldüse als Strahlmischer versehene Rohrreaktor verwendet. Es wurde geschmolzenes MSA mit 70°C über eine Glattstrahldüse mit 0,7 mm Düsenquerschnitt mit 5°C kalter 50gew.%iger wäßriger Ammoniaklösung vermischt und in den Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 50 cm wurde zur Druckhaltung nun eine Blende mit einem Innendurchmesser von 1,1 mm in die Rohrleitung eingesetzt. Das Verweilrohr nach dem Reaktionsraum hatte wiederum eine Länge von 40 cm. Die MSA- Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 50,2 kg/h bei 68 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Ammoniaklösung wurde bei 58 bar mit 15,7 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug 320 bis 340°C. Bei der Entspannung hinter der Blende kam es durch das Verdampfen von Wasser zu einer Temperaturabsenkung auf etwa 260°C.Again, the tubular reactor provided with a smooth jet nozzle as a jet mixer used. It was melted MSA at 70 ° C through a smooth jet with 0.7 mm nozzle cross-section with 5 ° C cold 50% by weight aqueous Ammonia solution mixed and metered into the tube reactor. After a reaction space length of 50 cm was now an aperture with a Inside diameter of 1.1 mm inserted in the pipeline. The indwelling tube after the reaction space again had a length of 40 cm. The MSA The melt was passed through the at a mass flow of 50.2 kg / h at 68 bar Smooth jet nozzle pressed into the reaction space. The aqueous ammonia solution was metered into the reaction space at 58 bar at 15.7 kg / h. The temperature in Reaction space was 320 to 340 ° C. When relaxing behind the bezel came it by evaporating water to bring the temperature down to about 260 ° C.

Das heiße Gemisch wurde in einen gekühlten Vorlagekessel mit 50 l Inhalt geleitet. Man erhielt eine orange-rote Schmelzlösung, die nach GPC-Messung ein mittleres Molekulargewicht Mw von 1700 besitzt. Durch Zugabe von Wasser kann aus dieser Schmelzlösung ein hellroter Feststoff ausgefüllt und abgetrennt werden, der aus PSI besteht. Das mittlere Molekulargewicht betrug 2700. Das aus der Schmelzlösung durch alkalische Hydrolyse erhältliche Polynatriumsalz zeigt bereits gute Sequestrier- und Dispergiereigenschaften, so daß für zumindest einige Anwendungen auf eine Nachpolymerisation in einem Hochviskosreaktor verzichtet werden kann. Die Analysenergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.The hot mixture was fed into a cooled feed tank with a volume of 50 l. An orange-red melt solution was obtained, which after a GPC measurement has an average molecular weight Mw of 1700. By adding water a light red solid is filled out from this melt solution and separated, which consists of PSI. The average molecular weight was 2,700 The polysodium salt obtainable by alkaline hydrolysis already shows good sequestering and dispersing properties, so that for at least some Applications to postpolymerization in a high viscosity reactor can be. The analysis results are summarized in Table 1.

Beispiel 6Example 6

In diesem Beispiel wurde ein mit einer Glattstrahldüse als Strahlmischer versehener MPWR ohne nachgeschalteten Hochviskosreaktor verwendet. Es wurde geschmolzenes MSA mit 100°C über eine Glattstrahldüse mit 0,35 mm Düsenquerschnitt mit 7°C kalter 40gew.-%iger wäßriger Ammoniaklösung vermischt und in den MPWR dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 290 cm wurde zur Druckhaltung nun eine Blende mit einem Innendurchmesser von 2,1 mm in das Rohr des MPWR eingesetzt. Ein Verweilrohr mit einer Länge von 40 cm führt vom MPWR zu einem nachgeschalteten 50 l-Rührkessel, in dem 20 kg Wasser vorgelegt werden. Die MSA-Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 25,4 kg/h bei 40 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Ammoniaklösung wurde bei 16,5 bar mit 11,0 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug 220 bis 235°C. Bei der Entspannung hinter der Blende kam es durch das Verdampfen von Wasser lediglich zu einer Temperaturabsenkung auf etwa 210°C. Das heiße Gemisch wurde in den auf 60°C temperierten Vorlagekessel geleitet und es wurde 45gew.%ige Natronlauge zudosiert, wobei der pH-Wert durch Regelung bei etwa 9,5 gehalten wurde. Man erhält eine orange-rote wäßrige PAS-Lösung. Der isolierte Feststoff, Polyasparaginsäure Natriumsalz, hat nach GPC-Messung ein mittleres Molekulargewicht Mw von 3000. Das Produkt zeigt gute Sequestrier- und Dispergiereigenschaften.In this example we used a smooth jet nozzle as a jet mixer provided MPWR without downstream high-viscosity reactor used. It was melted MSA at 100 ° C via a smooth jet nozzle with a 0.35 mm cross section mixed with 7 ° C cold 40 wt .-% aqueous ammonia solution and dosed into the MPWR. After a reaction chamber length of 290 cm Pressure maintenance now an aperture with an inner diameter of 2.1 mm in the Pipe of the MPWR used. An indwelling tube with a length of 40 cm leads  from the MPWR to a downstream 50 l stirred tank in which 20 kg of water be presented. The MSA melt was at a mass flow of 25.4 kg / h at 40 bar through the smooth jet nozzle into the reaction chamber. The aqueous ammonia solution was at 16.5 bar at 11.0 kg / h in the reaction chamber dosed. The temperature in the reaction space was 220 to 235 ° C. In the Relaxation behind the aperture came from the evaporation of water only to lower the temperature to around 210 ° C. The hot mixture was passed into the storage tank at a temperature of 60 ° C. and it became 45% by weight Sodium hydroxide solution metered in, the pH value being regulated at about 9.5 was held. An orange-red aqueous PAS solution is obtained. The isolated one Solid, polyaspartic acid sodium salt, has a medium according to GPC measurement Molecular weight Mw of 3000. The product shows good sequestering and Dispersing properties.

Beispiel 7Example 7

Wiederum wurde der mit einer Glattstrahldüse als Strahlmischer versehene Rohrreaktor ohne nachgeschalteten Hochviskosreaktor verwendet. Es wurde geschmolzenes MSA mit 130°C über eine Glattstrahldüse mit 0,35 mm Düsenquerschnitt mit einer 90°C heißen 75gew.%igen wäßrigen Harnstofflösung vermischt und in den Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 290 cm wurde zur Druckhaltung nun eine Blende mit einem Innendurchmesser von 2,1 mm in die Rohrleitung eingesetzt. Ein Verweilrohr mit einer Länge von 40 cm führt zu einem nachgeschalteten 50 l-Rührkessel, in dem 20 kg Wasser vorgelegt werden. Die MSA-Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 25,4 kg/h (259 mol/h) bei 40 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Harnstofflösung wurde bei 26,5 bar mit 20,70 kg/h (259 mol/h) in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug 210 bis 225°C. Bei der Entspannung hinter der Blende kam es durch das Verdampfen von Wasser zu einer Temperaturabsenkung auf etwa 200°C. Gleichzeitig wurde überschüssiges Ammoniak und während der Reaktion gebildetes Kohlendioxid entfernt. Das heiße Gemisch wurde in den auf 60°C temperierten Vorlagekessel geleitet und es wurde 45gew.%ige Natronlauge zudosiert, wobei der pH-Wert durch Regelung bei etwa 9,5 gehalten wurde. Man erhält eine orange-rote wäßrige PAS-Lösung. Der isolierte Feststoff, Polyasparaginsäure-Natriumsalz, hat nach GPC-Messung ein mittleres Molekulargewicht Mw von 2950. Das Produkt zeigt gute Sequestrier- und Dispergiereigenschaften. Die Analysenergebnisse sind in der Tabelle 1 zusammengefaßt.Again, the one with a smooth jet nozzle was used as a jet mixer Tube reactor used without a downstream high-viscosity reactor. It was melted MSA at 130 ° C via a smooth jet nozzle with a 0.35 mm nozzle cross section mixed with a 90 ° C hot 75 wt.% aqueous urea solution and dosed into the tubular reactor. After a reaction chamber length of An aperture with an inner diameter became 290 cm for pressure maintenance of 2.1 mm in the pipeline. An indwelling tube with a length of 40 cm leads to a downstream 50 l stirred tank in which 20 kg of water be presented. The MSA melt was at a mass flow of 25.4 kg / h (259 mol / h) at 40 bar through the smooth jet nozzle into the reaction chamber pressed. The aqueous urea solution was at 26.5 bar at 20.70 kg / h (259 mol / h) metered into the reaction space. The temperature in the reaction space was 210 to 225 ° C. When relaxing behind the bezel, it came through that Evaporation of water to a temperature drop to around 200 ° C. At the same time excess ammonia and carbon dioxide formed during the reaction away. The hot mixture was placed in the storage tank, which was heated to 60 ° C. passed and 45% by weight sodium hydroxide solution was metered in, the pH was kept at about 9.5 by regulation. You get an orange-red aqueous PAS solution. The isolated solid, polyaspartic acid sodium salt, has  after GPC measurement an average molecular weight Mw of 2950. The product shows good sequestering and dispersing properties. The analysis results are summarized in Table 1.

Beispiel 8Example 8

4,66 kg (64,8 mol) (25 mol-% bezogen auf MSA) Acrylsäure werden unter Zusatz eines Inhibitors (z. B. Hydrochinon, 2,5-Ditertiär-butylphenol, Methylphenol, N- Phenyl-β-naphthylamin, etc.) in 13,8 kg 40%iger wäßr. Ammoniaklösung als Ammoniumsalz gelöst. Dieses Gemisch wird anstelle der reinen Ammoniaklösung in der Reaktion eingesetzt. Wiederum wurde der mit einer Glattstrahldüse als Strahlmischer versehene Rohrreaktor ohne nachgeschalteten Hochviskosreaktor verwendet. Es wurde geschmolzenes MSA mit 100°C über eine Glattstrahldüse mit 0,35 mm Düsenquerschnitt mit der 15°C kalten Acrylsäure-haltigen Gemischlösung vermischt und in den Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 290 cm wurde zur Druckhaltung nun eine Blende mit einem Innendurchmesser von 2,1 mm in die Rohrleitung eingesetzt. Ein Verweilrohr mit einer Länge von 40 cm führt zu einem nachgeschalteten 50 l-Rührkessel, in dem 20 kg Wasser vorgelegt werden. Die MSA-Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 25,4 kg/h bei 40 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Gemischlösung wurde bei 18,5 bar mit 18,6 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug 220 bis 235°C. Bei der Entspannung hinter der Blende kam es durch das Verdampfen von Wasser zu einer Temperaturabsenkung auf etwa 200°C. Das heiße Gemisch wurde auf eine Paddelschnecke gegeben, wo unter Ausdampfen des restlichen Wassers eine Verfestigung des Produktes stattfand. Man erhält einen orange-roten Feststoff. Durch mehrfaches Waschen mit Wasser wurde er von nicht umgsetzten Edukten befreit. Im isolierten Polymer wurden nach Totalhydrolyse neben Asparaginsäureeinheiten noch β-Alanineinheiten gefunden. Das Copoylyymer hat nach GPC- Messung ein mittleres Molekulargewicht Mw von 2200.4.66 kg (64.8 mol) (25 mol% based on MA) acrylic acid are added an inhibitor (e.g. hydroquinone, 2,5-di-tert-butylphenol, methylphenol, N- Phenyl-β-naphthylamine, etc.) in 13.8 kg 40% aq. Ammonia solution as Ammonium salt dissolved. This mixture is used instead of the pure ammonia solution used in the reaction. Again, the was with a smooth jet nozzle Jet mixer provided tube reactor without a downstream high-viscosity reactor used. It was melted MSA at 100 ° C with a smooth jet 0.35 mm nozzle cross section with the 15 ° C cold acrylic acid-containing mixture solution mixed and dosed into the tubular reactor. After a reaction space length At 290 cm, an orifice with an inner diameter was now used for pressure maintenance of 2.1 mm in the pipeline. An indwelling tube with a length of 40 cm leads to a downstream 50 l stirred tank in which 20 kg Water are presented. The MSA melt was with a mass flow of 25.4 kg / h at 40 bar through the smooth jet nozzle into the reaction chamber. The aqueous mixture solution was at 18.5 bar at 18.6 kg / h in the reaction chamber dosed. The temperature in the reaction space was 220 to 235 ° C. In the Relaxation behind the aperture resulted in the evaporation of water Temperature drop to around 200 ° C. The hot mixture was applied to a Paddle snail given where one while evaporation of the remaining water Solidification of the product took place. An orange-red solid is obtained. By washing several times with water, it became unreacted starting materials exempted. After total hydrolysis, the isolated polymer contained aspartic acid units still found β-alanine units. The copoylymer has Measurement of an average molecular weight Mw of 2200.

Beispiel 9Example 9

3,8 kg (25,8 mol) (10 mol-% bezogen auf MSA) Glutaminsäure werden in 12,1 kg 40%iger wäßr. Ammoniaklösung als Ammoniumsalz gelöst. Dieses Gemisch wird anstelle der reinen Ammoniaklösung in der Reaktion eingesetzt. Wiederum wurde der mit einer Glattstrahldüse als Strahlmischer versehene Rohrreaktor ohne nachgeschalteten Hochviskosreaktor verwendet. Es wurde geschmolzenes MSA mit 100°C über eine Glattstrahldüse mit 0,35 mm Düsenquerschnitt mit der 15°C kalten Glutaminsäure-haltigen Gemischlösung vermischt und in den Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 290 cm wurde zur Druckhaltung nun eine Blende mit einem Innendurchmesser von 2,1 mm in die Rohrleitung eingesetzt. Ein Verweilrohr mit einer Länge von 40 cm führt zu einem nachgeschalteten 50 l-Rührkessel, in dem 20 kg Wasser vorgelegt werden. Die MSA- Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 25,4 kg/h bei 40 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Gemischlösung wurde bei 18,6 bar mit 15,9 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug 220 bis 230°C. Bei der Entspannung hinter der Blende kam es durch das Verdampfen von Wasser zu einer Temperaturabsenkung auf etwa 200°C. Das heiße Gemisch wurde auf eine Paddelschnecke gegeben, wo unter Ausdampfen des restlichen Wassers eine Verfestigung des Produktes stattfand. Man erhält einen orange-roten Feststoff. Durch mehrfaches Waschen mit Wasser und 1N-Salzsäure wurde er von nicht umgesetzten Edukten befreit. Im isolierten Polymer wurden nach Totalhydrolyse neben Asparaginsäureeinheiten noch Glutaminsäureeinheiten gefunden. Das Copolymer hat nach GPC-Messung ein mittleres Molekulargewicht Mw von 2600.3.8 kg (25.8 mol) (10 mol% based on MA) glutamic acid are in 12.1 kg 40% aq. Ammonia solution dissolved as an ammonium salt. This mixture  is used in the reaction instead of the pure ammonia solution. In turn was the tube reactor provided with a smooth jet nozzle as jet mixer without downstream high-viscosity reactor used. It was melted with MSA 100 ° C via a smooth jet nozzle with a 0.35 mm nozzle cross section at 15 ° C cold glutamic acid-containing mixture solution and mixed in the tube reactor dosed. After a reaction chamber length of 290 cm, pressure was now maintained an orifice with an inner diameter of 2.1 mm in the pipeline used. An indwelling tube with a length of 40 cm leads to a downstream one 50 l stirred kettle in which 20 kg of water are placed. The MSA The melt was passed through the at a mass flow of 25.4 kg / h at 40 bar Smooth jet nozzle pressed into the reaction space. The aqueous mixture solution was metered into the reaction chamber at 18.6 bar at 15.9 kg / h. The temperature in Reaction space was 220 to 230 ° C. When relaxing behind the bezel came it by evaporating water to bring the temperature down to about 200 ° C. The hot mixture was placed on a paddle screw, where below Evaporation of the remaining water solidified the product. An orange-red solid is obtained. By washing it several times with water and 1N hydrochloric acid, he was freed from unreacted starting materials. In the isolated After total hydrolysis, polymer became glutamic acid units in addition to aspartic acid units found. According to GPC measurement, the copolymer has a medium Molecular weight Mw of 2600.

Ausführungbeispiele für die Herstellung von MaleinamidsäureDesign examples for the production of maleic acid Beispiel 10Example 10

Es wurde auch in diesem Fall ein Reaktorsystem bestehend aus einem Strahlmischer und einem Rohrreaktor verwendet. Es wurde geschmolzenes MSA mit 80°C über eine Glattstrahldüse mit 0,4 mm Düsenquerschnitt mit 8°C kalter 25gew.%iger wäßriger Ammoniaklösung vermischt und in den nachgeschalteten Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 10 cm wurde zur Druckhaltung eine Blende mit einem Innendurchmesser von 0,75 mm in die Rohrleitung eingeschraubt. Dem Reaktionsraum folgte ein Verweilrohr von 1 m Länge, bevor das Produktgemisch in einem Vorlagebehälter aufgefangen wurde. Die MSA- Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 15,7 kg/h bei 28 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Ammoniaklösung wurde bei 20 bar mit 11,4 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug 110 bis 180°C. Bei der Entspannung hinter der Blende kam es nur wenig zum weiteren Verdampfen von Wasser und somit zu einer geringen Temperaturabsenkung. Als Produkt wurde Maleinamidsäure in Form von weißen Kristallen isoliert. Der Schmelzpunkt liegt bei 170 bis 172°C, die Reinheit bei 98%. Die Ausbeute lag nach einer zehnminütigen Versuchszeit bei 2,98 kg, d. h. 98,8% d. Th., Maleinamidsäure.In this case too, a reactor system consisting of a Jet mixer and a tubular reactor used. It became melted MSA at 80 ° C via a smooth jet nozzle with a 0.4 mm nozzle cross section at 8 ° C cold 25% by weight aqueous ammonia solution mixed and in the downstream Dosed tubular reactor. After a reaction chamber length of 10 cm, pressure was maintained an orifice with an inside diameter of 0.75 mm in the pipeline screwed in. The reaction space was followed by an indwelling tube 1 m long before the product mixture was collected in a storage container. The MSA The melt was passed through the at a mass flow of 15.7 kg / h at 28 bar  Smooth jet nozzle pressed into the reaction space. The aqueous ammonia solution was metered into the reaction space at 20 bar at 11.4 kg / h. The temperature in Reaction space was 110 to 180 ° C. When relaxing behind the bezel came there is little to further evaporation of water and thus to a low Temperature reduction. The product was maleic acid in the form of white Crystals isolated. The melting point is 170 to 172 ° C, the purity 98%. The yield was 2.98 kg after a test period of ten minutes. H. 98.8% of theory Th., Maleic acid.

Beispiel 11Example 11

Wiederum wurde das mit einem Strahlmischer und einem anschließenden Rohrreaktor versehene Reaktorsystem eingesetzt. Es wurde geschmolzenes MSA mit 85°C über eine Glattstrahldüse mit 0,7 mm Düsenquerschnitt mit 6°C kalter 25gew.%iger wäßriger Ammoniaklösung vermischt und in den nachgeschalteten Rohrreaktor dosiert. Nach einer Reaktionsraumlänge von 6 cm wurde zur Druckhaltung die Blende mit einem Innendurchmesser von 0,75 mm in der Rohrleitung belassen. Das dem Reaktionsraum nachgeschaltete Verweilrohr wurde auf 0,4 m verkürzt. Die MSA-Schmelze wurde mit einem Massenstrom von 45,8 kg/h bei 36 bar durch die Glattstrahldüse in den Reaktionsraum gedrückt. Die wäßrige Ammoniaklösung wurde bei 30 bar mit 34,3 kg/h in den Reaktionsraum dosiert. Die Temperatur im Reaktionsraum betrug etwa 185°C. Bei der Entspannung hinter der Blende kam es durch das Verdampfen von Wasser zu einer Temperaturabsenkung auf etwa 135°C. Man erhält Maleinamidsäure in 97%iger Ausbeute und Reinheit. Der Schmelzpunkt liegt bei 169 bis 172°C.Again this was done with a jet mixer and a subsequent one Pipe reactor reactor system used. It became melted MSA at 85 ° C via a smooth jet nozzle with a 0.7 mm nozzle cross section at 6 ° C cold 25% by weight aqueous ammonia solution mixed and in the downstream Dosed tubular reactor. After a reaction chamber length of 6 cm The diaphragm with an internal diameter of 0.75 mm is maintained under pressure Leave the pipeline. The indwelling tube downstream of the reaction space became shortened to 0.4 m. The MSA melt was with a mass flow of 45.8 kg / h at 36 bar through the smooth jet nozzle into the reaction chamber. The aqueous ammonia solution was at 30 bar at 34.3 kg / h in the reaction chamber dosed. The temperature in the reaction space was about 185 ° C. When relaxing behind the screen there was a vaporization of water Temperature drop to about 135 ° C. Maleinamic acid is obtained in 97% strength Yield and purity. The melting point is 169 to 172 ° C.

Claims (33)

1. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Polymeren mit wiederkehrenden Succinyl-Einheiten, bei dem Maleinsäureanhydrid oder ein Derivat davon (Edukt A) mit Ammoniak, einer Ammoniak liefernden Verbindung oder Amiden der Kohlensäure (Edukt B) miteinander vermischt und in einem ersten exothermen Reaktionsschritt zu einem N-haltigen niedermolekularen Derivat der Maleinsäure umgesetzt werden, und dieses Derivat in einem nachgeschalteten zweiten Reaktionsschritt polymerisiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion der Edukte (A, B) im ersten Reaktionsschritt weitgehend adiabatisch erfolgt und die dabei freigesetzte Reaktionswärme eingesetzt wird, um das Reaktionsgemisch auf Polymerisationstemperatur zu bringen und im zweiten Reaktionsschritt das N-haltige niedermolekulare Derivat unter Erhalt eines Polymeren mit wiederkehrenden Succinyl-Einheiten zumindest teilweise zu polymerisieren.1. A process for the continuous production of polymers with recurring succinyl units, in which maleic anhydride or a derivative thereof (starting material A) mixed with ammonia, an ammonia-providing compound or amides of carbonic acid (starting material B) and combined in a first exothermic reaction step N-containing low molecular weight derivative of maleic acid are reacted, and this derivative is polymerized in a subsequent second reaction step, characterized in that the reaction of the starting materials (A, B) takes place largely adiabatically in the first reaction step and the heat of reaction released is used to prevent the Bring reaction mixture to polymerization temperature and in the second reaction step to polymerize at least partially the N-containing low molecular weight derivative to obtain a polymer with recurring succinyl units. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Edukt A Maleinsäureanhydrid und Derivate des Maleinsäureanhydrids, Maleinsäure oder Fumarsäure oder Mischungen derselben eingesetzt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that as starting material A Maleic anhydride and derivatives of maleic anhydride, maleic acid or fumaric acid or mixtures thereof. 3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Edukt B neben Ammoniak selbst Ammoniak-liefernde Verbindungen Ammoniumhydrogencarbonat oder Diammoniumcarbonat oder Ammoniumsalze und Amide der Kohlensäure, wie Harnstoff, Isoharnstoff (Ammoniumcyanat), Carbamidsäure, Ammoniumcarbamid oder Mischungen dieser eingesetzt werden.3. The method according to claim 1 to 2, characterized in that as educt B in addition to ammonia itself, ammonia-providing compounds ammonium hydrogen carbonate or diammonium carbonate or ammonium salts and Amides of carbonic acid, such as urea, isourea (ammonium cyanate), Carbamic acid, ammonium carbamide or mixtures of these are used will. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Maleinsäureanhydrid oder ihre Derivate sowie Mischungen davon als Schmelze oder in Lösung mit dem stickstoffhaltigen Edukt B vermischt werden.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that maleic anhydride or their derivatives and mixtures thereof as a melt or mixed with the nitrogenous educt B in solution. 5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das stickstoffhaltige Edukt B in reiner Form oder in einem organischen Lösungsmittel und/oder in Wasser gelöst dem Edukt A zugesetzt wird. 5. The method according to claim 3 and 4, characterized in that the nitrogenous Educt B in pure form or in an organic solvent and / or dissolved in water is added to the starting material A.   6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Lösungsmittel polaraprotische Solventien wie Dimethylformamid, N-Alkylpyrrolidone, Sulfolan oder überkritische Gase wie CO₂ verwendet werden.6. The method according to claim 4 and 5, characterized in that as a solvent polar aprotic solvents such as dimethylformamide, N-alkylpyrrolidones, Sulfolan or supercritical gases such as CO₂ can be used. 7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das molare Verhältnis von Stickstoff im Edukt B relativ zum Maleinsäureanhydrid oder einem Derivat davon im Edukt A auf einen Wert zwischen 0,1 und 5,0, bevorzugt zwischen 0,5 und 4,0 und ganz besonders bevorzugt zwischen 0,9 und 3,0, eingestellt wird.7. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the molar Ratio of nitrogen in educt B relative to maleic anhydride or a derivative thereof in the starting material A to a value between 0.1 and 5.0, preferably between 0.5 and 4.0 and very particularly preferably between 0.9 and 3.0. 8. Verfahren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Exothermie des ersten und zweiten Reaktionsschrittes dazu genutzt wird, das organische Lösungsmittel und/oder das Wasser bzw. entstehendes Reaktionswasser zumindest teilweise zu verdampfen.8. The method according to claim 1 to 6, characterized in that the exothermic the first and second reaction step is used to organic solvents and / or the water or water of reaction formed to evaporate at least partially. 9. Verfahren nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Edukte (A, B) einem schnell vermischenden Apparat mit einer Mischzeit <2 s zugeführt werden und danach im 1. Reaktionsschritt die exotherme Reaktion der Edukte (A, B) in weniger als 60 s erfolgt.9. The method according to claim 1 to 8, characterized in that the starting materials (A, B) a fast mixing apparatus with a mixing time <2 s are supplied and then in the 1st reaction step the exothermic Reaction of the starting materials (A, B) takes place in less than 60 s. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Edukte (A, B) einem Strahlmischer zugeführt werden, dem ein Rohrreaktor nachgeschaltet ist.10. The method according to claim 9, characterized in that the starting materials (A, B) are fed to a jet mixer, which is followed by a tubular reactor is. 11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Edukte (A, B) einem Strahlmischer zugeführt werden, dem ein MPWR nachgeschaltet ist.11. The method according to claim 9, characterized in that the starting materials (A, B) are fed to a jet mixer, which is followed by an MPWR is. 12. Verfahren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Edukte (A, B) im ersten Reaktionsschritt bei Temperaturen von 0°C und 200°C gemischt werden und die exotherme Reaktion des ersten Reaktionsschrittes genügend Wärme liefert, so daß der zweite Reaktionsschritt bei Temperaturen von 120°C bis 500°C durchgeführt wird. 12. The method according to claim 1 to 9, characterized in that the starting materials (A, B) in the first reaction step at temperatures of 0 ° C and 200 ° C are mixed and the exothermic reaction of the first reaction step provides enough heat so that the second reaction step at temperatures from 120 ° C to 500 ° C is carried out.   13. Verfahren nach Anspruch 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktionstemperatur über den Druck im Reaktor und die Mengenströme der zugeführten Edukte A, B, sowie den Gehalt an organischem Lösungsmittel oder Wasser und/oder einen Heiz-/Kühlkreislauf eingestellt wird.13. The method according to claim 10 to 12, characterized in that the Reaction temperature via the pressure in the reactor and the mass flows the feed materials A, B, and the content of organic solvent or water and / or a heating / cooling circuit is set. 14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtverweilzeit der Edukte (A, B) und des Reaktionsgemisches im ersten und zweiten Reaktionsschritt bei Temperaturen zwischen 120°C und 200°C kleiner als 30 min, bei Temperaturen zwischen 200°C und 250°C kleiner als 10 min, bei Temperaturen zwischen 250°C und 300°C kleiner als 5 min, und bei Temperaturen oberhalb von 300°C kleiner als 1 min ist.14. The method according to claim 11, characterized in that the total residence time the starting materials (A, B) and the reaction mixture in the first and second reaction step at temperatures between 120 ° C and 200 ° C less than 30 min, at temperatures between 200 ° C and 250 ° C less than 10 min, at temperatures between 250 ° C and 300 ° C less than 5 min, and at temperatures above 300 ° C is less than 1 min. 15. Verfahren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wiederkehrenden Succinyleinheiten ggf. eine der folgenden Strukturen aufweisen: 15. The method according to claim 1 to 7, characterized in that the repeating succinyl units may have one of the following structures: 16. Verfahren nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Edukte A und B, bevorzugt Maleinsäureanhydrid und Ammoniak, bei einem molaren Überschuß von Ammoniak zu einem Succinyleinheiten-enthaltenden Polymer mit gegebenenfalls wiederkehrenden Einheiten folgender Struktur umgesetzt werden: 16. The method according to claim 1 to 14, characterized in that the starting materials A and B, preferably maleic anhydride and ammonia, are reacted with a molar excess of ammonia to give a polymer containing succinyl units with optionally recurring units of the following structure: 17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß pro Mol Edukt A, bevorzugt Maleinsäureanhydrid, 1,8 bis 25, vorzugsweise 2 bis 10 Mol, besonders bevorzugt 2 bis 5 Mol Edukt B, bevorzugt Ammoniak, eingesetzt werden.17. The method according to claim 16, characterized in that per mole of starting material A, preferably maleic anhydride, 1.8 to 25, preferably 2 to 10 mol, particularly preferably 2 to 5 mol of educt B, preferably ammonia, are used will. 18. Verfahren nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den Edukten (A, B) weitere Monomere, wie Alkohole, Dicarbonbsäuren, Polycarbonsäuren, ungesättigte Monocarbonsäuren, ungesättigte Dicarbonsäuren, ungesättigte Polycarbonsäuren, Aminocarbonsäuren, Polyaminocarbonsäuren, Fettsäuren, Zucker oder Amine, kontinuierlich zudosiert werden.18. The method according to claim 1 to 15, characterized in that in addition to the starting materials (A, B) further monomers, such as alcohols, dicarboxylic acids, Polycarboxylic acids, unsaturated monocarboxylic acids, unsaturated dicarboxylic acids, unsaturated polycarboxylic acids, aminocarboxylic acids, polyaminocarboxylic acids, Fatty acids, sugar or amines can be added continuously. 19. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Co-Monomere im Polymer mit einem Anteil von 0,1 bis 99,9 Mol-%, vorzugsweise von 0,1 bis 40 Mol-% und besonders bevorzugt von 0,1 bis 25 Mol-% enthalten sind.19. The method according to claim 16, characterized in that the co-monomers in the polymer in a proportion of 0.1 to 99.9 mol%, preferably from 0.1 to 40 mol% and particularly preferably from 0.1 to 25 mol% are included. 20. Verfahren nach Anspruch 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Polymer zur entsprechenden Säureform hydrolysiert wird.20. The method according to claim 1 to 19, characterized in that the resulting Polymer is hydrolyzed to the corresponding acid form. 21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrolyse durch Zugabe einer Base durchgeführt wird. 21. The method according to claim 20, characterized in that the hydrolysis is carried out by adding a base.   22. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydrolyse bei Temperaturen zwischen 20°C und dem Siedepunkt der Polyasparaginsäure- haltigen Suspension und bei einem pH-Wert von 5 bis 14 durchgeführt wird.22. The method according to claim 20, characterized in that the hydrolysis at temperatures between 20 ° C and the boiling point of polyaspartic acid containing suspension and carried out at a pH of 5 to 14 becomes. 23. Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von Maleinamidsäure, dadurch gekennzeichnet, daß Maleinsäureanhydrid oder ein Derivat davon mit Ammoniak oder einer Ammoniak-liefernden Verbindung in einem schnell vermischenden Apparat mit einer Mischzeit <2 s gemischt und in einem daran anschließenden Reaktor umgesetzt werden, wobei die Verweilzeit und die Temperatur so gewählt werden, daß keine oder nahezu keine Polymerisation stattfindet.23. A process for the continuous production of maleic acid, thereby characterized in that maleic anhydride or a derivative thereof with Ammonia or an ammonia-providing compound in one quick mixing apparatus with a mixing time <2 s and mixed in one subsequent reactor are implemented, the residence time and the temperature should be chosen so that none or almost none Polymerization takes place. 24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Edukte gemischt und bei einer Temperatur von 20°C bis 250°C, vorzugsweise von 60°C bis 200°C zu Maleinamidsäure umgesetzt werden.24. The method according to claim 23, characterized in that the starting materials mixed and at a temperature of 20 ° C to 250 ° C, preferably from 60 ° C to 200 ° C to be converted to maleic acid. 25. Verfahren nach Anspruch 23 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Edukt geschmolzenes Maleinsäureanhydrid und als Edukt eine wäßrige Ammoniaklösung oder Ammoniak gelöst in einem organischen Lösungsmittel eingesetzt werden.25. The method according to claim 23 to 24, characterized in that as a starting material melted maleic anhydride and as an educt an aqueous ammonia solution or ammonia dissolved in an organic solvent be used. 26. Verfahren nach Anspruch 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Edukte einem Strahlmischer zugeführt werden, dem ein Reaktor nachgeschaltet ist.26. The method according to claim 22 to 25, characterized in that the Educts are fed to a jet mixer, which is followed by a reactor is. 27. Verfahren nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Edukte (A, B) entlang des Reaktors an verschiedenen Dosierstellen zudosiert wird.27. The method according to claim 1 to 21, characterized in that one of the Educts (A, B) metered in at various metering points along the reactor becomes. 28. Verfahren nach Anspruch 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß teilweise umgesetztes Reaktionsgemisch aus dem Reaktor abgezogen wird und in einer Kreislaufführung in die erste Reaktionszone zurückgeführt wird. 28. The method according to claim 1 to 21, characterized in that partially reacted reaction mixture is withdrawn from the reactor and in is recycled to the first reaction zone.   29. Verwendung der nach Anspruch 1 bis 22 hergestellten Produkte als Builder oder Cobuilder in Waschmitteln und Reinigern.29. Use of the products produced according to claims 1 to 22 as a builder or cobuilders in detergents and cleaners. 30. Verwendung der nach Anspruch 1 bis 22 hergestellten Produkte als Scaleinhibitoren in Kühlkreisläufen.30. Use of the products produced according to claims 1 to 22 as scale inhibitors in cooling circuits. 31. Verwendung der nach Anspruch 1 bis 22 hergestellten Produkte zur Calciumsulfatinhibition bei der Erdölförderung.31. Use of the products prepared according to claims 1 to 22 for calcium sulfate inhibition in oil production. 32. Verwendung der nach Anspruch 1 bis 22 hergestellten Produkte als Dispergiermittel für anorganische Feststoffe und Farbstoffpigmente.32. Use of the products prepared according to claims 1 to 22 as dispersants for inorganic solids and dye pigments. 33. Verwendung der nach Anspruch 1 bis 22 hergestellten Produkte als Düngemittelzusatz.33. Use of the products produced according to claim 1 to 22 as a fertilizer additive.
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