DE69200399T2

DE69200399T2 - Reinigung von 6-Aminocapronitril.

Info

Publication number: DE69200399T2
Application number: DE69200399T
Authority: DE
Inventors: James Bernhard Sieja
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1992-02-28
Publication date: 1995-05-04
Anticipated expiration: 2012-02-29
Also published as: JP3101057B2; EP0502439A1; DE69200399D1; CA2061875A1; EP0502439B1; KR920016410A; US5133838A; KR100219109B1; CA2061875C; ES2060428T3; JPH0565261A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Herstellung von gereinigtem 6-Aminocapronitril aus einer Mischung, die Tetrahydroazepin enthält, durch Umwandlung des Tetrahydroazepins in Hexamethylenimin und N-(5-Cyanopentyl)-1,6-hexamethylendiamin und durch anschließende Gewinnung von 6- Aminocapronitril durch kontrollierte Destillation. Das 6- Aminocapronitril ist dann genügend rein, um es zu hochmolekularem Nylon 6 zu polymerisieren, das eine gute Farbe und einen niedrigen Gelgehalt besitzt.

Hintergrund der Erfindung

Die Polymerisation von 6-Aminocapronitril unter Bildung von Nylonpolymerem ist in dem US-Patent 2 245 129 von Greenewalt und in dem US-Patent 4 586 736 von Curatolo et al. offenbart.
Wenn 6-Aminocapronitril durch partielle Hydrierung von Adiponitril hergestellt wird, werden auch Hexamethylendiamin und Tetrahydroazepin mitproduziert, wobei die letztere Verbindung durch die Formel:
dargestellt wird. Das Hexamethyldiamin kann durch einfache Destillation leicht aus der Mischung entfernt werden, während das Tetrahydroazepin (nachfolgend manchmal als THA bezeichnet) nicht so leicht abgetrennt werden kann. Die Anwesenheit von THA in dem 6-Aminocapronitril (nachfolgend manchmal als 6-ACN bezeichnet), das polymerisiert werden soll, führt zu einer Beschränkung des Molekulargewichts des Polyineren und verursacht Verfärbung und Verzweigung im Polymeren. Es ist deshalb wichtig, daß das THA aus dem 6-ACN vor der Polymerisation entfernt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein einfaches und wirksames Verfahren zur Herstellung von 6-ACN zur Verfügung zu stellen, welches frei von THA ist.
Der Einsatz von Hydriden, um eine Verfärbung in Ethanolaminen zu verhindern, ist in dem US-Patent 3 159 276 von Moore offenbart, und die Verwendung von Hydriden zur Verringerung der Farbe in Ethanolaminen ist in dem US-Patent 3 207 790 von Glew et al. offenbart. Der Einsatz von Natriumborhydrid zur Verringerung von Kohlenstoff/Stickstoff-Doppelbindungen in heterocyclischen Verbindungen ist ebenfalls bekannt und zusammenfassend in "Sodium Borohydride Digest" (1989), Seiten 24-26, Morton International, Specialty Chemicals Group, beschrieben.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung ist ein Verfahren zur Abtrennung von 6-Aminocapronitril aus einer Mischung, die auch Tetrahydroazepin enthält, welches die Behandlung der Mischung mit einer wirksamen Menge eines Hydrids bei einer Temperatur zwischen 20 und 70 Grad C, um Tetrahydroazepin in Hexamethylenimin und N- (5-Cyanopentyl)-1,6-hexamethylendiamin zu überführen, und das anschließende Destillieren des 6- Aminocapronitrils bei einer Topftemperatur von weniger als 200 Grad C umfaßt.
Geeignete Hydride umfassen Natriumborhydrid, Natriumcyanoborhydrid, Lithiumborhydrid, Natriumborhydridanilid, Lithium-tri-tert.-butoxyaluminiumhydrid und Natriumdimethoxyethoxyaluminiumhydrid.
Die Mengen an eingesetztem Hydrid sollte normalerweise wenigstens der Menge an Tetrahydroazepin stoichiometrisch äquivalent sein, d.h., ein Mol Natriumborhydrid pro vier Mole Tetrahydroazepin, wobei jedoch ein großer Überschuß an Hydrid völlig zufriedenstellend ist, und etwas Überschuß, das 4- oder 5-fache der stoichiometrischen Menge, bevorzugt wird.
Es wird bevorzugt auch Wasser zur Reaktionsmischung hinzuzufügen, um die Reaktionsgeschwindigkeit zu beschleunigen. Die Menge an benötigtem Wasser, um die gewünschte Reaktionsgeschwindigkeit hervorzurufen, variiert in Abhängigkeit von der Konzentration des Tetrahydroazepins in der Mischung, jedoch ist gewöhnlich eine Wasserkonzentration von zwischen 2 und 6 Gew.-% der Mischung zufriedenstellend.
Die Reaktionstemperatur ist wichtig, in dem die Reaktion bei Temperaturen unterhalb etwa 20ºC langsam ist und bei Temperaturen oberhalb etwa 70ºC das Hydrid das 6- Aminocapronitril dazu bringt, zusätzliche Nebenprodukte zu bilden.
Es sind manchmal Reaktionszeiten von 30 Stunden oder mehr erforderlich, urn die Konzentration des THA auf ein zufriedenstellendes Niveau herabzudrücken.
Nachdem die THA Konzentration auf das gewünschte Niveau abgenommen hat, wird das 6-ACN von der Reaktionsmischung abdestilliert. Es ist wichtig, daß diese Destillation bei einer Topftemperatur von weniger als 200ºC, vorzugsweise von weniger als 165ºC stattfindet. Wenn man die Topftemperatur auf über 200ºC ansteigen läßt, wird jegliches überschüssiges Hydrid dazu führen, daß etwas 6-ACN reagiert und zusätzliches THA bildet. Ein geeignetes industrielles Gerät zur Durchführung dieser Destillation in einem großem Maßstab ist ein Filmverdampfer mit Wischer. Der Druck bei der Destillation muß geringer sein als atmosphärischer Druck. So hohe Drücke wie 133,3 mbar (100 mm Hg) sind anwendbar, jedoch wird vorzugsweise bei Drücken von weniger als 106,7 mbar (80 mm Hg) gearbeitet. Gute Resultate werden bei Drücken im Bereich von 13,3 (10) bis 80 mbar (60 mm Hg) erzielt, wobei jedoch so niedrige Drücke wie 0,33 mbar (0,25 mm Hg) zwar zufriedenstellend aber für den Betrieb im großen Maßstab nicht attraktiv sind.

Beispiele

Beispiel 1

0,75 Liter 6-ACN, enthaltend 0,19% THA (gaschromatographische Analyse) wurden 25 Stunden bei 70 Grad C mit 2 g (0,26%) Natriumborhydrid behandelt. Zu diesem Zeitpunkt ergab die THA-Analyse 0,076%. Das 6-ACN wurde dann bei einem Druck von 0,53 mbar (0,4 mm Hg), einer Topftemperatur von 80 Grad C und einer Kopftemperatur von von 63 Grad C abdestilliert. Die THA-Analyse des Destillats betrug durchschnittlich etwa 0,02%.

Beispiel 2

40 ml 6-ACN, enthaltend 0,44% THA, wurden fünf Stunden bei 50 Grad C mit 0,5 g Natriumborhydrid (1,25%) behandelt. Der THA Gehalt fiel auf 0,36% ab. Die Lösung wurde auf 25 Grad C abgekühlt und es wurde dann 1 ml Wasser hinzugefügt. Nach 2 Stunden betrug der THA Gehalt 0,28%.

Beispiel 3

8,8 g 6-ACN, enthaltend 0,44% THA, wurden bei 25 Grad C mit 0,43 g Wasser (4,9%) und 0,04 g Natriumborhydrid (0,45%) behandelt. Nach drei Stunden wurden 0,28% THA gemessen. Die Temperatur wurde auf 55 Grad C angehoben. Nach zweieinhalb Stunden bei 55 Grad c wurden 0,07% THA gemessen. Nach einer Gesamtzeit von 17,5 Stunden bei 55 Grad C wurden 0,02% THA gemessen. Eine bei 55 Grad C aufbewahrte Kontrollprobe, die kein Natriumborhydrid enthielt, wies nach 29,5 Stunden 0,5% THA auf.

BEISPIEL 4

100 g 6-ACN, enthaltend 0,34% THA wurden mit 0,2 g Natriumborhydrid (0,2%) und 2 ml (2%) Wasser 21,5 Stunden auf 50 Grad C erhitzt. Es wurden dann 0,054% THA gemessen. Die Destillation wurde bei 133,3 mbar (100 mm Hg) bei einer Topftemperatur von 175 Grad und einer Kopftemperatur von 165 Grad durchgeführt. Es wurde ein Vorlauf von 15 g und eine Mittelfraktion von 75 g aufgefangen. Der Vorlauf enthielt 0,05% THA und die Mittelfraktion 0,016% THA.

Beispiel 5

6803,9 kg (15 000 lbs) 6-ACN, enthaltend etwa 0,3% THA, wurden mit einer Lösung von 27,5 kg (60,6 lbs) Natriumborhydrid in 272,2 kg (600 lbs) Wasser 30 Stunden bei 60 Grad C gemischt. Das 6-ACN wurde bei 13,3 mmbar (10 mm Hg) bei etwa 105 Grad C in einem Filmverdampfer mit Wischer von dem Natriumborhydrid abdestilliert. Das Kopfprodukt wurde mittels einer Säule mit Standardpackung bei etwa 160 Grad C raffiniert. Das erhaltene 6-ACN enthielt weniger als 0,01% THA.

Claims

1. Verfahren zur Abtrennung von 6-Aminocapronitril aus einer Mischung, die auch Tetrahydroazepin enthält, welches die Behandlung der Mischung mit einer wirksamen Menge eines Hydrids bei einer Temperatur zwischen 20 und 70ºC, um Tetrahydroazepin in Hexamethylenimin und N-(5-Cyanopentyl)- 1,6-hexamethylendiamin zu überführen, und das anschließende Destillieren des 6-Aminocapronitrils bei einer Topftemperatur von weniger als 200ºC umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem das Hydrid ausgewählt ist aus der Klasse bestehend aus Natriumborhydrid, Natriumcyanborhydrid, Lithiumborhydrid, Natriumborhydridanilin, Lithium-tri-tert.-butoxyaluminiumhydrid und Natrium-di-methoxyethoxyaluminiumhydrid.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem in der Mischung Wasser in einer Menge von zwischen 2 Gew.-% und 6 Gew. -% der Mischung anwesend ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Menge an Hydrid der Menge an Tetrahydroazepin mindestens stöchiometrisch äquivalent ist und die Topftemperatur während der Destillation weniger als 165ºC beträgt.