DE929368C - Verfahren zur Herstellung von Acrylsaeure - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Acrylsaeure

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DE929368C
DE929368C DEF9973A DEF0009973A DE929368C DE 929368 C DE929368 C DE 929368C DE F9973 A DEF9973 A DE F9973A DE F0009973 A DEF0009973 A DE F0009973A DE 929368 C DE929368 C DE 929368C
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DE
Germany
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acrylic acid
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acid
acrylonitrile
sulfuric acid
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Expired
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DEF9973A
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English (en)
Inventor
Robert Dr Schmitz-Josten
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Bayer AG
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Bayer AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/08Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides from nitriles

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

  • Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure Es ist bekannt, daß Acrylsäure durch Verseitung von Acrylsäurenitril hergestellt werden kan. Hierbei tritt jedoch leicht eine Polymerisation des als Zwischenprodukt auftretenden Acrylsäureamids ein, so daß das Verfahren technische Schwierigkeiten bereitet.
  • Es wurde nun gefunden; daß man Acrylsäure durch Erhitzen von ß, ß'-Dicyandiäthyläther mit wäßriger Schwefelsäure in hoher Ausbeute erhalten kann. Weiterhin wurde gefunden, daß auch die bei der Herstellung des ß, ß'-Dicyandiäthyläthers aus Acrylsäurenitril und wäßrigem Alkali entstehenden Nebenprodukte, die vermutlich aus Anlagerungsverbindungen von Ammoniak an Acrylsäurenitril und ihren Verseifungsprodukten bestehen, durch Erhitzen mit wäßriger Schwefelsäure in Acrylsäure übergeführt werden können.
  • Diese beiden befunde hilden die Grundlage für das vorliegenck Nerfahren. nach dem Acrylsäure aus ß, ß'-Dicyandiäthyläther und bzw. oder den bei der Herstellung des 13. ß' Dicyandiäthylathers aus Acrylsäurenitril und wäßrigem Alkali entstehenden Nebenprodukten gewonnen wird.
  • Die Menge der einzusetzenden Schwefelsäure soll mindestens 2 Mol auf I Mol ß, ß'-Dicyandiäthyläther betragen. Die Menge des im Reaktionsgemisch vorhandenen Wassers muß mindestens 3 Mol auf I Mol ß, ß'-Dicyandiäthyläther ausmachen.
  • Die Temperaturen. bei denen das neue Verfahren durchgeführt wird, liegen oberhalb von 120°. Als besonders günstig haben sich Temperaturen im Bereich von 160 bis 180 erweisen. Überraschenderweise findet bei diesen Temperaturen die Ver seifung der Nitrilgruppen und die Spaltung der Ärher bzw. Amine (im Falle der Anlagerung von Ammoniak an Acrylsäurenitril) in einem Arbeitsgang statt, ohne daß es wie wie man erwarten könnte - zur Bildung von Acrylsäurenitril kommt.
  • Wegen der Neigung der Acrylsäure, sich zu polymerisieren, empfiehlt es sich, die Reaktion in Gegenwart von Kupfersulfat oder anderen Stabilisierungsmitteln durchzuführen und die gebildete Säure laufend aus dem Reaktionsgemisch durch Destillation zu entfernen. Hierbei kann man durch Einleiten von Wasserdampf die Konzentration der übergehenden wäßrigen Acrylsäure auf einen solchen Wert einstellen, daß Zersetzungen vermieden werden.
  • Das vorliegende Verfahren gestattet es, aus einem beständigen Ausgangsmaterial hohe Ausbeuten an Acrylsäure zu erhalten und kann technisch sowohl diskontinuierlich wie auch kontinuierlich in überaus einfacher Weise durchgeführt werden. Die mit seiner Hilfe hergestellte Acrylsäure zeichnet sich durch besondere Reinheit aus und ist daher zur Herstellung von Acrylsäurederivaten und Polymerisationsprodukten hervorragend geeignet.
  • Es ist bekannt (japanische Patentschrift 154 8I5, referiert in Chemical Abstracts, 1950, Spalte 35I5 b), daß durch Pyrolyse von ß, ß'-Dicyandiäthyläther im Temperaturbereich von 300 bis 6000 Acrylsäurenitril entsteht. Angesichts der energischen Bedingungen, die nach der genannten japanischen Patentschrift angewandt werden, ist es überraschend, daß bei dem vorliegenden Verfahren unter sehr viel milderen Bedingungen ein Übergang des Dicyandiäthyläthers in Acrylsäure erfolgt. Die nach dem vorliegenden Verfahren angewandten Reaktionsbedingungen sind vielmehr so sanft, daß eher mit einer Verseifung des Dicyandiäthyläthers zu der entsprechenden Dicarbonsäure zu rechnen war, wie sie in den USA.-Patentschriften 2 382 o36 und 2 404 164 beschrieben ist.
  • In keiner Weise konnte auch erwartet werden, daß dieser Übergang mit so guter Ausbeute verläuft.
  • Beispiel I Man stellt eine kupfersulfathaltige, etwa 77%ige Schwefelsäure her, indem man I00 kg 78%ige Schwefelsäure mit 150 g kristallisiertem Kupfersulfat, gelöst in 1 1 Wasser, vermischt. Von dieser Säure werden 3 1 in einer 130 1 fassenden Destillationsblase auf I60 bis I700 erwärmt. Man läßt nun im Verlauf von 5 bis 6 Stunden 8 kg (entsprechend 64,5 Mol) ß, ß'-Dicyandiäthyläther und 8 1 der obengenannten Schwefelsäure einlaufen und hält die Temperatur des Gemisches auf I70 bis I7j0. {Gleichzeitig leitet man Wasserdampf in einer hlenge von etwa I kg je Stunde ein und destilliert die sich bildende Acrylsäure durch einen Kupferkühler ab. Die Dampf2ufuhr wird so eingestellt, daß eine etwa 60°/oige Acrylsäure überdestilliert.
  • Nach beendeter Zugabe von Schwefelsäure und ,ß ß'-Dicyandiäthyläther destilliert man noch weiter, bis die Acrylsäurekonzentration im Destillat unter 300/0 gesunken ist. Man erhält auf diese Weise 16,6 kg einer wäßrigen Acrylsäure. I0 g dieser Lösung verbrauchen bei der Titration gegen Phenolphthalein 69,5 ccm n/I Natronlauge. Die Lösung ist also 5o0/oig. Dies entspricht einer Ausbeute von 8,3 kg (entsprechend II5 Mol) Acrylsäure oder 89%, bezogen auf den eingesetzten ß, ß'-Dicyandiäthyläther. Die C-H-Bestimmung ergibt 24,6 0/o C und 8,6 0/o H (berechnet 250/0 C: 8,350/0 H). I g der Lösung verbraucht bei der katalytischen Hydrierung 154 com Wasserstoff (Normal), berechnet I56 ccm H2 (Normal). Die hergestellte Acrylsäure ist sehr polymerisationsfreudig. weshalb bei dem oben beschriebenen Verfahren ein Kupferkühler benutzt werden muß. Geringe Spuren gelösten Kupfers kann man jedoch leicht durch Behandlung der Acrylsäure mit einem Kationenaustauscher entfernen.
  • Polvmerisationsversuch: Man verdünnt die auf diese Weise vom Kupfer befreite Acrylsäure mit Wasser auf das sache Volumen. IOOÓ Gewichtsteile dieser I0%igen Lösung werden mit I Gewichtsteil Ammoniumpersulfat, 0,I Gewichtsteilen Natriumpyrosulfit und 0,2 Gewichtsteilen Formamidinsulfinsäure versetzt und in Stickstoffatmosphäre sich selbst überlassen. Die Temperatur steigt innerhalb von I Stunde auf 450, Man hält den Polymerisationsansatz noch I0 Stunden auf dieser Temperatur. Eine Probe der auspolymerisierten Lösung wird bei II0° 2 Tage getrocknet. Der Trockenrückstand beträgt I0,I%. Die Analyse ergibt 48,60/0 C und 6°/o H (berechnet 500/o C; 5,6% H). Die Polymerisationsausbeute beträgt also 980/o. Die Polyacrylsäure hat einen K-Wert von 172, gemessen in o,20/oiger Lösung (s. Fikentscher, Cellulose-Chemie, Bd. I2, I932, 5. 6o). Die nach dem beanspruchten Verfahren hergestellte Acrylsäure läßt sich also mit hoher Ausbeute in Polyacrylsäure von hohem Molekul argewicht überführen, ein Beweis für ihre besondere Reinheit.
  • Beispiel 2 Man erwärmt in einem geschlossenen Rührkessel 7,5 kg Acrylsäurenitril, 1,5 kg Wasser und 4 g Hydrochinon auf 450, fügt dann 0,2 kg i50/oige Natronlauge zu und hält die Temperatur des sich erwärmenden Gemisches unter Rühren auf 500. Man rührt den Ansatz 24 Stunden bei 50° und hält ihn durch gelegentliche Zugabe von Natronlauge phenolphthaleinalkalisch. Hierzu werden nach je 3 Stunden etwa 70g I50/oige Natronlauge benötigt, zusammen 0,3 kg. Nach Zugabe von 0,2s kg 78%iger Schwefelsäure und von 0,3 kg Wasser destilliert man dann im schwachen Vakuum das nicht umgesetzte Acrylsäurenitril und das Wasser ab, dabei steigert man die Temperatur des Gemisches langsam von 50 auf 1000. Das Destillat besteht aus 1,2 kg Wasser und o, kg Acrylsäurenitril und kann bei dem nächsten Ansatz wieder eingesetzt werden. Dies entspricht einem Umsatz von 960/o. Der Destillationsrück- stand wird abgekühlt und vom abgeschiedenen Natriumsulfat abfiltriert. Man erhält 8 kg rohen Dicyandiäthyläther der ohne weitere Reinigung mit 77%iger Schwefelsäure nach dem im Beispiel I beschriebenen Verfahren umgesetzt wird.
  • Dabei werden 7.8 kg Acrylsäure erhalten, entsprechend einer Ausbeute von 81%.
  • Beispiel 3 In eine 100@ fassende Destillationsblase mit angeschlossenem Kupferkühler gibt man 51 96%ige Schwefelsäure und leitet Wasserdampf ein, wobei die I Temperatur auf etwa 200 steigt, um bei weiteren Einleiten von Dampf wieder auf 175° zu sinken. Dann läßt man im Verlauf von 12 Stunden 72 Kg ß, ß'-Dicyandiäthyläther und 57@ 96%ige Schwefelsäure einlaufen. Gleichzeitig leitet man so viel Wasserdampf ein. daß eine 52- bis 60%ige Acrylsäure abdestilliert. Die Temperatur des Reaktionsgemisches bleibt ohne äußere Wärmezufuhr einer 170@ Man läßt die Temperatur nicht über I75 steigen, indem man nach Bedarf einen Teil des Wasserdampfes durch Wasser ersetzt.
  • Nach beendeter Zugabe von Schwefelsäure und ß, ß'-Dicyandiäthyläther destilliert man noch I Stunde, wobei die Konzentration der übergehenden Acrylsäure unter 30 °/o sinkt. Die Ausbeute beträgt 129 kg 49%ige wäßrige Acrylsäure = 88% Ausbeute.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zur Herstellung von Acrylsäure durch Erhitzen von 11, ß'-Dicyandi äthyläther auf Temperaturen oberhalb I20°, dadurch gekennzeichnet, daß man den ß, ,l'-Dicyandiäthyläther und bzxv. oder die bei dessen Herstellung aus Acrylsäurenitril und wäßrigem Alkali entstehenden Nebenprodukte mit wäßriger Schwefelsäure erhitzt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die sich bildende Acrylsäure laufend aus dem Reaktionsgemisch durch Destillation eiitfernt wird, Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 404 164, 2 383 036: japanische Patentschrift Nr. 154 815 (referiert in Chemical Abstracts, 1950, Spalte 3515 b).
DEF9973A 1952-09-25 1952-09-25 Verfahren zur Herstellung von Acrylsaeure Expired DE929368C (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2382036A (en) * 1941-01-10 1945-08-14 Resinous Prod & Chemical Co Bis(2-cyanoethyl) ether and process for making same
US2404164A (en) * 1943-08-06 1946-07-16 American Cyanamid Co Aliphatic oxynitriles

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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