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Verfahren zur Abtrennung der bei der Herstellung von Acrylsäurenitril
aus Acetylen und Blausäure entstehenden Reaktionsprodukte von nicht umgesetztem.
Acetylen
Das Patent 956 501 betrifft ein Verfahren zur Abtrennung der bei der Herstellung
vonU Acryisäurenitiil aus Acetylen und Blausäure entstehenden Reaktionsprodukte
von nicht umgesetztem Acetylen durch Behandlung der den Reaktionsraum in gasförmigem
Zustand verlassenden Stoffe in einer Extraktionskolonne mit einer entgegenströmenden,
vorzugsweise feinverteilten organischen Flüssigkeit, in der Acrylsäurenitril und
die bei seiner Herstellung gebildeten Nebenprodukte besser als Acetylen löslich
sind, und ohne vorherige Extraktion mit Wasser, wobei man das mit den extrahierten
Bestandteilen angereicherte Lösungsmittel im unteren Teil der Extraktionskolonne
erwärtnt.
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Es wurde llnfl gefunden, daß sich das Verfahren des Patents 956 501
in besonders zweck mäßiger Weise durchführen läßt, wenn man die Extraktion der bei
der Herstellung von Acrylsäurenitril aus Acetylen und Blausäure entstehenden Umsetzungsprodukte
bei erhöhtem Druck, vorzugsweise bei I bis 30 atü, vornimmt. Beim
Arbeiten
unter erhöhtem Druck lösen sich in dem verwendeten Extraktionsmittel größere Gasmengen,
entsprechend dem höheren Partialdruck der Bestandteile des Gasgemisches, wodurch
sich die Menge des Extraktionsmittels wesentlich verringern läßt. Ein weiterer Vorteil
dieser Arbeitswleise besteht darm, daß es mit ihrer Hilfe gelingt, Extrakt donen
bei Raumtemperatur oder wenig erhöhter bzw. erniedrigter Temperatur durchzuEführen,
bei welchen man unter Normaldruck unter Energieaufwand kühlen müßte. Das Verfahren
wird dementsprechend bevorzugt bei 20 bis 400 durchgeführt.
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Es ist aber auch möglich; höhere oder tiefere Temperaturen anzuwenden.
Die Anwendung tieferer Temperaturen ist vorteilhaft, wenn aus dem Gasgemisch sehr
leichtflüchtige Bestandteile extrahiert werden sollen. In derartigen Fällen ist
es zweckmäßig bei Temperaturen zu extrahieren, die etwas unterhalb der Kondensationstemperatur
der auszuwaschenden Bestandteile liegen.
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Zur Durchführung des Verfahrens kamin man die gleichen Vorrichtungen
venvenden, wie sie in dem Patent 956 501 beschrieben sind, wobei die verwendeten
Vorrichtungen aber drucksicher sein müsse.
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Das mit einer oder mehreren Komponenten des Gasgemisches angereicherte
Lösungsmittel bzw.ein Teilstrom desselben kann gegebenenfalls nach der Extraktion
gekühlt werden, wodlurch beim Entspannen überwiegend die extrahierten Bestandteile
des Gasgemisches ausgetrieben werden, deren Siedepunkt oberhalb der eingestellten
Temperatur liegt.
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Man kann aber auch vor oder während des Entspannens die Temperatur
erhöhen, so daß praktisch alle gasförmigen Bestandteile abgetrieben werden, und
das erhaltene Gasgemisch nach bekannten Methoden zerlegen.
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Bei schwer trennbaren Gasgemischen läßt sich das Verfahren auch wiederholt
anwenden, wodurch eine praktisch völlige Trennung der Bestandteile möglich ist.
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Es sind schon verschiedene Verfahren zur Aufarbeitung und Reinigung
der bei der Herstellung von Acrylsäurenitril aus Acetylen und Blausäure entstehenden
Umsetzungsprodukte bekannt. Dabei werden die den Reaktionsraum verlassenden Gase
in der Regel mit Wasser ausgewasfcben. An diese Behandlung mit Wasser schließt sich
bei einem ebenfalls bekannten Verfahren eine Extraktion der Gase mit organischen
Lösungsmitteln an.
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Nach einem älteren Vorschlag soll man das bei der Herstellung des
Acrylsäurenitrils den Reaktionsraum verlassende Gasgemisch mit einer organischen
Flüssigkeit, in der das Acrylsäurenitril und auch die entstandenen Nebenprodukte
löslich sind, waschen.
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Gegenüber diesen Verfahren und auch gegenüber dem Verfahren des Hauptpatents
9,56 501, bei dem ohne Anwendung von erhöhtem Druck geerbeitet wird, besitzt das
Verfahren nach dieser Erfindung Vorzüge. Bei der Extraktion des Gasgemisches mit
Wasser ist es nachteilig, daß durch eine solche Behandlung aus dem im Überschuß
angewandten Acetylen nur ein Teil der Nebenprodukte entfernt wird. Da das überschüssige
Acetylen im Kreislauf geführt wird, gelangen die nicht vollständig entfernten -Nebenprodukte,
wie Monovinylacetylen und Divinylneetylen, in den Reaktionsraum zurück und setzen
dort die Haltbarkeit des Katalysators herab.
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Außerdem begünstigt die Anreicherung dieser Nebenprodukte im Reaktionsraum
die Bildung weiteurer Nebenprodukte.
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Wenn man aber hintereinander eine Extraktion mit Wasser und mit organischen
Flüssigkeiten vornimmt, so ist es zwar möglich, die Nebenprodukte weitgehend aus
dem im Kreislauf geführten Acetylen zu entfernen, doch verteilen sie sich hierbei
auf die wäßrige Acrylsäurenitrillösung und auf das organische Lösungsmittel, wodurch
eine Ab trennung der Nebenprodukte vom Acrylsäurenitril in einem weiteren Arbeitsgang
notwendig ist.
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Bei der einem älteren Vorschlag entsprechenden Extraktion des Gasgemisches
mit organischen Flüssigkeiten, in denen Acrylsäurenitril und auch die Nebenprodukte
löslich sind, wird ohne vorherige Extraktion mit Wasser gearbeitet, doch ist hier
die Abtrennung des Acrylsäurenitrils und der Nebenprodukte vom Acetylen nicht vollständig.
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Nach dem Verfahren des Hauptpatents 956 501, blei dem die Extraktion
mit dem organische Lösungsmittel in einer im unteren Teil erwärmten Extralttion'skolonne
vorgenommen wird, gelingt eine praktisch quantitative Ab trennung des Acetylens
vom Acrylsäurenitril und von den Nebenprodukten.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht nun darin, daß
wegen der größeren Löslichkeit der Gase bei erhöhtem Druck die Verwendung geringerer
Mengen an Lösungsmitteln und kleiner Vorrichtungen ermöglicht wird. Ein anderer
Vorzug ist darin zu sehen, daß keine Unterkühlung des Lüsnngsmitteis erforderlich
ist, so daß die Renutzung einer Kältemaschine überflüssig wird.
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Außerdem ist es vorteilhaft, bei höherem Druck und höheren Temperaturen,
insbesondere bei Temperaturen oberhalb 0°, zu arbeiten, weil dadurch Gefahren vermieden
werden, die auftreten, wenn wasserhaltiges Acrylsäurenitril in der Vorrichtung zur
Eisbildung führt.
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Beispiel 1 350 Nonnallitter eines Gasgemisches, bestehend aus 88
Volumprozent Acetylen und 12 Volumprozent Monovinylacetylen, werden auf 5 atü komprimiert
und aus dem Gefäßa in eine Glockenbodenkolonne b geleitet und dort im Verlauf einer
Stunde mit 1l Acrylsäurenitril ausgewaschen. Das am Kopf der Glockenbodenkolonne
b zugeführte Acrylsäurenitril wird auf 0° gekühlt. In dem herabrieselnden Acrylsäurenitril
löst sich das Monovinylacetylen praktisch vollständig neben geringen Mengen des
Acetylens. In dem mit dem Boden der Extraktionskolonne über einen Kühlers verbundenen
Kolben wird das Acrylsäurenitril auf etwa 100° erwärmt und die Kühlung so eingestellt,
daß man in dem Zwischenboden d eine Temperatur von 400 hat. Aus dem Zwischenboden
d wird etwa 4 bis 1/5 des
Acrylsänrenitrils abgezogen und über die
Leitung nach Entspannung bei n durch Destillation von den Leichtflüchtigen Bestandteilen
befreit. Die aus der Destillationsvorrichtung i ausgetriebenen Gase und Dämpfe werden
in dem Kühler k mit Wasser und anschließend in der Vorlage l auf -30° gekühlt.
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Ein geringer nicht verflüssigter Reststrom wird nach neuerlichem Komprimieren
@ in die Extraktionskolonne zurückgeführt. In dem Kühlgefäß I erhält man 95 g eines
KondSensates, bestehend aus 87 g Monovinylacetylen (entsprechaend etwa 89% des gesamten
Monovinylaoetylens) und 8 g Acetylen.
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Das im Sumpf der Destillationsvorrichtung i verbleibende Acrylsäurenitlil
wird nach dem Komprimieren durch die Pumpe wieder in den Kolben im zurückgefördert.
Durch den Kühler m wird das im Kreislauf geführte Acrylsäurenitril auf 0° abgekühlt.
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Beispiel 2 Die Extraktion wird mit demselben Gasgemisch in der grundsätzlich
gleichen Vorrichtung wie im Beispiel 1 durchgeführt. Der aus dem Zwischen bodend
(Åbb. 2) entnommene beladene Flüssigkeitsstrom wird aber in dem Kühler q auf --3o°
gekühlt und dann über n in dem Entspannungsgefäß r auf Normaldruck entspannt. Es
entweicht ein Gemisch von 18 Normalliter Acetylen und 4 Normalliter Monovinylacetylen,
welches nach dem Komprimieren über die Pumpe o wieder in die Extraktionskolonne
zurückgeleitet wird. Die flüssige Schicht gelangt aus dem Entspannungsgefäß r in
die Destillationsvorrichtung i und wird wie im Beispiel 1 entgast, wobei man eiri
Gemisch aus 8gg Monovinylacetylen und 6g Acetylen erhält, welches durch Fraktionierung
oder Abkühlen von den Restmengen Acetylen befreit werden kann.