Verfahren zum Herstellen von Fettsäureamiden Process for the preparation of fatty acid amides
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Fettsäureamiden aus Fettsäure- Alkylestem und Ammoniak in Gegenwart eines Katalysators.The invention relates to a process for producing fatty acid amides from fatty acid alkyl esters and ammonia in the presence of a catalyst.
Primäre Fettsäureamide, z. B. Stearinsäureamid, Olsäureamid, Erucasäureamid, sind einsetzbar als Gleitmittel und Antiblockmittel (Slipmittel) in der Kunststoffindustrie, als Zwischenprodukte für organische Synthesen und als Schaumstabilisatoren in Wasch- und Reinigungsmitteln.Primary fatty acid amides, e.g. B. stearic acid amide, oleic acid amide, erucic acid amide, can be used as lubricants and antiblocking agents (slip agents) in the plastics industry, as intermediates for organic syntheses and as foam stabilizers in detergents and cleaning agents.
Zum besseren Verständnis werden nachfolgend die Reaktionsgleichungen in vereinfachter Form angegeben. In den Verfahren nach dem Stand der Technik laufen folgende Reaktionen ab: Die Hauptreaktion istFor a better understanding, the reaction equations are given in a simplified form below. The following reactions take place in the methods according to the prior art: The main reaction is
Fettsäure + Ammoniak = Fettsäureamid + Wasser.Fatty acid + ammonia = fatty acid amide + water.
Gleichzeitig finden die RückreaktionAt the same time find the back reaction
Fettsäureamid + Wasser = Fettsäure + AmmoniakFatty acid amide + water = fatty acid + ammonia
sowie die Reaktionas well as the reaction
Fettsäureamid = Wasser + Fettsäure-NitrilFatty acid amide = water + fatty acid nitrile
statt. Wird im Stand der Technik von Fettsäuremethylester ausgegangen, so wird die Reaktion immer in Anwesenheit von Fettsäure oder Wasser durchgeführt. Dabei finden im einzelnen folgende Reaktionen statt:instead of. If fatty acid methyl esters are used in the prior art, the reaction is always carried out in the presence of fatty acid or water. The following reactions take place:
Fettsäuremethylester + Ammoniak = Fettsäureamid + Methanol (Hauptreaktion)Fatty acid methyl ester + ammonia = fatty acid amide + methanol (main reaction)
Fettsäuremethylester + Wasser = Fettsäure + Methanol.Fatty acid methyl ester + water = fatty acid + methanol.
Die Fettsäure reagiert dann, wie oben angegeben, mit Ammoniak zu Fettsäureamid. Wird dagegen zusätzlich Fettsäure zugegeben, so dient das bei der Reaktion von Fettsäure mit Ammoniak (siehe oben) entstehende Wasser zur Spaltung von Fettsäuremethylester und damit zur Herstellung von weiterer Fettsäure, die wiederum mit Ammoniak umgesetzt wird.
Die gleichzeitige Anwesenheit von Methanol (oder einem sonstigen entsprechenden niederen Alkohol) und Ammoniak ist schädlich wegen der ReaktionThe fatty acid then reacts with ammonia to form fatty acid amide, as indicated above. If, on the other hand, additional fatty acid is added, the water formed during the reaction of fatty acid with ammonia (see above) is used to split methyl fatty acid and thus to produce further fatty acid, which in turn is reacted with ammonia. The simultaneous presence of methanol (or another corresponding lower alcohol) and ammonia is harmful because of the reaction
Methanol + Ammoniak = n-Methylamid + Wasser.Methanol + ammonia = n-methylamide + water.
Denn n-Methylamid reagiert mit Fettsäuremethylester weiter:Because n-methylamide continues to react with fatty acid methyl ester:
Fettsäuremethylester + n-Methylamid = Fettsäure-Methylamid + Methanol.Fatty acid methyl ester + n-methylamide = fatty acid methylamide + methanol.
In entsprechender Weise reagiert die in der Reaktionsmischung enthaltene Fettsäure mit n-Methylamid:The fatty acid contained in the reaction mixture reacts in a corresponding manner with n-methylamide:
Fettsäure + n-Methylamid = Fettsäure-Methylamid + Wasser.Fatty acid + n-methylamide = fatty acid-methylamide + water.
Bekannt ist die Herstellung von Fettsäureamiden durch Umsetzung der freien Carbonsäuren mit Ammoniakgas (deutsche Patentschrift DE 20 26 832 C3). Dabei wird als Nebenprodukt Wasser gebildet. In technischen Herstellungsverfahren ist die Fettsäure in diskontinuierlich betriebenen Rührkesseln auf Reaktionstemperatur aufgeheizt. Während der Reaktion strippt Ammoniakgas das Reaktionswasser aus dem Reaktionsgemisch. Bei einer Kreislaufführung des Ammoniaks wird dieses vor der Rückführung von dem während der Umsetzung entstandenen, aus dem Reaktionsgemisch mitgeführten Wasser befreit.The production of fatty acid amides by reacting the free carboxylic acids with ammonia gas is known (German patent DE 20 26 832 C3). Water is formed as a by-product. In technical production processes, the fatty acid is heated to the reaction temperature in discontinuously operated stirred tanks. During the reaction, ammonia gas strips the water of reaction from the reaction mixture. When the ammonia is recirculated, it is freed of the water which has formed during the reaction and is carried along from the reaction mixture before being recycled.
Es ist bekannt, daß Fettsäureamide in Ausbeuten von 90 bis 96 % aus den entsprechenden Methyl- oder Ethyl-Estem und Ammoniak hergestellt werden können, wobei 0,8 bis 5 % der Fettsäure zugegeben wird (Buch "Fatty Amides", von Arthur L. McKenna, herausgegeben von Humko Chemical Division und Witco Chemical Corporation, 1982, Seiten 12 bis 14). Als typische Reaktionsbedingungen werden 10 bis 18 Stunden bei 150 °C und 500 bis 1000 psig, umgerechnet etwa 35 bis 70 bar genannt. Dieser relativ hohe Überdruck ist nachteilig bei der technischen Herstellung von Fettsäureamiden. Als bekannte Katalysatoren werden pulverisiertes Eisen, Blei und Bleioxide, Calciumnitrat, Ethylenglykol u. a. angegeben. Weitere Katalysatoren finden sich in der DE 20 26 832 C3. Dort werden im Reaktionsgemisch lösliche Verbindungen des Titans, Zirkons oder Tantals als Katalysatoren vorgeschlagen. Beispiele zur Reaktion von Fettsäureestern mit Ammoniak zur Herstellung von Fettsäureamiden finden sich jedoch nicht in dieser Druckschrift.
Besonders nachteilig ist der Anteil von Fettsäure im Endprodukt, welches aufwendig abgetrennt werden muß. Dazu wird beispielsweise Natronlauge zugegeben und das Amid als Leichtsieder von der entstehenden Seife destillativ mittels Molekulardestillation abgetrennt.It is known that fatty acid amides can be produced in yields of 90 to 96% from the corresponding methyl or ethyl esters and ammonia, 0.8 to 5% of the fatty acid being added (book "Fatty Amides", by Arthur L. McKenna, edited by Humko Chemical Division and Witco Chemical Corporation, 1982, pages 12 to 14). Typical reaction conditions are 10 to 18 hours at 150 ° C and 500 to 1000 psig, the equivalent of about 35 to 70 bar. This relatively high overpressure is disadvantageous in the technical production of fatty acid amides. Powdered iron, lead and lead oxides, calcium nitrate, ethylene glycol and others are given as known catalysts. Further catalysts can be found in DE 20 26 832 C3. There, compounds of titanium, zirconium or tantalum which are soluble in the reaction mixture are proposed as catalysts. However, examples of the reaction of fatty acid esters with ammonia to produce fatty acid amides are not found in this document. The proportion of fatty acid in the end product, which has to be separated in a complex manner, is particularly disadvantageous. For this purpose, sodium hydroxide solution is added, for example, and the amide, as a low boiler, is separated from the soap formed by distillation by means of molecular distillation.
Ein weiteres Verfahren zum Herstellen von Fettsäureamiden ist aus der US 3 253 006 bekannt. Hier geht man zum Beispiel von Fettsäureestern aus, die mit Ammoniak in Gegenwart von Wasser zu Fettsäureamiden umgesetzt werden. Der Anteil an Wasser beträgt 50 bis 200 Gew.-%, bezogen auf die Menge von Wasser, die benötigt wird, um die Gleichgewichtsreaktionsmischung zu sättigen. Die Reaktion wird durchgeführt bei Temperaturen von etwa 160 °C bis etwa 290 °C, also bei relativ hohen Temperaturen. Als Reaktionsdruck wird umgerechnet etwa 70 bis 140 bar angegeben.Another method for producing fatty acid amides is known from US Pat. No. 3,253,006. Here, for example, one starts from fatty acid esters, which are converted to fatty acid amides with ammonia in the presence of water. The proportion of water is 50 to 200% by weight based on the amount of water required to saturate the equilibrium reaction mixture. The reaction is carried out at temperatures from about 160 ° C. to about 290 ° C., that is to say at relatively high temperatures. The converted reaction pressure is about 70 to 140 bar.
Typisch für die Reaktionsverfahren nach dem Stand der Technik ist die Anwesenheit von Wasser im Reaktionsgemisch. Dies kann auch durch Zugabe von Fettsäure erreicht werden, wobei die Fettsäure durch Reaktion mit Ammoniak Fettsäureamid und Wasser erzeugt.The presence of water in the reaction mixture is typical of the prior art reaction processes. This can also be achieved by adding fatty acid, the fatty acid producing fatty acid amide and water by reaction with ammonia.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Fettsäureamiden der eingangs genannten Art zu entwickeln, wobei Neben- und Rückreaktionen weitgehend vermieden werden. Im Rohprodukt soll praktisch keine Fettsäure und nur sehr wenig Nitril enthalten sein. Das Verfahren soll ferner mit erheblich niedrigerem Druck und erheblich kürzeren Reaktionszeiten als im Stand der Technik in technischem Maßstab durchführbar sein.The invention is therefore based on the object of developing a process for producing fatty acid amides of the type mentioned at the outset, secondary and reverse reactions being largely avoided. The crude product should contain practically no fatty acid and only very little nitrile. The process should also be able to be carried out on a technical scale with considerably lower pressure and considerably shorter reaction times than in the prior art.
Diese Aufgabe wird beim Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man von im wesentlichen wasser- und fettsäurefreien Estern ausgeht und als Katalysator eine im Reaktionsgemisch lösliche Verbindung des vierwertigen Zinns einsetzt.This object is achieved according to the invention in the process of the type mentioned at the outset by starting from esters which are essentially free of water and fatty acids and using a compound of tetravalent tin which is soluble in the reaction mixture as the catalyst.
Erfindungsgemäß wird dem Reaktionsgemisch weder Fettsäure noch Wasser zugegeben. Das Methanol wird laufend entfernt, um das Reaktionsgleichgewicht in Richtung auf das Endprodukt Fettsäureamid zu verschieben. Daher treten die oben genannten unerwünschten Reaktionen zur Bildung von n-Methylamid, Fettsäure, Fettsäure-Methylamid nicht oder nur in äußerst geringem Umfang auf. Die Hauptreaktion nach dem erfindungsgemäßen Verfahren lautet:According to the invention, neither fatty acid nor water is added to the reaction mixture. The methanol is continuously removed to shift the reaction equilibrium towards the end product fatty acid amide. Therefore, the above-mentioned undesirable reactions for the formation of n-methylamide, fatty acid, fatty acid-methylamide do not occur or only to an extremely small extent. The main reaction in the process according to the invention is:
Fettsäuremethylester + Ammoniak = Fettsäureamid + Methanol,
wobei das Methanol laufend entfernt wird. Anstelle eines Fettsäure-Methylesters können auch andere Fettsäurealkylester, z. B. Fettsäure-Ethylester, eingesetzt werden, aber Fettsäure-Methylester bietet den Vorteil, daß das Nebenprodukt Methanol einen sehr niedrigen Siedepunkt hat und daher besonders leicht aus dem Reaktionsgemisch, insbesondere durch kontinuierliche oder zeitweise Reduzierung des Reaktionsdruckes, entfernt werden kann.Fatty acid methyl ester + ammonia = fatty acid amide + methanol, the methanol is continuously removed. Instead of a fatty acid methyl ester, other fatty acid alkyl esters, e.g. B. fatty acid ethyl ester, but fatty acid methyl ester has the advantage that the by-product methanol has a very low boiling point and can therefore be removed particularly easily from the reaction mixture, in particular by continuously or temporarily reducing the reaction pressure.
Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß im erfindungsgemäßen Verfahren hohe Umsätze bei sehr geringen Mengen an Nitril und Fettsäure im Endprodukt bei Drücken von höchstens 20 bar, insbesondere höchstens etwa 2 bis 6 bar, und Reaktionszeiten von deutlich weniger als 10 Stunden erreicht werden. Von besonderem Vorteil ist der praktisch nicht vorhandene Anteil von Fettsäure im Endprodukt. Eine eventuelle Bildung von Nitril wird in Kauf genommen, da dieses leicht abtrennbar ist.Surprisingly, it has been found that high conversions in the process according to the invention with very small amounts of nitrile and fatty acid in the end product at pressures of at most 20 bar, in particular at most about 2 to 6 bar, and reaction times of significantly less than 10 hours. The practically non-existent proportion of fatty acid in the end product is particularly advantageous. A possible formation of nitrile is accepted because it is easy to separate.
Da im Endprodukt keine Fettsäure enthalten ist, ist eine in der Regel aufwendige Entfernung dieses störenden Bestandteils erfindungsgemäß nicht erforderlich.Since there is no fatty acid in the end product, a generally complex removal of this disruptive constituent is not necessary according to the invention.
Insbesondere ist es überraschend, daß das erfmdungsgemäße Verfahren auch ohne die Anwesenheit von Fettsäure oder Wasser im Reaktionsgemisch zu hohen Ausbeuten von Fettsäureamid bei nur mäßigem Reaktionsdruck und mäßigen Reaktionstemperaturen sowie bei kurzen Reaktionszeiten führt.In particular, it is surprising that the process according to the invention leads to high yields of fatty acid amide at only moderate reaction pressure and moderate reaction temperatures and with short reaction times even without the presence of fatty acid or water in the reaction mixture.
Der im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte Katalysator kann in fester oder flüssiger Form vorliegen. Wesentlich ist nur, daß es sich dabei um eine im Reaktionsgemisch, also im Fettsäureester, lösliche, insbesondere organische, Verbindung des vierwertigen Zinns handelt.The catalyst used in the process according to the invention can be in solid or liquid form. It is only essential that this is a compound of tetravalent tin which is soluble, in particular organic, in the reaction mixture, that is to say in the fatty acid ester.
Überraschend ist außerdem, daß der für die Herstellung von Fettsäureamid aus freier Fettsäure typische Titan-Katalysator, z. B. "TYZOR LA" (Handelsname der Fa. Du Pont de Nemours), bei der Herstellung von Fettsäureamiden aus Fettsäureestern nur deutlich niedrigere Umsätze im Vergleich zum erfindungsgemäß eingesetzten Katalysator liefert, wie das unten aufgeführte Beispiel 1 zeigt.It is also surprising that the titanium catalyst typical of the production of fatty acid amide from free fatty acid, e.g. B. "TYZOR LA" (trade name of Du Pont de Nemours), in the production of fatty acid amides from fatty acid esters only provides significantly lower sales compared to the catalyst used according to the invention, as shown in Example 1 below.
Zur weiteren Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens ist es von Vorteil, wenn man die Reaktion bei einem leichten Überdruck durchführt. Daher wird vorgeschlagen, daß man die Reaktion bei einem Überdruck von mindestens 3 bar und insbesondere bei einem Überdruck von 3 bis 6 bar durchführt. Schon der im Vergleich zum Stand der Technik nur geringe Überdruck von 3 bis 6 bar führt zu einer deutlichen weiteren Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß man die Reaktion bei Temperaturen von 140 bis 200 °C und insbesondere bei Temperaturen von 150 bis 180 °C durchführt. Die vorgeschlagenen Reaktionstemperaturen liegen also deutlich niedriger als die aus dem Stand der Technik bekannten Werte, wodurch eine weitere Verbesserung der Wirtschaftlichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht wird.To further improve the economics of the process, it is advantageous to carry out the reaction at a slight excess pressure. It is therefore proposed that the reaction be carried out at an excess pressure of at least 3 bar and in particular at an excess pressure of 3 to 6 bar. Even the low pressure of only 3 to 6 bar compared to the prior art leads to a significant further improvement in the economy of the process. It is also proposed that the reaction be carried out at temperatures of 140 to 200 ° C and in particular at temperatures of 150 to 180 ° C. The proposed reaction temperatures are therefore significantly lower than the values known from the prior art, whereby a further improvement in the economy of the process according to the invention is achieved.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich batchweise oder auch kontinuierlich durchführen, wobei letztere Variante bevorzugt ist. Zum einen wird vorgeschlagen, daß man das Verfahren batchweise durchführt und zur Entfernung des gebildeten niederen Alkohols während der Reaktion von Zeit zu Zeit den Druck absenkt. Durch die dadurch erreichte laufende Entfernung des niederen Alkohols verschiebt sich das Reaktionsgleichgewicht hin zu den gewünschten Fettsäureamiden. Außerdem wird die unerwünschte Bildung von Alkylamid und Wasser durch Reaktion des niederen Alkohols mit Ammoniak weitgehend vermieden.The process according to the invention can be carried out batchwise or continuously, the latter variant being preferred. On the one hand, it is proposed that the process be carried out batchwise and the pressure reduced from time to time to remove the lower alcohol formed during the reaction. As a result of the ongoing removal of the lower alcohol, the reaction equilibrium shifts towards the desired fatty acid amides. In addition, the undesirable formation of alkyl amide and water by reaction of the lower alcohol with ammonia is largely avoided.
Alternativ wird vorgeschlagen, daß man das Verfahren kontinuierlich, insbesondere in einer Reaktionskolonne, durchführt und der unter den Reaktionsbedingungen entstehende gasförmige niedere Alkohol kontinuierlich entfernt wird. Die Vorteile sind bereits genannt worden.Alternatively, it is proposed that the process be carried out continuously, in particular in a reaction column, and the gaseous lower alcohol formed under the reaction conditions is continuously removed. The advantages have already been mentioned.
Im kontinuierlichen Verfahren ist es außerdem von Vorteil, wenn man den flüssigen Fettsäureester zusammen mit dem Katalysator im Gegenstrom zum gasförmigen Ammoniak innerhalb der Reaktionskolonne führt. Die Gegenstromfahrweise erhöht die Ausbeute und verkürzt die Reaktionszeit. Zur weiteren Verbesserung der Wirtschaftlichkeit ist es außerdem von Vorteil, wenn man das Ammoniak im Kreislauf durch den Reaktor führt, wobei man vor der Rückführung den niederen Alkohol abtrennt.In the continuous process, it is also advantageous if the liquid fatty acid ester together with the catalyst is passed in countercurrent to the gaseous ammonia within the reaction column. The countercurrent procedure increases the yield and shortens the reaction time. To further improve the economy, it is also advantageous if the ammonia is circulated through the reactor, the lower alcohol being separated off before recycling.
In einer kontinuierlich arbeitenden Anlage zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt, den Reaktorteil unter Überdruck und den übrigen Teil drucklos oder mit nur geringem Druck zu betreiben. Daher wird vorgeschlagen, daß man die Abtrennung der entstandenen Nebenprodukte unter niedrigerem Druck als dem Reaktionsdruck vornimmt. Dadurch wird unter anderem erreicht, daß ein sehr hoher oder praktisch der gesamte Anteil an niederem Alkohol aus dem rückzuführenden Ammoniakgas abgetrennt wird.In a continuously operating plant for carrying out the process according to the invention, it is preferred to operate the reactor part under excess pressure and the remaining part without pressure or with only low pressure. It is therefore proposed that the by-products formed be separated off under a pressure lower than the reaction pressure. This ensures, among other things, that a very high or practically all of the lower alcohol is separated from the ammonia gas to be recycled.
Insbesondere ist es von Vorteil, wenn man Fettsäuremethylester einsetzt, welcher zum einen preiswert und in großen Mengen verfügbar ist. Zum anderen entsteht als
Nebenprodukt Methanol, welcher infolge seines sehr niedrigen Siedepunktes besonders leicht und vollständig entfernbar ist.It is particularly advantageous if fatty acid methyl esters are used, which are inexpensive and available in large quantities. On the other hand arises as By-product methanol, which is particularly easy and completely removable due to its very low boiling point.
Schließlich wird noch vorgeschlagen, daß man als Katalysator Dibutylzinnoxid verwendet. Bei der Verwendung dieses Katalysators wurde überraschenderweise festgestellt, daß im Reaktionsprodukt überhaupt kein Anteil von Fettsäure enthalten war. Ein weiterer besonders gut geeigneter Katalysator ist Dibutylzinndilaurat.Finally, it is proposed that dibutyltin oxide be used as the catalyst. When using this catalyst, it was surprisingly found that the reaction product contained no proportion of fatty acid at all. Another particularly suitable catalyst is dibutyltin dilaurate.
Zur Aufarbeitung wird vorgeschlagen, daß man aus dem Reaktionsprodukt den darin enthaltenen Fettsäureester und eventuell entstandenes Fettsäure-Nitril, insbesondere destillativ, abtrennt. Die Abtrennung von Nitril und Fettsäureester kann destillativ über Kopf vorgenommen werden.For working up, it is proposed that the fatty acid ester contained therein and any fatty acid nitrile which may be formed be separated off from the reaction product, in particular by distillation. The nitrile and fatty acid ester can be separated off overhead.
Von Vorteil ist es außerdem, wenn man aus dem Reaktionsprodukt auch den Katalysator abtrennt. Dazu wird vorgeschlagen, den Katalysator durch Überkopfdestillation des Amids abzutrennen.It is also advantageous if the catalyst is also separated off from the reaction product. For this purpose, it is proposed to remove the catalyst by distilling the amide overhead.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie Vergleichsbeispiele, teilweise anhand von Zeichnungen, näher beschrieben. Es zeigenExemplary embodiments of the invention and comparative examples are described in more detail below, partly with reference to drawings. Show it
Figur 1 eine Anlage zur batchweisen Durchführung des erfindungsgemäßen1 shows a plant for batchwise implementation of the invention
Verfahrens undProcedure and
Figur 2 eine Anlage zur kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens.Figure 2 shows a plant for the continuous implementation of the method.
Beispiele 1 und 2Examples 1 and 2
Versuche wurden mit einer Anlage entsprechend Figur 1 gefahren, welche batchweise arbeitet. In einem Reaktor 1 wurde Fettsäuremethylester vorgelegt. Der als Rührkessel ausgebildete Reaktor 1 ist von einem Mantel 2 mit einer elektrischen Heizung umgeben. Der Auslaß des Reaktors ist über ein 3-Wege-Ventil 3 und ein Druck- Reduzier- und Regel-Ventil 4 mit einer Ammoniakquelle 5, nämlich einer unter 6 bar stehenden Ammoniakflasche, verbunden. Die Temperatur im Inneren des Reaktors und an dessen Ein- und Auslaß wurde durch entsprechende Meßgeräte 6 erfaßt.Experiments were carried out with a system corresponding to Figure 1, which works in batches. Fatty acid methyl ester was placed in a reactor 1. The reactor 1 designed as a stirred tank is surrounded by a jacket 2 with an electric heater. The outlet of the reactor is connected via a 3-way valve 3 and a pressure reducing and regulating valve 4 to an ammonia source 5, namely an ammonia bottle under 6 bar. The temperature inside the reactor and at its inlet and outlet was recorded by appropriate measuring devices 6.
In den nachfolgend erläuterten Versuchen wurde mit einem Edelstahlreaktor 1 mit einem Fassungsvermögen von 1 Liter und einer elektrischen Mantelheizung zum Erzeugen von Temperaturen bis zu 350 °C gearbeitet. Die Versuchsbedingungen und Ergebnisse sind in den Tabellen 1 und 2 zusammengefaßt.
Tabelle 1 : VersuchsbedingungenIn the experiments explained below, a stainless steel reactor 1 with a capacity of 1 liter and an electrical jacket heater were used to generate temperatures up to 350 ° C. The test conditions and results are summarized in Tables 1 and 2. Table 1: Test conditions
Tabelle 2: ErgebnisseTable 2: Results
Die Prozent-Angaben verstehen sich als Gew.-%.The percentages are percentages by weight.
Im Beispiel 1 (Vergleichsbeispiel) wurde ein Versuch mit dem flüssigen Katalysator "TYZOR LA" (Produkt der Fa. Du Pont de Nemours) durchgeführt. Dabei handelt es sich um Diammoniumdihydroxybis(lactato(2-)- 01 ,02)titanat(2-).In example 1 (comparative example), a test was carried out with the liquid catalyst "TYZOR LA" (product from Du Pont de Nemours). These are diammonium dihydroxybis (lactato (2 -) - 01, 02) titanate (2-).
Im Beispiel 2 wurde ein erfindungsgemäßer Versuch mit dem in fester Form vorliegenden Katalysator "TEGOKAT 248" (Produkt der Fa. Goldschmidt France) durchgeführt. Es handelt sich um amorphes Dibutylzinnoxid (C4 Hg^SnO.In Example 2, an experiment according to the invention was carried out with the catalyst "TEGOKAT 248" (product from Goldschmidt France) in solid form. It is amorphous dibutyltin oxide (C4 Hg ^ SnO.
Bei den in der Tabelle aufgeführten "Entspannungen" wurde der Ammoniak-Druck auf Normaldruck reduziert, um danach wieder auf den maximalen Druck erhöht zu werden. Bemerkenswert ist der sehr niedrige Gehalt an Fettsäure im Reaktionsprodukt, der sogar unterhalb der Nachweisgrenze lag.In the "depressions" listed in the table, the ammonia pressure was reduced to normal pressure and then increased again to the maximum pressure. The very low content of fatty acid in the reaction product, which was even below the detection limit, is remarkable.
Beipiele 3 und 4Examples 3 and 4
Besonders vorteilhaft ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in kontinuierlicher Fahrweise mit einer Reaktionskolonne. Eine entsprechende Anlage ist beispielhaft in Figur 2 dargestellt. Die Reaktion findet in einer Reaktionskolonne 7 mit
eingebauten Böden 8 unter erhöhtem Druck statt. Am Fuß der Kolonne wird gasförmiges Ammoniak und am Kopf der Kolonne Fettsäuremethylester zusammen mit dem erfindungsgemäß eingesetzten Katalysator eingespeist. Der flüssige Methylester mit dem darin gelösten Katalysator fließt über die Böden 8 nach unten. Das gasförmige Ammoniak strömt von unten nach oben entgegen und verläßt über ein Druckreduzierventil 9 den Reaktionsbereich. Von hier ab wird ohne Überdruck oder mit nur sehr geringem Überdruck gearbeitet. Das gasförmige Ammoniak zusammen mit dem ebenfalls gasförmigen Methanol wird zur Ammoniak-Regeneration 10 geführt, wo Methanol abgetrennt wird und das gereinigte Ammoniakgas über eine Rückführleitung 11 und einen Kompressor 12 wieder in die Reaktionskolonne 7 eingespeist wird. Am Fuß der Kolonne wird das flüssige Produkt über ein weiteres Druckreduzier- Ventil 13 zu einer Trenneinrichtung 14 abgeleitet, in welcher das nach der Druckreduzierung gasförmige Methanol sowie Ammoniak abgetrennt werden. Diese Gase gelangen ebenfalls in die Ammoniak-Regeneration 10. Das Rohprodukt, das außer Fettsäureamid noch Fettsäuremethylester enthält, wird destillativ aufgearbeitet, wobei Methylester und Nitril als Vorlauf über Kopf abgetrennt werden. Der Katalysator kann, falls gewünscht, durch Kristallisation in einem Lösungsmittel ebenfalls abgetrennt werden.It is particularly advantageous to carry out the process according to the invention in a continuous procedure with a reaction column. A corresponding system is shown as an example in FIG. 2. The reaction takes place in a reaction column 7 built-in floors 8 under increased pressure. Gaseous ammonia is fed in at the bottom of the column and fatty acid methyl ester is fed in at the top of the column together with the catalyst used according to the invention. The liquid methyl ester with the catalyst dissolved therein flows down over the trays 8. The gaseous ammonia flows from bottom to top and leaves the reaction area via a pressure reducing valve 9. From here on, work is carried out without overpressure or with only very slight overpressure. The gaseous ammonia together with the likewise gaseous methanol is fed to the ammonia regeneration 10, where methanol is separated off and the cleaned ammonia gas is fed back into the reaction column 7 via a return line 11 and a compressor 12. At the bottom of the column, the liquid product is discharged via a further pressure reducing valve 13 to a separation device 14, in which the gaseous methanol and ammonia are separated off after the pressure reduction. These gases also end up in ammonia regeneration 10. The crude product, which contains fatty acid methyl ester in addition to fatty acid amide, is worked up by distillation, with methyl ester and nitrile being separated off overhead as a first step. If desired, the catalyst can also be separated off by crystallization in a solvent.
In eine Reaktionskolonne mit 17 Böden wurde gemäß Figur 2 Fettsäuremethylester zu Fettsäureamid umgesetzt. Eingesetzt wurde der Taigfettsäure-Methylester "Edenor METi 05" (Produkt der Fa. Henkel KGaA) mit einem Durchsatz von etwa 0,5 l/h. Es wurde mit einem Durchsatz an NH3 von 117 g/h in Beispiel 3 und 134 g/h in Beispiel 4 gearbeitet. Als Katalysator wurde im Beispiel 3 "TEGOKAT 218" (Produkt der Fa. Goldschmidt France), nämlich ein in flüssiger Form vorliegendes Dibutylzinndilaurat (C4Hc))Sn(OOC-R)2 eingesetzt. Der Katalysator in Beispiel 4 war der bereits oben genannte "TEGOKAT 248". Die übrigen Versuchsbedingungen und die Ergebnisse sind in den Tabellen 3 und 4 aufgeführt.According to FIG. 2, fatty acid methyl ester was converted into fatty acid amide in a reaction column with 17 trays. The tallow acid methyl ester "Edenor METi 05" (product from Henkel KGaA) was used with a throughput of about 0.5 l / h. A NH3 throughput of 117 g / h in Example 3 and 134 g / h in Example 4 was used. In example 3 "TEGOKAT 218" (product from Goldschmidt France), namely a dibutyltin dilaurate (C4Hc)) Sn (OOC-R) 2 present in liquid form, was used as the catalyst. The catalyst in Example 4 was the "TEGOKAT 248" already mentioned above. The other test conditions and the results are listed in Tables 3 and 4.
Tabelle 3Table 3
Tabelle 4 Table 4
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Reaktor (Rührreaktor)Reactor (stirred reactor)
Mantelcoat
Drei-Wege-VentilThree-way valve
VentilValve
Ammoniakquelleammonia source
Temperatur-MeßgerätA temperature measuring device
Reaktionskolonnereaction column
Bodenground
VentilValve
Ammoniak-RegenerationAmmonia regeneration
RückführleitungReturn line
Kompressorcompressor
VentilValve
Trenneinrichtung
separator