FR2463126A1 - Conversion of succinonitrile to 2-pyrrolidone - by hydrolysis followed by hydrogenation over a heterogeneous catalyst - Google Patents

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FR2463126A1 FR7920789A FR7920789A FR2463126A1 FR 2463126 A1 FR2463126 A1 FR 2463126A1 FR 7920789 A FR7920789 A FR 7920789A FR 7920789 A FR7920789 A FR 7920789A FR 2463126 A1 FR2463126 A1 FR 2463126A1
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D201/00Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
    • C07D201/02Preparation of lactams
    • C07D201/08Preparation of lactams from carboxylic acids or derivatives thereof, e.g. hydroxy carboxylic acids, lactones or nitriles

Abstract

2-Pyrrolidone is produced by (a) hydrolysing succinonitrile with water at 150-300 (180-250) degrees C and 100-10,000 psig., and (b) hydrogenating the hydrolysis prod. at 200-300 degrees C and 100-10,000 psig. over a heterogeneous catalyst. Pref. step (b) is carried out in the presence of >=0.1 mol. NH3 and 1-400 mols. water per mol. hydrolysed succinonitrile. 2-Pyrrolidone is produced in high yield and may be used to mfr. polypyrrolidone (nylon-4). Pref. catalyst is Ru on a zirconia support.

Description

La présente invention concerne un procédé de production de 2-
pyrrolidone à partir de succinonitrile. La 2-pyrrolidone peut être utilisée pour la
production de polypyrrolidone ("Nylon-4").
The present invention relates to a process for the production of 2-
pyrrolidone from succinonitrile. 2-pyrrolidone can be used for the
production of polypyrrolidone ("Nylon-4").

Divers procédés ont été décrits pour la production de 2:.  Various processes have been described for the production of 2 :.

pyrrolidone. Par exemple, le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 644 492:
décrit un procédé de production de 2-pyrrolidone par mise en contact de.
pyrrolidone. For example, U.S. Patent No. 3,644,492:
describes a process for the production of 2-pyrrolidone by contacting.

succinonitrile avec de l'hydrogène sous pression en présence d'un ca,talyseur-
d'hydrogénation et d'un solvant organique contenant de l'azote, à une.tempé---
rature de 80 à 2000C pendant une période inférieure à 3,7 minutes, l'opération
étant suivie d'une étape d'hydrolyse conduite par addition d'eau ou d'une solution
aqueuse d'ammoniac au mélange réactionnel provenant de l'étape précédente,
puis d'un chauffage du mélange réactionnel à une température de 200 à 300 C.
succinonitrile with hydrogen under pressure in the presence of ca, talyseur-
of hydrogenation and an organic solvent containing nitrogen, at a temperate ---
stripping from 80 to 2000C for a period of less than 3.7 minutes, the operation
being followed by a hydrolysis step carried out by adding water or a solution
aqueous ammonia to the reaction mixture from the previous step,
then heating the reaction mixture to a temperature of 200 to 300 C.

Le brevet belge n 839 091 décrit également un procédé de produc
tion de 2-pyrrolidone à partir de succinonitrile, dont les étapes de réaction 5 comprennent une hydrogénation suivie d'une hydrolyse. Conformément ay proche
dé décrit dans ce brevet belge, du succinonitrile est soumis- à une hydrogenation:
en phase liquide en présence d'ammoniac sous pression partielle d'hydrogène
comprise entre 1 et 50 bars, et le produit de réaction ainsi obtenu est traité en
phase liquide avec de l'eau, à température élevée. Les rendements indiqués dans-
C les exemples du brevet belge vont de 78 à 86 moles 96.
Belgian patent n 839 091 also describes a production process
tion of 2-pyrrolidone from succinonitrile, the reaction steps of which include hydrogenation followed by hydrolysis. In accordance with close
As described in this Belgian patent, succinonitrile is subjected to hydrogenation:
in liquid phase in the presence of ammonia under partial pressure of hydrogen
between 1 and 50 bars, and the reaction product thus obtained is treated in
liquid phase with water, at high temperature. The yields indicated in-
C the examples of the Belgian patent range from 78 to 86 moles 96.

Plusieurs brevets ont décrit un procédé à une seule étape pour la
transformation de succinonitrile en 2-pyrrolidone, comme c'est le cas, par
exemple, des brevets des Etats-Unis d'Amérique n 3 095 423, n 3 781 298,
n 3 966 763 et n 4 Q36 836. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3 095 423 précité indique des rendements d'environ 25 % pour un procédé dans lequel du
succinonitrile est chauffé en présence d'eau à une température de 20 à 200 C ét
en présence d'un catalyseur d'hydrogénation et - d'hydrogène sous pression mano --
métrique d'au moins 35 bars.Ce brevet indique également que la présence
d'ammoniac dans la zone de réaction est avantageuse parce qu'elle supprime la
formation d'amines secondaires. Les catalyseurs indiqués dans le brevet des
Etats-Unis d'Amérique n 3 095 423 précité comprennent l'oxyde de ruthénium,
l'oxyde de platine, des catalyseurs à base de métaux nobles tels que le platine et
le palladium fixés sur du carbone ou de l'alumine, le nickel de Raney et le cobalt
de Raney.
Several patents have described a single step process for the
transformation of succinonitrile into 2-pyrrolidone, as is the case, by
example, U.S. Patents 3,095,423, 3,781,298,
No. 3,966,763 and No. 4 Q36 836. The aforementioned United States patent No. 3,095,423 indicates yields of about 25% for a process in which
succinonitrile is heated in the presence of water to a temperature of 20 to 200 C et
in the presence of a hydrogenation catalyst and - hydrogen under mano pressure -
metric of at least 35 bar. This patent also indicates that the presence
of ammonia in the reaction zone is advantageous because it removes the
formation of secondary amines. The catalysts indicated in the patent of
United States of America No. 3,095,423 supra includes ruthenium oxide,
platinum oxide, catalysts based on noble metals such as platinum and
palladium fixed on carbon or alumina, Raney nickel and cobalt
from Raney.

Le.brevet.des Etats-Unis d'Amérique n 3 781 298 précite décrit la
réaction du succinonitrile avec l'hydrogène- en l'absence. d'une addition d'ammo---
niac et;-en-- présence d'un:-catalyeur consistant-- en--cobalt - de Raney à une
température de 250 à 300 C et à -une -pression manométrique d'hydrogène d'environ 140 à 245 bars, pour obtenir la 2-pyrrolidone. Un rendement d'environ 62 moles 96 est indiqué dans ce même brevet.
The U.S. Patent No. 3,781,298 supra describes the
reaction of succinonitrile with hydrogen - in the absence. of an addition of ammonium ---
niac and; -in-- presence of: -catalyeur consisting of - cobalt - of Raney at a
temperature from 250 to 300 C and at a -pressure hydrogen pressure of about 140 to 245 bar, to obtain 2-pyrrolidone. A yield of approximately 62 moles 96 is indicated in this same patent.

Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3 966 763 précité décrit un procédé d'hydrogénation à une seule étape en présence d'eau, pour la transformation de succinonitrile en 2-pyrrolidone, procédé dans lequel un activateur tel que la 2-pyrrolidone est utilisé et des rendements de 38 à 56 96 sont obtenus. U.S. Patent 3,966,763, supra, describes a single-stage hydrogenation process in the presence of water for the transformation of succinonitrile to 2-pyrrolidone, a process in which an activator such as 2 -pyrrolidone is used and yields of 38 to 56 96 are obtained.

Un autre procédé à une seule étape pour la transformation de succinonitrile en 2-pyrrolidone est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 4 036 836 précité, qui indique des rendements de 46 à 59,5 moles 96 lorsque le borure de nickel est utilisé comme catalyseur. Another one-step process for converting succinonitrile to 2-pyrrolidone is described in the aforementioned U.S. Patent 4,036,836, which indicates yields of 46 to 59.5 mol 96 when the boride nickel is used as a catalyst.

L'acide succinique et l'anhydride maléique ont aussi été indiqués à titre d'exemples de charges utilisées dans la production de gamma-butyrolactone, que l'on peut faire réagir avec l'ammoniac pour produire la 2-pyrrolidone. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 3 890 361 décrit la transformation de l'acide succinique, de l'anhydride succinique, de l'acide maléique ou de l'anhydride maléique en gamma-butyrolactone par contact de la charge avec de l'hydrogène en présence d'un catalyseur d'hydrogénation consistant en un mélange uniforme de nickel, de molybdène et d'un troisième composant choisi entre le baryum et le thallium. L'hydrogénation est conduite à 180-3000C sous pression de 30 à 200 bars.Comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 975 400, la gamma-butyrolactone peut être transformée en le lactame correspondant, c'est-à-dire la 2-pyrrolidone, par traitement à l'ammoniac, en présence ou en l'absence d'eau, à 180-3400C et sous des pressions de 25 à 280 F;3rs.  Succinic acid and maleic anhydride have also been shown as examples of fillers used in the production of gamma-butyrolactone, which can be reacted with ammonia to produce 2-pyrrolidone. U.S. Patent 3,890,361 describes the transformation of succinic acid, succinic anhydride, maleic acid or maleic anhydride to gamma-butyrolactone by contact of the filler with hydrogen in the presence of a hydrogenation catalyst consisting of a uniform mixture of nickel, molybdenum and a third component chosen from barium and thallium. The hydrogenation is carried out at 180-3000C under pressure of 30 at 200 bars. As described in US Pat. No. 3,975,400, gamma-butyrolactone can be transformed into the corresponding lactam, i.e. 2-pyrrolidone, by treatment with ammonia, in the presence or absence of water, at 180-3400C and under pressures from 25 to 280 F; 3rs.

La transformation directe de l'acide succinique ou de l'anhydride maléique en 2-pyrrolidone est décrite dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique nt 3 812 148, nO 3 812 149 et n" 3 884 936. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 812 148 précité décrit la réaction de l'acide succinique ou de son précurseur avec l'hydrogène et l'ammoniac en milieu aqueux dans un rapport molaire de l'ammoniac à l'acide succinique de 1,3:1 à 1:7:1, à une température de 250 à 275"C, à une pression manométrique de 105 à 140 bars et en présence d'un catalyseur au ruthénium fixé sur l'alumine. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 812 149 précité est identique, excepté qu'un catalyseur au rhodium y est' utilisé.Ces deux brevets mentionnent des rendements en 2-pyrrolidone atteignant 90 ou 35 96. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3 884 936 précité décrit egalement une préparation directe de 2-pyrrolidone par réaction d'acide maléique ou d'anhydride maléique avec l'hydrogène et l'ammoniac en milieu aqueux dans un rapport molaire de l'ammoniac à l'acide ou l'anhydride maléique de 1:1 à 1,2:1 en utilisant comme catalyseur le palladium fixé sur du carbone.  The direct transformation of succinic acid or maleic anhydride into 2-pyrrolidone is described in US Patents 3,812,148, 3,812,149 and 3,884,936. - United States of America No. 3,812,148 cited above describes the reaction of succinic acid or its precursor with hydrogen and ammonia in aqueous medium in a molar ratio of ammonia to succinic acid of 1.3 : 1 to 1: 7: 1, at a temperature of 250 to 275 "C, at a gauge pressure of 105 to 140 bars and in the presence of a ruthenium catalyst fixed on the alumina. The aforementioned US Patent No. 3,812,149 is identical except that a rhodium catalyst is used therein. These two patents mention yields of 2-pyrrolidone of 90 or 35%. United States of America No. 3,884,936 cited above also describes a direct preparation of 2-pyrrolidone by reaction of maleic acid or maleic anhydride with hydrogen and ammonia in aqueous medium in a molar ratio of ammonia to 1 1: 1 to 1.2: 1 maleic acid or anhydride using palladium fixed on carbon as catalyst.

La présente invention, qui propose un procédé à deux étapes pour la production de 2-pyrrolidone, implique une étape d'hydrolyse d'un nitrile comme décrit de façon détaillée dans ce qui suit. L'hydrolyse de groupes nitrile a été décrite dans l'art antérieur (voir, par exemple, Morrison et Boyd, "Organic
Chemistry", seconde édition, 1966, page 588).
The present invention, which provides a two-step process for the production of 2-pyrrolidone, involves a step of hydrolyzing a nitrile as described in detail in the following. The hydrolysis of nitrile groups has been described in the prior art (see, for example, Morrison and Boyd, "Organic
Chemistry ", second edition, 1966, page 588).

La présente invention propose un procédé de production de 2pyrrolidone, procédé qui consiste: (a) à faire entrer du succinonitrile, en contact avec de l'eau à une
température de 150 à 300 C et à une pression manométrique de 3,5
à 700 bars pour hydrolyser ainsi le succinonitrile, et (b) à faire entrer le succinonitrile hydrolysé en contact avec de
l'hydrogène en présence d'un catalyseur hétérogène d'hydrogé
nation, à une température de 200 à 3000C et à une pression
manométrique de 7 à 700 bars, pour obtenir ainsi la 2-pyrrolidone.
The present invention provides a process for the production of 2pyrrolidone, which process comprises: (a) bringing succinonitrile into contact with water at a
temperature from 150 to 300 C and a gauge pressure of 3.5
at 700 bars to thereby hydrolyze the succinonitrile, and (b) bringing the hydrolyzed succinonitrile into contact with
hydrogen in the presence of a heterogeneous hydrogenated catalyst
nation, at a temperature of 200 to 3000C and at a pressure
pressure from 7 to 700 bars, to obtain 2-pyrrolidone.

Entre autres facteurs, la présente invention est basée sur le fait constaté que, lorsqu'on part d'une charge formée de succinonitrile, on obtient par hydrolyse suivie d'une hydrogénation conformément à la présente invention, un rendement élevé en 2-pyrrolidone. Le rendement élevé obtenu parce procédé est particulièrement inattendu, du fait que la séquence des étapes impliquées dans la présente invention, c'est-à-dire une hydrolyse suivie d'une hydrogénation, est l'inverse de la séquence de deux étapes enseignée dans l'art antérieur pour l'obtention de 2-pyrrolidone à partir de succinonitrile. Among other factors, the present invention is based on the fact that, when starting from a charge formed of succinonitrile, a high yield of 2-pyrrolidone is obtained by hydrolysis followed by hydrogenation in accordance with the present invention. The high yield obtained by process is particularly unexpected, since the sequence of steps involved in the present invention, i.e., hydrolysis followed by hydrogenation, is the reverse of the two-step sequence taught in the prior art for obtaining 2-pyrrolidone from succinonitrile.

De préférence, l'hydrolyse du succinonitrile conformément à la présente invention est conduite à une température d'environ 180 f, 250"C. Une température d'environ 190 à 2300C est particulièrement appréciée. Les pressions que l'on apprécie pour l'étape d'hydrolyse sont suffisantes pour maintenir l'eau en phase liquide présente dans la zone réactionnelle d'hydrolyse à la température élevée utilisée pour l'hydrolyse. Habituellement, la pression manométrique est maintenue entre 7 et 70 bars. Preferably, the hydrolysis of succinonitrile in accordance with the present invention is carried out at a temperature of approximately 180 ° C., 250 ° C. A temperature of approximately 190 to 2300 ° C. is particularly appreciated. hydrolysis steps are sufficient to maintain the water in the liquid phase present in the hydrolysis reaction zone at the elevated temperature used for hydrolysis, usually the gauge pressure is maintained between 7 and 70 bars.

Les rapports molaires eau : succinonitrile que l'on préfère dans la charge soumise à l'opération hydrolyse se situe entre environ 200:1 et 2:1 et notamment entre environ 30:1 et 5:1. La durée de contact, dans l'étape d'hydrolyse, peut aller de 0,1 à 20 heures, et de préférence de 0,25 à 4 heures. The water: succinonitrile molar ratios which are preferred in the feed subjected to the hydrolysis operation is between approximately 200: 1 and 2: 1 and in particular between approximately 30: 1 and 5: 1. The contact time, in the hydrolysis step, can range from 0.1 to 20 hours, and preferably from 0.25 to 4 hours.

L'opération dhydrolyse peut être catalysée par l'addition d'acides ou de bases. Toutefois, des acides forts ou des bases fortes tendent à être désactivées par les produits carboxylés et ammoniés de l'hydrolyse. De même, leur présence complique la séparation du produit. Par conséquent, il est préférable de ne pas utiliser ces catalyseurs. On peut améliorer légèrement la vitesse d'hydrolyse en ajoutant de l'ammoniaque ou des composés carboxylés pour modifier la proportion égale de ces groupes basiques et acides faibles qui sont formés dans la réaction d'hydrolyse.Ce résultat peut être obtenu de deux façons simples (1) un peu d'ammoniaque, qui est un sous-produit net du procédé à deux
étapes, peut être recyclé dans l'étape d'hydrolyse, ou bien (2) un peu de produit d'hydrolyse peut être recyclé dans cette zone
après élimination d'un peu d'ammoniac.
The hydrolysis operation can be catalyzed by the addition of acids or bases. However, strong acids or strong bases tend to be deactivated by the carboxylated and ammoniated products of hydrolysis. Likewise, their presence complicates the separation of the product. Therefore, it is preferable not to use these catalysts. The rate of hydrolysis can be slightly improved by adding ammonia or carboxylated compounds to change the equal proportion of these basic groups and weak acids which are formed in the hydrolysis reaction. This can be achieved in two simple ways (1) a little ammonia, which is a net by-product of the two process
stages, can be recycled in the hydrolysis stage, or (2) some hydrolysis product can be recycled in this area
after removing a little ammonia.

Les conditions d'hydrolyse sont de préférence maintenues de manière que l'un au moins des groupes nitrile du succinonitrile soit converti en un groupe de type carboxyle, c'est-à-dire en un amide ou en un groupe carboxyle ou en son sel d'ammonium. L'autre groupe nitrile du succinonitrile peut rester -libre en donnant un produit réactionnel qui convient à la seconde étape du procédé de l'invention, à savoir l'étape d'hydrogénation/cyclisation. The hydrolysis conditions are preferably maintained so that at least one of the nitrile groups of the succinonitrile is converted into a carboxyl type group, that is to say into an amide or into a carboxyl group or into its salt ammonium. The other nitrile group of succinonitrile can remain free, giving a reaction product which is suitable for the second stage of the process of the invention, namely the hydrogenation / cyclization stage.

Conformément à l'invention, les conditions d'hydrolyse sont établies de préférence de manière qu'au moins une portion du succinonitrile soit convertie en produits du type acide succinique, par exemple divers amides et divers sels d'ammonium. Des conditions qui conviennent à la conversi d'une proportion relativement grande de- succinonitrile en composés d'acide succinique impliquent une température plus haute ou de plus longues périodes que celles qui sont utilisées pour la conversion d'un seul des groupes nitrile du succinonitrile en un groupe de type carboxyle. According to the invention, the hydrolysis conditions are preferably established so that at least a portion of the succinonitrile is converted into products of the succinic acid type, for example various amides and various ammonium salts. Conditions suitable for the conversion of a relatively large proportion of succinonitrile to succinic acid compounds involve a higher temperature or longer periods of time than those used for the conversion of only one of the nitrile groups of succinonitrile to a carboxyl type group.

Pour étape d'hydrogénation, la température peut aller d'environ 20 à 300"C selon le produit de l'étape d'hydrolyse. Dans une forme de réalisation de l'invention, le mélange hydrolysé est soumis à une hydrogénation en deux étapes. For the hydrogenation stage, the temperature can range from approximately 20 to 300 ° C. depending on the product of the hydrolysis stage. In one embodiment of the invention, the hydrolysed mixture is subjected to a hydrogenation in two stages .

Dans la première étape à basse température (environ 20-1500C), tous groupes nitrile résiduels sont hydrogénés. Dans la seconde étape (environ 200-3006C) des groupes de type carboxyle sont hydrogénés et une cyclisation en 2-pyrrolidone a lieu. Si l'on utilise. des conditions d'hydrolyse relativement douces, et s'il reste un nombre considérable de groupes nitrile, l'approche en deux étapes peut être désirable. Si l'on conduit une hydrolyse plus sévère, l'étape à basse température peut être inutile. Dans les deux cas, la température finale d'hydrogénation se situe avantageusement entre environ 200 et 3000C. Elle est de préférence comprise entre environ 210 et 2800C, notamment entre environ 215 et 255 C. In the first step at low temperature (around 20-1500C), all residual nitrile groups are hydrogenated. In the second step (about 200-3006C) carboxyl groups are hydrogenated and cyclization to 2-pyrrolidone takes place. If we use. relatively mild hydrolysis conditions, and if a considerable number of nitrile groups remain, the two-step approach may be desirable. If a more severe hydrolysis is carried out, the low temperature step may be unnecessary. In both cases, the final hydrogenation temperature is advantageously between around 200 and 3000C. It is preferably between approximately 210 and 2800C, in particular between approximately 215 and 255 C.

Une température d'environ 235"C s'est montrée particulièrement convenable pour l'étape d'hydrogénation de la présente invention.A temperature of about 235 "C has been found to be particularly suitable for the hydrogenation step of the present invention.

La pression manométrique de conduite de l'étape d'hydrogénation se situe avantageusement entre 7 et 700 bars, et de préférence entre environ 14 et 175 bars. La pression est de préférence suffisante pour maintenir l'eau et l'ammoniaque en phase liquide. The manometric pressure for conducting the hydrogenation stage is advantageously between 7 and 700 bars, and preferably between approximately 14 and 175 bars. The pressure is preferably sufficient to maintain the water and the ammonia in the liquid phase.

La charge de l'étape d'hydrogénation de la présente invention peut être le mélange total provenant de l'étape précédente d'hydrolyse du procédé, ou bien une portion de l'ammoniaque et/ou de l'eau peut être éliminée avant que le produit réactionnel de l'étape d'hydrolyse ne soit chargée dans l'étape dhydro- génation. De préférence, le mélange entier ou sensiblement entier résultant de l'étape d'hydrolyse est chargé dans l'étape d'hydrogénation de la présente invention. The feed of the hydrogenation step of the present invention may be the total mixture from the previous step of hydrolysis of the process, or a portion of the ammonia and / or water may be removed before the reaction product from the hydrolysis step is not loaded into the hydrogenation step. Preferably, the whole or substantially whole mixture resulting from the hydrolysis step is loaded into the hydrogenation step of the present invention.

Dans l'étape d'hydrolyse, de l'ammoniac est formé proportionnellement à la conversion des groupes nitrile du succinonitrile en groupes carboxyle. Ainsi, la quantité maximale théorique d'ammoniac qui peut être formée dans l'étape d'hydrolyse est 2 moles par mole de charge de succinonitrile introduite dans l'étape d'hydrolyse. Si le succinonitrile n'est hydrolysé que jusqu'au stade de l'amide, ce qui n'est habituellement pas le cas, il est alors préférable d'ajouter un peu d'ammoniaque à la charge introduite dans la zone d'hydrogénation, attendu qu'il y a peu ou qu'il n'y a pas d'ammoniaque dans l'effluent de l'étape d'hydrolyse qui est normalement chargé dans la zone d'hydrogénation.Les conditions qui règnent dans la zone de réaction d'hydrogénation sont de préférence maintenues de manière qu'il y ait au moins 0,10 mole et qu'il nty ait habituellement pas plus de 5,0 moles d'ammoniac par mole de corps réactionnel succinique. De préférence, la quantité d'ammoniac se situe entre 0,25 et 2 moles par mole de corps réactionnel succinique. In the hydrolysis step, ammonia is formed in proportion to the conversion of the nitrile groups of succinonitrile to carboxyl groups. Thus, the theoretical maximum amount of ammonia that can be formed in the hydrolysis step is 2 moles per mole of succinonitrile feed introduced in the hydrolysis step. If the succinonitrile is only hydrolyzed up to the amide stage, which is not usually the case, it is then preferable to add a little ammonia to the charge introduced into the hydrogenation zone, Since there is little or no ammonia in the effluent from the hydrolysis step which is normally charged in the hydrogenation zone. The conditions prevailing in the reaction zone Hydrogenation are preferably maintained so that there is at least 0.10 mole and there usually is not more than 5.0 moles of ammonia per mole of succinic reactant. Preferably, the amount of ammonia is between 0.25 and 2 moles per mole of succinic reaction substance.

L'evpression "corps réactionnel succinique" est utilisée à son sens général pour couvrir le succinonitrile hydrolysé, que son hydrolyse soit partielle ou totale ou qu'il contienne des groupes carboxyle ou des groupes amide. Si le corps réactionnel succinique qui se trouve dans l'étape d'hydrogénation est sous la forme d'un amide, de l'ammoniac se dégage dans la réaction d'hydrogénation/ cyclisation par laquelle la 2-pyrrolidone est produite dans la zone d'hydro- génation.Ainsi, la teneur en ammoniac dans la zone d'hydrogénation est maintenue non seulement par l'ammoniac qui peut être chargé dans l'étape d'hydrogénation comme partie de l'effluent réactionnel de l'étape dtydrolyse ou sous la forme d'un courant d'ammoniac ajouté séparément, mais aussi par' l'ammoniac qui peut être engendré à partir de la charge introduite dans la zone de réaction d'hydrogénation pendant que cette charge est convertie en 2pyrrolidone. The term "succinic reactant" is used in its general sense to cover hydrolyzed succinonitrile, whether its hydrolysis is partial or total or whether it contains carboxyl groups or amide groups. If the succinic reactant which is in the hydrogenation stage is in the form of an amide, ammonia is released in the hydrogenation / cyclization reaction by which 2-pyrrolidone is produced in zone d Hydrogenation. Thus, the ammonia content in the hydrogenation zone is maintained not only by the ammonia which can be charged in the hydrogenation stage as part of the reaction effluent of the hydrolysis stage or under the form of a stream of ammonia added separately, but also by ammonia which can be generated from the feed introduced into the hydrogenation reaction zone while this feed is converted into 2pyrrolidone.

De préférence, la réaction d'hydrogénation est conduite en phase liquide, l'eau constituant le milieu liquide. Le rapport molaire de l'eau au corps réactionnel succinique se situe de préférence entre 1:1 et 400:1, et notamment entre 2:1 et 50:1 dans la zone réactionnelle de l'étape d'hydrogénation. Tout comme l'ammoniaque, de l'eau peut éventuellement être ajoutée séparément dans la zone de réaction, et la quantité d'eau qui se trouve dans cette zone peut aussi être accrue par la transformation du corps réactionnel succinique en 2pyrrolidone.Dans le cas de la transformation de l'acide succinique en 2pyrrolidone, 3 moles d'eau sont engendrées, et dans le cas de la conversion de l'acide béta-cyanopropionique en 2-pyrrolidone, 1 mole d'eau est formée, tandis que dans la conversion du béta-cyanopropionamide en 2-pyrrolidone, il est formé une mole d'ammoniac, mais il n'est pas formé d'eau. Preferably, the hydrogenation reaction is carried out in the liquid phase, water constituting the liquid medium. The molar ratio of water to the succinic reactant is preferably between 1: 1 and 400: 1, and in particular between 2: 1 and 50: 1 in the reaction zone of the hydrogenation stage. Like ammonia, water can optionally be added to the reaction zone separately, and the amount of water in this zone can also be increased by converting the succinic reactant to 2pyrrolidone. from the transformation of succinic acid into 2pyrrolidone, 3 moles of water are generated, and in the case of the conversion of beta-cyanopropionic acid to 2-pyrrolidone, 1 mole of water is formed, while in the conversion of beta-cyanopropionamide to 2-pyrrolidone, one mole of ammonia is formed, but no water is formed.

La quantité d'hydrogène qui est chargée dans la zone de réaction d'hydrogénation est de préférence suffisante pour qu'il y ait un rapport de 2:1 à 200:1 moles d'hydrogène par mole de corps réactionnel succinique, c'est-à-dire par mole de la charge formée de succinonitrile hydrolysé introduite dans la zone d'hydrogénation. Eou tout cas, on charge de préférence une quantité suffisante d'hydrogène pour maintenir une pression partielle appréciable d'hydrogène en plus de la pression nécessaire pour maintenir les conditions de réaction en phase liquide du corps réactionnel succinique en présence d'eau à l'état liquide. La pression manométrique élevée se situe de préférence entre 35 et 175 bars, et notamment entre 70 et 140 bars. The amount of hydrogen which is charged into the hydrogenation reaction zone is preferably sufficient so that there is a ratio of 2: 1 to 200: 1 moles of hydrogen per mole of succinic reactant, this is ie per mole of the charge formed of hydrolysed succinonitrile introduced into the hydrogenation zone. In any case, a sufficient quantity of hydrogen is preferably charged to maintain an appreciable partial pressure of hydrogen in addition to the pressure necessary to maintain the reaction conditions in the liquid phase of the succinic reactant in the presence of liquid state. The high gauge pressure is preferably between 35 and 175 bars, and in particular between 70 and 140 bars.

Des catalyseurs avantageux à utiliser dans l'étape d'hydrogénation comprennent les métaux du groupe VIII, à savoir le fer, le cobalt, le nickel, le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'osmium, l'iridium et le platine. Les métaux "hydrogénation 4 groupe VIII que l'on apprécie compre-nent le cob-'t, le nickel, le ruthénium, le rhodium, le palladium, l'iridium et le platine. On apprécie particulièrement les métaux du groupe VIII tels que cobalt, nickel, palladium et ruthénium. Advantageous catalysts for use in the hydrogenation step include the Group VIII metals, namely iron, cobalt, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium and platinum. The "hydrogenation 4 group VIII metals which are appreciated include cob-'t, nickel, ruthenium, rhodium, palladium, iridium and platinum. Group VIII metals such as cobalt, nickel, palladium and ruthenium.

Le métal du groupe VIII est de préférence fixé sur un support, par exemple sur une matière réfractaire minérale telle que l'alumine ou la silice ou des mélanges d'alumine et de silice. L'oxyde de zirconium constitue un support particulièrement apprécié. The group VIII metal is preferably fixed on a support, for example on an inorganic refractory material such as alumina or silica or mixtures of alumina and silica. Zirconium oxide constitutes a particularly appreciated support.

Des catalyseurs du type cobalt de Raney qu nickel de Raney peuvent être utilisés dans l'étape d'hydrogénation. Le cobalt ou le nickel de
Raney est préparé conformément aux procédés connus de préparation de ces catalyseurs d'hydrogénation.
Raney cobalt or Raney nickel type catalysts can be used in the hydrogenation step. Cobalt or nickel from
Raney is prepared according to known methods for the preparation of these hydrogenation catalysts.

Un catalyseur d'hydrogénation particulièrement apprécié est le ruthénium fixé sur un support réfractaire tel que l'alumine, la silice, un mélange de silice et d'alumine, le carbone ou l'oxyde de zirconium. Une forme particu lièrement appréciée de catalyseur au ruthénium fixé sur un support est le ruthénium fixé sur de l'oxyde de zirconium, comme décrit en détail dans la demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 887 574, déposée le ler mars 1978. A particularly preferred hydrogenation catalyst is ruthenium fixed on a refractory support such as alumina, silica, a mixture of silica and alumina, carbon or zirconium oxide. A particularly preferred form of ruthenium catalyst attached to a support is ruthenium attached to zirconium oxide, as described in detail in U.S. Patent Application No. 887,574, filed March 1 1978.

Des quantités appréciées de métal ou de métaux du groupe VIII sur les supports mentionnés ci-dessus vont de 0,1 à 25 96 en poids et de préférence de 0,2 à 10 96 en poids. Preferred amounts of metal or Group VIII metals on the supports mentioned above range from 0.1 to 25% by weight and preferably from 0.2 to 10% by weight.

De préférence, la quantité de catalyseur utilisée dans la zone réactionnelle d'hydrogénation est de 0,01 à 5,0, et de préférence de 0,02 à 20 parties en poids de la charge réactionnelle succinique. Preferably, the amount of catalyst used in the hydrogenation reaction zone is from 0.01 to 5.0, and preferably from 0.02 to 20 parts by weight of the succinic reaction charge.

L'invention est illustrée par l'exemple suivant:
On charge dans un autoclave en acier inoxydable de 18,9 litres, équipé d'un agitateur, 21,25 moles de succinonitrile, 4,6 moles d'anhydride succinique et 352 moles d'eau. On charge le réacteur à la température ambiante, puis on le chauffe à 2100C. On maintient son contenu à cette température et à une pression manométrique d'environ 16,8 bars, sous agitation pendant environ 3 heures.
The invention is illustrated by the following example:
21.25 moles of succinonitrile, 4.6 moles of succinic anhydride and 352 moles of water are loaded into an 18.9 liter stainless steel autoclave equipped with a stirrer. The reactor is charged at room temperature, then heated to 2100C. Its content is maintained at this temperature and at a gauge pressure of approximately 16.8 bars, with stirring for approximately 3 hours.

De l'anhydride succinique est inclus comme catalyseur acide de l'hydrolyse; toutefois, d'autres essais effectués au laboratoire ont permis de déterminer que sa présence n'était pas indispensable. Succinic anhydride is included as an acid catalyst for hydrolysis; however, other laboratory tests have determined that its presence is not essential.

Une portion de 2000 g du produit réactionnel, c'est-à-dire l'effluent total du réacteur de 18,9 litres ci-dessus, est chargée dans un réacteur de 3,8 litres à la température ambiante. Un catalyseur d'hydrogénation (ruthénium à ;,8 96 fixé sur de l'oxyde de zirconium) est introduit en quantité de 150 g dans le réacteur de 3,8 litres, sous forme de poudre. De l'hydrogène gazeux est introduit à la température ambiante dans le réacteur jusqu a une pression manométrique de 105 à 133 bars. A 2000 g portion of the reaction product, i.e. the total reactor effluent of 18.9 liters above, is loaded into a 3.8 liter reactor at room temperature. A hydrogenation catalyst (ruthenium at;, 8 96 fixed on zirconium oxide) is introduced in an amount of 150 g into the 3.8 liter reactor, in the form of powder. Hydrogen gas is introduced at room temperature into the reactor up to a pressure of 105 to 133 bars.

On chauffe ensuite le réacteur à 235"C en agitant son contenu. On maintient la température à 2350C pendant environ 20 heures. The reactor is then heated to 235 "C while stirring its contents. The temperature is maintained at 2350C for approximately 20 hours.

Le produit de cette étape d'hydrogénation est analysé par chroma tographie; le rendement en 2-pyrrolidone est de 89 moles 96 sur la base du succinonitrile chargé dans l'étape d'hydrolyse. The product of this hydrogenation step is analyzed by chroma tography; the yield of 2-pyrrolidone is 89 mol 96 based on the succinonitrile charged in the hydrolysis step.

Dans un essai répété portant sur l'étape d'hydrogénation, on obtient un rendement d'environ 90 moles %, ce qui confirme le rendement élevé de 89 96 - obtenu ci-dessus. Dans cet essai répété, on utilise un réacteur de un litre pour l'étape d'hydrogénation et la charge consiste en une portion du produit réactionnel total obtenu dans l'étape d'hydrolyse conduite dans l'autoclave de 18,9 litres, comme décrit ciaessus. Les conditions réactionnelles de cet essai répété d'hydrogénation sont en général les mêmes, excepté la durée de contact utilisée pour l'étape d'hydrogénation, qui n'est que de 12 heures.  In a repeated test relating to the hydrogenation stage, a yield of approximately 90 mol% is obtained, which confirms the high yield of 89% - obtained above. In this repeated test, a one liter reactor is used for the hydrogenation stage and the charge consists of a portion of the total reaction product obtained in the hydrolysis stage carried out in the autoclave of 18.9 liters, as described above. The reaction conditions of this repeated hydrogenation test are generally the same, except for the contact time used for the hydrogenation step, which is only 12 hours.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. - Procédé de production de 2-pyrrolidone, caractérisé en ce qu'il consiste: (a) à faire entrer du succinonitrile en contact avec de l'eau à une 1. - Process for the production of 2-pyrrolidone, characterized in that it consists: (a) in bringing succinonitrile into contact with water at a température de 150 à 300"C et sous une pression manométrique de temperature from 150 to 300 "C and under a gauge pressure of 7 à 700 bars pour hydrolyser ainsi le succinonitrile ; et (b) à faire entrer le succinonitrile hydrolysé en contact avec de 7 to 700 bars to thus hydrolyze succinonitrile; and (b) bringing the hydrolyzed succinonitrile into contact with l'hydrogène en présence d'un çatalyseur hétérogène d'hydrogé hydrogen in the presence of a heterogeneous hydrogenated catalyst nation, à une température de 200 à 3000C et sous pression nation, at a temperature of 200 to 3000C and under pressure manométrique de 7 à 700 bars, de manière à obtenir de la 2 pressure from 7 to 700 bars, so as to obtain 2 pyrrolidone. pyrrolidone. 2. - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (b) est mise.en oeuvre en présence d'au moins 0,10 mole d'ammoniac par mole de succinonitrile hydrolysé et de 1 à 400 moles d'eau par mole de succinonitrile hydrolysé. 2. - Method according to claim 1, characterized in that step (b) is implemented in the presence of at least 0.10 mole of ammonia per mole of hydrolyzed succinonitrile and from 1 to 400 moles of water per mole of hydrolyzed succinonitrile. 3. - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'hydrolyse est conduite à 180-2500C. 3. - Method according to claim 2, characterized in that the hydrolysis is carried out at 180-2500C. 4. - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les conditions d'hydrolyse sont établies de manière à transformer au moins une portion de succinonitrile en acide succinique dans l'étape (a). 4. - Method according to claim 2, characterized in that the hydrolysis conditions are established so as to transform at least one portion of succinonitrile into succinic acid in step (a). 5. - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le catalyseur utilisé dans l'étape (b) est un métal du groupe VIII. 5. - Method according to claim 2, characterized in that the catalyst used in step (b) is a group VIII metal. 6. - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le catalyseur est un métal du groupe VIII fixé sur un support poreux minéral. 6. - Process according to claim 2, characterized in that the catalyst is a group VIII metal fixed on a porous mineral support. 7. - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le catalyseur est le ruthénium fixé sur un support consistant en oxyde de zirconium.  7. - Method according to claim 2, characterized in that the catalyst is ruthenium fixed on a support consisting of zirconium oxide.
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