JPH0466560A - Method for activating catalyst - Google Patents

Method for activating catalyst

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Publication number
JPH0466560A
JPH0466560A JP2172258A JP17225890A JPH0466560A JP H0466560 A JPH0466560 A JP H0466560A JP 2172258 A JP2172258 A JP 2172258A JP 17225890 A JP17225890 A JP 17225890A JP H0466560 A JPH0466560 A JP H0466560A
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JP
Japan
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catalyst
acrylonitrile
raney copper
water
acrylamide
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Application number
JP2172258A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideji Hirayama
平山 秀二
Takayuki Nishijima
西嶋 孝之
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Showa Denko KK
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Publication date
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Publication of JPH0466560A publication Critical patent/JPH0466560A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain acrylamide useful as a monomer for various applications in improved selectivity by treating a practical Raney copper catalyst with a specific aqueous solution when acrylonitrile is reacted with water in the presence of the catalyst in a liquid phase. CONSTITUTION:When acrylonitrile is reacted with water in the presence of a practical Raney copper catalyst in a liquid phase to obtain the objective compound, the catalyst is preliminarily treated with the aqueous solution of one or more compounds selected from ammonium chloride, ammonium sulfate, sodium chloride and sodium carbonate for the activation thereof. The treatment is performed usually at 1-150 deg.C, preferably 50-120 deg.C. The concentration of the treating agent is preferably 1-40wt.%. The treatment is carried out for 0.5-5hr. The wt. ratio of the acrylonitrile and water is preferably 50/50 to 10/90.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は実用ラネー銅触媒の賦活方法に係り、特に液相
でアクリロニトリルと水からアクリルアミドを接触合成
する際に、用いる実用ラネー銅触媒を予め前処理して賦
活、活性化する方法に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for activating a practical Raney copper catalyst, and in particular, when catalytically synthesizing acrylamide from acrylonitrile and water in a liquid phase, the practical Raney copper catalyst to be used is activated in advance. This relates to a method of activating and activating by pretreatment.

アクリルアミドは紙力増強剤、凝集剤などに利用される
アクリルアミド系ポリマーの製造に用いられる他、多方
面の用途に向けられる産業上、有用なモノマーである。
Acrylamide is an industrially useful monomer that is used in the production of acrylamide-based polymers used as paper strength agents, flocculants, etc., and has many other uses.

[従来の技術フ ラネー銅触媒を含む金属銅系触媒の存在下に、アクリロ
ニトリルを接触水和してアクリルアミドを製造する方法
はすでによく知られでいる。
[Prior Art] A method for producing acrylamide by catalytically hydrating acrylonitrile in the presence of a metallic copper-based catalyst including a Furany copper catalyst is already well known.

例えば、特公昭49−30810 、特公昭50−12
409、特公昭50−22019 、特公昭54−77
54、特公昭5526910 、特公昭55−1165
7などに開示されている。
For example, Special Publication No. 49-30810, Special Publication No. 50-12
409, Special Publication No. 50-22019, Special Publication No. 54-77
54, Special Publication No. 5526910, Special Publication No. 55-1165
7, etc.

また、該接触水和反応系の改良に関する方法も種々提案
されている。例えば、特公昭50−’12409では、
反応系に硝酸銅、酢酸銅なとの銅塩を添加して活性を向
上させ、特公昭57−20294では反応系に硝酸又は
硝酸アルミニウムなどの硝酸塩を添加することで、活性
を向上させ且つ活性を長期に維持させている。特開昭5
8−88344ではラネー銅触媒を予め硝酸塩などで部
分的に酸化することにより、活性を高めている。
Various methods have also been proposed for improving the catalytic hydration reaction system. For example, in Tokuko Sho 50-'12409,
The activity is improved by adding copper salts such as copper nitrate and copper acetate to the reaction system, and in Japanese Patent Publication No. 57-20294, adding nitric acid or nitrates such as aluminum nitrate to the reaction system improves the activity and is maintained for a long time. Japanese Patent Application Publication No. 5
In No. 8-88344, the Raney copper catalyst is partially oxidized with nitrate or the like in advance to increase its activity.

このようにアクリロニトリルの触媒水和によりアクリル
アミドを合成するには、ラネー銅を含む金属銅触媒の反
応系に硝酸塩を添加するとともにそれによって生成する
触媒酸化部分の溶除剤として無機酸又は有機酸を添加す
ることが、長期にわたり、安定的に合成反応を継続する
のに有利であることが知られている。
In order to synthesize acrylamide by catalytic hydration of acrylonitrile in this way, nitrate is added to the reaction system of a metallic copper catalyst containing Raney copper, and an inorganic or organic acid is used as a dissolving agent for the oxidized portion of the catalyst. It is known that the addition of these compounds is advantageous for stably continuing the synthesis reaction over a long period of time.

又長期にわたりアクリルアミド合成反応に用いて失活し
たラネー銅触媒の再生方法も知られている。例えば特公
昭54−7754、米国特許3.766、088には苛
性ソーダ、塩化すトリウム、炭酸ソーダ、塩化アンモニ
ウム、硫酸アンモニウム水溶液などに浸漬処理すること
で、失活触媒の活性が再生されることが示されている。
Also known is a method for regenerating a Raney copper catalyst that has been deactivated over a long period of time in an acrylamide synthesis reaction. For example, Japanese Patent Publication No. 54-7754 and U.S. Pat. has been done.

[発明が解決しようとする課題1 アクリロニトリルを接触水和してアクリルアミドを合成
する際に、ラネー銅触媒を使用することが実用的に(1
利であり、触媒を長期・安定的に使用して、アクリルア
ミドを二1.業的に有利に製造する方法も知らtlでい
る。
[Problem to be Solved by the Invention 1] It is practical to use a Raney copper catalyst when synthesizing acrylamide by catalytic hydration of acrylonitrile (1
It is very convenient, and the catalyst can be used stably for a long period of time to convert acrylamide into 21. There is also no known method for manufacturing it commercially.

しかし、実用触媒としてT業化さねでいるラネー銅触媒
を用いて、アクリロニトリルの接触水和によるアクリル
アミドの合成を行っても、先行技術に示されているよう
な高活性、高選択率でアクリルアミドを取得できないの
が現状である。
However, even if acrylamide is synthesized by catalytic hydration of acrylonitrile using the Raney copper catalyst, which has been commercialized as a practical catalyst, acrylamide cannot be synthesized with high activity and high selectivity as shown in the prior art. Currently, it is not possible to obtain the

本発明の課題は、このような従来技術の問題点を解決し
、実用に耐えるラネー銅触媒の賦活方法を提供すること
である。
An object of the present invention is to solve the problems of the prior art and provide a method for activating a Raney copper catalyst that is practical.

[課題を解決するだめの手段] 本発明は実用ラネー銅触媒の存在下、液相でアクリロニ
トリルと水とを反応させてアクリルアミドを接触合成す
るに際して、用いる実用ラネー銅触媒を予め塩化アンモ
ニウム、硫酸アンモニウム、塩化すl・リウム、炭酸ソ
ーダより選択した少なくとも一種又は二種以上の化合物
の水溶液で前処理して活性化することを特徴とする実用
ラネー銅触媒の賦活方法である。
[Means for Solving the Problems] The present invention involves the catalytic synthesis of acrylamide by reacting acrylonitrile with water in a liquid phase in the presence of a practical Raney copper catalyst, in which the practical Raney copper catalyst used is preliminarily treated with ammonium chloride, ammonium sulfate, This is a method for activating a practical Raney copper catalyst, which is characterized by pre-treating and activating with an aqueous solution of at least one or two or more compounds selected from sulfur/lium chloride and sodium carbonate.

以下、本発明の詳細について順次説明する。The details of the present invention will be sequentially explained below.

本発明に用いられるラネー銅触媒は公知文献に基づき、
次のように定義される。即ち、アルミニウム、シリカ、
亜鉛のようなアルカリまたは酸に可溶な金属とアルカリ
また(i酸に不溶な金属との合金を製造した後、これを
展開して(すられる金属触媒と定義されるもので、ラネ
ー銅触媒とは展開後書られる金属触媒中の金属組成が銅
を主体とするものである。
The Raney copper catalyst used in the present invention is based on known literature,
It is defined as follows. That is, aluminum, silica,
After producing an alloy of a metal that is soluble in alkali or acid, such as zinc, and a metal that is insoluble in alkali or acid, this is defined as a metal catalyst that is developed (raney copper catalyst). This means that the metal composition of the metal catalyst written after development is mainly copper.

ラネー銅触媒のうち、アルカリまたは酸に可溶な金属と
しては通常アルミニウムが用いられる。
Among Raney copper catalysts, aluminum is usually used as the alkali- or acid-soluble metal.

ラネー銅触媒の調製方法とし5ては、例えばアルカI/
または酸に可溶な金属がアルミニウムの場合、30〜7
0重1%のアルミニウムに銅または銅および他の金属を
熔融して、玉としてアルミニウムと銅の合金(ラネー銅
合金)を製造し、次いで適当な粒度に粉砕した後、アル
カリまたは酸を用いて展開する方法が使用されている。
As a method 5 for preparing Raney copper catalyst, for example, alkali I/
Or if the metal soluble in acid is aluminum, 30 to 7
An alloy of aluminum and copper (Raney copper alloy) is produced by melting copper or copper and other metals in 0 weight 1% aluminum, then grinding it to an appropriate particle size, and then using alkali or acid to produce an alloy of aluminum and copper (Raney copper alloy). The deployment method is used.

この際用いられる展開方法としては、アルカリ、酸、水
または水蒸気により展開する方法が用いられる。アルカ
リとしては辿常水酸什プ1〜リウムが用いられる。
As the developing method used at this time, a method of developing with alkali, acid, water or steam is used. As the alkali, hydroxide is commonly used.

本発明の方法で用いられる実用ラネー銅触媒とは、1業
的スケールで生産される触媒を示すものであり、銅およ
びアルミニウムを主成分とする合金、即ちラネー銅合金
をアルカリ、例えば水酸化ナトリウムを用いて反問後、
実用触媒とするものを示している。
The practical Raney copper catalyst used in the method of the present invention refers to a catalyst produced on an industrial scale, and is an alloy containing copper and aluminum as main components, that is, a Raney copper alloy, which is mixed with an alkali such as sodium hydroxide. After counter-questioning using
It shows what is considered a practical catalyst.

実用ラネー銅触媒は例を示すと次のような工程を経て%
Jされている。
For example, practical Raney copper catalysts undergo the following process to
It has been J.

■ラネー銅合金の製造、粉砕工程 アルミニウム及び銅が重量比50/ 50のものを熔融
して合金を製】みする合金組成はCuAIzが主とされ
ている。塊状の合金を破砕して、80メッシコパス品の
合金を回収する。
■Manufacturing and crushing process of Raney copper alloy The alloy is made by melting aluminum and copper in a weight ratio of 50/50.The alloy composition is mainly CuAIz. The bulk alloy is crushed to recover 80 mesh pieces of alloy.

■展開工程 10〜30%の苛性ソーダ水溶液を入れた展開槽内を撹
拌し7ながら、50℃に保持しておく。前記合金粉末を
、展開槽内に設置されたコイルを用いて除熱して、槽内
温度を50〜60℃に保持できるように、少量ずつ投入
していく。合金粉末を全量投入後、さらに内温を50〜
60℃に保持して熟成を行って、展開を終了する。
(2) Development process The inside of the development tank containing a 10-30% aqueous solution of caustic soda is kept at 50°C while stirring. The alloy powder is introduced little by little so that the temperature inside the tank can be maintained at 50 to 60° C. by removing heat using a coil installed in the developing tank. After adding the entire amount of alloy powder, further increase the internal temperature to 50~50℃.
The development is completed by maintaining the temperature at 60°C and aging.

■水洗]−程 展開路−I′後、静置して−L−澄みを捨て、純水を加
えて攪拌し、この傾斜洗浄操作を5〜IO回繰返す。
(2) Washing with water] - Process development path - After I', leave it to stand, discard the clear -L- water, add pure water and stir, and repeat this inclined washing operation 5 to 10 times.

最後に上澄みを捨てて、水に浸漬された状態の展開触媒
を得る。
Finally, the supernatant is discarded to obtain a developed catalyst immersed in water.

このようにして得た実用ラネー銅触媒を用I71で、ア
クリロニトリルの接触水和反応を行っても、アクリルア
ミド生成速度は遅く、アクリルアミド収率は反応条件に
もよるが通常、40〜60モル%の範囲で極めて低いも
のである。
Even if the catalytic hydration reaction of acrylonitrile is carried out using the practical Raney copper catalyst obtained in this manner using I71, the rate of acrylamide formation is slow, and the acrylamide yield is usually 40 to 60 mol%, although it depends on the reaction conditions. This is extremely low in the range.

さらに不都合なことは、接触水和反応の初期選択率が極
端に悪く、副生物であるアクリル酸、ヒドロキシプロピ
オニトリル、ヒドロキシプロピオンアミド、オキシプロ
ピオジニトリル(以後、これらをAA、HPN、HPM
、OPNと略記する。)などが多量に副生ずる。ラネー
銅触媒を用いるアクリロニトリルの接触水和反応の利点
は、触媒の選択性が極端に良い、例えば99%以上のた
め、商業規模でアクリルアミドを製造する場合、アクリ
ルアミドの精製工程を簡略化でき、経済的に有利なこと
にもある・。選択性の低シへ、ラネー銅触媒を用いるこ
とは、実用性を考えると、極めて不利なことである。
A further disadvantage is that the initial selectivity of the catalytic hydration reaction is extremely poor, resulting in by-products such as acrylic acid, hydroxypropionitrile, hydroxypropionamide, and oxypropiodinitrile (hereinafter referred to as AA, HPN, and HPM).
, OPN. ) etc. are produced in large quantities as by-products. The advantage of the catalytic hydration reaction of acrylonitrile using a Raney copper catalyst is that the selectivity of the catalyst is extremely good, for example, over 99%, so when producing acrylamide on a commercial scale, the purification process of acrylamide can be simplified and economical. It can also be advantageous. Considering the practicality, it is extremely disadvantageous to use a Raney copper catalyst due to its low selectivity.

本発明の方法はこのような実用ラネー銅触媒を賦活、活
性化することに係るものであり、用いるラネー銅触媒を
予め、塩化アンモニウム、硫酸アンモニム、塩イヒナト
リウム、炭酸ソーダより選択した少なくとも一種又は二
種以上の化合物の水溶液でii′i1処理して後アクリ
ロニトリルの接触水和反応に用いることで達成される。
The method of the present invention is related to activating such a practical Raney copper catalyst, and the Raney copper catalyst to be used is preliminarily treated with at least one selected from ammonium chloride, ammonium sulfate, sodium chloride, and sodium carbonate, or This can be achieved by treating ii'i1 with an aqueous solution of two or more compounds and then using it for the catalytic hydration reaction of acrylonitrile.

本発明の方法による前処理に際して、前処理の温度は通
常1〜150℃の温度範囲、好ましくは50〜120℃
の温度範囲で行うことが望ましく、前処理剤の濃度は前
処理温度における前処理剤の飽和溶解度以下の任意の濃
度、特に1〜40重量%の濃度範囲が望ましい。
In the pretreatment according to the method of the present invention, the pretreatment temperature is usually in the range of 1 to 150°C, preferably 50 to 120°C.
The concentration of the pretreatment agent is preferably any concentration below the saturated solubility of the pretreatment agent at the pretreatment temperature, particularly in the range of 1 to 40% by weight.

1重量%以下の場合、十分な賦活効果が得られず、40
重量%以上では、不用な前処理剤が多く且つ前処理後の
触媒を洗浄する水洗量が過大となり経済的に不利である
。前処理時間は0,5〜5時間の範囲がよい。
If it is less than 1% by weight, a sufficient activation effect cannot be obtained, and 40
If it exceeds % by weight, there will be a large amount of unnecessary pretreatment agent and the amount of water used to wash the catalyst after pretreatment will be excessive, which is economically disadvantageous. The pretreatment time is preferably in the range of 0.5 to 5 hours.

また、前処理操作は反応器内に前処理水溶液を循環させ
ることによって容易に実施できるが、反応器外で予め前
処理を行った後、反応器に仕込むということでも容易に
行うことができる。
Further, the pretreatment operation can be easily carried out by circulating the pretreatment aqueous solution in the reactor, but it can also be easily carried out by performing pretreatment outside the reactor and then charging it into the reactor.

本発明の方法により前処理したラネー銅触媒は次いで十
分に水洗を行って前処理剤を渚出・分離し、しかる後、
アクリロニトリルの接触水和反応に使用される。
The Raney copper catalyst pretreated by the method of the present invention is then thoroughly washed with water to remove and separate the pretreatment agent, and then,
Used in the catalytic hydration reaction of acrylonitrile.

実用ラネー銅触媒をアクリロニトリルの接触水和反応に
用いた場合、アクリルアミド生成の活性、選択性が不十
分である原因は不明であるが、触媒の製造工程より考え
ていくつかの要因を推定することができる。即ち、 A:ラネー銅合金製造に当り、原料の銅、アルミニウム
及び合金製造時に触媒被毒物質となるものが微量混入す
る。同様のことが、合金破砕工程でも起り得る。
When a practical Raney copper catalyst is used in the catalytic hydration reaction of acrylonitrile, the cause of insufficient activity and selectivity for acrylamide production is unknown, but several factors can be estimated from the catalyst manufacturing process. I can do it. That is, A: When producing Raney copper alloy, trace amounts of catalyst poisoning substances are mixed in with the raw materials copper and aluminum during the production of the alloy. A similar thing can occur in alloy crushing processes.

B、ラネー銅合金の展開工程で、展開条件が厳密にコン
トロールされていないために、触媒が均一に展開されな
い。とくに展開温度、苛性ソーダ濃度の抑制が重要であ
る。即ち、これらの因子をコントロールしないと、展開
触媒中の残留アルミニウムの含有率が一定とならない。
B. In the development process of Raney copper alloy, the catalyst is not developed uniformly because the development conditions are not strictly controlled. In particular, it is important to control the development temperature and caustic soda concentration. That is, unless these factors are controlled, the content of residual aluminum in the developed catalyst will not be constant.

通常残留アルミニウムは殆どOにするのではなく、少量
アルミニウムを残留させることが重要なポイントであり
、その残留アルミニウムが触媒の性能及び物理的性質を
左右するのである。残留アルミニウムは初期性能(活性
・選択性)、触媒の粒度分布・粒子強度にも影響を与え
る重要な因子である。
Usually, it is important not to reduce most of the residual aluminum to O, but to allow a small amount of aluminum to remain, and the residual aluminum influences the performance and physical properties of the catalyst. Residual aluminum is an important factor that affects initial performance (activity and selectivity), catalyst particle size distribution, and particle strength.

C:ラネー銅触媒の水洗工程で、使用する水質が適当で
なく、不純物が混入したり、水洗が不十分であるため、
触媒を保管しである浸漬水のpHが高い、例えばpH1
1以上、場合などである。とくにpHの高い水中に保管
してあった触媒を水切り後、アクリロニトリルの接触水
和反応に用いた場合、極端にアクリルアミド生成選択率
が悪く、AA、HPN、HPM、OPNなどの副生が顕
著である。
C: In the water washing process of Raney copper catalyst, the quality of water used is not appropriate, impurities are mixed in, and water washing is insufficient.
If the pH of the immersion water in which the catalyst is stored is high, e.g.
1 or more, cases, etc. In particular, when a catalyst that has been stored in water with a high pH is drained and then used for the catalytic hydration reaction of acrylonitrile, the selectivity for acrylamide formation is extremely poor, and by-products such as AA, HPN, HPM, and OPN are noticeable. be.

D;ラネー銅触媒は表面酸化をうけると性能が低下する
ことが知られている。そのため触媒調製中及び保管中を
通じて酸素及び酸素afTガスとの接触を避けることが
望ましいとされている。実用ラネー銅触媒の製造に当っ
て、各工程を極力酸素及び酸素含有ガスとの接触を断っ
て、例えば、不活性ガス下での操作、脱酸素した純水の
使用、操作を行っても、微量酸素の混入は避けがたく、
触媒表面は一部、酸化をうけると推定される。
D: It is known that the performance of Raney copper catalysts decreases when subjected to surface oxidation. Therefore, it is desirable to avoid contact with oxygen and oxygen afT gas during catalyst preparation and storage. In the production of practical Raney copper catalysts, contact with oxygen and oxygen-containing gases is avoided as much as possible in each step, for example, operations are performed under inert gas, deoxygenated pure water is used, Contamination with trace amounts of oxygen is unavoidable.
It is estimated that a portion of the catalyst surface is oxidized.

このように実用ラネー銅触媒の性能がネトー分である原
因を推定することはできるが、真の原因を特定すること
は困難であり、これらの原因の複合効果によって性能が
低下しているものと予想できる。
Although it is possible to infer the reason why the performance of practical Raney copper catalysts is low, it is difficult to identify the true cause, and it is assumed that the performance is reduced due to the combined effect of these causes. It's predictable.

本発明の方法によれば、実用ラネー銅触媒を予め、■魚
化アンモニウム、硫酸アンモニウム、塩化ナトリウム、
炭酸ソーダより選択した少なくとも種又は二種以上の化
合物の水溶液で前始理した後、フ′クリロニトリルの接
触水和反応を行うことで、高い活性と高い選択率でアク
リルアミ1〜を得ることか可能となる。本発明の方法が
前記複合原因を取り除くのに有効な方法と考えられる。
According to the method of the present invention, a practical Raney copper catalyst is prepared in advance by:
To obtain acrylamide 1~ with high activity and high selectivity by performing a catalytic hydration reaction of fu'acrylonitrile after pretreatment with an aqueous solution of at least one species or two or more compounds selected from sodium carbonate. It becomes possible. The method of the present invention is considered to be an effective method for eliminating the above-mentioned complex causes.

公知技術、例えば特公昭54−7754にはラネー銅触
媒の再生方法として、失活したラネー銅触媒を苛性ソー
ダ、苛性カリ、水酸仕カルシウム、塩化す)・リウム、
炭酸カリウム、塩化アンモニウム、硫酸アンモニウムな
どの一種又は二種以上の混合物から選ばれた化合物の水
(8液により浸漬処理し、次いで水洗して再生使用する
ことが上げられている。
Known technology, for example, Japanese Patent Publication No. 54-7754 describes a method for regenerating a Raney copper catalyst, in which a deactivated Raney copper catalyst is treated with caustic soda, caustic potash, calcium hydroxide, chloride, lithium,
It is proposed that a compound selected from one or a mixture of two or more of potassium carbonate, ammonium chloride, ammonium sulfate, etc. be immersed in water (8 liquids), then washed with water, and reused.

この技術はあくまで、アクリロニトリルの接触水和反応
により長期にわたりアクリルアミドを製造した後、失活
したラネー銅触媒を再生するのに有効なものであり、そ
のおよぶ範囲は失活したラネー銅触媒に限定されると考
えることができる。
This technology is only effective for regenerating a deactivated Raney copper catalyst after producing acrylamide over a long period of time through the catalytic hydration reaction of acrylonitrile, and its scope is limited to deactivated Raney copper catalysts. It can be thought that.

本発明の方法を用いアクリロニトリルを接触水和して、
アクリルアミドを合成する方法は次のようである。
Catalytically hydrating acrylonitrile using the method of the invention,
The method for synthesizing acrylamide is as follows.

触媒は粉状で懸濁床として、或は粒状で固定床で用いら
れ、流通式又は回分式の反応型式がとられる。商猶的規
模で行う場合には、流通式撹拌槽型式の反応器でラネー
銅触媒を懸濁させ連続的に反応させる方法が多く用いら
れる。
The catalyst is used in powder form as a suspended bed, or in granular form as a fixed bed, and a flow or batch reaction type is adopted. When carrying out the reaction on a commercial scale, a method is often used in which a Raney copper catalyst is suspended in a flow-through stirred tank type reactor and the reaction is carried out continuously.

反応におけるアクリロニトリルと水との割合は、一般に
水の過剰側がよく、アクリルアミド生成速度も早いが、
その生産性、反応器の容量などを考査すると、好ましく
は重量比で60/40〜5/95の範囲であり、川に好
ましくは重量比で50/ 50〜10/90の範囲であ
る。
The ratio of acrylonitrile and water in the reaction is generally better when there is an excess of water, and the rate of acrylamide production is faster.
Considering the productivity, reactor capacity, etc., the weight ratio is preferably in the range of 60/40 to 5/95, and the weight ratio is preferably in the range of 50/50 to 10/90.

好ましい反応温度は50〜200℃の範囲であるが、と
くに70〜150℃の範囲が副反応または重合防止及び
生産性の面から好適である。好ましい滞留時間は反応温
度とも関係するが、0.5〜5時間の範囲であり、とく
に1〜3時間の範囲が副反応または重合防止及びilE
産性の面から都合が良い。
The reaction temperature is preferably in the range of 50 to 200°C, and a range of 70 to 150°C is particularly suitable from the viewpoint of preventing side reactions or polymerization and productivity. Although the preferred residence time is related to the reaction temperature, it is in the range of 0.5 to 5 hours, and in particular, in the range of 1 to 3 hours, side reactions or polymerization prevention and ilE
It is convenient in terms of productivity.

アクリロニトリルのアクリルアミドへの転化率は好まし
くは10〜98%であり、更に好ましくは3D−95%
である。アクリルアミドの重合防止を考えると、反圧、
系内には未反応のアクリロニトリルを残−4−ことがM
 frりである。
The conversion rate of acrylonitrile to acrylamide is preferably 10 to 98%, more preferably 3D-95%.
It is. Considering the prevention of acrylamide polymerization, counter pressure,
It is possible that unreacted acrylonitrile remains in the system.
It's fried.

−1−記のアクリロニトリルと水とのit比、反応温度
及びアクリロニトリルの転化率に於て、未反応アクリロ
ニトリル、未反応水及び生成したアクノルアミドの三成
分が均一な溶液系を彫成しないことがある。これを同側
するために、合成されたアクリルアミドを萬剤どして再
びこの反応系に加えても良いし、他の不活性な溶剤を用
いても良い。
At the IT ratio of acrylonitrile and water, the reaction temperature, and the conversion rate of acrylonitrile described in -1-, the three components of unreacted acrylonitrile, unreacted water, and produced acrylamide may not form a homogeneous solution system. . In order to do this, the synthesized acrylamide may be diluted and added to the reaction system again, or another inert solvent may be used.

ラネー銅触媒は使用前及び使用中を通じて、酸素ガス及
び酸素含イー1ガスとの接触を避けることが望ましい。
It is desirable to avoid contact of the Raney copper catalyst with oxygen gas and oxygen-containing gas before and during use.

酸素は触媒と反応しである限度内であれば触媒の活性を
損わないか、逆に活性を向上させるが、それ以北では活
性を損い、さらには)(PN、HPM、OPNなどの副
生物を増加させる原因となる。
Oxygen reacts with the catalyst and does not impair or even improve the activity of the catalyst within certain limits, but beyond that it impairs the activity and even increases the This causes an increase in by-products.

反応器に供給されるラネー銅触媒、アクリロニトリル、
水、溶剤などに含有される溶存酸素は先に述べたと同様
に触媒活性を損いHP N、HPM、OPNなどの副生
物を増加させるので、反応器に供給する以前に十分に除
去することが望ましい。また同じ理由から、反応器内は
酸素ガスを含まない雰囲気に保持することが望ましい。
Raney copper catalyst, acrylonitrile, fed to the reactor
As mentioned above, dissolved oxygen contained in water, solvent, etc. impairs catalyst activity and increases by-products such as HPN, HPM, and OPN, so it is important to remove it sufficiently before supplying it to the reactor. desirable. For the same reason, it is desirable to maintain an atmosphere in the reactor that does not contain oxygen gas.

この理由で、原料アクリロニトリル及び水は溶存酸素が
好ましくは5 ppm以下、更に好ましくはl ppm
以下となる補説酸素してから反応器に供給することが好
ましい。
For this reason, the raw material acrylonitrile and water preferably have a dissolved oxygen content of 5 ppm or less, more preferably 1 ppm.
It is preferred that the following supplementary oxygen be supplied to the reactor.

反応器内は上記した温度と組成に於ける蒸気圧またはそ
れに窒素などの不活性ガスを加えた圧力に保持されるが
、その圧力は通常、常圧ないし20気圧の範囲である。
The inside of the reactor is maintained at the vapor pressure at the above-mentioned temperature and composition or at a pressure obtained by adding an inert gas such as nitrogen to the vapor pressure, and the pressure is usually in the range of normal pressure to 20 atmospheres.

本発明に用いる触媒の添加量は極微量であっても水和反
応は進行するが、好ましい触媒の量は、例えば触媒を懸
濁床として用いる場合、アクリロニトリル1モル当り、
0.O1〜tooo gの範囲が好ましい。反応系内で
触媒の活性を安定に維持するためには、反応液に硝酸銅
、硫酸銅、酢酸銅などで代表される銅塩を反応液中の水
に対してCu”°として2〜200ppmの範囲で添加
することが好ましい。
Although the hydration reaction proceeds even if the amount of the catalyst used in the present invention is extremely small, the preferred amount of the catalyst is, for example, when the catalyst is used as a suspended bed, per mole of acrylonitrile.
0. A range of O1 to too g is preferred. In order to stably maintain the activity of the catalyst in the reaction system, copper salts such as copper nitrate, copper sulfate, copper acetate, etc. are added to the reaction solution at a concentration of 2 to 200 ppm as Cu"° relative to the water in the reaction solution. It is preferable to add within the range of .

本発明を実施するに際して、反応液のpHは弱酸性、中
性ないしは弱アルカリ性であることが望ましい。通常、
上述のCu”の添加量が最適化された反応系では、pH
調節剤、緩衝溶液等を添加しなくとも、反応液のpHは
5〜9の範囲にあり、そままで反応を行うことが可能で
ある場合が多い。
When carrying out the present invention, it is desirable that the pH of the reaction solution is weakly acidic, neutral or slightly alkaline. usually,
In the reaction system in which the amount of Cu'' added is optimized, the pH
Even without adding a regulator, a buffer solution, etc., the pH of the reaction solution is in the range of 5 to 9, and it is often possible to carry out the reaction as is.

本発明を更に実施例と比較例をもって説明する。The present invention will be further explained with reference to Examples and Comparative Examples.

〔実施例1 実施例1 〈触媒前処理〉 実用ラネー銅触媒であるに社製品(改良型CDT−60
)について次の前処理を行った。このラネー銅触媒はス
ラリー濃度50重量で純水中に懸濁した状態で貯蔵・保
管しである。組成的には、残留アルミニウム量は083
重量%のものである。撹拌機、温度計及び窒素導入口を
もったガラス製四つロフラスコにmI記ラネー銅触媒3
0gを仕込み、さらに予め脱酸素した純水に塩化アンモ
ニウムをとかした2重量%塩化アンモニウム水溶液30
0m1を仕込む。但しこれらの操作はいずれも窒素ボッ
クス内で行い、触媒と酸素との接触を可及的に断って行
うものとする。油浴にフラスコを浸漬し、フラスコ内部
を撹拌しながら、徐々に昇温して60°Cとする。その
まま60℃、2時間加熱撹拌を続ける。加熱終了後、室
温に冷却して、触媒と溶液を分離する。続いて、予め脱
酸素した純水を用いて、傾斜法により触媒を十分に水洗
する。以上の操作も極力酸素との接触を断って行う。水
洗終了後、触媒を水に浸漬した状態で保存した。
[Example 1 Example 1 <Catalyst pretreatment> Practical Raney copper catalyst manufactured by Naruni Co., Ltd. (improved CDT-60)
) was subjected to the following pretreatment. This Raney copper catalyst was stored in a suspended state in pure water at a slurry concentration of 50% by weight. In terms of composition, the amount of residual aluminum is 0.83
% by weight. Raney copper catalyst 3 mI was placed in a four-hole glass flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a nitrogen inlet.
A 2% by weight ammonium chloride aqueous solution 30 was prepared by dissolving ammonium chloride in pure water that had been deoxidized in advance.
Prepare 0ml. However, all of these operations are carried out in a nitrogen box to prevent contact between the catalyst and oxygen as much as possible. The flask is immersed in an oil bath, and the temperature is gradually raised to 60°C while stirring the inside of the flask. Continue heating and stirring at 60°C for 2 hours. After heating, the mixture is cooled to room temperature and the catalyst and solution are separated. Subsequently, the catalyst is thoroughly washed with water using deoxygenated pure water using a decanting method. The above operations are also performed while avoiding contact with oxygen as much as possible. After washing with water, the catalyst was stored immersed in water.

く反応〉 ステンレス鋼製(SUS−31,6)で内容積ICのオ
ートクレーブの内部を窒素ガスで置換した後、脱酸素し
た純水に懸濁した前記のように前処理したラネー銅触媒
17gを仕込んだ。さらに予め脱酸素したアクリロニト
リルおよび純水を夫々85g、 200gずつを仕込ん
だ。該オートクレーブには、撹拌装置、温度計及び内部
にステンレス製の小型焼結金属フィルター(孔径2μ)
が設置してあり、反応後、反応液の抜出しをこのフィル
ターを通して行えるようにしである。
Reaction> After purging the inside of an autoclave made of stainless steel (SUS-31,6) and having an inner volume of IC with nitrogen gas, 17 g of the Raney copper catalyst pretreated as described above suspended in deoxidized pure water was added. I prepared it. Further, 85 g and 200 g of acrylonitrile and pure water, which had been deoxidized in advance, were charged. The autoclave is equipped with a stirring device, a thermometer, and a small stainless steel sintered metal filter (pore size 2μ) inside.
is installed, and after the reaction, the reaction solution can be extracted through this filter.

オートクレーブを油浴に浸漬して、内部をよく撹拌しな
がら徐々に昇温しで 120℃とした後、2時間反応を
継続する。反応後、常温まで冷却して、フィルターを通
して反応液を抜出して、液体クロマトグラフィー(LC
)及びガスクロマトグラフィー(GC)により、未反応
アクリロニトリル、反応生成物の分析を行った。
The autoclave was immersed in an oil bath, and the temperature was gradually raised to 120°C while stirring the inside well, and the reaction was continued for 2 hours. After the reaction, the reaction solution is cooled to room temperature, extracted through a filter, and subjected to liquid chromatography (LC).
) and gas chromatography (GC) to analyze unreacted acrylonitrile and reaction products.

〈反応成績〉 アクリロニトリル転化率87.2%、アクリルアミド収
率と選択率は夫々、87.1%、99.9%であった。
<Reaction Results> The acrylonitrile conversion rate was 87.2%, and the acrylamide yield and selectivity were 87.1% and 99.9%, respectively.

副生物はヒドロキシプロピオニトリル(HPN)、アク
リル酸FAA)が少量生成するのみで、β−ヒドロキシ
プロピオンアミド(HPM)、オキシブロピオジニ1〜
リル(OPN)の生成は認められなかった。
As by-products, only small amounts of hydroxypropionitrile (HPN) and acrylic acid FAA) are produced, and β-hydroxypropionamide (HPM) and oxybropiodinyl
No formation of rill (OPN) was observed.

比較例1 実施例1と同じラネー銅触媒を用いて、塩化アンモニウ
ム水(容液による前処理を行わずに、その17gを使用
して、実施例1と同じにしてアクリロニトリルの水和反
応を行った。このとき、アクリロニトリル転化率575
%、アクリルアミド収率53.7%であり、AA及び)
(P N、HPM、OPNが夫々収率で23.5.0.
59.0.71%で生成した。明らかに、多量の副生物
が牛成しアクリルアミド生成の選択率が低いことが分る
Comparative Example 1 A hydration reaction of acrylonitrile was carried out in the same manner as in Example 1 using the same Raney copper catalyst as in Example 1 and using 17 g of ammonium chloride water (without pretreatment with liquid). At this time, the acrylonitrile conversion rate was 575
%, acrylamide yield 53.7%, AA and)
(The yield of PN, HPM, and OPN was 23.5.0.
59. Produced at 0.71%. It is clearly seen that a large amount of by-products has a low selectivity for the production of bovine acrylamide.

実施例2 実施例1と同じラネー銅触媒を用いて、塩化アンモニラ
j、水溶液による前処理条件を、8重量%塩化アンモニ
ウム水溶液、300mffを用いて、60℃、2時間と
する以外は実施例1と同じにして処理を行った。
Example 2 Example 1 except that the same Raney copper catalyst as in Example 1 was used, and the pretreatment conditions with ammonium chloride j and aqueous solution were changed to 8 wt% ammonium chloride aqueous solution, 300 mff, 60° C., 2 hours. It was processed in the same way.

処理した触媒17gを使用して、実施例1と同じにして
アクリロニトリルの水和反応を行った。このどき、アク
リロニ1へリル転化率875%、アクリルアミド収率8
7.5%であり、AAが僅かに生成する程度であり、そ
の他側生物の生成は認められなか一つだ。
The hydration reaction of acrylonitrile was carried out in the same manner as in Example 1 using 17 g of the treated catalyst. At this time, the conversion rate of acryloni-1 to helyl was 875%, and the acrylamide yield was 8.
The percentage is 7.5%, and only a small amount of AA is produced, and the production of other side organisms is rare.

実施例3 実用ラネー銅触媒であるに社製品(改良型C1,)T−
60)であるが、実施例Iとは組成、即ち残留アルミニ
ウム量が12十嘔%と異なるものな用いた。
Example 3 Practical Raney copper catalyst, Nauni Co. product (improved type C1,) T-
60), but the composition was different from that of Example I, that is, the amount of residual aluminum was 120%.

このラネー銅触媒についても実施例1と同じにして、2
重量%塩化アンモニウム水溶液による処理を行った後、
処理触媒17gを用いて、同様の条件でアクリロニトリ
ルの水和反応を行った。
This Raney copper catalyst was also treated in the same manner as in Example 1.
After treatment with a wt% ammonium chloride aqueous solution,
A hydration reaction of acrylonitrile was carried out under the same conditions using 17 g of the treated catalyst.

このとき、アクリロニトリルの転化率90.6%、アク
リルアミドの収率90.6%であり、AAが僅かに生成
する以外、副生物の生成は全く認められなかった。
At this time, the conversion rate of acrylonitrile was 90.6%, the yield of acrylamide was 90.6%, and no by-products were observed at all except for a small amount of AA.

比較例2 実施例3で用いたラネー銅触媒を用いて、塩化アンモニ
ウム水?8液による前処理を行わずに、その触媒17g
を用いて、実施例1と同じにしてアクリロニトリルの水
和反応を行った。
Comparative Example 2 Using the Raney copper catalyst used in Example 3, ammonium chloride water? 17g of the catalyst without pretreatment with 8 liquids.
The hydration reaction of acrylonitrile was carried out in the same manner as in Example 1 using

二のとき、アクリロニトリル転化率66゜5%、アクリ
ルアミド収+64.7%であり、副生物として、AA及
びI−fPN、HPM、OPNが夫々収1−テ106.
0.35.042%生成した。明らかに、副生物の多い
ことが分る。
2, the acrylonitrile conversion rate was 66.5%, the acrylamide yield was +64.7%, and the by-products were AA, I-fPN, HPM, and OPN, respectively.
0.35.042% produced. It is clear that there are many by-products.

実施例4 実施例3と同じラネー銅触媒を用いるが、2重量%の硫
酸アンモニウム水?g if2を用いて、触媒を60℃
、2時間前処理した。処理操作は実施例1に同じである
。処理触媒17gを用いて、実施例1と同じにして、ア
クリロニトリルの水和反応を行った。アクリロニトリル
転化率850%、アクリルアミ)ζ収率84.8%であ
り、実施例3に類似した結果が得られた。
Example 4 Using the same Raney copper catalyst as in Example 3, but with 2% by weight ammonium sulfate in water? The catalyst was heated to 60°C using g if2.
, pretreated for 2 hours. The processing operations are the same as in Example 1. A hydration reaction of acrylonitrile was carried out in the same manner as in Example 1 using 17 g of the treated catalyst. Results similar to Example 3 were obtained, with an acrylonitrile conversion rate of 850% and an acrylamide (ζ) yield of 84.8%.

実施例E)、6.7   比較例3,4.5実用ラネー
銅触媒として他社の製品を用いた。
Example E), 6.7 Comparative Example 3, 4.5 A product made by another company was used as a practical Raney copper catalyst.

即ち、N社(N−254D)、S社(R−100)、R
社(R−300)の三種類である。
Namely, Company N (N-254D), Company S (R-100), R
There are three types: Company (R-300).

実施例1で用いた改良型CL) T−60、ラネ銅触媒
と同様に2重量%を島化アンモニウム水溶液で60℃、
2時間0i1処理を行って、処理触媒17gを用いて、
実施例1と同じ条件でアクリロニトリルの水和反応を行
った。結果を表1に示す。実施例5.6.7が夫々N 
 254D、R−100、R−300に対応Jる結果で
ある。
Improved CL) T-60 used in Example 1, 2% by weight was added to an islanded ammonium aqueous solution at 60°C, similar to the Raney copper catalyst.
Perform 0i1 treatment for 2 hours and use 17 g of treated catalyst,
The hydration reaction of acrylonitrile was carried out under the same conditions as in Example 1. The results are shown in Table 1. Examples 5, 6, and 7 are each N
These results correspond to 254D, R-100, and R-300.

塩化アンモニウム水溶液による前処理をせずに、実施例
1と同じにしてアクリロニトリルの水和反応を行った結
果も表1に示す。
Table 1 also shows the results of the hydration reaction of acrylonitrile carried out in the same manner as in Example 1 without pretreatment with an aqueous ammonium chloride solution.

比較例3,4.5が夫々N−254D、R100、R−
300に対応する結果である。
Comparative Examples 3 and 4.5 are N-254D, R100, and R-, respectively.
This is the result corresponding to 300.

表 ■ [発明の効果] 本発明の方法では、実用ラネー銅触媒を塩化アンモニウ
ム水溶液等で前処理することにより、アクリロニトリル
の接触水和反応によるアクリルアミド生成の活性及び選
択性を顕著に高めることができるため、産業上極めて有
効なものである。
Table ■ [Effects of the Invention] In the method of the present invention, by pre-treating a practical Raney copper catalyst with an aqueous ammonium chloride solution, the activity and selectivity of acrylamide production through the catalytic hydration reaction of acrylonitrile can be significantly increased. Therefore, it is extremely effective industrially.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] アクリロニトリルと水とを実用ラネー銅触媒の存在下、
液相で反応させてアクリルアミドを接触合成するに際し
て、前記触媒を予め塩化アンモニウム、硫酸アンモニウ
ム、塩化ナトリウム、炭酸ソーダより選択した少なくと
も一種又は二種以上の化合物の水溶液で前処理して活性
化することを特徴とする触媒の賦活方法。
Acrylonitrile and water in the presence of a practical Raney copper catalyst,
When catalytically synthesizing acrylamide by reaction in a liquid phase, the catalyst is pretreated and activated with an aqueous solution of at least one or more compounds selected from ammonium chloride, ammonium sulfate, sodium chloride, and sodium carbonate. Characteristic catalyst activation method.
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