JPS5928543B2 - Method for producing α-aminonitrile - Google Patents

Method for producing α-aminonitrile

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JPS5928543B2
JPS5928543B2 JP49090232A JP9023274A JPS5928543B2 JP S5928543 B2 JPS5928543 B2 JP S5928543B2 JP 49090232 A JP49090232 A JP 49090232A JP 9023274 A JP9023274 A JP 9023274A JP S5928543 B2 JPS5928543 B2 JP S5928543B2
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Japan
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reaction
ammonia
glycolonitrile
reactor
pressure
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JP49090232A
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吉彦 保崎
修 古屋
善博 大木
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシアンヒドリンとアンモニアを反応させてα−
アミノニトリルを製造する方法に関し、特に完全混合槽
型反応器とパイプ型反応器を組合せて成る反応装置を用
いて反応せしめることを特徴とする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention produces α-
The present invention relates to a method for producing aminonitrile, and is characterized in that the reaction is carried out using a reaction apparatus that is a combination of a complete mixing tank reactor and a pipe reactor.

シアンヒドリンとアンモニアを反応させてα−アミノニ
トリルを製造する方法は公知であり、その際一般に副生
物の生成を抑えるため大過剰のアンモニアが用いられる
が、1方反応後に未反応のアンモニアを回収、再使用す
ることを考慮した場合には、過剰率を出来るだけ低くし
て、しかも副生物の抑制及び収率の向上を計る方策が必
要となる。
A method for producing α-aminonitrile by reacting cyanohydrin and ammonia is known, and in this case, a large excess of ammonia is generally used to suppress the formation of by-products, but unreacted ammonia is recovered after the one-way reaction. When reuse is considered, measures are needed to reduce the excess rate as much as possible, suppress by-products, and improve yield.

この他にもα−アミノニトリルの製造を工業上有利に実
施せんとするためには数々の問題点をも併せて解決する
必要があるが、以下、グリシノニトリルの場合を例にそ
の工業的な製造上の問題点の指摘と共に本発明の構成及
び効果について説明する。しかし、本発明は必ずしもグ
リシノニトリルの場合のみに止まらず、α−アミノプロ
ビオニトリルをはじめとする他のα−アミノニトリルの
製造にも適用し得るものであることは勿論である。原料
のシアンヒドリンであるグリコロニトリルはホルムアル
デヒドと青酸との反応によつて容易に得られるが、この
場合一般にホルムアルデヒドは水溶液のホルマリンとし
て入手、使用されるため、グリコロニトリルは数十%の
水溶液として得られる。
There are many other problems that need to be solved in order to produce α-aminonitrile industrially advantageously. The structure and effects of the present invention will be explained while pointing out manufacturing problems. However, it goes without saying that the present invention is not limited to glycinonitrile, but can also be applied to the production of other α-aminonitriles including α-aminoprobionitrile. Glycolonitrile, the raw material cyanohydrin, can be easily obtained by reacting formaldehyde with hydrocyanic acid, but in this case, formaldehyde is generally obtained and used as an aqueous solution of formalin, so glycolonitrile is obtained as an aqueous solution of several tens of percent. can get.

これをアンモニアと反応させるにはいくつかの方法があ
る。まず、アンモニア水として用いる場合、大過剰のア
ンモニアを用いるので、反応液中のグリシノニトリルの
濃度が希薄になり、反応終了後の液からアンモニア、水
を除き、グリシノニトリルを取得することに、非常な手
間を要する。
There are several ways to react this with ammonia. First, when using ammonia water, a large excess of ammonia is used, so the concentration of glycinonitrile in the reaction solution is diluted, and it is necessary to remove ammonia and water from the solution after the reaction to obtain glycinonitrile. , requires a lot of effort.

グリシノニトリルは水と親和性が強く、通常の方法では
抽出等が困難である。蒸留で分離しようとすると、沸点
が高いため、アンモニア、水を除去した後に留出してく
るので、多量のアンモニア、水を蒸発させる必要があり
、所要熱量が莫大なものになる。また、熱にも不安定で
、高温にさらされた場合は容易に着色または変質が起る
ため、蒸留操作にも工夫を要し、工業的には、実施は可
成り困難である。また、液体アンモニアとして用いる場
合、例えば液体アンモニアにグリコロニトリルを加え、
密閉容器中で反応させた後、アンモニアをフラツシユし
て回収し、残液を蒸留すると、比較的容易に高収率でグ
リシノニトリルが得られることが知られている。
Glycinonitrile has a strong affinity for water and is difficult to extract using conventional methods. If an attempt is made to separate it by distillation, since it has a high boiling point, it will be distilled out after removing ammonia and water, so it will be necessary to evaporate a large amount of ammonia and water, and the amount of heat required will be enormous. In addition, it is unstable under heat and easily undergoes coloration or deterioration when exposed to high temperatures, so the distillation operation requires some ingenuity and is quite difficult to implement industrially. In addition, when using it as liquid ammonia, for example, by adding glycolonitrile to liquid ammonia,
It is known that glycinonitrile can be obtained relatively easily and in high yield by flashing and recovering ammonia after reacting in a closed container and distilling the residual liquid.

(J.Anl.ChOm.SOc、56巻2197頁(
1934年))しかし、工業的な製法として考えると、
回収アンモニアは、再び液化して使用しなければならず
、液化設備等のアンモニア回収系が非常に大きなものに
なつてしまい、設備費が高価になりすぎて、実施がむず
かしいのである。また、反応器の圧力も高くなるため、
容器設計がむずかしく安全上も種々の問題を含んでいる
と考えなければならない。本発明者らは、これらに変る
ものとして、ガス状アンモニアを用いることを検討し、
工業的に実現可能な方法を見出したものである。
(J. Anl. ChOm. SOc, Vol. 56, p. 2197 (
(1934)) However, when considered as an industrial manufacturing method,
The recovered ammonia must be liquefied and used again, and the ammonia recovery system such as liquefaction equipment becomes very large and the equipment cost becomes too high, making it difficult to implement. Also, the pressure in the reactor increases, so
It must be considered that container design is difficult and includes various safety issues. The present inventors considered using gaseous ammonia as an alternative to these,
This is an industrially feasible method discovered.

これが、本発明の基礎となる重要な点である。即ち、グ
リコロニトリル水溶液にガス状アンモニアを飽和濃度ま
で溶解させた系で反応を行わせた後、未反応のアンモニ
アをフラツシユさせて回収し、これをコンプレツサ一に
より再び反応器にリサイクルさせる方法である。この方
法によれば、(1)アンモニアの回収、再使用が非常に
容易である。即ち、アンモニアはフラツシユさせる温度
圧力を調節することにより容易に回収できると共に、ア
ンモニア回収、再使用のための主要設備としては再循環
用コンプレツサ一のみで足りる。(2)反応条件が比較
的緩やかである。即ち、反応液中のアンモニアとグリコ
ロニトリルの濃度比を大きくすることにより副反応の抑
制が容易であり、従つて反応率を高めることができるが
、そのために要するアンモニアによる加圧は最大でも数
K9/Cd程度であり、特別な耐圧容器を必要としない
等工業上数々の優れた利点を有する。次に未反応グリコ
ロニトリルに関する問題について言えば、グリコロニト
リルは毒性等の点でその取扱いに注意が必要であり、又
、特に容易に解離して青酸とホルムアルデヒドに戻る性
質があると共にグリシノニトリルと沸点が近接している
ために、その分離が困難である。
This is an important point on which the present invention is based. That is, after a reaction is carried out in a system in which gaseous ammonia is dissolved to a saturation concentration in an aqueous glycolonitrile solution, unreacted ammonia is flashed and recovered, and this is recycled back to the reactor using a compressor. be. According to this method, (1) ammonia can be recovered and reused very easily; That is, ammonia can be easily recovered by adjusting the temperature and pressure for flashing, and a recirculation compressor is sufficient as the main equipment for ammonia recovery and reuse. (2) Reaction conditions are relatively mild. In other words, by increasing the concentration ratio of ammonia and glycolonitrile in the reaction solution, side reactions can be easily suppressed and the reaction rate can therefore be increased, but the pressurization required by ammonia for this purpose is several times at most. It is approximately K9/Cd, and has many excellent industrial advantages such as not requiring a special pressure-resistant container. Next, regarding the problem of unreacted glycolonitrile, glycolonitrile requires care in handling due to its toxicity, and it also has the property of easily dissociating and returning to hydrocyanic acid and formaldehyde, as well as glycolonitrile. It is difficult to separate because its boiling point is close to that of nitrile.

従つて、本反応は1回通過で完結させ、実質的に未反応
グリコロニトリルを残さないように行うことが望まれる
。しかし、本反応を反応速度論的に検討した結果、原料
グリコロニトリルを実質的に100%反応させるために
は、極めて長時間の反応を行う必要があることが認めら
れ、更に都合の悪いことには、生成グリシノニトリルも
非常に不安定な化合物であり、加熱状態では容易に着色
或いは変質し易いため、反応時間は可能な限り短かくし
、生成物は可及的速やかに反応系から分離し、安定化或
いは他の反応の原料として用いてしまう必要があること
である。このような1見相反する要件を解決する手段と
して本発明者らは種々検討を加えた結果、グリコロニト
リルとアンモニアを攪拌下に槽型反応器で反応させ、得
られた反応液をパイプ型反応器に通す方法を開発したも
ので、具体的には、第1段の反応としてグリコロニトリ
ルの水溶液をガス状のアンモニアで最大数Kg/Cdの
圧力を加えた完全混合攪拌槽型反応器で反応させた後の
反応液を更に第2段としてパイプ型反応器に通して反応
を完結させた後に、常圧フラツシユ、次いで減圧フラツ
シユしてアンモニアを回収し、このアンモニアをコンプ
レツサ一でガス状アンモニアのまま反応系に再循環し、
1方、アンモニアフラツシユ後の反応液をグリコロニト
リルを実質的に含まないグリシノニトリル濃厚水溶液と
して取得する方法を確立したものである。尚、一般論と
しては、或る種の反応を実質的に1回の反応で完結させ
るために数基の反応器を多段に直列に連ねるか或いはパ
イプ型反応器を用いることはいわば公知ではあるが、し
かし、数基の反応器を直列に用いることは設備費が高く
経済的に問題があると共に反応条件の調節が面到であり
、又パイプ型反応器では原料の供給方法に難点がある。
Therefore, it is desirable that this reaction be completed in one pass and be carried out so as to leave virtually no unreacted glycolonitrile. However, as a result of kinetic studies of this reaction, it was found that in order to react substantially 100% of the raw material glycolonitrile, it was necessary to carry out the reaction for an extremely long time, which was even more inconvenient. In this case, the glycinonitrile produced is also a very unstable compound and is easily colored or deteriorated when heated. Therefore, the reaction time should be kept as short as possible, and the product should be separated from the reaction system as quickly as possible. However, it is necessary to stabilize it or use it as a raw material for other reactions. As a means of resolving these seemingly contradictory requirements, the present inventors conducted various studies and found that glycolonitrile and ammonia were reacted in a tank reactor with stirring, and the resulting reaction liquid was reacted in a pipe reactor. We have developed a method of passing the aqueous solution of glycolonitrile through a reactor using gaseous ammonia in the first stage of the reaction using a fully mixed stirred tank reactor in which a pressure of up to several kg/Cd is applied. The reaction solution after the reaction is further passed through a pipe reactor as a second stage to complete the reaction, and then flashed at normal pressure and then under reduced pressure to recover ammonia. Ammonia is recycled to the reaction system,
On the other hand, a method has been established for obtaining a reaction solution after ammonia flushing as a concentrated aqueous solution of glycinonitrile that does not substantially contain glycolonitrile. Generally speaking, it is well known to connect several reactors in series in multiple stages or to use a pipe-type reactor in order to substantially complete a certain type of reaction in one reaction. However, using several reactors in series is economically problematic due to high equipment costs and requires careful adjustment of reaction conditions, and pipe-type reactors have difficulties in supplying raw materials. .

本発明に於ける重要の要件の1つとして攪拌槽型反応器
で大部分の反応を行わせた後の反応液中ではグリコロニ
トリルの残存濃度が低いため、アンモニアを新たに供給
しなくても反応液中のアンモニア/グリコロニトリルの
濃度比が実質的に低下せず、そのため反応は選択的に進
行することである。本発明の内容を更に詳細に説明する
ため、代表的な実施の態様を図示する(第1図参照)。
One of the important requirements of the present invention is that after most of the reactions are carried out in a stirred tank reactor, the residual concentration of glycolonitrile is low in the reaction solution, so ammonia does not have to be newly supplied. In this case, the ammonia/glycolonitrile concentration ratio in the reaction solution does not substantially decrease, and therefore the reaction proceeds selectively. In order to explain the content of the present invention in more detail, a typical embodiment is illustrated (see FIG. 1).

V−1は、完全混合槽型反応器であり、グリコロニトリ
ルの水溶液がライン1から、アンモニアガスがライン2
から連続的に供給される。V−1内は必要により攪拌機
Mにより撹拌される。反応熱を除去するために、外部熱
交換器E−1があり、反応液は、ポンプP−1によりE
−1を通つて循環されているが、同時に、調節弁CV−
1により、V−1の液面を一定に保つように連続的に抜
き出される。−2はパイプ型反応器であり、V−2内に
て適当に選ばれた滞留時間を持たせる。V2は保温する
ことが望ましい。反応圧力は、V1の圧力を一定値に保
つように調節される。(例えば、新しく供給するアンモ
ニア(ライン8)の流量を調節することによりされる)
。V−2内はV−1内とほぼ等しい圧力で液封になつて
いる。CV−1により反応液は常圧に戻り、フラツシユ
したアンモニアガスと反応液とをV−3で分離する。反
応液はライン5から抜き出される。アンモニアガスはラ
イン6により、バツフアータンクであるV−4を経て、
アンモニアコンプレツサ一C−1で昇圧され、ライン7
を経て、新しく供給されるアンモニアと合流した後、ラ
イン2により、V−1へ再循環される。なお、ライン5
の反応液中のアンモニアをさらに減圧フラツシユにより
回収することもできる。
V-1 is a completely mixed tank type reactor, with an aqueous solution of glycolonitrile coming from line 1 and ammonia gas coming from line 2.
Continuously supplied from The inside of V-1 is stirred by a stirrer M if necessary. There is an external heat exchanger E-1 to remove the heat of reaction, and the reaction liquid is transferred to E by pump P-1.
-1, but at the same time the control valve CV-1.
1, the liquid is drawn out continuously so as to keep the liquid level of V-1 constant. -2 is a pipe reactor with an appropriately chosen residence time in V-2. It is desirable to keep V2 warm. The reaction pressure is adjusted to maintain the pressure of V1 at a constant value. (For example, by adjusting the flow rate of newly supplied ammonia (line 8))
. The inside of V-2 is a liquid seal with almost the same pressure as the inside of V-1. The reaction liquid is returned to normal pressure by CV-1, and the flashed ammonia gas and the reaction liquid are separated by V-3. The reaction solution is withdrawn from line 5. Ammonia gas passes through the buffer tank V-4 via line 6.
The ammonia compressor C-1 boosts the pressure, and the line 7
After joining with the freshly supplied ammonia, it is recycled via line 2 to V-1. In addition, line 5
Ammonia in the reaction solution can also be further recovered by flashing under reduced pressure.

以下、実施例により説明するが、本発明はこれらに限定
されるものではないことは言う迄もない。実施例 1グ
リコロニトリル水溶液をライン1より連続的に供給し、
V−1内をアンモニアガスで圧力を3k9/CrAGに
保ち、40℃、平均滞留時間30分で反応させた。
Examples will be described below, but it goes without saying that the present invention is not limited thereto. Example 1 Glycolonitrile aqueous solution was continuously supplied from line 1,
The pressure inside V-1 was maintained at 3k9/CrAG with ammonia gas, and the reaction was carried out at 40° C. for an average residence time of 30 minutes.

V−2内は液封になつており、平均滞留時間は同じく3
0分である。
The inside of V-2 is a liquid seal, and the average residence time is also 3.
It is 0 minutes.

V−2は保温されており、温度はほぼ40′Cである。V-2 is kept warm and the temperature is approximately 40'C.

主要なラインの物質収支は、表1の通りである。即ち、
V−1での反応率は、89%であり、もし攪拌槽型反応
器1基のみで反応率を上げようとすると、98%では約
5〜6倍の、99%では10倍以上の滞留時間を要し、
生成したグリシノニトリルの変質などが起るため、実施
できない。
The material balance of the main lines is shown in Table 1. That is,
The reaction rate in V-1 is 89%, and if you try to increase the reaction rate with only one stirred tank reactor, the retention rate will be about 5 to 6 times as much at 98% and more than 10 times as much at 99%. It takes time,
This cannot be carried out because the produced glycinonitrile will be degraded.

同様に、多段反応器を考えると、反応率99%にするに
は同一容積の反応器が、4基必要になることが容易に計
算される。パイプ型リアクターでは同一容積のもの1基
あれば反応率は容易に99%以上に達することが計算さ
れ、実際に未反応グリコロニトリルは、実質的には無視
できる量である。
Similarly, considering multistage reactors, it can be easily calculated that four reactors of the same volume are required to achieve a reaction rate of 99%. It has been calculated that the reaction rate can easily reach 99% or more if one pipe type reactor has the same volume, and in fact, the amount of unreacted glycolonitrile is practically negligible.

グリシノニトリルの収率は93%であつた。The yield of glycinonitrile was 93%.

実施例 2同一反応装置で、アンモニア圧力を0.5k
9/CdGにした以外は実施例1と同様に操作したとこ
ろ、グリシノニトリルの収率は90%に低下し、反応液
が黒かつ色に着色した。
Example 2 Same reactor, ammonia pressure 0.5k
When the same procedure as in Example 1 was performed except that the reaction mixture was changed to 9/CdG, the yield of glycinonitrile decreased to 90% and the reaction solution was colored black.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の代表的な実施の態様を例示した概略図で
ある。
The drawings are schematic diagrams illustrating typical embodiments of the invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 シアンヒドリンとガス状にて供給されたシアンヒド
リンに対して過剰量のアンモニアを水性溶液中で反応さ
せてα−アミノニトリルを製造する方法に於いて、該反
応を槽型反応器にて攪拌下に行ない、得られた反応液を
パイプ型反応器に通して反応を実質的に完結せしめるこ
とを特徴とする方法。
1. In a method for producing α-aminonitrile by reacting cyanohydrin with an excess amount of ammonia relative to cyanohydrin supplied in gaseous form in an aqueous solution, the reaction is carried out in a tank reactor under stirring. and passing the resulting reaction solution through a pipe reactor to substantially complete the reaction.
JP49090232A 1974-08-08 1974-08-08 Method for producing α-aminonitrile Expired JPS5928543B2 (en)

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JPS4914423A (en) * 1972-06-10 1974-02-07

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