JPS6012430B2 - Olefin reduction method - Google Patents

Olefin reduction method

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JPS6012430B2
JPS6012430B2 JP50017376A JP1737675A JPS6012430B2 JP S6012430 B2 JPS6012430 B2 JP S6012430B2 JP 50017376 A JP50017376 A JP 50017376A JP 1737675 A JP1737675 A JP 1737675A JP S6012430 B2 JPS6012430 B2 JP S6012430B2
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ジエイ マシユ−ズ ザ サ−ド マリオン
ハ−ベイ レスタ− ジユニア ジエイ
シ− モ−ガン ジユニア ジユウエル
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    • C25B3/20Processes
    • C25B3/29Coupling reactions
    • C25B3/295Coupling reactions hydrodimerisation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はオレフィンの還元カップリング方法の改善に関
する。 同種または異種のオレフィン反応成分の電解還元的、カ
ップリングそして特に、Q,8−オレフインニトリル、
カルボキサミドまたはカルボキシレートの電解水添二量
化によるパラフィンジニトリル、ジカルポキサミドまた
はジカルボキシレートの製造は、例えば米国特許第31
93475〜7叫号および同第3193481〜83号
各明細書から周知である。 この方法は8年以上にわたって商業的に使用されている
程充分魅力的ではあるが、これまで市場的に好ましく使
用されている、カチオン透過性膜によってアノード液と
カソード液部分に分解されたセルに伴なう出資をなくす
ることに特に留意して前記方法を改善する努力がなされ
ている。例えば、カナダ特許第813877号明細書は
、グラフアイトカソードおよび99%酸化鉄アノードを
有する非分割セル中で、チアンベア/dあの電流密度で
そして15〜18℃の温度において、アクリロニトリル
、多塩基性酸のアルカリ金属塩および第4級アンモニウ
ム塩の中性水性溶液を電解することによって、相当な‘
皮率のアジボニトリルを製造できることを開示している
。しかし、低い電流密度を商業的に使用することは、電
解セルに対する過剰の資本投資を必要とし、そして低い
温度を使用することは、電解媒体の高価な冷却を必要と
する。良好なアジボニトリル収率は、初期には、高い温
度および電流密度において得ることが可能であるが、し
かし、米国特許第3616321号明細書(例2、実験
1参照)に示されるように、実質的により高い電流密度
(7.9アンペア/d肘)で数百時間の間カナダ特許の
それと同様の溶液を連続的に電解すると、結果として許
容し得ない高いアノード腐蝕速度(22柳/年)を生じ
、そして操作期間の長さにわたって平均すると4アンペ
ア/dめでの操作に対してカナダ特許に報告されている
よりもはるかに低いアジボニトリルの収率を与える結果
となる。そのようなアノ−ド腐蝕を制御するための一つ
アプローチは、米国特許第3616321号明細書に記
載されており、これは、20アンペア′/d〆までの電
流密度および4000までの温度(好ましくは室温付近
)において、グラフアィトカソードおよび鉄またはマグ
ネタィトアノードを有する非分割セル中において、アク
リロニトリル、アルカリ金属燐酸塩および第4級アンモ
ニウム塩の水性乳剤を電解することによるアジボニトリ
ルの製造において、アノードの腐蝕が、アルカリ金属ポ
リ燐酸塩を含有する初期電解煤を使用することによって
、実質的に阻害されうろことを開示している。 しかし、その特許(例2実験2参照)から、ポリ燐酸塩
が存在する場合にはアノード腐蝕速度は低下するが、2
1虫時間の操作にわたっての平均アジポニトリル収率お
よび電流効果(それぞれ74.7%および70.5%)
は、ポリ燐酸塩が存在しないことを除いては同一の電流
密度(7.9アンペア/d〆)において実現されるもの
より更により低いということを知ることができる。実際
の商業的操作に対して好ましい長さの操作においては、
そのような方法において使用される重金属電極の腐蝕生
成物の少なくとも一部は電解媒体中に移行傾向があり、
そしてカソード上に沈着するような形態でそこに蓄積し
、工程電流効率の犠牲において分子状水素の発生を増加
させ、そして所望のカップリング生成物に対する反応選
択性を徐々に低下させることも発見された。 ベルギー特許第804365号明細書に記載したように
、そのような方法における分子状水素の生成およびアノ
ード腐蝕は、電解媒体中にニトリロカルボン酸化物例え
ばエチレンジアミンテトラカルボン酸のアルカリ金属塩
を混入することによって実質的に阻止することができる
。その特許中に開示されているように、そのような化合
物は電解媒体中で重金属を封鎖し、そしてそれによって
通常セル中の分子状水素の生成に伴うカソード上へ金属
沈着物の生成を阻止することが信じられている。また、
その特許に示されているように、そのような化合物を電
解媒体中に混入することは、カナダ特許第813877
号明細書または米国特許3616321号明細書の工程
の実質的使用が限定されているような電流密度および温
度よりもかなり高い電流密度および温度において、この
方法を長期間操作することを可能ならしめる。従って、
その特許に記載されている改善は、当技術においては非
常に有意な進歩である。しかし、そのような化合物を実
質的な濃度で電解媒体中に保持させた場合でさえも、媒
体中における電極特にアノード腐蝕からの重金属の蓄積
は、結局は生成物選択性ト電流効率その他の工程性能特
性の劣悪化を伴なうのが通常である。 そのような劣悪化の出現は、前記のように、媒体中に重
金属封鎖剤を混入することによって遅らせ、そしてその
程度を減少させることができる。そしてある場合には、
これは「アノード腐蝕制御に対して前に提案されたよう
にポリ燐酸塩を混入することによってある程度は達成す
ることができるけれども、しかし商業的操作のためには
、単に封鎖剤を最初の電解媒体に混入することによって
かまたは更に電解の間中媒体中にその封鎖剤を所定濃度
で保持することによって達成されるより以上の程度にそ
のような工程の劣悪化を防止することが望ましい。明ら
かに、より長期の生成物選択性を保持することができ、
そしてより長くそして完全に電流効率低下を生ずる分子
状水素の形成を阻止することができるならば、所望のカ
ップリング生成物の製造コストは一層低くなるであろう
。この方法におけるそのような改善が本発明の目的であ
る。本発明のその他の目的は、以下の本明細書の記載か
ら明白であるが、ここにおいてすべての%は特記されて
いない限りは重量基準である。オレフィン反応成分がそ
れら反応成分を含有する液体水性媒体を電解することに
よって還元的にカップリングせしめられそして実質的重
金属が電解の間に媒体中に移行するような方法において
、媒体中における重金属の望ましくない作用例えば分子
状水素の生成の増大および所望生成物の選択性の究極的
低下は、充分な遊離重金属封鎖剤を電解の間媒体に加え
て媒体中に過剰の遊離の封鎖剤を保持させることによっ
て実質的に低下できることがここに発見された。必ずし
もすべての場合にそうであるとは限らないが、しかし重
金属が初期電解媒体中に可溶であるよりも大量に媒体中
に移行していった場合には典型的に、その量の重金属を
封鎖しうるよりも過剰の遊離重金属封鎖剤が電解の間に
媒体に加えられる。媒体中における重金属の望ましくな
い作用(例えば分子状水素生成の増大および所望生成物
の選択性の最終的低下)は、多くの場合、例えば電解の
間に媒体中に移行した金属を本質的にこの電解帯城中の
その存在全体にわたって実質的に完全に溶解させるに充
分な遊離重金属封鎖剤を電解の間この媒体に加えること
によって、電解帯城中の金属の存在の本質的全体にわた
って媒体中に移行した重金属を実質的に完全に溶解させ
ておくことによって、実質的に更に減少させることがで
きる。本発明の別の態様においては、電解帯域中の媒体
中の未溶解重金属濃度を約2ミリモル/〆以下に保つに
充分な遊離重金属封鎖剤が電解の間媒体に加えられる。
本方法のこれらの改善は、本方法が非分割セル中でそし
てアクリロニトリルの水添二重化による。ナイロン66
中間体であるァジポニトリルの製造にあたり実施される
場合に、唯一的ではないが特に有用である。本発明の方
法によって還元的にカップリングさせることのできる反
応成分としては、水性媒体中で電解によって還元的にカ
ップリングしうるすべての同種または異種のオレフイン
化合物があげられる。 現在もっとも一般的には、そのような反応成分は、置換
オレフィン化合物例えば構造式R夕=CR−X〔式中−
Xは−CN,−CONR2または−COOR′であり、
Rは水素またはR′であり、そしてR′はC,〜C4ア
ルキル(例えばメチル、ェチル、n−プロピレル、イソ
プロピル、nーブチル、ィソプチルまたは第3級ブチル
)である〕を有するものである。 その式を有する化合物は、Q,Bーモノ不飽和結合を有
するものとして知られており、そしてそのような化合物
各々においては、少なくとも1個のRはR′であること
ができその際少なくとも1個の別のRは水素であり、そ
して存在する場合には少なくとも1個のR′は所定数の
炭素原子を含有するアルキル基であることができその際
存在する場合には少なくとも1個の別のR′は異なった
数の炭素原子を含有するアルキル基である。そのような
化合物としては、オレフインニトリル例えばアクリロニ
トリル、メタアクリロニトリル、クロトノニトリル、2
−〆チレンブチロニトリル、2ーベンテンニトリル、2
ーメチレンパレロニトリル、2ーメチルレンヘキサンニ
トリル、チグロニトリルまたは2−ュチリデンヘキサン
ニトリル、オレフインカルポキシレート例えばメチルア
クリレート、エチルアクリレートまたはエチルクロトネ
ート、およびオレフインカルポキサミド例えばアクリル
アミド、メタアクリルアミド、N,Nージエチルアクリ
ルアミドまたはN,Nージエチルクロトンアミドがあげ
られる。そのような化合物の水添二量化生成物としては
、構造式X一CHR−CR2一CR2一CHR−×(式
中XおよびRは前記の意味を有している)を有するもの
、すなわちパラフィンジニトリル例えばアジポニトリル
および2,5ージメチルアジポニトリル、パラフィンジ
カルポキシレート例えばジメチルアジベートおよびジエ
チルー3,4−ジメチルアジベートおよびパラフィンジ
カルボキサミド例えばアジパミド、ジメチルアジパミド
およびN,N′−ジメチルー2,5ージメチルアジバミ
ドがあげられる。 そのような水添二量体は、ポリァミドおよびポリエステ
ルを含む高分子量重合体の製造において有用な単童体と
して、または既知の方法によって単量体に変換可能な中
間体として使用することができる。本発明の方法によっ
て還元的にカップリングさせることのできる種々のオレ
フィン反応成分およびそれによって製造されるカップリ
ング生成物の他の例は、前記米国特許第3193475
〜79号および岡第3193481〜83号各明細中に
示されている。ここでは本発明を前記オレフィン反応成
分を包含する液体水性電解媒体の電解に関して記載する
。 そのような電解媒体は、本質的には、単一相水性溶液で
あるか、または好ましくは連続相の混合物であるような
水性溶液としかし必ずしもそうではないや典型的には水
性溶液全体に分散された未溶解有機相を包含する多相混
合物でありうる。気体例えば気化した反応成分、ァノー
ドで生成した酸素およびほとんどの場合カソードで生成
した水素もまた通常小比率で媒体中に存在している。存
在する場合には、この有機相は媒体の約25%まで、ま
たはそれ以上さえをも構成しうる。そして本明細書に記
載されている改善された方法のある魅力的態様において
は、その有機相は媒体の少なくとも約10%(例えば約
12%〜約20%の間)を構成している。未変換オレフ
ィン反応成分の再循環を包含するある連続法の態様にお
いては、そのような有機相は、通常、主成分としての(
最も一般的には少なくとも約65%、そして更により典
型的には少くとも約75%)カップリングさせるべきオ
レフィン反応成分および還元されたカップリング生成物
およびこれまた多分存在している少量の副反応生成物、
水その他から構成されている。アクリロェトリルの水添
二量化においては、そのような有機相は一般に少なくと
も約10%、好ましくは約15%〜約50%、そして更
により一般的には約20%〜約40%のアクリロニトリ
ルを含有している。いずれの場合においても、本明細書
中に列記した電解媒体の水性溶液相中に溶解している構
成成分の濃度は、言及されている水性溶液のみに関する
ものであり、そしてこれは水性溶液中の含量と不潟性有
機相中のそれとを合せたものではない。この後者は、前
記のように本発明が行なわれる場合に電解媒体中に存在
していてもよいがしかし必ずしも存在する必要はないの
である。他方、本明細書記載の未溶解有機相の重量%は
、電解媒体中の水性溶液および未溶解有機相の合せた重
量に基づくものである。電解媒体中の水性溶液の構成成
分に関しては、カップリングさせるべきオレフィン反応
成分は、少なくとも本明細書記載の媒体の電解が所望の
カップリング生成物の実質的量を生成する結果を与える
ような比率で存在している。 その比率は、通常、その水性溶液の少なくとも約0.1
%、より典型的には少なくとも約0.5%そして本発明
のある具体例においては好ましくは少なくとも約1%で
ある。溶液中におけるオレフィン反応成分の溶解度を上
昇させる1種またはそれ以上の添加剤成分の混入は、例
えば少なくとも約5%または10%またはそれ以上さえ
もの比較的高い比率の反応成分を含有する溶液を使用し
てこの方法を実施することを可能ならしめうる。しかし
本発明の多くの態様においては、その水性溶液は約5%
以下(例えば4.5%を越えない)のオレフィン化合物
、そして態様のあるものにおいては、好ましくは約2.
5%を越えないオレフィン化合物を含有している。例え
ばこの反応を望ましいカップリング生成物に導くために
第4級アンモニウムカチオンを使用したある態様におい
ては、これらカチオンの最少要求比率は非常に小さい。
一般に、所望の生成物選択性(ほとんどのオレフィンニ
トリル、カルポキシレートまたはカルボキサミドのカッ
プリングにおいては典型的には少なくとも約75%そし
て好ましくは少なくとも約80%)を与えるに充分な量
のみが必要である。しかし、所望に応じてかまたは便利
な場合には、はるかにより高い比率も存在させうる。ほ
とんどの場合、第4級アンモニウムイオンは、水性溶液
1〆当り少なくとも10‐5モルそして更により典型的
にはこの溶液1夕当り少なくとも約10‐4モルの濃度
で存在している。それ以上の高い比率でも前述したよう
にある場合には存在させうるけれども、第4級アンモニ
ウムイオンは一般には、約0.5モル/その膿度そして
更により一般的には約10‐1モル/〆を越えない濃度
で水性溶液中に存在している。・ある好ましい態様にお
いては、溶液中の第4級アンモニウムイオンの濃度は、
少なくとも約5×10‐4モル/そでありしかし約5×
102モルノクを越えない。そのような濃度で存在しう
る第4級アンモニウムカチオンは、窒素原子が5価を有
し、そしてこれがその原子価の4′5を満足させるよう
に他原子(例えば炭素)に直接結合されている正荷電イ
オンである。 そのようなイオンは、例えばピベリジニウム、ピロリジ
ニウムおよびモルホリニワムの場合におけるように環式
でもありうるが、しかしそれらは、一般には、好ましく
はオレフィン不飽和を欠如したそして望ましくはヒドロ
カルピル基(例えばアルキル、アリールその他)、その
ような基のトリヒドロカルピルアンモニウム置換誘導体
およびそのようなものの組合せよりなる群からそのイオ
ンが4〜48個、好ましくは約6〜約3句固そして更に
より望ましくは約7〜約28個の平均総炭素源子含量を
有するように選ばれた4個の1価有機の基に窒素原子が
直接結合されているタイプのものである。適当なアリー
ル基は、典型的には6〜12個の炭素原子を、含存しそ
して好ましくは例えばフェニルまたはペンジル基におけ
るようにただ1個の芳香環を含有している。適当なアル
キル基は、直鎖状、分枝鎖状または環状のものであるこ
とができ、そして各々は典型的には1〜12個の炭素原
子を含有している。そのようなアルキルおよびアリール
基の組合せを含有する第4級アンモニウムイオン(例え
ばペンジルトリェチルアンモニウムカチオン)が使用で
きるが、本発明の多くの態様は、テトラアルキルアンモ
ニウムイオンを使用して好適に実施され、そして秀れた
結果は、一般には、少なくとも3個のC2〜C6アルキ
ル基そして4個のアルキル基中に全部で8〜24個の炭
素原子を含有するもの、例えばジェチルジプロピルー、
エチルトリプロピルー、エチルトリブチル−、エチルト
リアミルー、エチルトリへキシル−、オクチルトリヱチ
ルー、テトラプロピルー、メチルトリプロピルー、デシ
ルトリプロピルー、メルトリブチルー、テトラブチル−
、アミルトリブチルー、テトラアミルー、チトラヘキシ
ルー、エチルトリへキシルー、ジエチルジオクチルアン
モニゥムおよび多くのその他の前記米国特許第3193
475〜7計号および同3193481〜83号各明細
書に開示のものを使用して得られる。経済的観点から最
も実際的なものは、一般には、各アルキル基が2〜5個
の炭素原子を含有しているテトラアルキルアンモニウム
イオン例えばジェチルジアミルー、テトラプロピルー、
テトラブチル−、アミルトリプロピルー、テトラアミル
ー、アンモニウムその他である。そのようなカチオンは
、任意の便利な方法で、例えば第4級アンモニウムヒド
ロキサィドまたはその塩を所望の第4級アンモニウムイ
オン濃度を与えるに必要な量で溶解させることによって
電解すべき水性溶液中に混入することができる。しかし
、電解媒体中の第4級アンモニウムカチオンは、ある種
の還元カップリング化生成物に対する選択性を改善しう
る一つの方法にすぎないのであり、そしてその存在は本
発明の有用性に対しては不可欠のものではないというこ
とを認識すべきである。使用される伝導性塩のタイプは
、同様に、本発明の利点の実現においては通常は臨界的
要素ではない。 従って、伝導性塩は、電解還元カップリング法の商業的
実施においてこれまで使用されている種類の第4級アン
モニウム塩例えばテトラアルキルアンモニウム(例えば
テトラエチルアンモニウム)サルフェート、アルキルサ
ルフェート(例えばエチルサルフエート)またはアリー
ルスルホネート(例えばトルェンスルホネート)であり
うる。その一般的タイプの有機塩は分割または非分割セ
ル中の伝導性塩として使用しうるけれども、ほとんどの
非分割セルにおいては、他の伝導性塩例えばアルカリ金
属塩を使用することが一般に好ましい。アルカリ金属塩
が使用される場合には、リチウムおよび特にナトリウム
およびカリウムのものが経済的理由から一般に好ましい
。そのような使用に対して好ましいものは無機酸および
/または多価酸の塩例えばテトラアルキルアンモニウム
またはアルカリ金属のオルトホスフェート、ボレート、
パークロレ−ト、炭酸塩または硫酸塩そして特にそのタ
イプの不完全置換塩すなわちそのアニオンが水素により
満された少くとも1個の原子価とアルカIJ金属により
満された少くとも1個の他の1個の原子価を有する塩で
ある。 そのような塩の例としては、燐酸ジナトリワム(Na2
HP04)、酸性燐酸カリウム(KH2P04)、重炭
酸ナトリウム(NaHC03)および棚酸ジカリウム(
K2HB03)があげられる。また縮合酸例えばピロ燐
酸、メタ燐酸、メタ棚酸、ピロ棚酸その他のアルカリ金
属塩、(例えばピロ燐酸ナトリウム、メタ棚酸カリウム
、ボラツクスその他)および/またはそのような縮合酸
の塩の部分的または完全加水分解生成物もまた有用であ
る。電解媒体中の水性溶液の酸性度によって、その溶液
中のそのようなアニオンおよびアルカリ金属カチオンの
化学量論的比率は、そのような塩の2種またはそれ以上
の混合物例えば酸性燐酸ナトリウムと燐酸ジナトリウム
との混合物に相当しうる。そして、従ってそのような塩
混合物(なるびに異種のカチオンの塩の混合物例えば異
つたアルカリ金属および/または異つた酸)は本明細書
に使用されている「伝導性塩」、「アルカリ金属燐酸塩
、棚酸塩または炭酸塩」その他の表現の範囲内である。
すべてのアルカリ金属酸はいずれもそのままかまたはそ
れ以外の方法で例えばアルカリ金属水酸化物および所望
のpHにその水酸化物を中和させるに必要な酸として溶
液中に溶解させることができる。溶液中の伝導性塩の濃
度は、少くともそのような塩が存在しない場合のその伝
導性以上にその溶液の電気伝導性を実質的に上昇させる
に充分な濃度であるべきである。ほとんどの場合、少く
とも約0.1%の濃度が好ましい。より有利な伝導度水
準は、その溶液がその中に少くとも約1%の伝導性塩ま
たは更により典型的には少くとも約2%のそのような塩
を溶存している場合に達成される。多くの場合、好まし
い操作条件とは、その中に5%以上(典型的には少くと
も5.5%)の伝導性塩を熔解させた溶液を包含する。
アルカリ金属伝導性塩が使用される場合には、溶液中の
塩の最大量は、典型的にはその中におけるその溶解度に
よってのみ限定されそしてこれは使用される特定の塩に
よって変動する。例えば燐酸および/または棚酸のナト
リウムまたはカリウム塩のような塩場合には、約7%〜
約20%のそのような塩またはその混合物を溶液が含有
していることが一般に最も便利である。前記のように、
本発明は媒体を電解している間に、(例えば電極から)
電解媒体中に移行していく重金属の潜在的に望ましくな
い効果を減少させることに関するものでなくてはならな
い。 本明細書においては、重金属とは4.0以上の比重を有
する金属例えば鉄、カドミウム、鉛、亜鉛、ニッケル、
水銀、マンガン、銅、コバルト、クロミウム、チタニウ
ム、タリウム、バナジウム、モリブデ′ニウム、ルテニ
ウム、アンチモニー、ビスマス、白金およびパラジウム
を意味している。電解媒体に移行していく前には、この
重金属は実質的に純粋でありうるし、または組合せ形例
えば化合物(例えば酸化物または塩)またはその金属の
合金でありうる。一般に、媒体中に移行していった後で
この方法に及ぼす悪影響に対してより大なる活性を有す
る金属は、低い水素過電圧を有するもの例えば鉄、ニッ
ケル、タングステン、コバルトおよびモリブデン、また
は換言すば、還元カップリング法に対するカソード物質
として典型的に好ましくない金属である。従って、多く
の態様においては、本発明は特に還元的カップリング法
に使用されている電解セルのアノード特に非分割セルの
アノードからの重金属に関する。しかし、高い水素過電
圧の金属および還元的カップリングカソード物質として
潜在的に有用な金属でさえもまた、実質的濃度で電解媒
体中に存在する場合には、例えば封鎖、媒体からの除去
またはその他によってそうできないようにされていない
ならば、結局はその工程性能に悪い影響を及ぼしうると
いうことが発見されている。 このことは、カソードから媒体中に移行していく重金属
が、それらが最初にカソードの一部であった場合のもの
とはいくらか異つた形または状態でカソード上に潜在力
をもって再沈着することを意味しうる。いずれにせよ、
ある態様においては本発明は重要には、方法で使用され
るカソードからの重金属に関し、そして従って本発明の
方法改善は、アノード、カソードまたは両者からの媒体
中に移行した金属に関連しうる。そのような金属は、方
法装置例えば電極、パイプその他の物理的侵蝕または腐
蝕、化学的または電気化学的攻撃またはその他の結果と
して媒体中に移行しうる。 従って、これはイオン、酸化物、水酸化物、塩(媒体中
のアニオンに関係する)例えば燐酸塩、棚酸塩、炭酸塩
、硫酸塩その他またはより複雑な化合物として媒体中に
入りうる。しかしれらの化学的および/または物理的形
および多分それらの原子価状態さえもが媒体中において
、そして/またはれらが媒体中に移行しまたはそれから
出ていく(例えばセルのカソードに沈着する場合)場合
に有意の変化を受けるのである。例えば、鉄金属アノー
ド(すなわち鉄を含有するア/一ド例えば炭素鋼、ステ
ンレススチールまたは他の鉄含有合金、酸化鉄例えばマ
グネタィトまたは他の鉄化合物)の表面において、鉄は
ホスフェートァニオン含有電解媒体による腐蝕の結果と
して燐酸鉄を生成して媒体中に入るかまたはさもなけれ
ば媒体中に微細分割(例えばコロイド状)された固体化
合物例えば水酸化鉄として以後に存在し、そして後にカ
ソード上に1種またはそれ以上の鉄酸化物として沈着す
る。本発明のその他の観点は、重要には電解の間に媒体
中に移行していった重金属を、電解帯域中の金属の存在
に全体にわたって本質上実質的に完全に溶解した状態に
保つておくことに関連しており、そして他の一態様にお
いてはそれは電解帯城中の未溶解重金属の濃度を約2ミ
リモル/〆以下に保つことに関連している。 本明細書に使用されている場合の「媒体中に移行された
一重金属とは、液体媒体が通過ないし循環する装置の表
面(例えば媒体が電解される電解セル中のアノードまた
はカソード)に固定されている重金属とは異なって媒体
と共にかまたは媒体中において自由に循環するようにな
るという意味において液体媒体中に入っていく重金属を
表わしている。媒体中の重金属は、その媒体を0.45
ミリミクロンの標準孔度を有するメンプレィン型フィル
ターを通すことによって媒体から重金属が分離されたる
ならば未熔解の状態であり、そして逆に、そのようなフ
ィルターを媒体を通過させることによって媒体から重金
属が分離されない場合には、その重金属は溶解した状態
である。「電解帯城」とは媒体中のオレフィン反応成分
を還元的にカップリングさせる電流が流れる液体電解媒
体によって占められている領域であり、そして「電解帯
城中の重金属の存在」とは従ってオレフィン反応成分を
還元的にカップリングさせる電解に付されている液体媒
体中に存在する重金属を意味するものである。従って、
電解帯域外の媒体からの重金属の沈殿(例えば重金属沈
殿剤例えばサルフアイドまたはフェリシアナィドの添加
による)は、その重金属を、再循環されている媒体中の
沈殿した金属を前以つて分離(例えば遠心、炉過その他
)または再溶解させることないこ、「電解帯城」を通し
てその溶体媒体がその後で再循環されるという程度まで
を除いては「電解帯城中の金属の存在全体にわたって一
一層不完全に溶解させることはない。「実質的な重一ま
たは「実質的速度」における媒体中への金属の移行とは
、例えば媒体からの除去その他によって金属が後述のよ
うな悪影響を有し得なくなるようにしない限りは、その
量および速度が、電解過程中においてその操作特性例え
ば分子状水素の形成または生成物の選択性に実質的に悪
影響を与える程充分大であることを意味している。 そのような効果を有する絶対的な量または速度は、包含
される特定の金属、所望される特定の還元的カップリン
グ反応および多くの他の方法条件によって大きく変動す
る。電解の間に媒体中に移行した重金属が電解帯城中の
金属の存在の「本質的全体にわたって実質的に完全に溶
解」するということは、電解の間に媒体中に移行した金
属が電解帯城中に存在しているがしかし溶解していない
金属が、直接または間接に操作特性例えば生成物選択性
または電流効率の劣悪化に寄与する鏡向のある時間全体
にわたって実質的にすべて(典型的には少くとも約80
%、好ましくは少なくとも約85%そして最も望ましく
は少なくとも約90%)溶解することを意味している。 シャツトダウン法、アップセットまたはその他の変法は
、重金属がその程度まで不溶に保たれる時間が比較的短
くなるという結果を生ずるが、しかし典型的には、その
ような時間はある(例えばバッチ式)操作においては1
0〜2の時間程度または更にそれより短いものでもあり
うるし、または他の(一般には連続的)態様における数
千時間程度またはそれ以上の長いものでもありうる電解
が続けられる時間の約20%以下そして好ましくは約1
0%未満を占める。本発明に従って重金属を溶解状態に
保つ有用な重金属封鎖剤は、その金属イオンをさもなけ
れば沈殿させる煩向のある他の化学試薬の存在下に、金
属と結合して可溶性コンプレックスを生成させる種々の
既知の化合物の任意のものでありうる。 ある場合には、少くとも一部は有機性の封鎖剤すなわち
少くとも1個の有機成分例えばカルボキシル基またはア
ミノ置換またはヒドロキシ置換ヒドロカルビル(例えば
アルキル)基を含有する封鎖剤が好ましい。1個または
それ以上のァミン基および少くとも1個のカルボン酸基
を有するアミ/カルボン酸(例えばニトリロ酢酸および
ニトリロプロピオン酸およびグリシン化合物)が特に好
ましい。 これらは次式で表わされる。Y2N→Z−YNナnR″
一C〇〇M 上記式中Yは1価の基例えば水素、一R″‐COOM,
fCH2ナ帆,CHまたはC,〜C2。 アルキル(好ましくはC,〜C,。アルキル例えばエチ
ル、n−プロピル、第3級ブチル、n−へキシル、n−
デシルその他)であり、一R′はてC比ナmまたはtC
HR…ナであり、R′′′がヒドロキシ、−COOM,
fCH2ナmC○OMまたはC,〜C8アルキル、ヒド
ロキシアルキル(例えばヒドロキシェチル)またはヒド
ロキシフェニル(例えばオルトヒドロキシフェニル)で
あり、Zは2価のC2〜C6炭化水素基(例えばアルキ
レン基)例えばn−へキシレン、n−プチレン、イソブ
チレンまたは一般により望ましくはエチレンまたはn−
プロピレンであり、Mは1価の基例えば水素、アルカリ
金属(例えばリチウムまたは通常より望ましくはナトリ
ウムまたはカリウム)またはアンモニウムであり、mは
1または2であり、nは存在する場合にはtZ−YN)
−)の反復数を表わしそして0,1,2,3または4で
あることができ、そして式中少なくとも1個のYは−R
′−COOMまたは(一CH2ナm+,OHであり、す
なわちこの化合物は本明細書に記載した式の右側端の−
R′′−COOM基の他に、少なくとも1個の−R″−
COOMまたはキCQチm+,OH基を含有している。
そのような追加のR″−COOMまたはキCH2ナm+
,OH基は、通常望ましくは式の左側端の窒素原子に結
合しているが、しかしnが1の場合には、そのような追
加の基は(交互にまたはそれ以外の方法で)キZ−YN
ナ単位の窒素原子に結合していてもよい。そしてnが2
,3または4の場合には反復キZ−YNチ単位中の1個
またはそれ以上の窒素原子はそれに結合したそのような
追加の−R″−COOMまたはキCH2ナm+,OH基
を有していてもよい。必ずしも絶対ではないがしかし好
ましくは、封鎖剤はアミノカルボン酸化合物すなわち少
くともその中に2個の−R″−COOM基を有する化合
物である。 ZがC2〜C47ルキレンでありそしてnが0,1,2
,または3(更により望ましくは0,1または2そして
最も好ましくは1または2)であることもまた一般に望
ましい。そのような化合物の代表的なものは、ニトリロ
トリ酢酸、ジェチレントリアミンベンタ酢酸、N,N−
ジ(2ーヒドロキシエチル)グリシン、エチレンジアミ
ンテトラプロピオン酸、N,N′ーェチレンビス〔2一
(o−ヒドロキシフエニル)〕グリシンおよび典型的に
最も好ましくは、エチレンジアミンテトラ酢酸およびN
−ヒドロキシェチルェチレンジアミントリ酢酸(本明細
書では以それぞれEDTAおよびHEDTAと表わす)
である。一般に使用される低濃度においては、それらは
酸として、または通常一層便利にはそして特に本発明の
ほとんどの態様に対して好ましいアルカリ性pHにおい
ては、一部または完全に中和した塩(例えばそのような
酸の水溶性アンモニウムまたはアルカリ金属塩)として
電解媒体に加えることができる。例えばここに記載した
ようなアミノカルボン酸化合物の製造のための既知の方
法は、ベルギー特許第804365号明細書に一般的に
言及されている。 例えばそのような化合物のアルカリ金属塩は、適当なア
ミン(例えばエチレンジアミン)をアルカリ金属水酸化
物の存在下にクロロ酢酸のアルカリ金属塩とかまたはシ
アン化水素およびホルムアルデヒドそして次いでアルカ
リ金属水酸化物とかまたはエチレングリコールと反応さ
せてアミンの窒素上にヒドロキシェチル置換基を生成さ
せそして次いでこのヒドロキシェチル置換アミンを酸化
カドミウムの存在下にアルカリ金属水酸化物と反応させ
てこのヒドロキシェチル置換基を所望の比率でアルカリ
金属アセテート置換基に変換させるかまたは塩基(例え
ば水酸化ナトリウム)の存在下にアクリロニトリルと反
応させそして次いでアルカリ金属水酸化物の存在下にこ
のシアノェチル化アミンを加水分解することによって製
造することができる。本発明に使用するに適当な他の封
鎖剤としては、Q−ヒドロキシカルボン酸例えばクエン
酸、酒石酸、グルコン酸その他、3,5−ジスルホピロ
カテコール、ビリジン例えば2ーアミノーメチルピリジ
ン、Nーヒドロキシエチル−2−アミノメチルピリジン
、2−アミノメチルピリジン−N−モノ酢酸、エチレン
ビスーN,N−(2−アミノメチル)ーピリジン−N,
N′−ジ酢酸その他、および当技術において金属封鎖剤
、キレート剤、コンプレックス生成剤その他として知ら
れている他の多くの化合物をあげることができる。〔チ
ャベレックおよびマーテル著「有機封鎖剤」ジョン・ワ
イリー・アンド・サンズ社195乎王版、ドウャーおよ
びメラー著「キレート剤および金属キレート」アカデミ
ック・プレス社1964王版およびマーテルおよびケル
ビン著「金属キレート化合物の化学」プレンテイス・ホ
ール社1952王版参照〕。前述したように、本発明の
目的は遊離重金属封鎖剤を媒体に添加することによって
達成することができ、ここにおいて遊離重金属封鎖剤と
は、その媒体中において能力の最大限まで重金属を封鎖
していない重金属封鎖剤を意味している。 そのような遊離封鎖剤の例としては、例えば、そのよう
な化合物の酸形、そのアルカリ金属またはアンモニウム
塩および溶液中におけるそれらの非封鎖作用イオンまた
は不完全封鎖作用イオンがあげられる。本発明において
は、遊離封鎖剤は、新たに媒体に遊離封鎖剤を縫合せる
かまたは電解帯城の外で媒体の一部中の金属コンプレッ
クスから遊離封鎖剤を再生させる(例えば重金属沈殿剤
を使用してコンプレックスから金属を分離することによ
って)ような形で電解媒体に加えることができる。一方
、更に他の系においては、遊離封鎖剤を媒体から分離さ
れた重金属コンプレックスから再生することができ、そ
してこのようにして外的に再生された遊離封鎖剤を次い
で媒体に再添加することができる。そのような系におい
てはいずれも媒体への遊離封鎖剤の添加は、連続的にま
たは間欠的にそして系中のいずれかの便利な点において
、例えば電解を受けつつある媒体の一部または(一般に
は連続系においては好ましくは)電解帯域から取出され
そして更に電解するために再循環させられる媒体の一部
に対して行なうことができる。また、前記したように、
本発明の目的は電解媒体中に過剰の遊離重金属封鎖剤を
保持することによって達成されるが、このことは、封鎖
可能な形態で媒体中に加えられた重金属のより多量を封
鎖しうる有意の能力を意味している。前記能力は、媒体
中の重金属と静的平衡における遊離封鎖剤により与えら
れるすべての金属封鎖能力の(好ましくは実質的な)過
剰である。通常、そして特に比較的高い平衡定数(すな
わちマーテルおよびカルビンによる前記著書に定義され
た金属イオンおよび封鎖剤の等モル混合物に対するlo
gK)を有する一般に好ましい封鎖剤に関しては、媒体
中の重金属と静的平衡にある遊離封鎖剤の濃度は非常に
低いので、それらは実際的意味を有していない。従って
ある媒体中で測定される遊離封鎖剤の実質的濃度は、そ
の媒体中の過剰の遊離封鎖剤濃度と本質的に同一である
とみられることができる。しかし、過剰の遊離の封鎖剤
は、媒体中に例えば媒体から封鎖剤が連続的に取出され
るかまたはそれ以外の方法で失われそして遊離封鎖剤が
連続的に添加される系においては、重金属と動的平衡で
存在しうろことを認めるべきである。遊離封鎖剤のその
ような動的平衡濃度は、そのような媒体中の遊離封鎖剤
の通常の静的平衡濃度よりもはるかに一層大であること
ができ、そしてこの一つのタイプの平衡濃度は、本発明
中に使用されている過剰遊離封鎖剤の存在に関するもの
と混同されるべきではない。封鎖剤(遊離またはそれ以
外)の濃度の測定はこれまでに記載したものおよびダウ
・ケミカル・コンパニー出版「キレーションへの鍵」(
1969)を含む種々の出版物中に記載されている周知
の技術によってなすことができる。本明細書に使用され
ている意味の媒体中に過剰の遊離封鎖剤を保持すること
は、この方法の操作全体にわたって媒体中に一般に過剰
の遊離封鎖剤を存在させることを意味する。 アップセットおよび他の変法は一時的および/または比
較的短時間の過剰遊離封鎖剤の不在を生ずるかもしれな
いが、しかし過剰の遊離封鎖剤は、典型的にはある(例
えばバッチ式)態様における10〜20時間程度の短時
間または他の(一般に連続的)態様における数千時間程
度の長期間またはそれ以上である媒体が電解を受ける時
間の少くとも約80%好ましくは少くとも約90%そし
て最も望ましくは約100%の間媒体中に保持される。
過剰遊離封鎖剤の最も望ましい濃度は、多くの他の操作
条件によって変動するが、しかし多くの好ましい態様に
おいては、過剰の遊離封鎖剤は有利には媒体1夕当り少
くとも約2ミリモル(そして好ましくは少くとも約4ミ
リモル)の重金属を封鎖しうるものである。本発明のほ
とんどの態様においては、電解と同一または相当期間の
間に媒体中に移行する量の重金属を封鎖しうるよりも過
剰の遊離重金属封鎖剤を電解の間に媒体に加えることが
有利である、本明細書においては、ある量の重金属を「
封鎖しうる」ということは例えば重金属量が容易に封鎖
されうる形で存在しているということ、重金属と遊離封
鎖剤とが緊密に接触すること、封鎖時間が静的平衡状態
に近似していることなどを含む封鎖に好都合な条件下に
あることを意味する。 ある場合には、そのような平衡条件は、電解条件下では
到達することはできず、そして従って、重金属のある量
は本明細書に使用されている意味の封鎖しうる遊離封鎖
剤量の添加によっては完全には封鎖することができない
。事実、本明細書に以後に記載するように、有利には媒
体中に移行した量の金属を封鎖する能力を有していた遊
離封鎖剤の添加にもかかわらず、媒体中に移行した重金
属の実質的比率のものが封鎖されないかまたは少くとも
電解媒体中のその存在全体にわたっては封鎖されてはい
ない態様が存在している。「電解の間」に媒体中に移行
した重金属量および添加された遊離封鎖剤の量は、電解
のいずれかの特定の期間に関するものと考えることがで
き、そしてバッチ式または連続式操作の継続の間全体に
わたってかまたはそのような操作の初期からかまたはそ
のような操作の終期までかの電解のみに必ずしも関する
ものではないということをも認めるべきである。また、
本明細書に使用した場合には、「初期電解媒体に可溶」
なる表現は、任意のそのような電解期間の初めに使用さ
れる電解媒体中における溶解度に関するものである。 しかし、そのような媒体中に可溶な重金属の量は、例え
ば初期媒体が、電解の間に分解を受けやすい封鎖剤を含
有している場合には電解の間に減少しうるということ、
そして従って電解の実質的期間の間に媒体中に移行した
重金属はその期間の初めにその金属が溶解した程大量に
は可溶性でないということに注意すべきである。初期電
解媒体中には溶存された重金属の実質的濃度もまた存在
しうるのであるから、「初期電解媒体中に可溶であるよ
りも大なる一重金属量とは、ある電解期間の間に媒体中
に移行する重金属が、その期間の初めに「初期電解媒体
」に溶存された量に加えて、媒体中に可溶である量を越
えたということを意味する。すでに記載したように、種
々の封鎖剤特に有機基を含む多くのものは電解媒体中に
おいて例えば加水分解または酸化によって、特に非分割
セルを使用した態様においてはアノードもこおいて分解
をうける。 分解生成物のあるものは有意な封鎖能力を有しており、
従って本明細書に使用されている意味の遊離封鎖剤を構
成する。従って、一部はそのような分解の故に、遊離封
鎖剤の存在すなわち濃度の測定は特定の封鎖剤化合物ま
たはその基の定性または定量分析としてよりもむしろ封
鎖能力の測定として屡々一層重要に行われる。いくつか
の系においては例えば還元カップリング生成物の分離後
に問題なく捨てられる媒体を便用するバッチ式操作にお
いては、遊離の封鎖剤を媒体に加えつつ操作の間徐々に
電解媒体中に溶解している重金属濃度を増加させるのが
実際的であるかもしれない。 しかし、封鎖剤が電解媒体中で分解しうるような系を含
むその他の系においては、そして特にそのような分解が
媒体中の封鎖剤の濃度に直接関係して生じうる場合には
、媒体中に溶解する重金属の濃度を本質的に安定状態に
保ちそしてそれによって重金属を実質的に完全に溶解状
態で保持するに必要な封鎖剤の濃度を本質的に安定に保
つことが好ましいかもしれない。このことは種々の方法
で例えば電解の間その系から媒体の一部を取出し、そし
てそれを取出した区分量中よりも低い溶存重金属を有す
る第2の区分量で置換することによってかまたは封鎖さ
れたまたはそうではなくて溶存されている重金属を沈殿
させ、そして次いでその沈殿を電解帯域の外で媒体の区
分量から除去(例えば炉過、遠心その他により)するこ
とによって達成することができる。事実、それは本発明
の好ましい態様であるが、その場合オレフィン反応成分
を包含する液体水性電解媒体を電解帯域において電解に
付し、そしてそれによって反応成分を還元的にカップリ
ングさせそしてその間に重金属が実質的量で媒体中に移
行し、前記帯城から電解媒体の一部を取出し、還元カッ
プリング生成物を前記の取り出した区分量から(例えば
その生成物含有有機相を傾臆することによって)分離し
、そして新らしいオレフィン反応成分で置換し、熔解し
た重金属を前記の取り出した区分量から(例えばその系
から前記の取り出した区分量の1分画を取り出すことに
よってかまたは前記区分量中の重金属を沈殿させ、次い
で前記区分量から前記のように沈殿した金属を?戸過ま
たは遠心することによって)除去し、前記区分量のすべ
ての取り出した分画をその分画よりも一層低い溶解重金
属濃度を有する電解媒体で置換し、前記の取り出した区
分量を次いでそれより後の前記電解のために前記帯城に
再循環させ、媒体中に遊離封鎖剤の過剰を保持するに充
分な遊離重金属封鎖剤をそして好ましくは多くの場合前
記帯域中のその存在の本質的全体にわたって前記重金属
を実質的に完全に溶解させるに充分な量を電解の間に媒
体に加える。本明細書において使用された場合、媒体中
に溶解した重金属濃度を本質的に安定に保つという表現
は、必ずしもその濃度を特にせまし、範囲内に保つこと
は意味しない。そして事実そこに包含される操作条件で
は、媒体中に溶解した重金属濃度が基準量から100%
まで、またはその高水準側ではそれ以上までに変動しう
る。しかしながらそれは、溶解重金属濃度が通常溶解重
金属が媒体中への金属の連続移行および本明細書記載の
遊離封鎖剤の媒体への添加の間にそうでなければ上昇す
るであろう濃度よりも実質的に低い最大値以下に保たれ
ることを意味している。本明細書に使用した場合、溶解
した重金属とは0.45ミクロンの標準孔度を有するメ
ンブレィン型フィルターを通して媒体を通過させること
によって媒体から分離されない重金属を意味する。 従って、典型的な系に対しては、電解媒体中に溶解した
重金属の濃度は、そのようなフィルターを通過させた媒
体試料の通常の分析(例えば原子吸収)によって簡単に
決定することができる。特定の系においては、溶解重金
属濃度を安定に保つための種々の技術の相対的所望性は
、いくつかの要素に基づいている。しかし、アミノカル
ポキシ化合物例えばEDTAおよびHEDTAを包含す
る多くの有機封鎖剤に関しては、媒体中に熔解している
重金属濃度を約2〜約50(好ましくは約4〜約30)
ミリモル/のこ保持するのが最も望ましいことが見出さ
れている。これは、例えば、その重金属が鉄であり、そ
して媒体が約1.08の典型的比重を有している場合に
は、約100〜約250■肌(好ましくは約200〜約
1500脚)の媒体中に溶解した鉄の濃度に相当する。
特に非分割セル中におけるそのような分解可能な封鎖剤
の多くに関しては、媒体に加えられる遊離封鎖剤が電解
の間に媒体に移行する量の少くとも約1.5倍の重金属
を封鎖しうろことが一般に好ましい。 この量は通常電解媒体中の金属の測定された濃度からか
または1個またはそれ以上の電極からの金属の定量的に
観測された損失から計算することができる。事実、アノ
ードからの金属損失は通常それと接触している媒体通っ
て流れる電流量に密接に関係しているのであるから、そ
のような電流1ファラデー当りのミリモル表現で金属損
失および遊離封鎖剤添加の基本計算をすることが往々に
して便利である。例えば、鉄金属例えば炭素鋼からつく
られたアノード‘こ関しては、添加遊雛封鎖剤は、一般
に最も望ましくは、媒体を通る電流1ファラデー当り少
くとも約0.1ミリモルの鉄または他の重金属を封鎖し
うるものである。多数の封鎖剤は1:1モル基準で重金
属を封鎖しうるものであるから、これら封鎖剤(ァミノ
カルボキシル化合物例えばEDTAおよびHEDTAを
含む)は、望ましくはそのようなアノードを有するほと
んどの非分割セルにおいては、同様のモル量すなわち媒
体を通過する電流1ファラデー当り少くとも約0.1ミ
リモルの量で遊離封鎖剤が電解媒体に加えられる。ほと
んどの非分割セル中における本発明の使用に関しては、
アノードの腐蝕そして従ってカソード上への重金属の沈
着傾向は、有利には電解媒体中に棚酸、縮合燐酸または
そのアリカリ金属塩を包含させることによって阻止する
ことができる。 この棚酸または棚酸塩はオルト棚酸、メタ棚酸またはピ
ロ棚酸としてこの媒体に加えられ、次いで例えばアルカ
リ金属水酸化物で所望のp刊こ中和することができまた
はそのような酸の完全または不完全置換アルカリ金属塩
(例えばオルト側酸ジナトリゥムまたはモノナトリウム
、メタ棚酸カリウム、ナトリウムテトラポレートまたは
一般にポラックスと呼ばれるその水和物形)として加え
ることができる。縮合燐酸または燐酸塩は、ポリ燐酸(
例えばピロ燐酸またはトリ燐酸)として加え次いで所望
のpHまで中和することができるし、またはその完全ま
たは不完全置換アルカリ金属塩(例えばピロ燐酸テトラ
ナトリウム、ヘキサメタ燐酸カリウムまたはトリ燐酸ナ
トリウム)として加えることができる。 棚酸または縮合燐酸またはその塩の本明細書にこれまで
記載したような還元カップリング法におけるかかる使用
に関する詳細は、ベルギー特許第804365号明細書
に包含されている。ほとんどの場合、本発明に使用され
ている電解媒体(バルク)のpHは2以上、好ましくは
少くとも約5、より好ましくは少くとも約6、そして最
も便利には特にこの方法が金属アノードを有する非分割
セル中で行われる場合には少くとも約7である。一方、
全体的(オーバーオール)PIIは一般には約1沙〆上
ではなく、典型的には約11以上ではない。そして燐酸
ナトリウムおよび/またはカリウムを使用する場合には
これは一般に約10より実質的に高いことはない。電解
媒体の温度は媒体の液体状態と両立しうるいずれかの水
準すなわち使用される圧力下においてその氷点以上であ
るが但しその沸点以下の水準でありうる。 良好な結果は、約50〜約7yoの間、または実質的に
1気圧以上の圧が使用された場合にはそれ以上の温度に
おいてさえも達成することができる。最適濃度範囲は、
他の要素の中でも特に特定のオレフィン化合物および水
添二畠体によって変動する。しかしアジポニトリルへの
アクリロニトリル水添二量化においては、少くとも約2
5午0の電解温度が通常好ましく、そして約40o〜約
65o0の間の温度が特に望ましい。事実、4000(
米国特許第3616321号明細書開示において使用し
うると記載されている最高の温度)以上の温度でそれを
非常に満足に使用できるということは、本発明の特に有
用な特徴である。その理由は、電解媒体伝導度は、典型
的には温度と共に上昇し、そして従って方法の電力コス
トはより低温におけるよりも40q○以上では一般にも
っと小さくなるからである。周知のように、オレフィン
反応成分(本明細書にこれまで記載したものを含む)の
電解還元的カップリングは、これら反応成分の還元的カ
ップリングに対して充分なカソード電位を有するカソー
ド表面への接触において行われる。 一般に、本発明を実施できる最小電流濃度というものは
存在しないが、しかいまとんどの場合、カソード表面1
平方デシメートル当り少くとも約1アンペア(A/dで
)の電流密度が使用され、そして少くとも約泌/dわが
通常好ましい。より高い電流密度はある場合には実際的
でありうるが、本明細書中に一般に使用されるものは約
150A/d力を越えることはなく、そして更により典
型的には約75A/dで以上ではない。工程変数に依存
して、ある態様においては約50A/dめを越えない電
流密度が好ましいかもしれない。しかし典型的には少く
ともカソード表面ldめ当り少くとも約10アンペアの
電流密度でそしてある場合には約2離/dあまたはそれ
以上の電流密度においてさえも最も満足に実施できると
いうことは本発明の有意な利点である。必須ではないが
、液体非透過性カソードが通常好ましい。 そのようなカソードを使用する場合、電解すべき水性媒
体は一般には、隣接カソード表面に関して少くとも約0
.304の/秒、好ましくは約0.608m/秒そして
更により好ましくは約0.914〜約2.438の/秒
の線速度でアノードとカソードの間を通過せしめられる
。しかし所望により6.1m/砂までまたはそれ以上の
速度を使用することができる。アノードとカソードとの
間の空隙は例えば約0.1瓜沫またはそれ以下のように
非常に狭くすることもできるし、または1.27肌また
はそれ以上に広くすることも可能である。しかしそれは
通常最も便利には約0.152〜約0.635c双の間
である。カソード表面は実質的には、必要なカソード電
位を与えることができそして許容しえない速度で溶解ま
たは腐蝕しないすべての物質から製造することができる
。例えば、この方法は、一般には、本質的にカドミウム
、水銀、タリウム、鉛、亜鉛、マンガン、錫(あるニト
リル反応成分に関しては多分適当ではない)またはグラ
フアィトよりなるカソードを使用して実施できるが、こ
のことは、カソード表面が高い%(一般には少くとも約
95%そして好ましくは少くとも約98%)のそのよう
な物質の1種または2種またはそれ以上のものの組合せ
物(例えば合金)を含有しているが、しかしそれは特に
本明細書に記載した本発明の利点の実質的実現を妨害す
るようにカソード表面の性質を変化させることのない1
種またはそれ以上の成分の少量を含有してもよいことを
意味するものである。実質的な濃度で存在している場合
には、そのような他の成分は、好ましくは比較的高い水
素過電圧を有する他の物質である。一般に、本質的にカ
ドミウム、鉛、亜鉛、マンガン、グラフアイトまたはそ
のような物質の1種の合金よりなるカソード、そして特
に本質的にカドミウムよりなるカソードが特に好ましい
。最良の結果は、通常少くとも約99.5%、更により
典型的には少くとも約99.8%そして最も望ましくは
ASTM規格B440−6の(1966年発行)におけ
るように少くとも約99.9%の力ドミウム含量を有す
るカソード表面を使用して得られる。本発明に使用され
るカソードは、種々の技術に‐よって、例えば望ましい
カソード物質を他の材料(例えばより大なる構造的剛性
を有する金属)適当な形状の基質上に電気メッキするこ
とによってかまたはカソード物質の層を同様の基質に化
学的に、熱的にそして/または機械的に結合させること
によって製造することができる。 あるいはまた、本質的に所望のカソード物質よりなるプ
レート、シート、ロッドまたはいずれか他の適当な構造
物を、便利な場合には、そのような基質ないこ使用する
ことができる。本発明の方法は、セルのカソ−ド‘こ直
接物理的に接触する電解媒体を、同時にセルのアノード
に直接接触させないようにセルのアノード室およびカソ
ード室を分離しているカチオン透過性膜、隔膜その他を
有する分割セル中で実施することができる。 しかし、それはそのような様式に分割されていないセル
中で、すなわち電解媒体がセルのアノードおよびカソー
ドに同時に直接物理的に接触しているセル中で特に有利
に使用される。事実、鉄金属を包含するアノードを有す
る非分割セル中で、アルカリ金属燐酸塩、側酸塩または
炭酸塩の伝導性塩および実質的に7以下ではないpHを
有する電解媒体を使用して実施することは、本発明の好
ましい態様である。特に興味のあるのは本質的に炭素鋼
より構成されているアノードを使用する態様である。こ
れの例示組成物は、アメリカン・アイアン・アンド・ス
チール・インステイテユート・アンド・ソサイアテイー
・オブ・オートモティブ・ェンジニアス標準スチール組
成番号1000,1100および1200系に記載され
ているものであり、その多くのものは「メタルス・ハン
ド・ブック」(1961)第8版第1巻第62頁(アメ
リカン・ソサィアティー・フオア・メタルズ出版)中に
見出すことができる。一般に、本発明の方法においてア
ノード物質として有利に使用される炭素鋼は、約0.0
2%の炭素(より典型的には少くとも約0.05%炭素
)ないし約2%炭素の間のものを含有している。 通常炭素鋼例えば標準スチール組成番号AISIおよび
SAEIOOO系のものが好ましく、そして典型的には
約0.1%〜約1.5%の間の炭素を含有するものが最
も望ましい。それが製造される材料には係わりなく、セ
ル中の各アノードは、プレート、シート、ストリップ、
ロッドまたは意図されている用途に適当な任意の他の構
造でありうる。1つの態様においては、このアノードは
カソード表面に本質的に平行なそして大約同一寸法のカ
ソード表面から狭い距離をあげた(例えば炭素鋼の)シ
ートの形態である。 ある場合には、一方向の面では適当なアノード物質(例
えばマグネタィトまたはスチール迫持物質)よりなりそ
して他方向の面では適当なカソード物質(例えば便利に
は支持体物質上に電気メッキしたまたは他の方法でコー
ティングしたカドミウムまたはその他の金属)で被覆し
てなる自己支持怪物費(例えば鉄またはスチール)より
構成された実質的に平行な一連のプレートまたはシート
を包含していて、電解媒体がそのようなプレートまたは
シートの間の複数のチャンネルを通過すること、および
一連の各プレートまたはシートを、通常複極電極の使用
として参照されるような方法でアノードおよびカソード
として同時に使用することを可能ならしめる多重セルパ
ツケージの使用が非常に有利である。次の具体例におい
ては、有意の割合で電解媒体中に存在する重金属は、鉄
およびカドミウムである。 この後者は、公表されているデータおよび実験的比較か
ら、鉄と同一のモル比率でそして本質的に完全に、鉄に
優先して、使用されている種類の封鎖剤によって封鎖さ
れることが知られている。従って、次の実施例において
は、追加のカドミウムまたは鉄を溶解しうる電解媒体の
能力は、次のようにして決定された。すなわち
The present invention relates to improvements in methods for reductive coupling of olefins. Electroreductive coupling of like or different olefin reactants and especially Q,8-olefin nitriles,
The preparation of paraffin dinitriles, dicarpoxamides or dicarboxylates by electrolytic hydrogeno-dimerization of carboxamides or carboxylates is described, for example, in U.S. Pat.
It is well known from the specifications of Nos. 93475-7 and 3193481-83. Although this method is sufficiently attractive that it has been used commercially for over eight years, the preferred commercially available method to date is a cell separated into anolyte and catholyte parts by a cation-permeable membrane. Efforts have been made to improve the method with particular attention to eliminating the associated investments. For example, Canadian Patent No. 813,877 discloses that acrylonitrile, polybasic acid By electrolyzing neutral aqueous solutions of alkali metal salts and quaternary ammonium salts, a considerable amount of
The patent discloses that it is possible to produce adibonitrile with a yield of 1. However, the commercial use of low current densities requires excessive capital investment in the electrolytic cell, and the use of low temperatures requires expensive cooling of the electrolytic medium. Good adibonitrile yields can initially be obtained at high temperatures and current densities, but as shown in US Pat. No. 3,616,321 (see Example 2, Experiment 1), substantial Continuous electrolysis of a solution similar to that of the Canadian patent for several hundred hours at higher current densities (7.9 amps/day) resulted in unacceptably high anode corrosion rates (22 amps/year). and averaged over the length of the operating period, resulting in a yield of adibonitrile that is much lower than that reported in the Canadian patent for operation at 4 Amps/d. One approach to controlling such anodic corrosion is described in U.S. Pat. No. 3,616,321, which uses current densities up to 20 amperes/d In the production of azibonitrile by electrolyzing an aqueous emulsion of acrylonitrile, an alkali metal phosphate and a quaternary ammonium salt in an undivided cell with a graphite cathode and an iron or magnetite anode at temperatures close to room temperature). It is disclosed that corrosion of the anode is substantially inhibited by using an incipient electrolytic soot containing an alkali metal polyphosphate. However, from that patent (see Example 2 Experiment 2), it is shown that the anode corrosion rate is reduced when polyphosphate is present, but 2
Average adiponitrile yield and current effect over 1 hour of operation (74.7% and 70.5%, respectively)
can be seen to be even lower than that achieved at the same current density (7.9 amperes/d〆) but without the presence of polyphosphate. In preferred length operations for actual commercial operations,
at least a portion of the corrosion products of the heavy metal electrodes used in such methods tend to migrate into the electrolytic medium;
And it has also been found that it accumulates there in the form of deposits on the cathode, increasing the evolution of molecular hydrogen at the expense of process current efficiency, and gradually reducing the reaction selectivity for the desired coupling product. Ta. As described in Belgian Patent No. 804,365, the production of molecular hydrogen and anode corrosion in such a process can be achieved by incorporating nitrilocarboxylic oxides such as alkali metal salts of ethylenediaminetetracarboxylic acid into the electrolytic medium. can be substantially prevented. As disclosed in that patent, such compounds sequester heavy metals in the electrolytic medium and thereby prevent the formation of metal deposits on the cathode that normally accompany the production of molecular hydrogen in the cell. It is believed that. Also,
The incorporation of such compounds into the electrolytic medium, as set out in that patent, is described in Canadian Patent No. 813,877.
This makes it possible to operate the process for extended periods of time at current densities and temperatures considerably higher than those at which practical use of the process of this patent or US Pat. No. 3,616,321 is limited. Therefore,
The improvements described in that patent are very significant advances in the art. However, even when such compounds are retained in substantial concentrations in the electrolytic medium, the accumulation of heavy metals in the medium from electrode, especially anode corrosion, can eventually affect product selectivity, current efficiency, and other processes. This is usually accompanied by deterioration in performance characteristics. The appearance of such deterioration can be delayed and its extent reduced by incorporating heavy metal sequestering agents into the medium, as described above. And in some cases,
This can be achieved to some extent by incorporating polyphosphates as previously suggested for anode corrosion control, but for commercial operations it is difficult to simply add a sequestering agent to the initial electrolytic medium. It is desirable to prevent degradation of such processes to a greater extent than is achieved by incorporating the sequestering agent into the medium or even by maintaining the sequestering agent at a predetermined concentration in the medium throughout the electrolysis. , can retain product selectivity for a longer period of time,
And the longer and more completely the formation of molecular hydrogen that causes current efficiency reduction can be prevented, the lower the cost of producing the desired coupling product will be. Such improvements in this method are the object of the present invention. Other objects of the invention will be apparent from the description below, in which all percentages are by weight unless otherwise specified. The desirability of heavy metals in the medium is such that the olefinic reactants are reductively coupled by electrolyzing a liquid aqueous medium containing the reactants and substantial heavy metals are transferred into the medium during the electrolysis. No effect, such as increased production of molecular hydrogen and ultimate reduction in selectivity for the desired product, is achieved by adding sufficient free heavy metal sequestering agent to the medium during electrolysis to retain excess free sequestering agent in the medium. It has now been discovered that it can be substantially reduced by This is not necessarily the case in all cases, but typically if the heavy metal has migrated into the medium in greater amounts than is soluble in the initial electrolytic medium, An excess of free heavy metal sequestering agent than can be sequestered is added to the medium during electrolysis. The undesirable effects of heavy metals in the medium (e.g. increased molecular hydrogen production and eventual reduction in selectivity for the desired product) are often due to the fact that this essentially eliminates the metals transferred into the medium, e.g. during electrolysis. By adding sufficient free heavy metal sequestering agent to this medium during electrolysis to substantially completely dissolve the metal throughout its presence in the electrolytic zone, the metal is transferred into the medium over essentially its entire presence in the electrolytic zone. Substantially further reductions can be achieved by leaving the heavy metals substantially completely dissolved. In another embodiment of the invention, sufficient free heavy metal sequestering agent is added to the medium during electrolysis to maintain the concentration of undissolved heavy metals in the medium in the electrolysis zone below about 2 mmol/l.
These improvements in the process are due to the process being in an undivided cell and due to the dual hydrogenation of acrylonitrile. nylon 66
It is particularly, but not exclusively, useful when carried out in the preparation of the intermediate adiponitrile. Reactive components that can be reductively coupled by the method of the invention include all homogeneous or heterogeneous olefin compounds that can be reductively coupled electrolytically in an aqueous medium. Most commonly at present, such reactants are substituted olefinic compounds, such as those having the structure R = CR-X, where -
X is -CN, -CONR2 or -COOR',
R is hydrogen or R' and R' is C, to C4 alkyl (eg methyl, ethyl, n-propyrel, isopropyl, n-butyl, isobutyl or tertiary-butyl). Compounds having that formula are known as having Q,B-monounsaturated bonds, and in each such compound at least one R can be R', with at least one Another R of is hydrogen and at least one R', if present, can be an alkyl group containing the specified number of carbon atoms, with at least one other R', if present, being hydrogen. R' is an alkyl group containing different numbers of carbon atoms. Such compounds include olefin nitriles such as acrylonitrile, methacrylonitrile, crotononitrile, 2
-〆Tyrenebutyronitrile, 2-bentenenitrile, 2
-methyleneparellonitrile, 2-methyllenehexanenitrile, tiglonitrile or 2-butylidenehexanenitrile, olefin carpoxylates such as methyl acrylate, ethyl acrylate or ethyl crotonate, and olefin carpoxamides such as acrylamide, methacrylamide, N , N-diethylacrylamide or N,N-diethylcrotonamide. Hydrogenated dimerization products of such compounds include those having the structural formula Nitriles such as adiponitrile and 2,5-dimethyladiponitrile, paraffinic dicarpoxylates such as dimethyladipate and diethyl-3,4-dimethyladibate and paraffinic dicarboxamides such as adipamide, dimethyladipamide and N,N'-dimethyl-2, 5-dimethylazibamide is mentioned. Such hydrogenated dimers can be used as useful monomers in the production of high molecular weight polymers, including polyamides and polyesters, or as intermediates convertible to monomers by known methods. Other examples of various olefin reactants that can be reductively coupled by the methods of the present invention and coupling products produced thereby are described in U.S. Pat.
-79 and Oka No. 3193481-83. The present invention will now be described with respect to the electrolysis of a liquid aqueous electrolytic medium containing the olefinic reaction components. Such an electrolytic medium may be essentially a single-phase aqueous solution, or preferably an aqueous solution, such as a mixture of continuous phases, but typically dispersed throughout the aqueous solution. The mixture may be a multiphase mixture containing an undissolved organic phase. Gases such as vaporized reaction components, oxygen produced at the anode and in most cases hydrogen produced at the cathode, are also usually present in the medium in small proportions. If present, this organic phase may constitute up to about 25% or even more of the medium. And in certain attractive embodiments of the improved methods described herein, the organic phase comprises at least about 10% (eg, between about 12% and about 20%) of the medium. In certain continuous process embodiments that include recycling of unconverted olefin reactants, such organic phase typically contains (
most commonly at least about 65%, and even more typically at least about 75%) of the olefinic reactant to be coupled and the reduced coupling product and any small amounts of side reactions that are also likely present. product,
Consists of water and other materials. In the hydrodimerization of acryloetrile, such organic phase generally contains at least about 10%, preferably from about 15% to about 50%, and even more typically from about 20% to about 40% acrylonitrile. ing. In any case, the concentrations of constituents dissolved in the aqueous solution phase of the electrolytic medium listed herein relate only to the aqueous solution mentioned, and this The content is not the sum of that in the amorphous organic phase. This latter may, but need not, be present in the electrolytic medium when the invention is carried out as described above. On the other hand, the weight percentages of undissolved organic phase described herein are based on the combined weight of the aqueous solution and undissolved organic phase in the electrolytic medium. With respect to the components of the aqueous solution in the electrolytic medium, the olefinic reactants to be coupled are at least in such proportions that electrolysis of the medium as described herein results in the production of a substantial amount of the desired coupled product. It exists in The ratio is usually at least about 0.1 of the aqueous solution.
%, more typically at least about 0.5% and in certain embodiments of the invention preferably at least about 1%. The incorporation of one or more additive components that increase the solubility of the olefinic reactants in the solution can be used with solutions containing relatively high proportions of the reactants, such as at least about 5% or even 10% or more. may make it possible to implement this method. However, in many embodiments of the invention, the aqueous solution is about 5%
Less than (e.g., no more than 4.5%) olefinic compound, and in some embodiments preferably about 2.5%.
Contains not more than 5% olefin compounds. For example, in certain embodiments where quaternary ammonium cations are used to direct the reaction to the desired coupling product, the minimum required proportions of these cations are very small.
Generally, only an amount sufficient to give the desired product selectivity (typically at least about 75% and preferably at least about 80% for most olefin nitrile, carpoxylate or carboxamide couplings) is needed. be. However, much higher ratios may also be present if desired or convenient. In most cases, the quaternary ammonium ion is present at a concentration of at least 10-5 moles per portion of the aqueous solution, and even more typically at least about 10-4 moles per portion of the solution. The quaternary ammonium ion is generally about 0.5 mol/molar and even more commonly about 10-1 mol/molar, although higher proportions may be present in some cases as discussed above. It is present in aqueous solution at a concentration not exceeding . - In a preferred embodiment, the concentration of quaternary ammonium ions in the solution is
at least about 5 x 10-4 mol/sleeve, but about 5 x
Do not exceed 102 Mornok. Quaternary ammonium cations that can exist in such concentrations are those in which the nitrogen atom has a valence of 5 and is directly bonded to another atom (e.g. carbon) in such a way that it satisfies its valency of 4'5. It is a positively charged ion. Such ions can also be cyclic, as in the case of piveridinium, pyrrolidinium and morpholinium, but they generally preferably lack olefinic unsaturation and desirably contain hydrocarpyl groups (e.g. alkyl, aryl, etc.). ), trihydrocarpylammonium-substituted derivatives of such groups, and combinations of the like, from 4 to 48, preferably from about 6 to about 3, and even more preferably from about 7 to about It is of the type in which nitrogen atoms are directly bonded to four monovalent organic groups selected to have an average total carbon source content of 28. Suitable aryl groups typically contain 6 to 12 carbon atoms and preferably contain only one aromatic ring, such as in phenyl or penzyl groups. Suitable alkyl groups can be straight, branched or cyclic, and each typically contains 1 to 12 carbon atoms. Although quaternary ammonium ions containing combinations of such alkyl and aryl groups (e.g., penzyltrethylammonium cations) can be used, many embodiments of the invention are preferably practiced using tetraalkylammonium ions. and excellent results are generally obtained with those containing at least 3 C2-C6 alkyl groups and a total of 8 to 24 carbon atoms in the 4 alkyl groups, such as jetyldipropyl,
Ethyltripropyl, ethyltributyl, ethyltriamyl, ethyltrihexyl, octyltriethyl, tetrapropyl, methyltripropyl, decyltripropyl, meltributyl, tetrabutyl
, amyltributyl, tetraamylu, titrahexyl, ethyltrihexyl, diethyldioctyl ammonium and many others mentioned above in U.S. Pat. No. 3,193.
Nos. 475-7 and 3193481-83. The most practical from an economic point of view are generally tetraalkylammonium ions in which each alkyl group contains from 2 to 5 carbon atoms, such as diethyldiamyl, tetrapropyl,
Tetrabutyl, amyltripropyl, tetraamyl, ammonium, and others. Such cations may be added to the aqueous solution to be electrolyzed in any convenient manner, for example by dissolving quaternary ammonium hydroxide or a salt thereof in the amount necessary to provide the desired quaternary ammonium ion concentration. can be mixed in. However, quaternary ammonium cations in the electrolytic medium are only one way in which selectivity for certain reductive coupling products can be improved, and their presence is critical to the utility of the present invention. It should be recognized that this is not indispensable. The type of conductive salt used is likewise generally not a critical factor in realizing the advantages of the invention. Conducting salts may therefore be quaternary ammonium salts of the type hitherto used in the commercial practice of electroreductive coupling methods, such as tetraalkyl ammonium (e.g. tetraethylammonium) sulfate, alkyl sulfate (e.g. ethyl sulfate) or It can be an aryl sulfonate (eg toluene sulfonate). Although organic salts of that general type may be used as conductive salts in divided or undivided cells, it is generally preferred in most undivided cells to use other conductive salts, such as alkali metal salts. If alkali metal salts are used, lithium and especially sodium and potassium are generally preferred for economic reasons. Preferred for such use are salts of inorganic and/or polyhydric acids such as tetraalkylammonium or alkali metal orthophosphates, borates,
Perchlorates, carbonates or sulfates and especially incompletely substituted salts of that type, i.e. at least one valence whose anion is filled by hydrogen and at least one other valence filled by an alkali IJ metal. It is a salt with a valence of . Examples of such salts include dinatriwaum phosphate (Na2
HP04), potassium acid phosphate (KH2P04), sodium bicarbonate (NaHC03) and dipotassium shelfate (
K2HB03). Also alkali metal salts of condensed acids such as pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, metaphosphoric acid, pyrophosphate and others (e.g. sodium pyrophosphate, potassium metaphosphate, borax, etc.) and/or partial salts of such condensed acids. Or fully hydrolyzed products are also useful. Depending on the acidity of the aqueous solution in the electrolytic medium, the stoichiometric proportions of such anions and alkali metal cations in that solution may vary depending on the mixture of two or more such salts, e.g. sodium acid phosphate and diphosphate. It may correspond to a mixture with sodium. Such salt mixtures (each a mixture of salts of different cations, e.g. different alkali metals and/or different acids) are therefore referred to as "conducting salts", "alkali metal phosphates" as used herein. , shelf salt or carbonate” and other expressions.
All alkali metal acids can be dissolved in solution either neat or otherwise, eg as an alkali metal hydroxide and the acid necessary to neutralize the hydroxide to the desired pH. The concentration of conductive salt in the solution should be at least sufficient to substantially increase the electrical conductivity of the solution above its conductivity in the absence of such salt. In most cases a concentration of at least about 0.1% is preferred. More advantageous conductivity levels are achieved when the solution has at least about 1% conductive salt or even more typically at least about 2% such salt dissolved therein. . In many cases, preferred operating conditions include a solution having 5% or more (typically at least 5.5%) of the conductive salt dissolved therein.
When an alkali metal conducting salt is used, the maximum amount of salt in solution is typically limited only by its solubility therein, and this will vary depending on the particular salt used. In the case of salts such as sodium or potassium salts of phosphoric and/or shelf acids, about 7% to
It is generally most convenient for the solution to contain about 20% of such salt or mixture thereof. As mentioned above,
While electrolyzing the medium (e.g. from an electrode), the present invention
It must be concerned with reducing the potentially undesirable effects of heavy metals migrating into the electrolytic medium. In this specification, heavy metals are metals having a specific gravity of 4.0 or more, such as iron, cadmium, lead, zinc, nickel,
It means mercury, manganese, copper, cobalt, chromium, titanium, thallium, vanadium, molybdenium, ruthenium, antimony, bismuth, platinum and palladium. Prior to passing into the electrolytic medium, the heavy metal may be substantially pure or may be in a combinatorial form, such as a compound (eg, an oxide or salt) or an alloy of the metal. In general, metals that have a greater activity against adverse effects on the process after migration into the medium are those with low hydrogen overpotentials, such as iron, nickel, tungsten, cobalt and molybdenum, or in other words. , are typically unpreferred metals as cathode materials for reductive coupling methods. Accordingly, in many aspects, the present invention relates to heavy metals from the anode of an electrolytic cell, in particular an anode of an undivided cell, which is used in particular in a reductive coupling process. However, even metals of high hydrogen overpotential and potentially useful as reductive coupling cathode materials can also be used if present in the electrolytic medium in substantial concentrations, e.g. by sequestration, removal from the medium, or otherwise. It has been discovered that if this is not prevented, process performance can ultimately be adversely affected. This means that heavy metals migrating from the cathode into the medium have the potential to redeposit on the cathode in a somewhat different form or state than if they were originally part of the cathode. It can mean something. in any case,
In certain embodiments, the present invention relates primarily to heavy metals from the cathode used in the process, and thus the process improvements of the present invention may relate to metals transferred into the medium from the anode, the cathode, or both. Such metals may migrate into the medium as a result of physical attack or corrosion of process equipment, such as electrodes, pipes, etc., chemical or electrochemical attack or otherwise. It can therefore enter the medium as ions, oxides, hydroxides, salts (related to anions in the medium) such as phosphates, shelf salts, carbonates, sulfates, etc. or as more complex compounds. However, their chemical and/or physical forms and perhaps even their valence states may be present in the medium and/or they may be transferred into or out of the medium (e.g. deposited on the cathode of a cell). case), it undergoes a significant change. For example, at the surface of a ferrous metal anode (i.e. an anode containing iron, e.g. carbon steel, stainless steel or other iron-containing alloys, iron oxides e.g. magnetite or other iron compounds), iron is present in the phosphate anion-containing electrolytic medium. Iron phosphate is produced as a result of corrosion by iron phosphate which enters the medium or is otherwise present as a finely divided (e.g. colloidal) solid compound in the medium, e.g. Deposited as seeds or more iron oxides. Another aspect of the present invention is that the heavy metals that have migrated into the medium during electrolysis remain essentially substantially completely dissolved throughout the presence of the metal in the electrolytic zone. and in another aspect, it is related to maintaining the concentration of undissolved heavy metals in the electrolytic belt below about 2 mmol/〆. As used herein, a "single metal transferred into a medium" refers to a single metal that is immobilized on the surface of a device through which a liquid medium passes or circulates (e.g., an anode or cathode in an electrolytic cell in which the medium is electrolyzed). Heavy metals that enter the liquid medium in the sense that they become freely circulating with or in the medium, unlike heavy metals that
If heavy metals are separated from the medium by passing it through a membrane-type filter with a standard porosity of millimicrons, it is in an unmelted state, and conversely, by passing the medium through such a filter, heavy metals are removed from the medium. If not separated, the heavy metal is in a dissolved state. The "electrolytic zone" is the region occupied by the liquid electrolytic medium through which a current flows that reductively couples the olefin reaction components in the medium, and the "presence of heavy metals in the electrolytic zone" therefore refers to the olefin reaction. It refers to heavy metals present in a liquid medium that has been subjected to an electrolysis that reductively couples the components. Therefore,
Precipitation of heavy metals from the medium outside the electrolytic zone (e.g. by addition of heavy metal precipitating agents such as sulfides or ferricyanides) can be achieved by previously separating the precipitated metals in the medium being recycled (e.g. by centrifugation). , furnace filtration, etc.) or remelting, except to the extent that the solution medium is subsequently recirculated through the electrolytic band. The transfer of a metal into a medium at a substantial rate or at a "substantial rate" means that the metal is no longer capable of having an adverse effect, e.g. by removal from the medium or otherwise. It is meant that the amount and rate are sufficiently large to substantially adversely affect its operating properties, such as molecular hydrogen formation or product selectivity, during the electrolytic process, unless otherwise specified. The absolute amount or rate at which such an effect occurs will vary widely depending on the particular metal involved, the particular reductive coupling reaction desired, and many other process conditions. The fact that heavy metals that migrate into the medium during electrolysis are "substantially completely dissolved throughout" the presence of metal in the electrolytic zone means that the heavy metals that migrate into the medium during electrolysis are "substantially completely dissolved throughout" the presence of the metal in the electrolytic zone. Substantially all (typically at least about 80
%, preferably at least about 85% and most preferably at least about 90%). Shirtdown, upset or other variations result in relatively short periods of time during which heavy metals remain insoluble to such an extent, but typically there is such a period (e.g. batch (Formula) operation is 1
No more than about 20% of the time the electrolysis lasts, which can be as long as 0 to 2 hours or even less, or as long as several thousand hours or more in other (generally continuous) embodiments. and preferably about 1
It accounts for less than 0%. Heavy metal sequestering agents useful in keeping heavy metals in solution according to the present invention include various sequestering agents that bind metals to form soluble complexes in the presence of other chemical reagents that would otherwise tend to precipitate the metal ions. It can be any known compound. In some cases, capping agents that are at least partially organic, ie contain at least one organic component such as a carboxyl group or an amino- or hydroxy-substituted hydrocarbyl (eg alkyl) group, are preferred. Particularly preferred are amine/carboxylic acids having one or more amine groups and at least one carboxylic acid group, such as nitriloacetic acid and nitrilopropionic acid and glycine compounds. These are expressed by the following formula. Y2N→Z-YNnanR''
1C〇〇M In the above formula, Y is a monovalent group such as hydrogen, 1R''-COOM,
fCH2 naho, CH or C, ~C2. Alkyl (preferably C, ~C, alkyl such as ethyl, n-propyl, tert-butyl, n-hexyl, n-
decyl, etc.), and -R' is C ratio n or tC
HR...Na, R''' is hydroxy, -COOM,
fCH2nanC○OM or C, to C8 alkyl, hydroxyalkyl (e.g. hydroxyethyl) or hydroxyphenyl (e.g. orthohydroxyphenyl), Z is a divalent C2-C6 hydrocarbon group (e.g. alkylene group), e.g. n -hexylene, n-butylene, isobutylene or generally more preferably ethylene or n-
propylene, M is a monovalent group such as hydrogen, an alkali metal (such as lithium or more preferably sodium or potassium) or ammonium, m is 1 or 2, and n, if present, is tZ-YN )
-) and can be 0, 1, 2, 3 or 4, and in which at least one Y is -R
'-COOM or (-CH2nm+,OH, i.e., the compound is the right-most -COOM of the formula described herein).
Besides the R''-COOM group, at least one -R''-
It contains COOM or kiCQchim+, OH group.
Such additional R″-COOM or KiCH2nam+
, OH groups are usually desirably attached to the left-most nitrogen atom of the formula, but when n is 1, such additional groups (alternately or otherwise) -YN
It may be bonded to one nitrogen atom. and n is 2
. Preferably, but not necessarily, the capping agent is an aminocarboxylic acid compound, ie a compound having at least two -R''-COOM groups therein. Z is C2-C47 alkylene and n is 0,1,2
, or 3 (even more preferably 0, 1 or 2 and most preferably 1 or 2). Representative of such compounds are nitrilotriacetic acid, diethylenetriaminebentaacetic acid, N,N-
di(2-hydroxyethyl)glycine, ethylenediaminetetrapropionic acid, N,N'-ethylenebis[2-(o-hydroxyphenyl)]glycine and typically and most preferably ethylenediaminetetraacetic acid and N
-Hydroxyethyl ethylene diamine triacetic acid (hereinafter referred to as EDTA and HEDTA, respectively)
It is. At the low concentrations commonly used, they can be used as acids or, usually more conveniently and especially at alkaline pH, which is preferred for most embodiments of the invention, as partially or fully neutralized salts (e.g. (water-soluble ammonium or alkali metal salts of acids) can be added to the electrolytic medium. Known methods for the production of aminocarboxylic acid compounds, such as those described here, are generally referred to in Belgian Patent No. 804,365. For example, alkali metal salts of such compounds can be prepared by combining a suitable amine (e.g. ethylenediamine) with an alkali metal salt of chloroacetic acid in the presence of an alkali metal hydroxide, or with hydrogen cyanide and formaldehyde and then with an alkali metal hydroxide or with ethylene glycol. to form a hydroxyethyl substituent on the nitrogen of the amine and then react the hydroxyethyl substituted amine with an alkali metal hydroxide in the presence of cadmium oxide to convert the hydroxyethyl substituent to the desired converted into an alkali metal acetate substituent or by reaction with acrylonitrile in the presence of a base (e.g. sodium hydroxide) and then hydrolysis of this cyanoethylated amine in the presence of an alkali metal hydroxide. be able to. Other capping agents suitable for use in the present invention include Q-hydroxycarboxylic acids such as citric acid, tartaric acid, gluconic acid, etc., 3,5-disulfopyrocatechol, pyridine such as 2-aminomethylpyridine, N- Hydroxyethyl-2-aminomethylpyridine, 2-aminomethylpyridine-N-monoacetic acid, ethylenebis-N,N-(2-aminomethyl)-pyridine-N,
Mention may be made of N'-diacetic acid and many other compounds known in the art as sequestering agents, chelating agents, complex formers, and the like. [Chabelek and Martell, "Organic Sequestering Agents", John Wiley & Sons, 195 King Edition, Dower and Mellor, "Chelating Agents and Metal Chelates", Academic Press, 1964 King Edition, and Martell and Kelvin, "Metal Chelate Compounds" (See ``The Chemistry of Science'', Prentice-Hall Publishing, 1952 King Edition). As mentioned above, the object of the present invention can be achieved by adding a free heavy metal sequestering agent to the medium, where a free heavy metal sequestering agent is defined as one that sequesters heavy metals in the medium to its maximum capacity. This means no heavy metal sequestrants. Examples of such free sequestering agents include, for example, acid forms of such compounds, their alkali metal or ammonium salts and their non-sequestering or incompletely sequestering active ions in solution. In the present invention, the free sequestrant can be removed by suturing the free sequestrant into the medium anew or by regenerating the free sequestrant from the metal complexes in a portion of the medium outside the electrolytic zone (e.g. using a heavy metal precipitant). (by separating the metal from the complex). On the other hand, in still other systems, the free sequestering agent can be regenerated from the heavy metal complex separated from the medium, and the free sequestering agent thus externally regenerated can then be re-added to the medium. can. In any such system, the free sequestering agent is added to the medium continuously or intermittently and at any convenient point in the system, for example on the part of the medium undergoing electrolysis or (generally can be carried out (preferably in continuous systems) on a portion of the medium which is withdrawn from the electrolysis zone and recycled for further electrolysis. Also, as mentioned above,
The object of the present invention is achieved by retaining an excess of free heavy metal sequestering agent in the electrolytic medium, which provides a significant means ability. Said capacity is a (preferably substantial) excess of any metal sequestering capacity provided by the free sequestering agent in static equilibrium with the heavy metal in the medium. Usually, and especially relatively high equilibrium constants (i.e. lo
Regarding the generally preferred sequestering agents with gK), the concentration of free sequestering agents in static equilibrium with the heavy metals in the medium is so low that they have no practical significance. Therefore, the substantial concentration of free sequestrant measured in a medium can be viewed as being essentially the same as the excess free sequestrant concentration in that medium. However, excess free sequestering agent may be present in the medium, e.g. in systems where sequestering agent is continuously removed or otherwise lost from the medium and free sequestering agent is continuously added. It should be recognized that scales exist in dynamic equilibrium. Such a dynamic equilibrium concentration of free sequestering agent can be much greater than the normal static equilibrium concentration of free sequestering agent in such a medium, and this one type of equilibrium concentration is , should not be confused with the presence of excess free sequestering agent used in the present invention. Determination of the concentration of sequestrants (free or otherwise) was performed as previously described and as described in Keys to Chelation, published by The Dow Chemical Company.
(1969), as described in various publications, including (1969). Maintaining an excess of free sequestering agent in the medium as used herein means generally having an excess of free sequestering agent present in the medium throughout the operation of the process. Upsets and other variations may result in the absence of excess free sequestering agent for temporary and/or relatively short periods of time, but excess free sequestering agent typically occurs in some (e.g. batchwise) embodiments. at least about 80%, preferably at least about 90% of the time the medium is subjected to electrolysis, for short periods of time on the order of 10 to 20 hours, or on the order of thousands of hours or more in other (generally continuous) modes. and most preferably retained in the medium for about 100%.
The most desirable concentration of excess free sequestering agent will vary depending on many other operating conditions, but in many preferred embodiments the excess free sequestering agent will advantageously be at least about 2 mmol (and preferably is capable of sequestering at least about 4 mmol of heavy metals. In most embodiments of the invention, it is advantageous to add an excess of free heavy metal sequestering agent to the medium during electrolysis to sequester the amount of heavy metals that will migrate into the medium during the same or comparable period of time as electrolysis. In this specification, a certain amount of heavy metal is
"Sequestering" means, for example, that the amount of heavy metal is present in a form that can be easily sequestered, that the heavy metal and free sequestering agent are in close contact, and that the sequestration time approximates a static equilibrium state. This means that conditions are favorable for a lockdown, including In some cases, such equilibrium conditions cannot be reached under electrolytic conditions and, therefore, certain amounts of heavy metals cannot be sequestered without the addition of an amount of free sequestrant in the sense used herein. In some cases, it may not be possible to completely block it. In fact, as described hereinafter, despite the addition of free sequestering agents, which advantageously had the ability to sequester the amount of metals migrated into the medium, the amount of heavy metals migrated into the medium Embodiments exist in which a substantial proportion is not sequestered, or at least throughout its presence in the electrolytic medium. The amount of heavy metals transferred into the medium and the amount of free sequestering agent added "during electrolysis" can be considered with respect to any particular period of electrolysis, and of continued batch or continuous operation. It should also be recognized that the invention does not necessarily concern only electrolysis throughout the period or from the beginning of such operation or until the end of such operation. Also,
As used herein, "soluble in the initial electrolytic medium"
The expression refers to the solubility in the electrolytic medium used at the beginning of any such electrolytic period. However, the amount of heavy metals soluble in such a medium may decrease during electrolysis, for example if the initial medium contains sequestering agents that are susceptible to decomposition during electrolysis;
It should therefore be noted that the heavy metals that migrate into the medium during the substantial period of electrolysis are not soluble in as large a quantity as the metals were dissolved at the beginning of that period. Since substantial concentrations of dissolved heavy metals may also be present in the initial electrolytic medium, "an amount of a single heavy metal greater than that soluble in the initial electrolytic medium is defined as This means that the amount of heavy metals migrating into the electrolysis medium exceeds the amount that is soluble in the medium in addition to the amount that was dissolved in the "initial electrolysis medium" at the beginning of the period. As already mentioned, various sequestering agents, especially many containing organic groups, undergo decomposition in the electrolytic medium, for example by hydrolysis or oxidation, especially in embodiments using undivided cells, also at the anode. Some of the decomposition products have significant sequestering capacity;
It therefore constitutes a free sequestering agent in the sense used herein. Therefore, in part because of such decomposition, measurements of the presence or concentration of free sequestering agents are often made more important as a determination of sequestering capacity rather than as a qualitative or quantitative analysis of a particular sequestrant compound or group thereof. . In some systems, for example in batch operations which utilize a medium that can be safely discarded after separation of the reductive coupling products, the free sequestering agent is gradually dissolved in the electrolytic medium during the operation while being added to the medium. It may be practical to increase heavy metal concentrations in However, in other systems, including those in which the sequestering agent can decompose in the electrolytic medium, and especially where such decomposition can occur in direct relation to the concentration of the sequestering agent in the medium, It may be preferable to maintain essentially constant the concentration of heavy metals dissolved in the compound and thereby maintain essentially constant the concentration of sequestering agent necessary to maintain the heavy metals substantially completely dissolved. This can be done in various ways, for example by removing a portion of the medium from the system during electrolysis and replacing it with a second portion having lower dissolved heavy metals than in the removed portion or by sequestering. or alternatively, by precipitating the dissolved heavy metals and then removing the precipitation from a portion of the medium outside the electrolytic zone (eg, by filtration, centrifugation, etc.). In fact, it is a preferred embodiment of the invention in which the liquid aqueous electrolytic medium containing the olefinic reactants is subjected to electrolysis in an electrolytic zone, and thereby the reactants are reductively coupled and the heavy metals are transferring a substantial amount into the medium, removing a portion of the electrolytic medium from said belt, and removing the reductive coupling product from said removed aliquot (e.g. by decanting the product-containing organic phase). The dissolved heavy metals are separated and replaced with fresh olefinic reactants from the removed aliquots (e.g., by removing a fraction of the ejected aliquots from the system or The heavy metals are precipitated and then the precipitated metals are removed from said aliquots (by filtration or centrifugation), and all withdrawn fractions of said aliquots have lower dissolved heavy metals than that fraction. sufficient free heavy metals to retain an excess of free sequestering agent in the medium, and the removed aliquots are then recycled to the belt for subsequent electrolysis. A sequestering agent is added to the medium during electrolysis, and preferably in an amount sufficient to substantially completely dissolve the heavy metal throughout essentially its entire presence in the zone. As used herein, the expression keeping the dissolved heavy metal concentration in a medium essentially stable does not necessarily mean keeping the concentration within a particularly low range. And in fact, under the operating conditions involved, the concentration of heavy metals dissolved in the medium is 100% from the reference amount.
It can vary up to or even higher on the higher end. However, it is important to note that the dissolved heavy metal concentration is typically substantially less than the concentration that would otherwise rise during continuous transfer of the metal into the medium and addition of the free sequestering agents described herein to the medium. means that it is kept below a low maximum value. As used herein, dissolved heavy metals means heavy metals that are not separated from the medium by passing the medium through a membrane-type filter having a standard porosity of 0.45 microns. Thus, for typical systems, the concentration of heavy metals dissolved in the electrolytic medium can be easily determined by conventional analysis (eg, atomic absorption) of a sample of the medium passed through such a filter. In a particular system, the relative desirability of various techniques for keeping dissolved heavy metal concentrations stable is based on several factors. However, for many organic sequestering agents, including aminocarpoxy compounds such as EDTA and HEDTA, the concentration of dissolved heavy metals in the medium ranges from about 2 to about 50 (preferably from about 4 to about 30).
It has been found that a retention of mmol/saw is most desirable. This may be, for example, about 100 to about 250 cm (preferably about 200 to about 1500 feet) if the heavy metal is iron and the medium has a typical specific gravity of about 1.08. Corresponds to the concentration of iron dissolved in the medium.
For many such decomposable sequestrants, especially in undivided cells, the free sequestrant added to the medium will sequester at least about 1.5 times the amount of heavy metals that will be transferred to the medium during electrolysis. is generally preferred. This amount can usually be calculated from the measured concentration of metal in the electrolytic medium or from the quantitatively observed loss of metal from one or more electrodes. In fact, since the metal loss from the anode is usually closely related to the amount of current flowing through the medium in contact with it, the metal loss and free sequestering agent addition are expressed in millimoles per faraday of such current. It is often convenient to do some basic calculations. For example, for anodes made from ferrous metals, such as carbon steel, the added freestanding sequestrant will generally most desirably contain at least about 0.1 mmol of iron or other heavy metals per faraday of current through the medium. can be blocked. Since a number of sequestering agents are capable of sequestering heavy metals on a 1:1 molar basis, these sequestering agents (including aminocarboxyl compounds such as EDTA and HEDTA) are preferably used in most non-split compounds with such anodes. In the cell, free sequestering agent is added to the electrolytic medium in similar molar amounts, ie, at least about 0.1 mmol per faraday of current passing through the medium. For use of the invention in most undivided cells:
The tendency for corrosion of the anode and thus for the deposition of heavy metals on the cathode can be advantageously prevented by including in the electrolytic medium a shelf acid, a condensed phosphoric acid or an alkali metal salt thereof. The shelf acid or shelf acid salt can be added to the medium as an ortho-acid, meta-acid or pyro-acid and then neutralized as desired with, for example, an alkali metal hydroxide or such an acid. It can be added as a fully or incompletely substituted alkali metal salt (eg diodium or monosodium orthoate, potassium metatrate, sodium tetraporate or its hydrate form commonly referred to as porax). Condensed phosphoric acid or phosphate is polyphosphoric acid (
(e.g. pyrophosphate or triphosphate) and then neutralized to the desired pH, or as its fully or partially substituted alkali metal salt (e.g. tetrasodium pyrophosphate, potassium hexametaphosphate or sodium triphosphate). I can do it. Details regarding such use of shelf acids or condensed phosphoric acids or salts thereof in reductive coupling processes as heretofore described are contained in Belgian Patent No. 804,365. In most cases, the pH of the electrolytic medium (bulk) used in the present invention is greater than or equal to 2, preferably at least about 5, more preferably at least about 6, and most conveniently especially when the method has a metal anode. At least about 7 if done in an undivided cell. on the other hand,
The overall PII is generally not greater than about 1 square, and typically not greater than about 11. and when sodium and/or potassium phosphates are used, this is generally not substantially higher than about 10. The temperature of the electrolytic medium can be at any level compatible with the liquid state of the medium, ie above its freezing point but below its boiling point under the pressure used. Good results can be achieved at temperatures between about 50 and about 7 YO, or even higher if pressures of substantially 1 atmosphere or more are used. The optimal concentration range is
It will vary depending on the particular olefin compound and hydrogenation compound, among other factors. However, in the hydrogenation dimerization of acrylonitrile to adiponitrile, at least about 2
Electrolysis temperatures of 5:00 o'clock are usually preferred, and temperatures between about 40 o'clock and about 65 o'clock are particularly desirable. In fact, 4000 (
It is a particularly useful feature of the present invention that it can be used very satisfactorily at temperatures above (the highest temperatures listed as usable in the US Pat. No. 3,616,321 disclosure). This is because the electrolytic medium conductivity typically increases with temperature, and therefore the power cost of the process is generally lower above 40 q○ than at lower temperatures. As is well known, the electroreductive coupling of olefinic reactants (including those previously described herein) is accomplished by attaching the reactants to a cathode surface that has sufficient cathodic potential for reductive coupling of these reactants. It takes place in contact. Generally, there is no minimum current concentration that will allow the invention to be practiced, but in most cases the cathode surface 1
A current density of at least about 1 ampere per square decimeter (in A/d) is used, and at least about 1 ampere per square decimeter (A/d) is usually preferred. Although higher current densities may be practical in some cases, those generally used herein do not exceed about 150 A/d power, and even more typically about 75 A/d. That's not all. Depending on process variables, current densities of no more than about 50 A/d may be preferred in some embodiments. However, it is true that typically current densities of at least about 10 amperes per cathode surface ld, and in some cases even about 2 d/d or more, are most satisfactorily practiced. This is a significant advantage of the invention. Although not required, liquid impermeable cathodes are usually preferred. When using such a cathode, the aqueous medium to be electrolyzed generally has a concentration of at least about 0 with respect to the adjacent cathode surface.
.. It is passed between the anode and cathode at a linear velocity of 304 m/sec, preferably about 0.608 m/sec, and even more preferably from about 0.914 m/sec to about 2.438 m/sec. However, speeds up to 6.1 m/sand or higher can be used if desired. The air gap between the anode and cathode can be very narrow, for example about 0.1 inch or less, or it can be as wide as 1.27 inch or more. However, it is usually most conveniently between about 0.152 and about 0.635c. The cathode surface can be made of virtually any material that can provide the necessary cathode potential and does not dissolve or corrode at an unacceptable rate. For example, the process can generally be carried out using a cathode consisting essentially of cadmium, mercury, thallium, lead, zinc, manganese, tin (perhaps not suitable for certain nitrile reactants) or graphite; This means that the cathode surface contains a high percentage (generally at least about 95% and preferably at least about 98%) of one or a combination of two or more such materials (e.g., an alloy). However, it does not change the properties of the cathode surface so as to interfere with the substantial realization of the advantages of the invention described herein.
This means that it may contain small amounts of species or more components. When present in substantial concentrations, such other components are preferably other substances with relatively high hydrogen overpotentials. In general, cathodes consisting essentially of cadmium, lead, zinc, manganese, graphite or an alloy of one of such materials are particularly preferred, and in particular cathodes consisting essentially of cadmium. Best results are usually at least about 99.5%, even more typically at least about 99.8% and most preferably at least about 99.5% as in ASTM Standard B440-6 (published in 1966). Obtained using a cathode surface with a power dome content of 9%. The cathodes used in the present invention can be prepared by a variety of techniques - for example, by electroplating the desired cathode material onto a suitably shaped substrate of another material (e.g. a metal with greater structural rigidity); Layers of cathode material can be produced by chemically, thermally and/or mechanically bonding to similar substrates. Alternatively, plates, sheets, rods or any other suitable structure consisting essentially of the desired cathode material may be used in place of such substrates, if convenient. The method of the present invention comprises a cation-permeable membrane separating the anode and cathode compartments of the cell so that an electrolytic medium that is in direct physical contact with the cathode of the cell does not simultaneously come into direct contact with the anode of the cell; It can be carried out in divided cells with diaphragms and the like. However, it is particularly advantageously used in cells that are not divided in such a manner, ie in cells where the electrolytic medium is simultaneously in direct physical contact with the anode and cathode of the cell. In fact, it is carried out in an undivided cell with an anode containing ferrous metal, using conductive salts of alkali metal phosphates, lateral salts or carbonates and an electrolytic medium with a pH not substantially below 7. This is a preferred embodiment of the present invention. Of particular interest are embodiments using anodes consisting essentially of carbon steel. Exemplary compositions of this are those listed in the American Iron and Steel Institute and Society of Automotive Engineers Standard Steel Composition Numbers 1000, 1100 and 1200 series, many of which It can be found in the "Metals Hand Book" (1961) 8th edition, Volume 1, page 62 (published by the American Society for Metals). In general, the carbon steel advantageously used as the anode material in the method of the invention will be about 0.0
It contains between 2% carbon (more typically at least about 0.05% carbon) to about 2% carbon. Generally carbon steels such as those of the standard steel composition numbers AISI and SAEIOOO series are preferred, and those typically containing between about 0.1% and about 1.5% carbon are most desirable. Regardless of the material from which it is manufactured, each anode in a cell can be a plate, sheet, strip,
It can be a rod or any other structure suitable for the intended use. In one embodiment, the anode is in the form of a sheet (eg, of carbon steel) that is essentially parallel to the cathode surface and raised a narrow distance from the cathode surface of about the same dimensions. In some cases, one side comprises a suitable anodic material (e.g. magnetite or steel obsessive material) and the other side comprises a suitable cathode material (e.g. conveniently electroplated on a support material or other material). It comprises a series of substantially parallel plates or sheets of self-supporting material (e.g. iron or steel) coated with cadmium or other metals coated in the manner of If it is possible to pass through a plurality of channels between plates or sheets such as It is very advantageous to use a multi-cell package that is tightly packed. In the following specific example, the heavy metals present in significant proportions in the electrolytic medium are iron and cadmium. This latter is known from published data and experimental comparisons to be sequestered by the type of sequestering agent used, in the same molar proportion and essentially completely in preference to iron. It is being Therefore, in the following examples, the ability of the electrolytic medium to dissolve additional cadmium or iron was determined as follows. i.e.

【1ー電
解媒体の代表試料を希釈しそして次いで0.45ミリミ
クロンの標準孔度を有するメンブレィン型フィルターを
通して炉過して本質的にすべての固体を除去し、{2}
炉過試料の第1区分量中の鉄およびカドミウムの重量濃
度を原子吸収により個々に測定し、{3’微細に分割し
たカドミウム化合物(例えばオキサィドまたはホスフェ
ート)をその溶解度の過剰量で試料の第2区分量に加え
、その後でその区分量を充分に数時間額拝し、再炉過し
そして試料の第1区分量に対してなされた方法でそのカ
ドミウム重量濃度を分析し、■ここに記載したようにし
て測定されたカドミウムおよび鉄の重量濃度をモル濃度
に変換し、そして■試料の第1区分量中の鉄およびカド
ミウムのモル濃度の和を試料の第2区分量中のカドミウ
ムのモル濃度から差し引くのである。この差は、前記の
代表的試料が、その媒体試料中に現実に溶解している鉄
およびカドミウムの他に、更に鉄またはカドミウムを溶
解する能力を有するようなモル濃度を表わしている。ま
た次の実施例においては、アクリロニトリルおよびアジ
ポニトリルは一般的にそれぞれANおよびADNで表わ
されている。例1 連続法において、【1}その中に約1.7%AN,1.
2%ADN,10%のpH9の溶液に相当するオルト燐
酸ナトリウム混合物および4〜9×10‐3モル/その
エチルトリブチルァンモナゥムィオンを溶存している水
性溶液約99%および約1%の{2)約31%AN,5
2〜53%ADN,8〜9%AN二量化副生成物および
8%の水を含有する分散されているが溶解していない有
機相約1%よりなる液体電解媒体を、55ooおよび1
.22肌/秒で、カドミウム(少くとも99.9%Cd
)カソードから0.238肌の距離で離されているMS
I I020炭素鋼アノードを有する非分割電解セルを
通して循環させ、そしてそれがセル通過する際に、アノ
ードまたはカソード表面ld椎当り20アンペアの電流
密度で電解した。 生成物ADN、副生成物および未反応ANを含有する有
機相を電解媒体から分離し、補充ANを加え、その後で
この媒体をセルに再循環させ、そして前記した条件下に
再び電解した。最初はこの媒体は、それぞれ4.75お
よび0.24ミリモル/その濃度の溶解した鉄およびカ
ドミウム、そして媒体が更に5.8ミリモル/そではあ
ってもその量以上ではない鉄および/またはカドミウム
を溶解させうるような割合のテトラナトリウムエチレン
ジアミンテトラアセテート(Na4EDTA)およびそ
の分解生成物を含有していた。媒体を通る電流1ファラ
デー当り0.28ミリモルのNa4EDTAがこの循環
媒体に加えられ、そして13.2夕の溶液が系から除去
され、そして溶液のこれら構成成分の濃度を前記水準に
保ちそして媒体の全容積を本質的に一定に保つに充分な
溶解したエチルトリブチルアンモニウムィオンおよびオ
ルト燐酸ナトリウムを含有する水で置換された。これら
条件下に、アノードおよびカソードは「そのような電流
1ファラデー当り0.139ミリモルの鉄および0.0
08ミリモルのカソドミウムが媒体中に移行するような
平均速度で(それぞれ大約0.063および0.007
肌/年)で腐蝕し、そして電解の間に媒体に移行した鉄
およびカドミウムはく電解の最初の18虫時間の間に媒
体1そ当り5.8ミリモルを越えた。1ファラデー当り
0.28ミリモルのNa4EDTAの添加は、媒体の水
性相中に、その水性相を構成している溶液1〆当り鉄ま
たはカドミウム2ミリモルの平均封鎖能力を有する過剰
の遊離封鎖剤を保有せしめた。溶液中に溶解された鉄お
よびカドミウムの濃度は、それぞれ206〜378およ
び28〜3劫岬(4〜7.3および0.27〜0.34
ミリモル/夕)の範囲で安定であった。一方アノードか
ら電解媒体中に移行した鉄の約40%は炉過により除去
しうる固体を生成した。これら条件下で35劉時間の電
解の間に、ANは86.5%の平均選択率でADNに変
換され、セル中の電圧低下は3.9〜4.0ボルトの間
で安定であり、そして電解発生ガス中の水素容量%は平
均8%であった。その際、除去(パージ)速度は4.4
夕/ファラデーに低下された。 鉄およびカドミウムは、前と本質的に同一の平均速度で
電解媒体中に移行し続けたが、予期せざることに、溶液
に溶解されている鉄の濃度は上昇しなかった。その代り
に、その濃度は290〜32奴風(5.6〜6.2ミリ
モル/そ)の範囲で安定に保たれ、一方アノードから電
解媒体中に移行した鉄の約80〜85%は炉過により除
去可能な固体を生成した。より低い除去速度においては
、1ファラデー当り0.28ミリモルのNa4EDTA
の添加は、溶液1夕当り4.3ミリモルの鉄またはカド
ミウムの平均封鎖能力を有する過剰の遊離封鎖剤を水性
相中に保有せしめた。溶液中に溶解したカドミウム濃度
は、70〜8の畑(0.斑〜0.77ミリモル/夕)の
範囲で安定であった。これら条件下に更に191時間電
解を行った後、ANは87%の平均選択率でADMこ変
換され、その電圧低下は4ボルト以下に留まり、そして
発生ガス中の水素の容量%は平均10%以下であった。
比較例 A 例1のものと本質的に同機の電解媒体を例1と本質的に
同一の条件下で電解した。 ただし、中間除去比率は8.06タノフアラデーであり
そしてより低い0.085ミリモルノフアラデ−のNa
48DTぶ添加比率が使用された。これら条件下に、溶
液中に溶解された鉄およびカドミウムの濃度はそれぞれ
約260および4■灘(5および0.39ミリモル/夕
)において安定であったが、しかし少くとも例1を同程
度の平均速度で電解媒体中に移行した鉄およびカドミウ
ムに関しては、Na4EDTA添加は媒体中に過剰の遊
離封鎖剤を保持させるに充分ではなかった。そして16
湖時間の電解の後、アノードの腐蝕ははるかにより高い
速度に加速され、ADN選択率は84%に下がり、セル
内電圧低下は4.4ボルトに上昇し、そして発生ガス中
の水素の容量%は26%に上昇した。例ロ 連続法において、(1}その中に1.3%〜1.6%の
AN、約1.2%のADN,4〜10×10‐3モル/
そのエチルトリブチルアンモニウムイオン、10%のオ
ルト燐酸ナトリウムおよび棚酸ナトリウム(2%溶液に
相当する量のオルト棚酸を8.5の溶液跡まで中和する
ことによって生成させた)の混合物を溶解させた水性溶
液約99%および【21約24〜30%のAN,54〜
60%のADN,8%のAN二量化副生成物および8%
の水を含有する分散している溶解されていない有機相約
1%よりなる液体状電解媒体を、5500および1.2
2の/秒で、カドミウム(少くとも99.9%Cd)カ
ソードから0.178伽の間隔で離されているNSI
I020炭素鋼アノードを有する非分割電解セルに循環
させ、そしてそれがセルを通過する間にアノードまたは
カソード表面ld〆当り16アンペアの電流密度で電解
した。 生成物ADN、副生成物および未反応ANを含有する有
機相を電解媒体から分離し、補充ANを加えその後でこ
の媒体をセルに再循環させそして再びここに記載した条
件下に電解した。最初は、この媒体は約6.8ミリモル
/その溶解した鉄、および媒体が更に4.9ミリモル/
そであるがその量以上ではない鉄および/またはカドミ
ウムを溶解させうるような割合のNa4EDTAおよび
その分解生成物を含有していた。媒体を通る電流1ファ
ラデー当り0.4ミリモルのNa4EDTAを循環媒体
に加え、そして12夕の溶液を系から除去し、そしてこ
れら溶液の構成成分濃度を前記水準に保ちそして媒体の
全容積を本質的に一定に保つに充分な溶解したエチルト
リブチルアンモニウムイオンおよびオルト燐酸ナトリウ
ムおよび棚酸ナトリウムを含有する水で置換した。これ
ら条件下では、ア/一ドおよびカソードは、そのような
電流1ファラデー当り0.09ミリモルの鉄および0.
009ミリモルのカドミウムが媒体に移行するような平
均速度(それぞれ約0.033および0.077の/年
)で腐蝕した。そして電解の間に媒体に移行した鉄およ
びカドミウムは、電解の最初の4筋時間の間に媒体1〆
当り4.9ミリモルを越えた。1ファラデー当り0.4
ミリモルのNa4EDTAの添加は、媒体の水性相中に
、その水性相を構成する溶液1夕当り鉄またはカドミウ
ム2.5ミリモルの平均封鎖能力を有する過剰の遊離封
鎖剤を保有せしめ、そして溶液中に溶解した鉄およびカ
ドミウムの濃度は、それぞれ32.6〜450および3
5〜9Q側(6.3〜8.7および0.34〜0.87
ミリモル/〆)の範囲で安定であった。 23幼時間電解を行った後、ANは、操作全体にわたっ
て87.5%〜聡%の間の選択率でADMこ変換され、
セル内電圧低下(3.73ボルト)は操作の開始時以後
上昇せず、そして発生ガス中の水素の容量%は平均4〜
5%、最大値6%そして最終値5.5%であった。 例m 最初に電解媒体がそれぞれ約11.1および2.4ミリ
モル/その濃度の溶解した鉄およびカドミウムを含有し
ており、Na4EDTA添加の割合が0.495ミリモ
ルノフアラデーでありそして電流密度が18.5アンペ
ア/dめである以外は例0と本質的に同一の方法を42
9時間続けた場合、アノードおよびカソードは、その媒
体を通過する電流1ファラデー当り0.132ミリモル
の鉄および0.012ミリモルのカドミウムが媒体に移
行するような平均速度(それぞれ大約0.055および
0.010肌/年)で腐蝕した。 そして電解の最初の31時間の間媒体に移行した鉄およ
びカドミウムは媒体1そ当り4.9ミリモルを越えた。
1ファラデー当り0.495ミリモルのNa4EDTA
の添加は、媒体の水性相中に、その水性相を構成してい
る溶液1夕当り鉄またはカドミウム5.75ミリモルの
平均封鎖能力を有する過剰の遊離封鎖剤を保有させた。 溶液中に溶解した鉄およびカドミウムの濃度は、455
〜570および桝〜178ppm(8.8〜11.0お
よび0.9〜1.7)ミリモル/〆)の範囲で安定であ
った。これら条件下に、ANはそれぞれ88%および8
7.1%の平均および最終選択率でADNに変換され、
セル内電圧低下は3.84〜3.9ボルトで安定であり
、そして発生ガス中の水素の容量%は平均約10%そし
て最終値は16.4%であった。例W 蓮糠法において、‘11その中に約1〜1.5%のAN
,1.2%のADN,12.2%のオルト燐酸カリウム
、エチルトリブチルアンモニウムイオン(7.5〜16
×10‐3モル/夕)および棚酸ナトリウム(2%溶液
に相当する量のオルト棚酸を8.5の溶液脚まで中和す
ることによって生成した)の混合物を溶解させた水性溶
液約99%および■18〜27%のAN,57〜66%
のADN,8%の二量化副生成物および8%の水を含有
する分散されているがしかし不溶の有機相よりなる液体
電解媒体約1%を、55℃および1.22肌/秒で、カ
ドミウム(少くとも99.9%Cd)カソードから0.
178弧の間隔で離されているAISII020炭素鋼
ァノードを有する非分割電解セル中に循環させ、そして
それをアノードまたはカソードldめ当り16アンペア
の電流密度で、それがセルを通過する際に電解した。 生成物ADN、副生成物および未反応ANを含有する有
機相を電解媒体から分離し、そして補充ANを加え、そ
の後でこの媒体をセルを再循環させ、そしてここに記載
の条件下に再び電解した。最初この媒体は、13.7ミ
リモル/その濃度の溶解した鉄およびその媒体がいずれ
かの追加の鉄またはカドミウムを溶解させうるような割
合のNa4EDTAおよびその分解生成物を含有してい
た。媒体を通過する電流1ファラデー当り0.4ミリモ
ルのNa4EDTAがこの循環媒体に加えられ、そして
12夕の溶液がこの系から除去され、そして溶液のこれ
ら構成成分の濃度を前記水準に保ちそして媒体の全容積
を本質的に一定に保つに充分な溶解状態のエチルトリブ
チルアンモニウムィオン「オルト燐酸カリウムおよび棚
酸ナトリウムを含有する水で置換した。これら条件下に
、アノードおよびカソードは、そのような電流1ファラ
デー当り0.104ミリモルの鉄および0.009ミリ
モルのカドミウムが媒体に移行するような平均速度(そ
れぞれ約0.038および0.007cの/年)で腐蝕
した。1ファラデー当り0.4ミリモルのNa4EDT
Aの添加は、媒体の水性相中にその水性相を構成してい
る溶液1そ当り鉄またはカドミウム3ミリモルの平均封
鎖能力を有する過剰の遊離封鎖剤を保有せしめた。 そして溶液に溶解した鉄およびカドミウムの濃度はそれ
ぞれ519〜708および209〜475脚(10.3
〜14.1および2.1〜4.7ミリモル/〆)の範囲
で安定であった。これら条件下に23$時間電解を行っ
た後、ANは88%の平均および最終選択率でADNに
変換され、セル内電圧低下(3.65ボルト)は操作の
開始時以後上昇せず、そして発生ガス中の水素の容量%
3〜4%であり、最終値は4.4%であった。例V連続
法において、約85.4%の‘1’その中に約1.7%
のAN,1.2%のADN,.10%のオルト燐酸ナト
リウム、2〜5×10‐3モル/そのエチルトリブチル
アンモニウムイオンおよび1.8%の溶液に相当する量
のオルト棚酸を8.5の溶液肌まで中和することによっ
て生成させた棚酸ナトリウムの混合物を溶解させた水性
溶液約85.4%および(2}約31%のAN,53〜
54%のADN,7〜8%の二量化副生成物および8%
の水を含有する分散されているが溶解していない有機相
約16.4%よりなる液体電解媒体を、55ooおよび
1.22肌/秒で、カドミウム(少くとも99.9%)
カソードから0.178伽の間隔で離されている山SI
I020炭素鋼アノードを有する非分割電解セル中を
循環させ、そしてそれぞれがセルを通過する間にアノー
ドまたはカソード表面ldで当り18.5アンペアの電
流密度で電解した。 生成物ADN、副生成物および未反応ANを含有する有
機相を電解媒体から分離し、補充用ANを加え「その後
でこの媒体をセルに循環させ、そして再びここに記載し
た条件下に電解した。最初はこの電解媒体は、それぞれ
9.0および2.75ミリモル/その濃度の溶解した鉄
およびカドミウム、媒体が更に5.25ミリモルノク(
ただしその量以上ではない)の鉄および/またはカドミ
ウムを溶解させうるような割合のNa4EDTAおよび
その分解生成物を含有していた。媒体を通る電流1ファ
ラデー当り0.4ミリモルのNa4EDTAが循環媒体
に加えられ、そして12夕の溶液が系から除去され、そ
して溶液のこれら成分の濃度を記載の水準に保ちそして
媒体の全容積を本質的に一定に保つに充分な溶解したエ
チルトリブチルアンモニウムィオンおよびオルト燐酸ナ
トリウムおよび棚酸ナトリウムを含有している水で置換
した。これら条件下に、アノードおよびカソードは、そ
のような電流1ファラデー当り0.12ミリモルの鉄お
よび0.008ミリモルのカドミウムが媒体中に移行す
るような平均速度(それぞれ約0.05および0.00
7伽/年)で腐蝕した。そして媒体中に電解の間に移行
した鉄およびカドミウムは、電解の最初の37時間に5
.25ミリモル/そを越えた。1ファラデー当り0.4
ミリモルのNa4EDTAを添加するとへ媒体の液相中
にそのような水性相を構成している溶液1夕当り鉄また
はカドミウム5.25ミリモルの平均封鎖能力を有する
過剰の遊離封鎖剤を保持せしめた。溶液中に溶解した鉄
およびカドミウムの濃度はそれぞれ465〜490およ
び170〜28織肌(9〜9.5および1.6〜2.8
ミリモル/夕)の範囲で安定に保たれた。これら条件下
に6期時間電解を行った後、ANは87.8%の平均お
よび最終的選択率でADNに変換され、セル内電圧低下
は4ボルト以下で安定であり、そして発生ガス中の水素
の容量%は平均3〜4%であり、最終値は6%であった
。例の 連続法において、約99%の‘1ーその中に溶解させた
1.4%〜1.8%のAN、約1.2%のADN,10
〜11%のオルト燐酸ナトリウム、エチルトリブチルア
ンモニウムイオン(約1.4×10‐3モル/そ)およ
び棚酸ナトリウム(2%溶液に相当する量のオルト棚酸
を8.5の溶液跡まで中和することによって生成させた
)の混合物を溶解させた水性溶液約99%および■27
〜32%のAN,53〜59%のADN,6〜7%のA
N二量化副生成物および8%の水を含有する分散されて
いるが溶解されていない有機相約1%よりなる液体電解
媒体を、55qoおよび1.22m/秒で、カドミウム
(少くとも99.9%)カソードから0.178肌の間
隔で離されているAISII020炭素鋼アノードを有
する非分割電解セルを通して循環させ、そしてそれがセ
ルを通過する間にアノ−ドまたはカソード表面ld力当
り18.5アンペアの電流密度で電解した。 生成物ADN、副生成物および禾反応ハNを含有する有
機相を電解媒体から分離し、そして補充用ANを加えそ
の後でこの媒体をセルに再循環させそして再び記載した
条件下に電解した。最初は、この媒体はそれぞれ約12
.8および2.7ミリモル/そ濃度の溶解した鉄および
カドミウム、および媒体が更に4.9ミリモル/〆(た
だしこの量以上ではない)の鉄および/またはカドミウ
ムを溶解しうるような割合のトリナトリウムヒドロキシ
エチルエチレンジアミンテトラァセテート(Na3HE
DTA)およびその分解生成物を含有していた。その媒
体を通る電流1ファラデー当り0.495ミリモルのN
a3HEDTAがその循環媒体に加えられ、そして12
夕の溶液を系から取出し、そしてこれを溶液中のこれら
成分の濃度を前記水準に保ちそして媒体の全容積を本質
的に一定に保つに充分な溶解したエチルトリブチルアン
モニウムィオンおよびオルト燐酸ナトリウムおよび棚酸
ナトリウムを含有する水で置換した。これら条件下には
ア/ードおよびカソードは、そのような電流1ファラデ
ー当り0.14ミリモルの鉄および0.022ミリモル
のカドミウムが媒体中に移行するような平均速度(それ
ぞれ大約0.059および0.020肌/年)で腐蝕し
た。そして電解の間に媒体中に移行した鉄およびカドミ
ウムは、電解の最初の27時間の間は媒体1そ当り4.
9ミリモル以上であった。1ファラデー当り0.495
ミリモルのNa3HEDTAの添加は、媒体の水性相中
に、その水性相を構成している溶液1夕当り4.6ミリ
モルの鉄またはカドミウムを封鎖する平均能力を有する
過剰の遊離封鎖剤を保持した。 溶液中に溶解している鉄およびぴカドミウムの濃度は、
それぞれ5粉〜668および106〜279血(10.
4〜12.9および1.0〜2.7ミリモル/〆)の範
囲で安定であった。そしてアノードから媒体中に移行し
た鉄の約4%は炉過により除去可能な固体を形成した。
これら条件下の241時間の電解の間、ANはそれぞれ
89.3%および89.0%の平均および最終選択率で
ADNに変換され、そしてセル内電圧低下は3.9ボル
トで安定であり、そして発生ガス中の水素の容量%は平
均4.5%でありまた最終値は5.4であった。例肌本
質的に例ののものと同一の電解媒体を本質的に例のと同
一の条件下に36独特間電解すると、アノードおよびカ
ソードは、その媒体を通る電流1ファラデー当り0.1
37ミリモルの鉄および0.019ミリモルのカドミウ
ムが媒体中に移行するような平均速度(それぞれ1年当
り約0.058および0.017弧)で腐蝕した。 そして電解の間に媒体中に移行した鉄およびカドミウム
は、電解の最初の2糊寿間の間は媒体1夕当り4.9ミ
リモルを越えた。1ファラデー当り0.495ミリモル
のNa3HEDTAの添加は、媒体の水性相中にその水
性相を構成している溶液1夕当り5.6ミリモルの鉄ま
たはカドミウムを封鎖する平均能力を有する過剰の遊離
封鎖剤を保持せしめた。 そして溶液中に溶解した鉄およびカドミウム濃度はそれ
ぞれ506〜558および105〜27&血(9.8〜
10.8および1.0〜2.7ミリモル/そ)の範囲内
で安定であった。これら条件下にAN‘まそれぞれ88
.7%および87.1%の平均および最終選択率でAD
Mこ変換された。セル内の電圧低下は3.9ボルトで安
定であり、そして発生ガス中の水素の容量%は平均7.
2%であり、そして最終値は8.5%であった。例皿連
続法において、85.9%〜87.5%の間の‘1’そ
の中に1.4%〜1.6%のAN、約1.2%のADN
,9.6〜9.9%のオルト燐酸ナトリウム、エチルト
リブチルアンモニウムイオン(0.8〜2.5×10‐
3モル/夕)および棚酸ナトリウム(約2%の溶液の相
当する量のオルト棚酸を8.5〜9の溶液側に中和する
ことによって生成させた)の混合物を溶解した水性溶液
85。 9〜87.5%および‘2)26〜29%のAN,54
〜59%のADN,7〜9%のAN二量化副生成物およ
び8%の水を含有する分散されているが溶解していない
有機相12.5〜14.1%よりなる液体電解媒体を、
55午○および1.158の/秒で、カドミウム(少く
とも99.9%Cd)カソードから0.228肌の間隔
で離されているAISI I020炭素鋼アノードを有
する非分割電解セルを通して循環させ、そしてそれがセ
ルを通過する間にアノードまさはカソードの表面ld力
当り20アンペアの電流密度で電解した。 生成物ADN、副生成物および未反応ANを含有する有
機相を電解媒体から分離し、補充用ANを加え、その後
でこの媒体をセルに再循環させそしてここに言己載した
条件下に再び電解した。最初は、この電解媒体はそれぞ
れ6.9および1.25ミリモル/その濃度の溶解した
鉄およびカドミウム、そして媒体が更に2.75ミリモ
ル/そ(ただしその重以上ではない)の鉄および/また
はカドミウムを溶解させうるような割合のNa4EDT
Aおよびその分解生成物を含有していた。媒体を通過す
る電流1ファラデー当り0.475ミリモルのNa4E
DTAが循環媒体に加えられそして約10夕の溶液が系
から取出され、そしてこれら溶液成分の濃度を前記水準
に保ちそして媒体の全容積を本質的に一定に保つに充分
な溶解エチルトリプチルアンモニウムイオンおよびオル
ト燐酸ナトリウムおよび棚酸ナトリウムを含有する水で
置換した。これら条件下に、アノードおよびカソードは
、そのような電流1ファラデー当り0.12ミリモルの
鉄および0.014ミリモルのカドミウムが媒体に移行
するような平均速度(それぞれ1年当り0.05および
0.012弧)で腐蝕した。そして媒体中に電解の間に
移行した鉄およびカドミウムは、.電解の最初の10勿
時間に媒体1そ当り2.75ミリモル/そを越えた。1
ファラデー当り0.475ミリモルのNa4EDTAの
添加は、その水性相を構成している溶液1夕当り3.6
ミリモルの鉄またはカドミウムを封鎖する平均能力を有
する過剰の遊離封鎖剤を媒体の水性相中に保持した。 溶液中に溶解している鉄およびカドミウムの濃度は、そ
れぞれ350〜550および130〜165脚(6.8
〜11.6および1.25〜1.55ミリモル/〆)の
範囲で安定に保たれた。これら条件下に26錨時間電解
した後では、ANはそれぞれ87%および斑%の平均お
よび最終選択率でADMこ変換され、セル内電圧低下は
4ボルトで安定であり、そして発生ガス中の水素の容量
%は平均約6.5%でありそして最終値は10.4%で
あることが認められた。例K連続法において、‘1}そ
の中に溶解させた1.4%〜1.8%のAN、約1.2
%ADN,10〜11%のオルト燐酸ナトリウム、エチ
ルトリブチルアンモニウムィオンおよび棚酸ナトリウム
(2%の溶液に相当する量のオルト棚酸を8.5の溶液
肌まで中天0することによって生成させた)の混合物を
有する水性溶液約97%および{2’27〜32%のA
N,53〜59%のADN,6〜7%のAN二量化副生
成物および8%の水を含有する分散されているが溶解し
ていない有機相約3%よりなる液体電解媒体を、550
0および1.22の/秒で、カドミウム(少くとも99
.9%Cd)カソードから0.178弧の間隔で離され
ているMSII020炭素鋼アノードを有する非分割電
解セル中に循環させ、そしてそれがセルを通過する際に
ア/−ドまたはカソード表面ldの当り18.5アンペ
アの電流密度で電解した。 生成物ADN、副生成物および未反応ANを含有する有
機相を電解媒体から分離し、補充用ANを加え、その後
でその媒体をセルを通して再循環させ、そして再び記載
した条件下に電解した。最初はこの媒体はそれぞれ約1
2.8および2.7ミリモル/その濃度の溶解した鉄お
よびカドミウム、および更に4.9ミリモル/〆(ただ
しその量以上ではない)の鉄および/またはカドミウム
を溶解させうるような割合のトリナトリウムヒドロキシ
エチルエチレンジアミントリアセテート(Na3HED
TA)およびその分解生成物を含有していた。媒体を通
過する電流1ファラデー当り0.495ミリモルのNa
3HEDTAを循環媒体に加え、そして12夕の溶液を
系から除去し、そして溶液のこれら成分濃度を前記水準
に保ちそして媒体の総容積を本質的に一定に保つに充分
な溶解エチルトリブチルアンモニウムイオンおよびオル
ト燐酸ナトリウムおよび棚酸ナトリウムを含有する水で
置換した。これら条件下にアノードおよびカソード‘ま
、そのような電流1ファラデー当り0.14ミリモルの
鉄および0.022ミリモルのカドミウムが媒体中に移
行するような平均速度(それぞれ1年当り約0.059
および0.020肌)で腐蝕した。電解の間に媒体に移
行した鉄およびカドミウムは、電解の最初の2拍時間の
間は媒体1そ当り4.9ミリモル以上であった。そして
溶液中に溶解した鉄およびカドミウムの濃度は、それぞ
れ538〜668および106〜279脚(10.4〜
12.9および1.0〜2.7ミリモル/と)の範囲で
安定であった。媒体および合した工程流出物(分離した
有機相および溶液除去分)を0.45ミリミクロンの標
準孔度のメンプレィン型フィルターで炉過し、それによ
り除去された固体を分析し、そしてそのような固体中に
存在する不溶の鉄およびカドミウムの量を、媒体中に存
在するかまたは除去物中の前に除去された溶解鉄および
カドミウムの量と比較すると、電解の間に媒体に移行し
た鉄およびカドミウムは少くとも次の%すなわちFe9
5.8%,Cd99.7%そしてFeおよびCdの合計
で96.9%でセル中の電解を受ける媒体中のそれらの
存在全体にわたって媒体中に溶解保持されていたことを
示した。これら条件下の241時間の電解の間、AN‘
まそれぞれ89.3%および89.0%の平均および最
終選択率でADNに変換され、そしてセル内電圧低下は
3.9ボルトで安定であり、そして電解発生ガス中の水
素の容量%は平均4.5%であり、その最終値は5.4
%であつた。例× 例瓜と本質的に同一の電解媒体を、例Kと本質的に同一
の条件下に36加持間電解した場合、アノードおよびカ
ソードは、媒体を通った電流1ファラデー当り0.13
7ミリモルの鉄および0.019ミリモルのカドミウム
が媒体中に移行するような平均速度(それぞれ大約0.
0斑および0.017伽/年)で腐蝕した。 そして電解の間に媒体中に移行した鉄およびカドミウム
は電解の最初の2糊時間の間は媒体1夕当り4.9ミリ
モルを越えた。最初の130時間後、循環媒体を全く炉
過しない場合に、溶液中に溶解した鉄およびカドミウム
の濃度は、それぞれ506〜558および105〜27
&桝(9.8〜10.8および1.0〜2.7ミリモル
/そ)の範囲で安定であった。電解をうける媒体中の不
溶重金属(本質的にはすべて鉄)の濃度は0.93ミリ
モル/〆以下に保持されそして電解の間に媒体中に移行
した鉄およびカドミウムは少くとも次の%、すなわちF
e91.9Cd本質的に100%、そして合計94.1
%で、電解を受ける媒体中のそれらの存在全体にわたっ
て溶解保持された。これら条件下には、ANはそれぞれ
磯.7%および87.1%の平均および最終選択率でA
DN‘こ変換され、セル内電圧低下は3.9ボルトで安
定でありそして発生ガス中の水素の容量%は平均7.2
%そして最終値85%であった。例幻 連続法において、‘1’その中に1.3%〜1.6%の
AN、約1.2%ADN,4〜10×10‐3モル/そ
のエチルトリブチルアンモニウムイオン、10%のオル
ト燐酸ナトリウムの混合物、および2%溶液に相当する
量のオルト棚酸を8.5の溶液柳まで中和することによ
って生成させた棚酸ナトリウムを溶解させた水性溶液約
99%および■約24〜30%のAN,54〜60%の
ADN,8%のAN二量化副生成物および8%の水を含
有する分散されているが溶解していない有機相約1%よ
りなる液体電解媒体を55qoおよび1.22の/秒で
、カドミウム(少くとも99.9%Cd)カソードから
0.178伽の間隔で離されている山SI I020炭
素鋼アノードを有する非分割セル中を循環させ、そして
それがセルを通過する間にアノードまたはカソード表面
ldめ当り18.5アンペアの電流密度でそれを電解し
た。 生成物ADN、副生成物および未反応ANを含有する有
機相を電解媒体から分離し、そして補充のANを加え、
その後でこの媒体をセルを通して再循環させ、そして再
び記載した条件下に電解した。最初、この媒体はそれぞ
れ約11.1および2.4ミリモル/その濃度の溶解し
た鉄およびカドミウム、および媒体が更に4.9ミリモ
ル/〆(ただしその上以上ではない)の鉄および/また
はカドミウムを溶解しうるような割合のテトラナトリウ
ムエチレンジアミンテトラアセテート(Na4EDTA
)およびその分解生成物を含有していた。媒体を通過す
る電流1ファラデー当り0.495ミリモルのNa4E
DTAをこの循環媒体に加え、そしてこの系から1彼の
溶液を取出し、そしてこれをこれら成分の濃度を前記水
準に保ちそして媒体の全容積を一定に保つに充分な熔解
エチルトリブチルアンモニウムィオンおよびオルト燐酸
ナトリウムおよび棚酸ナトリウムを含有する水で置換し
た。これら条件下に、アノードおよびカソードは、その
ような電流1ファラデー当り0.132ミリモルの鉄お
よび0.012ミリモルのカドミウムが媒体中に移行す
るような平均速度(それぞれ大約0.055および0.
010肌/年〉で腐蝕した。そして電解の間に媒体中に
移行した鉄およびカドミウムは、電解の最初の31時間
の間は媒体1〆当り4.9ミリモルを越えた。そして溶
液中に溶解した鉄およびカドミウムの濃度は、それぞれ
455〜570および94〜17&柵(8.8〜11.
0および0.9〜1.7ミリモルノ夕)の範囲で安定で
あった。最初の19錨時間後に循環媒体を全く炉適しな
い場合、電解を受けている媒体中の不溶重金属(本質的
いはすべて鉄)の濃度は、1.9ミリモル/そ以下に保
たれ、そして電解の間に媒体中に移行した鉄およびカド
ミウムは、少くとも次の%すなわちFe84.3%,C
d本質的に100%そして全体で87.5%で、電解を
うける媒体中のその存在全体にわたって熔解保持された
。これら条件下における合計42年寺間の電解の間、A
Nはそれぞれ88%および87.1%の平均および最終
選択率でADNに変換された、セル内電圧低下は3.8
4〜3.9ボルトで安定であり、そして発生ガス中の水
素の容量%は平均10%であり、最終値は16.4%で
あった。比較例 B電解媒体を本質的には例幻に従って
電解したが、ただしNa4EDTAは媒体中に移行した
鉄およびカドミウムを実質的に完全に溶解保持するには
不充分な割合で加えられた。 6期時間の電解の後、多量の固体が循環媒体中に蓄積し
、セル内電圧低下は4.8ボルトに上昇し、そして発生
ガス中の水素の容量%は10%に上昇した。 電極を清浄化し、媒体を完全に炉過し、そしてこの工程
を再開した。しかし更にわずか2細時間電解した後、大
量の固体が再び循環媒体中に蓄積し、セル電圧は再び4
.8ボルトに上昇し、ADN選択率は約2%に低下し、
そして発生ガス中の水素の容量%は17%に上昇した。
例刈 連続法において、約85.4%の‘11その中に約1.
7%のAN,1.2%ADN,2〜5×10‐3モル/
〆のエチルトリブチルアンモニウムイオン、10%のオ
ルト燐酸ナトリウムの混合物、および1.8%の溶液に
相当する量のオルト棚酸を溶液胸8.5まで中和するこ
とによって製造された棚酸ナトリウムを溶解させた水性
溶液約85.4%および■分散されているがただし溶解
していない約31%のAN,53〜54%のADN,7
〜8%のAN二量化副生成物および8%の水を含有する
有機相約14.6%よりなる液体電解媒体を、5g○で
そして1.22机/秒で、カドミウム(少くとも99.
9%Cd)カソードから0.178伽の間隔で離されて
いるAISI I020炭素鋼アノードを有する非分割
セルを通して循環させ、そしてそれがセルを通過する間
にアノードまたはカソード表面ldの当り18.5アン
ペアの電流密度で電解した。 生成物ADN、副生成物および未反応ANを含有する有
機相を電解媒体から分離し、そして補充のANを加え、
その後でその媒体をセルを通して再循環させ、そして再
び記載条件下に電解した。最初は電解媒体はそれぞれ9
.0および2.75ミリモル/その濃度の溶解した鉄の
よびカドミウムおよび媒体が更に5.25ミリモル/〆
(ただしその量を越えない)の鉄およびカドミウムを溶
解させうる割合でNa4EDTAおよびその分解生成物
を含有していた。媒体を通過する電流1ファラデー当り
0.4ミリモルのNa4EDTAが循環媒体に加えられ
、そして129の溶液が系から除去され、そして前記水
準に溶液中のこれら成分濃度を保持させそして媒体の全
容積を一定に保つに充分な熔解エチルトリブチルァンモ
ニゥムィオンおよびオルト燐酸ナトリウムおよび棚酸ナ
トリウムを含有する水でこれを置換した。これら条件下
に、アノードおよびカソードは、そのような電流1ファ
ラデー当り0.12ミリモルの鉄および0.008ミリ
モルのカドミウムが媒体中に移行するような平均速度(
それぞれ大約0.050および0.007伽/年)で腐
蝕した。そして電解の間に媒体中に移行した鉄およびカ
ドミウムは電解の最初の37時間の間は媒体1〆当り5
.25ミリモル/そを越えた。そして溶液中に溶解した
鉄およびカドミウムの濃度は、それぞれ465〜490
および170〜28頚蝿(9〜9.5および】.6〜2
.8ミIJモル/そ)の範囲で安定に保たれ、そして電
解の間に媒体中に移行した鉄およびカドミウムは、例m
における大約同一の%で電解を受ける媒体中のその存在
全体にわたって溶解保持されていた。これら条件下の6
甥時間の電解の間に、AN‘ま87.8%の平均および
最終選択率でADN‘こ変換され、セル内電圧低下は4
ボルト以下で安定であり、そして発生ガス中の水素の容
量%は平均3〜4%であり最終値は6%であった。例×
m 連続法において、85.9%〜87.5%の間の【11
その中に1.4%〜1.6%のAN、約1.2%のAD
N、0.8〜2.5×10‐3モル/そのエチルトリプ
チルアンモニウムィオン、9.6〜9.9%のナトリウ
ムオルト燐酸塩と8.5〜9の溶液脚まで約2%の溶液
に相当する量のオルト欄酸を中和することによって生成
される棚酸ナトリウムとの混合物を溶解している水性溶
液85.9%〜87.5%および【2}26〜29%の
AN,54〜59%のADN,7〜9%のAN二量化副
生成物および8%の水を含有する分散されている溶解し
てし、なに有機相12.5%〜14.1%より構成され
ている液体電解媒体を、55℃および1.158の/秒
で、カドミウム(少くとも99.9%Cd)カソードか
ら0.228肌の間隔で離されているAISI I02
0炭素鋼アノードを有する非分割電解セルに循環させ、
そしてそれがセルを通過する間にアノードまたはカソー
ドの表面ldの当り20アンペアの電流密度で電解した
。 生成物ADN、副生成物および禾反応ANを含有する有
機相を電解媒体から分離し、そして補充ANを加え、そ
の後でこの媒体をセルに再循環させ、そしてここに記載
した条件下に再び電解した。最初はその電解媒体はそれ
ぞれ6.9および1.25ミリモル/その濃度の溶解鉄
およびカドミウムおよび媒体が更に2.75ミリモル/
〆(ただしその量以上ではない)の鉄および/またはカ
ドミウムを溶解させうるような割合のNa4EDTAお
よびその分解生成物を含有していた。媒体中を通過する
電流1ファラデー当り0.475ミリモルのNa4ED
TAをこの循環媒体に加え、そして約10夕の溶液をこ
の系から除去し、そしてこれら溶液成分を前記の水準に
保つに充分なしかも媒体の総容積を一定に保つに充分な
溶解したエチルトリブチルアンモニウムィオンおよびオ
ルト燐酸ナトリウムおよび鶴酸ナトリウムを含有する水
で置換した。これら条件下に、そして循環媒体を全く炉
過しない場合には、そのアノードおよびカソードは、そ
のような電流1ファラデー当り0.12ミリモルの鉄お
よび0.014ミリモルのカドミウムが媒体中に移行す
るような平均速度(それぞれ約0.05および0.01
2狐/年)で腐蝕し、そして媒体中に電解の間に移行し
た鉄およびカドミウムは、電解の最初の10幼時間の間
は媒体1そ当り2.75ミリモル以上であり、溶液中に
溶解した鉄およびカドミウムの濃度は、それぞれ350
〜550および130〜16弦血(6.8〜11.6お
よび1.25〜1.55ミリモル/〆)の範囲で安定で
あり、電解をうけている媒体中の不溶重金属(本質的に
はすべて鉄)の濃度は、時間の少くとも90%は2ミリ
モルノク以下に留まり、そして電解の間に媒体に移行し
た鉄およびカドミウムは例mと大約同一の%で、電解を
うける媒体中のその存在全体にわたって溶解保持された
。これら条件下に2総時間電解した後、ANはそれぞれ
87%および聡%の平均および最終選択率でADNに変
換され、セル当りの電圧低下は4ボルトで安定であり、
そして発生ガス中の水素の容量%は平均約6.5%であ
り、最終容量は10.4%であった。以下に本発明の要
旨ならびに実施の態様の具体例を列記する。1 反応成
分を含有する液体水性媒体を電解することによってオレ
フィン反応成分が還元的にカップリングされ、そして重
金属が電解の間に実質的量で媒体中に移行される方法に
おいて、過剰の遊離封鎖剤を媒体中に保持させるに充分
な遊離重金属封鎖剤を電解の間媒体に加えそして媒体中
に熔解している重金属の濃度を本質的に安定に保つこと
を包含する改善。 2 反応成分が式R2C=CR−×(式中×は−CN,
一CONR2または−COOR′であり、Rは水素また
はRであり、そしてR′はC,〜C4アルキルである)
を有している。 前記第1項記載の方法。3 添加される封鎖剤がアミノ
カルボキシル化合物である、前記第2項記載の方法。 4 過剰の遊離封鎖剤が媒体1〆当り少くとも約2ミリ
モルの重金属を封鎖しうる、前記第3項記載の方法。 5 重金属が鉄であり、そして添加された封鎖剤が媒体
を通過する電流1ファラデー当り少くとも約0.1ミリ
モルの鉄を封鎖しうる、前記第2項記載の方法。 6 アクリロニトリルがオレフィン反応成分であり、そ
してその液体媒体がその連続相としてアクリロニトリル
、第4級アンモニウムイオンおよび伝導性塩を含有して
いる水性溶液を含有している、前記第2項記載の方法。 7 液体媒体が鉄金属アノードーこ接触しており、そし
て添加された封鎖剤が媒体中に移行した鉄の少くとも約
1.牙音を封鎖しうるアミノポリカルボキシル化合物を
包含している、前記第6記載の方法。8 添加された封
鎖剤が媒体を通過する電流1ファラデー当りに少くとも
約0.1ミリモルのエチレンジアミンテトラ酢酸または
N−ヒドロキシェチルェチレンジアミントリ酢酸の塩を
包含している、前記第7項記載の方法。 9 媒体が本質的にカドミウムのカソード‘こ接触して
電解される、前記第7項記載の方法。 10 電解帯城中において反応成分を含有する液体水性
媒体を電解することによってオレフイン反応成分が還元
的にカップリングされ、そして重金属が電解の間に初期
電解媒体中に可溶性であるよりも実質的に大なる量で媒
体中に移行される方法において、電解の間に媒体中に移
行する重金属を実質的に完全に電解帯城中の金属の存在
の本質的全体にわたって溶解させておくに充分な遊離重
金属封鎖剤を電解の間媒体に加え、そして媒体中に溶解
した重金属の濃度を本質的に安定に保つことを包含する
改善。 11 オレフイン反応成分が式R2C=CR−X(式中
×は−CN,一CONR2または−COOR′であり、
Rは水素またはR′であり、そしてR′はC2〜C4ア
ルキルである)を有する、前記第10項記載の方法。 12 前記電解帯域中の媒体中の不溶重金属の濃度を約
2ミリモル/そ以下に保つに充分な遊離重金属封鎖剤を
電解の間その媒体に加える、前記第11項記載の方法。 13 反応成分を含有する液体水性媒体が初期電解媒体
中に可溶であるよりも実質的に大なる量で電解の間に媒
体中に移行する重金属を包含するアノード‘こ接触して
いる、前記第11項記載の方法。14 電解帯城におい
てその連続相として重金属を包含する電極に接触したア
クリロニトリル、第4級アンモニウムイオンおよび伝導
性塩の水性溶液を含有する液体媒体を電解することによ
ってアクリロニトリルが水添二量化され、そしてこの重
金属が初期電解媒体中に可溶であるよりも実質的に大な
る量で電解の間に媒体中に移行され、そして電解の間に
媒体中に移行した重金属の少くとも約85%を電解帯域
中の金属の存在に本質的に全体にわたって媒体中に溶解
させておくに充分な遊離重金属封鎖剤が電解の間この媒
体に加えられる、前記第11項記載の方法。 15 封鎖剤がアミノカルボキシル化合物を包含し、そ
して溶液中に溶解した重金属の濃度が約100〜約25
0Q側の間で本質的に安定である、前記第1仏頃記載の
方法。 16 重金属が鉄であり、そして溶液中に溶解した鉄の
濃度が約4〜約30ミリモル/その間で本質的に安定で
ある、前記第IQ夏記載の方法。 17 電極が鉄金属アノードであり、そして封鎖剤がエ
チレンジァミンテトラ酢酸またはNーヒドロキシェチル
ェチレンジアミントリ酢酸の塩を包含している前記第1
Q貢記載の方法。 18 アノードが本質的に炭素鋼でありそしてカソード
が本質的にカドミウムである、前記第19頁記載の方法
[1-A representative sample of the electrolytic medium is diluted and then filtered through a membrane-type filter having a standard porosity of 0.45 millimicrons to remove essentially all solids, {2}
The weight concentrations of iron and cadmium in the first aliquot of the reactor sample are determined individually by atomic absorption, and the In addition to the two aliquots, the aliquots were then incubated for a sufficient number of hours, refurbished, and analyzed for their cadmium weight concentration in the same manner as was done for the first aliquot of the sample, as described herein. Convert the weight concentrations of cadmium and iron measured in the above manner into molar concentrations; It is subtracted from the concentration. This difference represents the molar concentration at which the representative sample has the ability to dissolve additional iron or cadmium in addition to the iron and cadmium actually dissolved in the media sample. Also, in the following examples, acrylonitrile and adiponitrile are generally designated AN and ADN, respectively. Example 1 In the continuous method, [1] about 1.7% AN, 1.
A sodium orthophosphate mixture corresponding to a solution of 2% ADN, 10% pH 9 and an aqueous solution containing 4 to 9 x 10-3 mol/ethyltributyl ammonium ion dissolved in the solution of about 99% and about 1% { 2) Approximately 31%AN, 5
A liquid electrolytic medium consisting of about 1% of a dispersed but undissolved organic phase containing 2-53% ADN, 8-9% AN dimerization byproduct and 8% water was mixed with 55oo and 1%
.. Cadmium (at least 99.9%Cd)
) MS separated by a distance of 0.238 skin from the cathode
I was circulated through an undivided electrolytic cell with an I020 carbon steel anode and electrolyzed at a current density of 20 amps per anode or cathode surface as it passed through the cell. The organic phase containing product ADN, by-products and unreacted AN was separated from the electrolytic medium, supplementary AN was added, after which the medium was recycled to the cell and electrolyzed again under the conditions described above. Initially, the medium contained dissolved iron and cadmium at concentrations of 4.75 and 0.24 mmol/sole, respectively, and the medium contained an additional 5.8 mmol/sleeve, but no more than that amount of iron and/or cadmium. It contained tetrasodium ethylenediaminetetraacetate (Na4EDTA) and its decomposition products in such proportions that it could be dissolved. 0.28 mmol of Na4EDTA per faraday of current through the medium is added to this circulating medium, and 13.2 mm of solution is removed from the system, keeping the concentration of these components of the solution at said level and the concentration of the medium. Sufficient water containing dissolved ethyltributylammonium ion and sodium orthophosphate was displaced to keep the total volume essentially constant. Under these conditions, the anode and cathode contain "0.139 mmol of iron and 0.0 mmol of iron per faraday of such current.
With an average rate such that 0.8 mmol of cathodomium migrates into the medium (approximately 0.063 and 0.007 mmol respectively)
The iron and cadmium which corroded in the skin/year) and migrated to the medium during electrolysis exceeded 5.8 mmol per medium during the first 18 hours of electrolysis. The addition of 0.28 mmol Na4EDTA per faraday retains an excess of free sequestering agent in the aqueous phase of the medium with an average sequestering capacity of 2 mmol iron or cadmium per solution making up the aqueous phase. I forced it. The concentrations of iron and cadmium dissolved in the solution were 206-378 and 28-3 kaku (4-7.3 and 0.27-0.34), respectively.
It was stable in the range of mmol/unit). On the other hand, about 40% of the iron transferred from the anode into the electrolytic medium produced solids that could be removed by furnace filtration. During 35 hours of electrolysis under these conditions, AN was converted to ADN with an average selectivity of 86.5%, and the voltage drop across the cell was stable between 3.9 and 4.0 volts, The hydrogen content percentage in the electrolytically generated gas was 8% on average. At that time, the removal (purge) speed was 4.4
It was lowered in the evening/Faraday. Iron and cadmium continued to migrate into the electrolytic medium at essentially the same average rate as before, but unexpectedly, the concentration of iron dissolved in the solution did not increase. Instead, its concentration remains stable in the range of 290-32 mmol/so, while about 80-85% of the iron transferred from the anode into the electrolytic medium is A solid was produced which could be removed by filtration. At lower removal rates, 0.28 mmol Na4EDTA per faraday
The addition of 20% caused an excess of free sequestering agent to be retained in the aqueous phase with an average sequestering capacity of 4.3 mmol of iron or cadmium per solution. The concentration of cadmium dissolved in the solution was stable in the range of 70-8 fields (0.77 mmol/day). After an additional 191 hours of electrolysis under these conditions, AN was converted to ADM with an average selectivity of 87%, the voltage drop remained below 4 volts, and the volume percent hydrogen in the evolved gas was on average 10%. It was below.
Comparative Example A An electrolytic medium essentially identical to that of Example 1 was electrolyzed under essentially the same conditions as Example 1. However, the intermediate removal ratio is 8.06 mmol of Na and the lower 0.085 mmol of Na
A loading ratio of 48DT was used. Under these conditions, the concentrations of iron and cadmium dissolved in solution were stable at approximately 260 and 4 mmol/day (5 and 0.39 mmol/night), respectively, but at least as low as Example 1. For iron and cadmium that migrated into the electrolytic medium at average rates, the Na4EDTA addition was not sufficient to retain excess free sequestrant in the medium. and 16
After a lake hour of electrolysis, the corrosion of the anode is accelerated to a much higher rate, the ADN selectivity drops to 84%, the intra-cell voltage drop rises to 4.4 volts, and the volume% of hydrogen in the evolved gas decreases. rose to 26%. Example B In the continuous method, (1) 1.3% to 1.6% AN, about 1.2% ADN, 4 to 10 x 10-3 mol/
A mixture of the ethyltributylammonium ion, 10% sodium orthophosphate and sodium sulfate (prepared by neutralizing an amount of orthosulfate equivalent to a 2% solution to a solution trace of 8.5) was dissolved. about 99% of the aqueous solution and [21 about 24-30% AN, 54-
60% ADN, 8% AN dimerization byproduct and 8%
A liquid electrolytic medium consisting of about 1% of a dispersed undissolved organic phase containing 5,500 and 1.2
NSI spaced 0.178 C from the cadmium (at least 99.9% Cd) cathode at 2/sec.
It was cycled through an undivided electrolytic cell with an I020 carbon steel anode and electrolyzed at a current density of 16 amps per anode or cathode surface as it passed through the cell. The organic phase containing product ADN, by-products and unreacted AN was separated from the electrolytic medium and supplemental AN was added before the medium was recycled to the cell and electrolyzed again under the conditions described herein. Initially, the medium has approximately 6.8 mmol/its dissolved iron, and the medium has an additional 4.9 mmol/dissolved iron.
It contained Na4EDTA and its decomposition products in such a proportion that it was capable of dissolving iron and/or cadmium, but not more than that amount. 0.4 mmol of Na4EDTA per faraday of current through the medium was added to the circulating medium and 12 ml of solutions were removed from the system and the constituent concentrations of these solutions were kept at the above levels and the total volume of the medium was reduced to essentially The solution was replaced with water containing enough dissolved ethyltributylammonium ion and sodium orthophosphate and sodium sulfate to keep the temperature constant. Under these conditions, the anode and cathode have 0.09 mmol of iron and 0.09 mmol of iron per faraday of such current.
Corroded at an average rate (approximately 0.033 and 0.077 mm/year, respectively) such that 0.09 mmol of cadmium migrated into the medium. The iron and cadmium transferred to the medium during electrolysis exceeded 4.9 mmol per medium during the first four hours of electrolysis. 0.4 per faraday
The addition of mmol of Na4EDTA causes an excess of free sequestering agent to be retained in the aqueous phase of the medium with an average sequestering capacity of 2.5 mmol of iron or cadmium per night of solution constituting the aqueous phase, and Concentrations of dissolved iron and cadmium are 32.6-450 and 3, respectively.
5-9Q side (6.3-8.7 and 0.34-0.87
It was stable in the range of mmol/〆). After performing 23-time electrolysis, AN was converted to ADM with a selectivity between 87.5% and 50% throughout the operation,
The voltage drop in the cell (3.73 volts) did not increase after the start of operation, and the volume percent of hydrogen in the evolved gas averaged 4 to
5%, maximum value 6% and final value 5.5%. Example m Initially the electrolytic medium contains dissolved iron and cadmium with concentrations of about 11.1 and 2.4 mmol/its, respectively, the rate of Na4EDTA addition is 0.495 mmol/day and the current density is 42. Essentially the same method as Example 0 except for 18.5 Amps/d.
If continued for 9 hours, the anode and cathode will move at an average rate such that 0.132 mmol of iron and 0.012 mmol of cadmium will migrate into the medium per faraday of current passing through the medium (approximately about 0.055 and 0.05 mmol, respectively). .010 skin/year). The iron and cadmium transferred to the medium during the first 31 hours of electrolysis exceeded 4.9 mmol per medium.
0.495 mmol Na4EDTA per faraday
The addition of 10.0% resulted in an excess of free sequestering agent being retained in the aqueous phase of the medium with an average sequestration capacity of 5.75 mmol of iron or cadmium per night of solution making up the aqueous phase. The concentration of iron and cadmium dissolved in the solution is 455
It was stable in the range of ~570 and ~178 ppm (8.8-11.0 and 0.9-1.7 mmol/〆). Under these conditions, AN was 88% and 8%, respectively.
converted to ADN with an average and final selectivity of 7.1%,
The voltage drop within the cell was stable at 3.84-3.9 volts, and the volume percent hydrogen in the evolved gas averaged about 10% and the final value was 16.4%. Example W In the lotus bran method, about 1 to 1.5% AN in '11
, 1.2% ADN, 12.2% potassium orthophosphate, ethyltributylammonium ion (7.5-16
x 10-3 mol/night) and sodium esterate (produced by neutralizing an amount of ortho-sherate to a solution foot of 8.5 times the equivalent of a 2% solution) in an aqueous solution of approximately 99 % and ■ AN of 18-27%, 57-66%
of ADN, about 1% of a liquid electrolytic medium consisting of a dispersed but insoluble organic phase containing 8% of dimerization by-products and 8% of water at 55° C. and 1.22 skin/sec. Cadmium (at least 99.9% Cd) from the cathode.
It was circulated through an unsplit electrolytic cell with AIS II 020 carbon steel anodes spaced apart by 178 arcs and electrolyzed as it passed through the cell at a current density of 16 Amps per anode or cathode. . The organic phase containing product ADN, by-products and unreacted AN is separated from the electrolytic medium and supplementary AN is added, after which this medium is recycled through the cell and electrolyzed again under the conditions described herein. did. Initially, the medium contained 13.7 mmol/concentration of dissolved iron and Na4EDTA and its decomposition products in proportions such that the medium could dissolve any additional iron or cadmium. 0.4 mmol of Na4EDTA per faraday of current passing through the medium is added to the circulating medium and 12 days of solution is removed from the system, keeping the concentration of these components of the solution at said level and the concentration of the medium. Ethyltributylammonium ions in a state of sufficient solution to keep the total volume essentially constant were replaced with water containing potassium orthophosphate and sodium sulfate. Corroded at an average rate (approximately 0.038 and 0.007 c/year, respectively) such that 0.104 mmol of iron and 0.009 mmol of cadmium per faraday migrated into the medium. Na4EDT
The addition of A caused an excess of free sequestering agent to be retained in the aqueous phase of the medium with an average sequestering capacity of 3 mmol of iron or cadmium per solution constituting the aqueous phase. And the concentrations of iron and cadmium dissolved in the solution are 519-708 and 209-475 legs (10.3
-14.1 and 2.1-4.7 mmol/〆). After 23 $ hours of electrolysis under these conditions, AN was converted to ADN with an average and final selectivity of 88%, the intra-cell voltage drop (3.65 volts) did not increase after the start of operation, and Volume % of hydrogen in generated gas
3-4%, and the final value was 4.4%. Example V In continuous method, about 85.4% '1' among which about 1.7%
AN, 1.2% ADN, . Produced by neutralizing 10% sodium orthophosphate, 2 to 5 x 10-3 mol/its ethyltributylammonium ion and an amount of orthoshelf acid corresponding to a 1.8% solution to a solution level of 8.5 An aqueous solution of about 85.4% and (2) about 31% AN, 53~
54% ADN, 7-8% dimerization byproducts and 8%
A liquid electrolytic medium consisting of approximately 16.4% of a dispersed but undissolved organic phase containing water of
Mountain SI separated from the cathode by a spacing of 0.178
It was circulated through an undivided electrolytic cell with an I020 carbon steel anode and electrolyzed at a current density of 18.5 Amps per anode or cathode surface ld during each passage through the cell. The organic phase containing the product ADN, by-products and unreacted AN was separated from the electrolytic medium, supplementary AN was added, and this medium was then circulated through the cell and electrolyzed again under the conditions described herein. Initially, this electrolytic medium contained dissolved iron and cadmium at concentrations of 9.0 and 2.75 mmol, respectively;
However, it contained Na4EDTA and its decomposition products in such a proportion that it could dissolve iron and/or cadmium (but not more than that amount). 0.4 mmol of Na4EDTA per faraday of current through the medium was added to the circulating medium and 12 mmol of the solution was removed from the system, keeping the concentration of these components of the solution at the stated level and reducing the total volume of the medium. Displacement was made with water containing enough dissolved ethyltributylammonium ion and sodium orthophosphate and sodium shelfate to keep it essentially constant. Under these conditions, the anode and cathode move at an average rate such that 0.12 mmol of iron and 0.008 mmol of cadmium per faraday of such current migrate into the medium (approximately 0.05 and 0.00 mmol, respectively).
7 years ago). and the iron and cadmium that migrated during electrolysis into the medium are 5% during the first 37 hours of electrolysis.
.. It exceeded 25 mmol/so. 0.4 per faraday
The addition of mmoles of Na4EDTA caused an excess of free sequestering agent to be retained in the liquid phase of the medium with an average sequestration capacity of 5.25 mmoles of iron or cadmium per night of solution making up such aqueous phase. The concentrations of iron and cadmium dissolved in the solution were 465-490 and 170-28 (9-9.5 and 1.6-2.8), respectively.
It remained stable in the range of millimoles/day). After 6 periods of time electrolysis under these conditions, AN was converted to ADN with an average and final selectivity of 87.8%, the intra-cell voltage drop was stable below 4 volts, and The volume percent hydrogen was on average 3-4%, with a final value of 6%. In the example continuous process, about 99% '1 - 1.4% to 1.8% AN dissolved therein, about 1.2% ADN, 10
~11% sodium orthophosphate, ethyltributylammonium ion (approximately 1.4 x 10-3 mol/s) and sodium esterate (an amount equivalent to a 2% solution) was added to a solution trace of 8.5%. About 99% of an aqueous solution containing a mixture of
~32% AN, 53-59% ADN, 6-7% A
A liquid electrolytic medium consisting of approximately 1% of a dispersed but undissolved organic phase containing N dimerization by-products and 8% water was heated at 55 qo and 1.22 m/s with cadmium (at least 99.9 %) circulated through an undivided electrolytic cell with an AIS II 020 carbon steel anode spaced 0.178 skins apart from the cathode and 18.5 d force per anode or cathode surface as it passed through the cell. Electrolyzed at a current density of ampere. The organic phase containing the product ADN, by-products and reaction mixtures was separated from the electrolytic medium and supplementary AN was added after which the medium was recycled to the cell and electrolyzed again under the conditions described. Initially, this medium has approximately 12
.. 8 and 2.7 mmol/concentration of dissolved iron and cadmium, and trisodium in proportions such that the medium is capable of dissolving an additional 4.9 mmol/(but not more) of iron and/or cadmium. Hydroxyethylethylenediaminetetraacetate (Na3HE
DTA) and its decomposition products. 0.495 mmol N per faraday of current through the medium
a3HEDTA was added to the circulating medium and 12
The evening solution is removed from the system and filled with enough dissolved ethyltributylammonium ion and sodium orthophosphate to maintain the concentrations of these components in the solution at the aforementioned levels and to keep the total volume of the medium essentially constant. It was replaced with water containing sodium chloride. Under these conditions, the anode and cathode move at an average rate such that 0.14 mmol of iron and 0.022 mmol of cadmium per faraday of such current migrate into the medium (approximately 0.059 and 0.020 skin/year). The iron and cadmium that migrated into the medium during electrolysis were then reduced to 4.5% per medium during the first 27 hours of electrolysis.
It was more than 9 mmol. 0.495 per faraday
The addition of mmol of Na3HEDTA retained an excess of free sequestering agent in the aqueous phase of the medium with an average capacity to sequester 4.6 mmol of iron or cadmium per hour of solution making up the aqueous phase. The concentrations of iron and picadmium dissolved in the solution are
5 powder to 668 and 106 to 279 blood (10.
It was stable in the range of 4 to 12.9 and 1.0 to 2.7 mmol/〆). Approximately 4% of the iron transferred from the anode into the medium formed solids that could be removed by filtration.
During 241 hours of electrolysis under these conditions, AN was converted to ADN with average and final selectivities of 89.3% and 89.0%, respectively, and the intra-cell voltage drop was stable at 3.9 volts, The volume percentage of hydrogen in the generated gas was 4.5% on average, and the final value was 5.4. Example: When an electrolytic medium essentially identical to that of the example is electrolyzed for 36 hours under conditions essentially the same as that of the example, the anode and cathode will have a current of 0.1 per faraday through the medium.
It corroded at an average rate such that 37 mmol of iron and 0.019 mmol of cadmium migrated into the medium (approximately 0.058 and 0.017 arcs per year, respectively). The iron and cadmium that migrated into the medium during electrolysis exceeded 4.9 mmol/night of medium during the first two lifetimes of electrolysis. The addition of 0.495 mmol of NaHEDTA per faraday results in an excess of free sequestration in the aqueous phase of the medium with an average capacity of sequestering 5.6 mmol of iron or cadmium per night of solution making up that aqueous phase. The drug was retained. And the iron and cadmium concentrations dissolved in the solution are 506-558 and 105-27 & blood (9.8-
It was stable within the range of 10.8 and 1.0-2.7 mmol/so). Under these conditions, AN'ma88
.. AD with average and final selectivity of 7% and 87.1%
M was converted. The voltage drop in the cell is stable at 3.9 volts, and the volume percent hydrogen in the evolved gas averages 7.9 volts.
2% and the final value was 8.5%. Example In dish continuous method, '1' between 85.9% and 87.5%, in which 1.4% to 1.6% AN, about 1.2% ADN
, 9.6-9.9% sodium orthophosphate, ethyltributylammonium ion (0.8-2.5 x 10-
An aqueous solution 85 in which a mixture of sodium esterate (produced by neutralizing the corresponding amount of orthochloric acid to a solution side of 8.5-9 in a solution of about 2%) . 9-87.5% and '2) AN of 26-29%, 54
A liquid electrolytic medium consisting of 12.5-14.1% of a dispersed but undissolved organic phase containing ~59% ADN, 7-9% AN dimerization byproducts and 8% water. ,
circulating at 55 pm and 1.158 m/sec through an undivided electrolytic cell having an AISI I020 carbon steel anode spaced 0.228 skin apart from the cadmium (at least 99.9% Cd) cathode; And while it passed through the cell, the anode was electrolyzed at a current density of 20 amperes per surface ld force of the cathode. The organic phase containing product ADN, by-products and unreacted AN is separated from the electrolytic medium, supplementary AN is added, after which this medium is recycled to the cell and again under the conditions described herein. Electrolyzed. Initially, this electrolytic medium contains dissolved iron and cadmium at concentrations of 6.9 and 1.25 mmol/concentration, respectively, and the medium contains an additional 2.75 mmol/concentration (but not more than that weight) of iron and/or cadmium. Na4EDT in such a proportion that it can dissolve
It contained A and its decomposition products. 0.475 mmol Na4E per faraday of current passing through the medium
DTA is added to the circulating medium and about 10 minutes of solution is removed from the system, and enough dissolved ethyltriptylammonium is added to maintain the concentrations of these solution components at the aforementioned levels and to keep the total volume of the medium essentially constant. It was replaced with water containing ions and sodium orthophosphate and sodium sulfate. Under these conditions, the anode and cathode are transported at an average rate such that 0.12 mmol of iron and 0.014 mmol of cadmium per faraday of such current migrate to the medium (0.05 and 0.0 mmol per year, respectively). 012 arc) was corroded. The iron and cadmium that migrated into the medium during electrolysis are... During the first 10 hours of electrolysis, more than 2.75 mmol per medium was obtained. 1
The addition of 0.475 mmol Na4EDTA per faraday results in 3.6 mmol per faraday of the solution making up the aqueous phase.
An excess of free sequestering agent with an average capacity to sequester millimoles of iron or cadmium was retained in the aqueous phase of the medium. The concentrations of iron and cadmium dissolved in the solution are 350-550 and 130-165 feet (6.8
~11.6 and 1.25-1.55 mmol/〆). After electrolyzing for 26 hours under these conditions, AN was converted to ADM with average and final selectivities of 87% and % respectively, the intra-cell voltage drop was stable at 4 volts, and the hydrogen in the evolved gas was The volume percent was found to average about 6.5% and the final value was 10.4%. Example K In a continuous process, '1} 1.4% to 1.8% AN dissolved therein, about 1.2
%ADN, 10-11% of sodium orthophosphate, ethyltributylammonium ion and sodium esterate (produced by diluting an amount of orthophosphate equivalent to a 2% solution to a solution size of 8.5%) ) with a mixture of about 97% and {2'27-32% A
A liquid electrolytic medium consisting of approximately 3% of a dispersed but undissolved organic phase containing N, 53-59% ADN, 6-7% AN dimerization by-product and 8% water was
0 and 1.22/sec, cadmium (at least 99
.. 9% Cd) is circulated through an unsplit electrolytic cell with an MSII 020 carbon steel anode spaced 0.178 arcs apart from the cathode, and as it passes through the cell the anode or cathode surface ld Electrolysis was carried out at a current density of 18.5 amperes per hour. The organic phase containing product ADN, by-products and unreacted AN was separated from the electrolytic medium, supplementary AN was added, after which the medium was recycled through the cell and electrolyzed again under the conditions described. Initially this medium is about 1
trisodium in such proportions as to be capable of dissolving dissolved iron and cadmium in concentrations of 2.8 and 2.7 mmol/concentration, and a further 4.9 mmol/concentration (but not more) of iron and/or cadmium; Hydroxyethylethylenediamine triacetate (Na3HED
TA) and its decomposition products. 0.495 mmol Na per faraday of current passing through the medium
3 HEDTA is added to the circulating medium and 12 ml of solution is removed from the system, and sufficient dissolved ethyltributylammonium ions and 12 ml of dissolved ethyltributylammonium ion are added to keep the concentrations of these components of the solution at the aforementioned levels and the total volume of the medium essentially constant. It was replaced with water containing sodium orthophosphate and sodium shelfate. Under these conditions the anode and cathode's current is such that 0.14 mmol of iron and 0.022 mmol of cadmium migrate into the medium per faraday of current (approximately 0.059 mmol per year, respectively).
and 0.020 skin). The iron and cadmium transferred to the medium during electrolysis was greater than 4.9 mmol per medium during the first two pulses of electrolysis. And the concentrations of iron and cadmium dissolved in the solution are 538-668 and 106-279 feet (10.4-279 feet), respectively.
It was stable in the range of 12.9 and 1.0-2.7 mmol/and). The media and combined process effluent (separated organic phase and solution removals) were filtered through a 0.45 millimicron standard porosity membrane-type filter, the solids thereby removed were analyzed, and such Comparing the amount of undissolved iron and cadmium present in the solid with the amount of dissolved iron and cadmium present in the medium or previously removed in the removal material, the iron and cadmium transferred to the medium during electrolysis are Cadmium is at least the following % i.e. Fe9
5.8%, Cd 99.7% and a total of 96.9% of Fe and Cd remained dissolved in the medium throughout their presence in the medium undergoing electrolysis in the cell. During 241 hours of electrolysis under these conditions, AN'
were converted to ADN with average and final selectivities of 89.3% and 89.0%, respectively, and the intra-cell voltage drop was stable at 3.9 volts, and the volume % of hydrogen in the electrolytically generated gas was on average 4.5%, and its final value is 5.4
It was %. Example × When an electrolytic medium essentially the same as Example K is electrolyzed for 36 hours under conditions essentially the same as Example K, the anode and cathode have a current of 0.13 per faraday through the medium.
An average rate such that 7 mmol of iron and 0.019 mmol of cadmium migrate into the medium (each approximately 0.01 mmol).
Corrosion occurred at a rate of 0 spots and 0.017 per year). And the iron and cadmium that migrated into the medium during electrolysis exceeded 4.9 mmol/night of medium during the first two hours of electrolysis. After the first 130 hours, the concentrations of iron and cadmium dissolved in the solution were 506-558 and 105-27, respectively, without any filtration of the circulating medium.
It was stable in the range of &mole (9.8-10.8 and 1.0-2.7 mmol/so). The concentration of insoluble heavy metals (essentially all iron) in the medium undergoing electrolysis is kept below 0.93 mmol/〆 and the iron and cadmium migrated into the medium during electrolysis is at least %, viz. F
e91.9Cd essentially 100% and total 94.1
% remained dissolved throughout their presence in the medium undergoing electrolysis. Under these conditions, AN is Iso. A with an average and final selectivity of 7% and 87.1%
DN' is converted, the voltage drop within the cell is stable at 3.9 volts, and the volume % of hydrogen in the evolved gas averages 7.2
% and the final value was 85%. For example, in the continuous method, '1' contains 1.3% to 1.6% AN, about 1.2% ADN, 4 to 10 x 10-3 mol/its ethyltributylammonium ion, 10% ortho A mixture of sodium phosphate and an aqueous solution of about 99% sodium phosphate prepared by neutralizing an amount of orthochloric acid equivalent to a 2% solution to a solution of 8.5% and ■ about 24% A liquid electrolytic medium consisting of approximately 1% of a dispersed but undissolved organic phase containing 30% AN, 54-60% ADN, 8% AN dimerization by-product and 8% water was added to 55 qo and 1.22/sec of cadmium (at least 99.9% Cd) is circulated through an undivided cell with a Yama SI I020 carbon steel anode spaced 0.178 C from the cathode; It was electrolyzed with a current density of 18.5 amps per anode or cathode surface ld while passing through the cell. separating the organic phase containing the product ADN, by-products and unreacted AN from the electrolytic medium and adding make-up AN;
The medium was then recycled through the cell and electrolyzed again under the conditions described. Initially, the medium contains dissolved iron and cadmium at concentrations of approximately 11.1 and 2.4 mmol/concentration, respectively, and the medium further contains up to (but not more than) 4.9 mmol/concentration of iron and/or cadmium. Tetrasodium ethylenediaminetetraacetate (Na4EDTA) in such a proportion that it can be dissolved.
) and its decomposition products. 0.495 mmol Na4E per faraday of current passing through the medium
Add DTA to the circulating medium and remove one solution from the system and add enough dissolved ethyltributylammonium and It was replaced with water containing sodium phosphate and sodium phosphate. Under these conditions, the anode and cathode move at an average rate such that 0.132 mmol of iron and 0.012 mmol of cadmium per faraday of such current migrate into the medium (approximately about 0.055 and 0.05 mmol, respectively).
010 skin/year> corroded. The iron and cadmium that migrated into the medium during electrolysis exceeded 4.9 mmol per medium during the first 31 hours of electrolysis. And the concentrations of iron and cadmium dissolved in the solution were 455-570 and 94-17 & palisade (8.8-11.
It was stable in the range of 0 and 0.9 to 1.7 mmol. If no circulating medium is suitable for the furnace after the first 19 anchor hours, the concentration of insoluble heavy metals (essentially or all iron) in the medium undergoing electrolysis is kept below 1.9 mmol/min, and the The iron and cadmium that migrated into the medium during
d essentially 100% and a total of 87.5% retained in solution throughout its presence in the electrolyzed medium. During the electrolysis of Terama for a total of 42 years under these conditions, A
N was converted to ADN with average and final selectivities of 88% and 87.1%, respectively, with an intra-cell voltage drop of 3.8
It was stable between 4 and 3.9 volts, and the volume percent hydrogen in the evolved gas averaged 10%, with a final value of 16.4%. COMPARATIVE EXAMPLE B An electrolytic medium was electrolyzed essentially according to example, except that Na4EDTA was added in an insufficient proportion to maintain substantially complete solution of the iron and cadmium that had migrated into the medium. After 6 hours of electrolysis, a large amount of solids accumulated in the circulating medium, the intra-cell voltage drop increased to 4.8 volts, and the volume percent hydrogen in the evolved gas increased to 10%. The electrodes were cleaned, the media was thoroughly filtered, and the process was restarted. However, after only 2 more minutes of electrolysis, a large amount of solids has again accumulated in the circulating medium and the cell voltage has again increased to 4.
.. increased to 8 volts, ADN selection rate decreased to approximately 2%,
The volume percentage of hydrogen in the generated gas rose to 17%.
For example, in the continuous cutting method, about 85.4% of '11.
7% AN, 1.2% ADN, 2-5 x 10-3 mol/
A mixture of ethyltributylammonium ion, 10% sodium orthophosphate, and sodium esterate prepared by neutralizing an amount of orthophosphoric acid equivalent to a 1.8% solution to a solution value of 8.5. About 85.4% dissolved aqueous solution and ■ about 31% AN dispersed but not dissolved, 53-54% ADN, 7
A liquid electrolytic medium consisting of about 14.6% organic phase containing ~8% AN dimerization byproduct and 8% water was charged with cadmium (at least 99%) at 5 g○ and at 1.22 units/sec.
9% Cd) circulated through an undivided cell with an AISI I020 carbon steel anode spaced 0.178 C from the cathode and 18.5 per anode or cathode surface ld as it passed through the cell. Electrolyzed at a current density of ampere. separating the organic phase containing the product ADN, by-products and unreacted AN from the electrolytic medium and adding make-up AN;
The medium was then recycled through the cell and electrolyzed again under the conditions described. Initially, the electrolytic medium was 9
.. 0 and 2.75 mmol/concentration of dissolved iron and cadmium and Na4EDTA and its decomposition products in such proportions that the medium can further dissolve (but not exceeding) 5.25 mmol/concentration of dissolved iron and cadmium. It contained. 0.4 mmol of Na4EDTA per faraday of current passing through the medium is added to the circulating medium, and a solution of 129 is removed from the system, maintaining the concentration of these components in the solution at said level and reducing the total volume of the medium. This was replaced with water containing enough dissolved ethyl tributyl ammonium ion and sodium orthophosphate and sodium chlorate to keep it constant. Under these conditions, the anode and cathode move at an average rate (
Corrosion occurred at approximately 0.050 and 0.007 k/year, respectively. and the iron and cadmium that migrated into the medium during electrolysis were
.. It exceeded 25 mmol/so. And the concentration of iron and cadmium dissolved in the solution is 465-490, respectively.
and 170-28 cervical flies (9-9.5 and ].6-2
.. The iron and cadmium which remained stable in the range of 8 mmol/s) and which migrated into the medium during electrolysis were found in examples m
It remained dissolved throughout its presence in the medium undergoing electrolysis at approximately the same percentage. 6 under these conditions
During the electrolysis, AN' was converted to ADN' with an average and final selectivity of 87.8%, and the voltage drop within the cell was 4.
It was stable below volts and the volume percent hydrogen in the evolved gas averaged 3-4% with a final value of 6%. Example x
m continuous method, between 85.9% and 87.5% [11
Among them, 1.4% to 1.6% AN and about 1.2% AD
N, 0.8-2.5 x 10-3 mol/ethyltriptylammonium ion, about 2% solution up to 9.6-9.9% sodium orthophosphate and 8.5-9 solution legs An aqueous solution of 85.9% to 87.5% and [2] 26 to 29% of AN, in which an aqueous solution is dissolved in a mixture with sodium chloride produced by neutralizing an amount of ortho-acid corresponding to 85.9% to 87.5% and Dispersed solution containing 54-59% ADN, 7-9% AN dimerization by-product and 8% water, consisting of 12.5%-14.1% organic phase. AISI I02 with a cadmium (at least 99.9% Cd) cathode separated by 0.228 skin spacing at 55° C. and 1.158 m/sec.
circulated through an undivided electrolytic cell having a zero carbon steel anode;
Electrolysis was then carried out at a current density of 20 amperes per anode or cathode surface ld while it passed through the cell. The organic phase containing the product ADN, by-products and reaction AN is separated from the electrolytic medium and supplementary AN is added, after which this medium is recycled to the cell and electrolyzed again under the conditions described herein. did. Initially the electrolytic medium is dissolved iron and cadmium at concentrations of 6.9 and 1.25 mmol/respectively and the medium is further added to 2.75 mmol/
It contained Na4EDTA and its decomposition products in a proportion sufficient to dissolve (but not more than) iron and/or cadmium. 0.475 mmol Na4ED per faraday of current passing through the medium
TA is added to the circulating medium and about 10 days of solution is removed from the system, and enough dissolved ethyl tributyl is added to maintain the solution components at the above levels, but to keep the total volume of the medium constant. It was replaced with water containing ammonium ion and sodium orthophosphate and sodium trusate. Under these conditions, and without any circulating medium, the anode and cathode are such that 0.12 mmol of iron and 0.014 mmol of cadmium migrate into the medium per faraday of such current. average speed (approximately 0.05 and 0.01 respectively)
The iron and cadmium which corrode at 2 hours/year) and migrate into the medium during electrolysis are more than 2.75 mmol per medium during the first 10 hours of electrolysis and dissolved in the solution. The iron and cadmium concentrations were 350 and 350, respectively.
It is stable in the range of ~550 and 130-16 strings (6.8-11.6 and 1.25-1.55 mmol/〆) and is stable in the range of insoluble heavy metals (essentially The concentration of iron and cadmium (all iron) remains below 2 mmolnok for at least 90% of the time, and the iron and cadmium that migrated into the medium during electrolysis are approximately the same % as in example m, and their presence in the medium undergoing electrolysis. Remained dissolved throughout. After electrolyzing for 2 total hours under these conditions, AN was converted to ADN with average and final selectivities of 87% and 2%, respectively, and the voltage drop per cell was stable at 4 volts,
The volume percentage of hydrogen in the generated gas was on average about 6.5%, and the final volume was 10.4%. The gist of the present invention and specific examples of embodiments are listed below. 1. In a process in which olefinic reactants are reductively coupled by electrolyzing a liquid aqueous medium containing the reactants and heavy metals are transferred into the medium in substantial amounts during the electrolysis, an excess of free sequestering agent is removed. An improvement comprising adding sufficient free heavy metal sequestering agent to the medium during electrolysis to cause the concentration of dissolved heavy metals in the medium to remain essentially stable. 2 The reaction component has the formula R2C=CR-× (in the formula, x is -CN,
-CONR2 or -COOR', R is hydrogen or R, and R' is C, ~C4 alkyl)
have. The method according to item 1 above. 3. The method according to item 2 above, wherein the capping agent added is an aminocarboxyl compound. 4. The method of claim 3, wherein the excess free sequestering agent is capable of sequestering at least about 2 mmol of heavy metal per medium. 5. The method of claim 2, wherein the heavy metal is iron and the added sequestering agent is capable of sequestering at least about 0.1 mmol of iron per faraday of current passing through the medium. 6. The method of claim 2, wherein acrylonitrile is the olefinic reactant and the liquid medium contains as its continuous phase an aqueous solution containing acrylonitrile, quaternary ammonium ions, and a conductive salt. 7. The liquid medium is in contact with the ferrous metal anode, and the added sequestering agent has at least about 1.5% of the iron transferred into the medium. The method according to the above-mentioned item 6, which includes an aminopolycarboxyl compound capable of blocking pharyngeal sounds. 8. Clause 7 above, wherein the added sequestering agent comprises at least about 0.1 mmole of a salt of ethylenediaminetetraacetic acid or N-hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid per faraday of current passing through the medium. Method described. 9. The method of claim 7, wherein the medium is electrolyzed in contact with an essentially cadmium cathode. 10 The olefin reactants are reductively coupled by electrolyzing a liquid aqueous medium containing the reactants in an electrolytic zone, and the heavy metals are reduced during electrolysis to a substantially greater extent than is soluble in the initial electrolytic medium. free heavy metal sequestration sufficient to keep the heavy metals that migrate into the medium during electrolysis substantially completely dissolved throughout essentially the entire presence of the metal in the electrolytic zone, in such a manner that the heavy metals migrated into the medium in an amount that Improvements involving adding agents to the medium during electrolysis and keeping the concentration of dissolved heavy metals in the medium essentially stable. 11 The olefin reaction component has the formula R2C=CR-X, where x is -CN, -CONR2 or -COOR',
11. The method of claim 10, wherein R is hydrogen or R' and R' is C2-C4 alkyl. 12. The method of claim 11, wherein sufficient free heavy metal sequestering agent is added to the medium during electrolysis to maintain the concentration of insoluble heavy metals in the medium in the electrolysis zone at about 2 mmol/less or less. 13. The liquid aqueous medium containing the reactive components is in contact with an anode containing heavy metals that migrate into the medium during electrolysis in a substantially greater amount than is soluble in the initial electrolytic medium. The method according to paragraph 11. 14. Acrylonitrile is hydrogenated dimerized by electrolyzing a liquid medium containing an aqueous solution of acrylonitrile, quaternary ammonium ions and a conductive salt in contact with an electrode containing heavy metals as its continuous phase in an electrolytic band; The heavy metal is transferred into the medium during electrolysis in a substantially greater amount than is soluble in the initial electrolytic medium, and the electrolysis eliminates at least about 85% of the heavy metal transferred into the medium during electrolysis. 12. The method of claim 11, wherein sufficient free heavy metal sequestering agent is added to the medium during electrolysis to keep essentially all of the metal present in the zone dissolved in the medium. 15 The sequestering agent includes an aminocarboxyl compound and the concentration of heavy metal dissolved in the solution is from about 100 to about 25
The method according to the first paragraph, which is essentially stable between the 0Q sides. 16. The method of No. 1Q, supra, wherein the heavy metal is iron and the concentration of iron dissolved in the solution is essentially stable between about 4 and about 30 mmol/millimol/l. 17. Said first method wherein the electrode is a ferrous metal anode and the sequestering agent comprises a salt of ethylenediaminetetraacetic acid or N-hydroxyethylethylenediaminetriacetic acid.
Q How to write tribute. 18. The method of page 19, wherein the anode is essentially carbon steel and the cathode is essentially cadmium.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 オレフインを液体水性媒体中で電解還元カツプリン
グする方法において、電解の間に電極および液体水性媒
体が接触する電解装置の表面から液体媒体中に実質的に
移行する重合属を封鎖して媒体中に保持させるに足りる
量より過剰の遊離重金属封鎖剤を媒体に加えてそして媒
体中に加えそして媒体中に存在する重金属を電解帯域全
体にわたって実質的に完全に溶解した状態に保つことを
特徴とする、オレフインの還元カツプリング方法。
1. In a method of electroreductive coupling of olefins in a liquid aqueous medium, polymerized metals that substantially migrate into the liquid medium from the surface of the electrolytic device in which the electrodes and the liquid aqueous medium come into contact during electrolysis are sequestered and added to the medium. adding to and into the medium an excess of free heavy metal sequestering agent sufficient to retain and maintain the heavy metals present in the medium substantially completely dissolved throughout the electrolytic zone; Olefin reduction method.
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US441187 1974-02-11
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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