JPS6050184B2 - ホルムアミドの連続的製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蟻酸メチルとガス状アンモニアとの反応によ
りホルムアミドを連続的に製造するための改善された方
法に関する。

次ぎの反応式 ＨＣＯＯ−ＣＨ３＋ＮＨ３→ＨＣＯ−ＮＨ２＋ＣＨ３Ｏ
Ｈによりホルムアミドを製造することは公知であ−＾ｉ
−ｂｌＬ 以１、フ、ニプよ！ を小 業的実施は著
しく困難である。

このことは本質的に、一方では反応が強発熱性であるの
に、他方では反応混合物中へのアンモニアガスの溶解性
が温度の上昇を共に低下することに関連している。した
がつてドイツ特許第９２４９２８号明細書で推奨してい
るように、比較的低温度の１０〜３５℃において操作せ
ねばならないが、これは水による簡単な冷却では達せら
れない。それ故に自体望ましい約５０〜７０℃の温度範
囲における反応速度に比して、反応・の実施は可能でも
同時に反応を遅くする高価でエネルギーを多く要する冷
却装置が必要になる。しかし前記特許明細書に記載の方
法を慣用の工業形態によりより高い操作温度に適応させ
ようとする場合でも、さらに別の欠点を甘受せねばなら
な・い。すなわち前記の高温により、反応容器内の圧力
が上昇ししかも静水圧を含めて約２〜５バールに達する
。したがつて大気圧で用いたアンモニアを圧縮せねばな
らず、そのため経済上の主要な利点すなわち「常圧」の
アンモニアガスの使用といフう利益が、実際上再び失わ
れることになる。この理由により従来のホルムアミドの
工業的合成は、ガス状でなく液状のアンモニアを用いて
行なわれ（ウルマンス●エンチクロペデイ●デル●テヒ
ニッシエン・ヘミー第３版第７巻６７４頁参照）、困難
ではないがアンモニア液化のため経済上不満足な方法に
より実施された。したがつて本発明の課題は、ガス状ア
ンモニアを使用する蟻酸メチルからの連続的ホルムアミ
ド合成の経済性を、この方法を工業上新規な態様に変え
ることにより改善することであつた。

本発明者らは、反応を反応器中で３０〜９０℃の温度で
行ない、反応器排出物の５〜２喀量％を連続的に取出し
てホルムアミドの精製工程に供給し、残りの反応器排出
物をポンプにより保持される外部循環路中で２５〜６０
′Ｃの温度に冷却し、これに定常的操作のため必要とす
る量の新たな蟻酸メチルを混合し、次いで対応する量の
ガス状アンモニアを、吸引噴入原理によるノズルにより
液体流中に取入れ、そしてこれを再び反応器に供給する
とき、蟻酸メチル及びガス状アンモニアからホルムアミ
ドが連続的に有利に製造されることを見出した。

本方法において再供給される反応器排出物対循環路から
取出される反応器排出物の前記の範囲は、５：１ないし
２０：１の比率で表示でき、これは技術的かつ経済的に
最適な実施形態の幅に相当する。

この比率を越えても技術的に可能であるが経上意味がな
く、またこの比率に達しないと受け入れるべきアンモニ
アを液体噴射流中で良好に分布させるための、充分な液
体容量が確保できない。８：１ないし１２：１を好適と
する還流比、反応器の容量及び前記範囲内で自由選択が
可能な温度（ここでは特に５０〜６０℃の反応器温度が
操作上の経済的な適値である）を基礎とすることにより
、装置の設計と所要エネルギーはおのずから定められる
。

たとえば毎時ホルムアミド４．５トンを、５０℃の温度
で１０：１の環流比において製造すべきものとすれば、
外部冷却器を介して毎時約５Ｘ１Ｃｆ′ジュールの熱が
除去されねばならず、この熱は約・１１０ｄ／時の用水
所要量に相当する。比較的高い温度のために、通常垂直
に設置される内容７７Ｔ１の円筒形反応器の底部におけ
る圧力は、静水圧を含めて約２．１バールであり、すな
わち冷却循環を維持するポンプが仕事の抵抗をも考慮慮
して約３０ＫＷの仕事をせねばならない。毎時新たな蟻
酸メチル６トン以上（それは反応混合物の冷却効果にし
たがうことが好ましい）ならびにアンモニア約２２００
Ｎｄ（約１．７トン）が冷却循環に導入される。既知の
定律すなわち衝撃律及びベルヌーイ方程式に基づいて、
吸入噴射ノズルにおける液体噴流の線速度が約２０〜４
０ＴｒＬ，／秒でなければならないことが明らかである
。この数値は、用いるノズルノの形式によつてはもつと
偏差が少ない。水流ポンプがも一つとも周知の例であつ
てすべて吸入噴射ノズルの原理で作動するこの形式のも
のは、普通に市販されており、あるいは特定出力のため
には困難なしに製作されるので、これに対する詳細な説
・明は省略する。防食の理由により、クロム−ニッケル
鋼製のノズルが有利に用いられる。相分離に反対の作用
をなすために好ましくは反応器は常に液体で満たされる
。

さらにアンモニア含有の液体噴流をなるべく短い距離で
下から反応ｊ器へ導入することが好ましい。この実施態
様においては、混合装置、分散装置又は攪拌装置たとえ
ば攪拌機又は充填物を必すしも必要としない。なぜなら
ば液体の循環が充分な混合作用を行なうからである。反
応器、導管、冷却器、ポンプ及び弁栓類の材質は、普通
クロム−ニッケル鋼が好ましい。以上の説明は、それが
本発明の本質である吸引噴射ノズルの使用に関するもの
でない限り、軽度の加圧下で外部冷却を用い液相中で合
成を行なう装置についての、一般的解明に関する。もち
ろん個々の場合の与えられた条件にしたがい、たとえば
水冷却器の代わりに空気冷却器を用い、あるいは反応器
の代わりに混合管用いるように、他の配置が直ちに同様
に可能である。しかし混合管の使用に際して必要となる
渦動流の維持は、通常の円筒反応器内における反応の実
施よりも所要動力が大きい。したがつて実施の形態は多
種多様であるが、本発明方法の本質的な要件が常にガス
状アンモニアを導入するための吸入噴射ノズルの使用に
あることを留意すべきである。なぜならばこれの使用に
より、初めて本発明方法による利益の達成が可能になる
からである。化学的な点では、反応の方程式が実際上理
想的に実現されることが強調される。

触媒もアンモニア又は蟻酸メチルの過剰も必要でない。
ドイツ特許第９２４９２８号明細書の指示にしたがい、
不充分な溶解性という理由から必要とされる、１．５４
倍までのアンモニアの過剰に比較すると、他の本質的利
点はこの化学量論的反応に存する。反応混合物は常法に
より蒸留でホルムアミドに精製され、その収率は約９９
％である。

本発明方法の本質的利点は、大気圧のアンモニアが使用
可能であり、その故に特に圧縮の必要がなく、液体一気
体混合物の分離が本発明の要件とする高い反応温度にお
いてすら生じないほど、アンモニアが液体噴流中に即時
にかつ細かく分散することである。

可能な比較的高い温度の結果として、約３０゜Ｃという
公知の適用温度における操作態様の場合よりも空時収量
が向上する。装入物の化学量論的量を用いて操作できる
という利点、すでに他のことと関連して指摘したとおり
である。液体アンモニア使用下の合成に比して、経常的
運転費（同様に軽減される投資的費用は除く）が約２０
〜３０％だけ節約される。実施例 壁の高さ７．５ｍ及び内径１．１７ＴＬ，の垂直円筒形
のクロム−ニッケル鋼製反応器における定常的でかつ連
続的な操作において、反応混合物毎時９０Ｔ１を排出し
、そのうち約８７Ｔ１を精製工程に供給する。

反応混合物の残量を、ポンプ（出力３０ＫＷ）により保
持される外部循環路を経由して、ます用水を用いて作動
する冷却器に導入し、該器内で５５℃の反応器温度から
３５゜Ｃに冷却する。次いでこの残量をまず９７％蟻酸
メチル６．４Ｔｒ１（＝６．２ｔ）と混合したのち、常
圧状態にあるガス状アンモニア２１５０Ｎぽ（＝１．７
ｔ）と吸引噴入ノズルにより混合し、そして直ちに約２
．７バールの圧力に抗して下から再び反応器に導入する
。普通の仕上げ処理により毎時ホルムアミド４．５トン
が９９％の収率で得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 反応を反応器中で３０〜９０℃の温度で行ない、反
   応器排出物の５〜２０重量％を連続的に取出してホルム
   アミドの精製工程に供給し、残りの反応器排出物をポン
   プにより保持される外部循環中で２５〜６０℃の温度に
   冷却し、これに定常的操作のため必要とする量の新たな
   蟻酸メチルを混合し、次いで対応する量のガス状アンモ
   ニアを、吸引噴入原理によるノズルにより液体流中に取
   入れ、そしてこれを再び反応器に供給することを特徴と
   する、蟻酸メチル及びガス状アンモニアからのホルムア
   ミドの連続的製法。