JPS6116382B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、酸化と加水分解反応により青酸から
一挙にオキサミドを製造する方法に関するもので
ある。 オキサミドは緩効性窒素肥料として高い評価を
受けている新肥料であり、宇部興産(株)により工業
化されている。 工業化された既存の製造法は、まず一酸化炭
素、酸素およびアルコールをパラジウム触媒と亜
硝酸エステルの存在下に反応させ、しゆう酸ジエ
ステルをつくる。次に、そのしゆう酸ジエステル
とアンモニアを反応させてオキサミドを合成する
２段の製造法である。製造法前段はC₁化学を代
表する優れた反応であるが、高圧反応と高価な触
媒の使用、および全反応系における大量のアルコ
ール循環により製造費が高い。 次に、青酸を原料とする製造法を述べる。青酸
からジシアンを経てオキサミドを合成する製造法
の研究が初期段階にあつたが、これらはその後に
研究された青酸から直接に合成する方法に比較し
て経済的不利は免れない。すなわち、直接合成法
はジシアン経由の合成法に比較すると、製造装置
が簡素化されると同時に青酸からのオキサミドの
収率が良くなる。直接合成法について特開昭50−
29516号を例にとり、まずその製造法を述べる。
下記反応式 2HCN＋１／２O₂＋H₂O→（CONH₂）₂ にしたがつて青酸に酸素と水を反応させると、触
媒反応液中にオキサミドが析出する。触媒液は通
常、カルボン酸として酢酸水溶液を使用し、この
中に銅、硝酸イオンを含有させる。温和な反応条
件で容易に、かつ高収率でオキサミドが得られる
が、この方法の欠点は、反応規模が大きくなると
液中への酸素の吸収が悪く、反応が不安定になり
オキサミド生成反応が不十分になることである。
したがつて、酸素を理論値の2.4〜4.5倍過剰に使
用し、過剰使用の損失を防ぐために酸素を循環す
る。大過剰の酸素雰囲気下の青酸の反応であるの
で、常に爆発的反応の防止対策を考慮しておかな
ければならないことは当然である。この対策に不
活性の窒素を大量含む空気は、上記酸素吸収率が
さらに悪くなるので使用できない。酸素を理論値
の1.1倍以下で使用する反応では、酸素の吸収が
不十分になり、PH制御に細心の注意を払わない
と、触媒が失活し反応が停止する。 次に、これらの問題点がない製造法である特公
昭57−21187号の方法について述べる。この製造
法は、酸素の替りに硝酸または反応液中で硝酸に
変化しうる化合物を使用する。酸素を使用する場
合には比較すると、オキサミド生成反応が円滑で
ある。この方法は、酸化剤として酸素より高価な
硝酸を使用するのが問題のようにみえるが、オキ
サミド生成反応時に生成する一酸化窒素を酸素ま
たは空気などで酸化すると、容易に硝酸が得られ
るので、本質的に硝酸を消耗することにならな
い。 本発明の方法は、上記方法をさらに改良した製
法で、一酸化窒素を必ずしもすべて硝酸までに完
全に酸化する必要なく再利用し、一酸化窒素ガス
が酸化されて液中に吸収され、種々の酸化状態に
ある酸化窒素化合物液をオキサミドの生成反応に
利用するオキサミドの合成法である。 本発明の方法についてさらに詳しく述べる。 触媒液として高い酸化状態にある酸化窒素化合
物液（以下、高次酸化窒素液と称す。これは一酸
化窒素よりも高度に酸化された窒素酸化物の大部
分が銅に結合しており、さらにカルボン酸、水か
らなり、ときには補助触媒の金属を含む）に青酸
を導入し、反応させてオキサミドを生成させる。
この第２反応器内の反応系で銅と低分子量脂肪族
カルボン酸の触媒作用により、青酸は酸化と加水
分解をうけオキサミドになるが、一方、高次酸化
窒素液は還元され、オキサミド生成に見合つた一
酸化窒素を放出して、低度の酸化状態になる。 この反応系からオキサミドを分離した液に水
を加えて混合液をつくり、その混合液は酸化状態
を高めるために第１反応器に送られる。オキサミ
ド生成に必要な水は、第２反応器で加えてもよい
が、第１反応器で補給するのが一酸化窒素の酸化
吸収に効果があり、また、その水は一度オキサミ
ドの洗浄を行つた後に使用するのがよい。第１反
応器で混合液は、一酸化窒素および酸素または空
気と反応させ高次酸化窒素液にする。高次酸化窒
素液中の銅は、種々の酸化状態の酸化窒素化合物
と低分子量脂肪族カルボン酸、水からなる複雑な
錯塩の状態にあつて、第２反応器内で青酸と反応
していると思われる。 第２反応器中の反応が進むと、常にPHは上昇す
る方向にあり、逆に第１反応器の反応が進むと、
常にPHは下降する。両反応液は循環しているの
で、第２反応器におけるPHは大略一定に保たれ
る。しかし、副反応によう青酸の分解反応、それ
に伴う酸化窒素化合物の窒素までの還元反応によ
る損失があるので、PHの僅かな上昇は免がれな
い。反応の進行に伴うPHの上昇を放置しておく
と、銅から酸化窒素化合物が異常に消失し、銅に
青酸が強固に結合したシアン化銅の白色沈殿が生
じて、オキサミド生成反応が停止する。したがつ
て、第２反応器におけるPHの制御は重要である。 PHの調整には硝酸に変化し得る窒素酸化物を系
内に補給すればよいが、硝酸そのもので行うのが
最も便利である。硝酸は任意の濃度で反応系に添
加することができる。第２反応器における反応PH
は触媒系の構成により、例えば、アルカリ性の強
い補助触媒の金属塩を使用すると高くなるが、そ
の範囲は−0.5〜2.5であり、好ましくは０〜1.5で
ある。第１反応器においては、反応のために特に
PHを調整する必要はない。そのPHは、常に第２反
応器におけるよりも低いPHになる。 第１反応器での酸化反応には、酸素や空気また
は酸素含有量の多い空気などが使用できる。酸素
を使用すると第１反応器が小型になるが、経済的
に好ましい空気も、例えば、装置を大型化するな
ど、十分な反応ができるようにすれば使用でき
る。いずれにしても、これらガスは原則的に循環
しない。第２反応器で理想的な反応が起ると、一
酸化窒素が唯一の発生ガスになり、第１反応器に
送られる。これと混合液と酸化剤の反応に酸素を
使用したとき理想的反応が起ると、第１反応器か
らの排ガスがなくなる。すなわち、過剰の酸素は
不用であることになる。実際には効率を考えて、
酸素はやや過剰量を使用する必要がある。それで
も一酸化窒素を硝酸イオンにするための理論量の
1.2倍以下で十分であり、それ以上の使用は得策
でない。空気の場合は、一酸化窒素の酸化などの
反応効率が悪くなるので、過剰量の空気を使用す
る。1.2〜５倍程度の過剰量を使用するが、第１
反応器の装置により至適の使用量範囲が存在する
のは当然である。 第２反応器中における反応活性は、銅の濃度、
補助触媒の種類と濃度、低分子量脂肪族カルボン
酸の種類と濃度、反応温度、反応PH、酸化剤の濃
度などによつて定まる。 触媒の銅は硝酸銅、酢酸銅、水酸化銅、酸化銅
などの形で溶解し、PHを硝酸で調整する。特に硝
酸銅が好ましい。銅は飽和溶解度に近い高濃度で
あるほど反応活性が高いが、オキサミド中の銅含
有量を少なくするには、可能な限り低濃度にする
必要がある。それによる反応活性の低下分は、他
の方法で補う。例えば、補助触媒を使用する。こ
の目的のために使用する補助触媒は、原子番号20
以下のアルカル金属、アルカリ土金属やアルミニ
ウムのグループと原子番号が21から30までの遷移
元素の２グループが効果がある。たゞし、銅の存
在がなければ、これら金属の触媒能はない。この
補助触媒は、銅の場合と同様に飽和溶解度を上限
する。銅は0.01モル以下になると反応活性が低下
する。 反応活性について、銅濃度と低分子量脂肪族カ
ルボン酸の濃度は相互に関係がある。例えば、銅
濃度が1.2モルと高いときには、低分子量脂肪族
カルボン酸に酢酸を使用したとき、その濃度を30
％と低くし、銅濃度が0.05モルと低いときには、
酢酸濃度を80％と高くすると同程度の反応活性が
得られる。銅濃度と酢酸濃度を共に高くすると反
応活性が高くなることが予側できるが、酢酸濃度
が高くなると銅は溶け難くなり、飽和溶解度が低
下する。 低分子量脂肪族カルボン酸の種類は、ギ酸、酢
酸、プロピオン酸などの水溶性カルボン酸であれ
ばよいが、通常酢酸が好ましい。低分子量脂肪族
カルボン酸の濃度は、銅濃度に関連して至適濃度
が変るが、30〜90％が使用され、特に60〜80％の
濃度が好ましい。 反応液を撹拌している第２反応器では、反応温
度が均一になり、その範囲は30〜90℃が選ばれる
が、好ましくは40〜80℃である。これに対し、第
１反応器では必ずしも温度が均一ではないもの
の、90℃以下の温度が使用される。両反応共に発
熱的であるから、所定の温度を保つには冷却を必
要とする。 反応が実施される圧力の範囲は限定されない
が、大気圧前後の圧を必要に応じて使用すること
ができる。 以下に本発明に実施例を示す。 実施例 １ 図面に示すような装置の撹拌のできる内容積１
の第２反応器２と内容積200mlの分離器３に、
硝酸銅を１中に0.05モルおよび硝酸マグネシウ
ムを0.04モル含む70％酢酸水溶液を合計で800ml
入れ、管ｂ，ｃを経て、直径４cm、高さ80cmの第
１反応器１の塔頂にポンプで流し、管ａを経て、
もとの第２反応器２に循環した。 第２反応器２を70℃に保ち、撹拌しながら液化
青酸を毎時27ｇで添加し、反応中にPHが0.3〜0.5
になるように70％硝酸の添加で調節した。第２反
応器２で反応が開始すると開始すると一酸化窒素
ガスが発生し、次にオキサミドの結晶が析出す
る。この一酸化窒素ガスを管ｄから、酸素を毎時
5.8の割合で管ｅから、酢酸濃度を70％に保つ
ように管ｇから水を添加した混合液を管ｃから、
それぞれ第１反応器１に導入した。これらを70℃
以下の反応温度で気液接触反応させて得られた高
次酸化窒素液は、管ａを経て第２反応器２に導
く。オキサミドは分離器３の管ｆから間歇的に取
出し、平均毎時42.2ｇ（使用した青酸に対して収
率95.9％）を得た。 なお、第１反応器１から管ｈに未反応および副
反応などによる排ガスが標準状態で毎時460ml発
生し、そのガス組成は、酸素33％、窒素33％、炭
酸ガス17％、一酸化窒素16％、およびその他ジシ
アン、青酸、酸化窒素がそれぞれ１％以下であつ
た。 実施例 ２ 実施例１と同様の反応装置を用いるが、硝酸マ
グネシウムは使用せず、硝酸銅の0.5モルを使用
した。酢酸の替りに60％のプロピオン酸水溶液を
使用し、酸素の替りに空気を毎時35使用した他
は、実施例１と同様の操作をした結果、オキサミ
ドを平均毎時36.5ｇ（使用した青酸に対して収率
83.0％）得た。 実施例 ３〜８ 実施例１と同様の反応を行つた。たゞし、反応
条件として酢酸濃度、補助触媒金属やその濃度、
反応PHを種々変えた実験結果を第１表に示す。 なお、反応温度は70℃で行つた。

【表】

【表】 ＊触媒の金属はすべて硝酸塩を溶解して使用
した。
本発明は、上記に説明されたように、安全に安
価に青酸からオキサミドを高収率で合成する工業
的製法を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施に用いる反応装置の略図で
ある。 １……第１反応器、２……第２反応器、３……
分離器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第１反応器において、少なくとも銅と低分子
   量脂肪族カルボン酸および水を含む混合液に、酸
   素または酸素含有ガスおよび一酸化窒素を気液接
   触反応させ、その反応液を第２反応器に送り、PH
   を−0.5〜2.5、温度を30〜90℃に保ちながら青酸
   と接触反応させてオキサミドと一酸化窒素を生成
   させ、このオキサミドが懸濁した反応液より懸濁
   したオキサミドを分離し、その残液と一酸化窒素
   を主成分とするガスを第１反応器に循環させ、反
   応に必要な水を反応系に添加することにより一連
   の反応を完結させることを特徴とするオキサミド
   の製造方法。 ２ 混合液が原子番号20までの元素周期律表第
   族、第族もしくは第族元素または原子番号21
   から30までの遷移元素から選ばれる１種以上の金
   属元素を補助触媒として含有する特許請求の範囲
   第１項記載のオキサミドの製造方法。