KR20140012146A - Method for preparing hydroxylamine - Google Patents

Method for preparing hydroxylamine Download PDF

Info

Publication number
KR20140012146A
KR20140012146A KR1020137027597A KR20137027597A KR20140012146A KR 20140012146 A KR20140012146 A KR 20140012146A KR 1020137027597 A KR1020137027597 A KR 1020137027597A KR 20137027597 A KR20137027597 A KR 20137027597A KR 20140012146 A KR20140012146 A KR 20140012146A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nitrate
hydroxylamine
reaction zone
oxime
phosphate
Prior art date
Application number
KR1020137027597A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101904568B1 (en
Inventor
매리즈케 힐드 린 그루더트
요한 토마스 틴지
루돌프 필리푸스 마리아 귀트
Original Assignee
디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. filed Critical 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이.
Publication of KR20140012146A publication Critical patent/KR20140012146A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101904568B1 publication Critical patent/KR101904568B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • C01B21/14Hydroxylamine; Salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B21/00Nitrogen; Compounds thereof
    • C01B21/082Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
    • C01B21/14Hydroxylamine; Salts thereof
    • C01B21/1409Preparation
    • C01B21/1418Preparation by catalytic reduction of nitrogen oxides or nitrates with hydrogen
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/08Silica
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44Palladium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C249/00Preparation of compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton
    • C07C249/04Preparation of compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton of oximes
    • C07C249/08Preparation of compounds containing nitrogen atoms doubly-bound to a carbon skeleton of oximes by reaction of hydroxylamines with carbonyl compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D201/00Preparation, separation, purification or stabilisation of unsubstituted lactams
    • C07D201/02Preparation of lactams
    • C07D201/04Preparation of lactams from or via oximes by Beckmann rearrangement
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D225/00Heterocyclic compounds containing rings of more than seven members having one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D225/02Heterocyclic compounds containing rings of more than seven members having one nitrogen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/54Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C2601/00Systems containing only non-condensed rings
    • C07C2601/12Systems containing only non-condensed rings with a six-membered ring
    • C07C2601/14The ring being saturated

Abstract

본 발명은 산성 수성 액체중 나이트레이트 및 포스페이트를 반응 대역에 공급하고, 나이트레이트를 수소로 환원시킴으로써 하이드록실아민을 생성시킴을 포함하되, 반응 대역에서의 나이트레이트 농도가 반응 대역에서 나가는 액체 중에서 결정할 때 1.0몰/kg 미만이고 반응 대역에서 나이트레이트 대 포스페이트의 몰비가 0.5 이하이며 암모니아 대 나이트레이트의 몰비가 2.2 내지 7인, 연속식 공정으로 하이드록실아민을 제조하는 방법; 상기 하이드록실 제조 방법을 포함하는 옥심 제조 방법 및 락탐 제조 방법에 관한 것이다. The present invention includes the production of hydroxylamine by supplying nitrate and phosphate in an acidic aqueous liquid to the reaction zone and reducing the nitrate with hydrogen, wherein the nitrate concentration in the reaction zone is determined in the liquid exiting the reaction zone. When the hydroxylamine is produced in a continuous process when the molar ratio of nitrate to phosphate is 0.5 or less in the reaction zone of 0.5 or less and the molar ratio of ammonia to nitrate is 2.2 to 7; It relates to an oxime production method and a lactam production method including the hydroxyl production method.

Description

하이드록실아민의 제조 방법{METHOD FOR PREPARING HYDROXYLAMINE}Production method of hydroxylamine {METHOD FOR PREPARING HYDROXYLAMINE}

본 발명은 연속적인 공정으로 하이드록실아민을 제조하는 방법, 옥심을 제조하는 방법, 및 락탐을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a process for preparing hydroxylamine, a process for preparing oxime, and a process for preparing lactam in a continuous process.

하이드록실아민(이후 본원에서는 "HYAM"으로도 불림)은 무수한 유기 및 무기 반응에 통상적으로 사용되는 시약이다. 이는 특히 옥심, 구체적으로는 사이클로헥산온 옥심의 제조에 사용하기 특히 적합하며, 이 옥심은 이후 벡크만(Beckmann) 전위를 거쳐 카프로락탐으로 전환될 수 있다. 카프로락탐을 제조하기 위한 벡크만 전위 공정은 통상 예를 들어 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 예를 들어 제7판 (2005), Chapter on Caprolactam DOI: 10.1002/14356007.a05.031 (2011년 2월 18일 개정)]으로부터 당 업계에 공지되어 있다. 하이드록실아민을 사용한 제조가 기재된 다른 옥심은 사이클로도데칸온 옥심(예를 들어, EP-A 1,329,448 호) 및 뷰탄온 옥심을 포함한다.Hydroxylamine (hereinafter also referred to herein as "HYAM") is a reagent commonly used in myriad organic and inorganic reactions. It is particularly suitable for use in the preparation of oximes, in particular cyclohexanone oximes, which can then be converted to caprolactam via a Beckmann potential. Beckman's potential process for preparing caprolactam is commonly described, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, eg, 7th edition (2005), Chapter on Caprolactam DOI: 10.1002 / 14356007.a05.031 (February 2011). 18th Amendment). Other oximes that have been described using hydroxylamines include cyclododecanone oximes (eg EP-A 1,329,448) and butanone oximes.

하이드록실아민의 제조 방법은 또한 당 업계에 통상적으로 공지되어 있다. 또한, 이 주제에 대해 다양한 특허권이 등록되었다. 예를 들어, GB-A-1,287,303 호 및 US-5,364,609 호는 분자 수소를 사용하여 포스페이트 완충 용액 중에서 나이트레이트를 환원시키는 방법에 관한 것이다.Processes for preparing hydroxylamine are also commonly known in the art. In addition, various patents have been registered on this subject. For example, GB-A-1,287,303 and US-5,364,609 relate to methods of reducing nitrate in phosphate buffer solutions using molecular hydrogen.

디에스엠(DSM)의 HPO® 사이클로헥산온 옥심 방법[예를 들어, 담(H.J. Damme), 반 굴렌(J.T. van Goolen) 및 드 루이즈(A.H. de Rooij), Cyclohexanone oxime made without by-product (NH4)2SO4, 1972년 7월 10일, Chemical Engineering, pp 54/55; 또는 Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry (2005), Chapter Caprolactam, pp 6/7; DOI: 10.1002/14356007.a05.031 (2011년 2월 18일 개정) 참조]은 두 가지 재순환되는 액체, 즉 무기 액체 및 유기 액체를 사용하는데, 이들 액체 중에서 몇 가지 반응 및 작업이 이루어진다. 무기 액체, 즉 인산 수용액 및 질산암모늄-함유 용액을 수소화 반응기에 공급하고, 여기에서 하이드록실아민을 생성시킨다. 하이드록실아민은 수소를 사용한 나이트레이트 이온의 환원을 통해 생성되는데, 이는 불균질 촉매(담체로서 탄소를 갖는 팔라듐-함유 촉매)에 의해 촉진된다.HPM ® cyclohexanone oxime method of DSM (e.g., HJ Damme, JT van Goolen and AH de Rooij, Cyclohexanone oxime made without by-product (NH 4) ) 2 SO 4 , July 10, 1972, Chemical Engineering, pp 54/55; Or Ullmann's encyclopedia of industrial chemistry (2005), Chapter Caprolactam, pp 6/7; DOI: 10.1002 / 14356007.a05.031 (revised February 18, 2011) uses two recycled liquids, inorganic liquids and organic liquids, of which several reactions and operations take place. An inorganic liquid, that is, an aqueous solution of phosphoric acid and an ammonium nitrate-containing solution, is fed to a hydrogenation reactor, where hydroxylamine is produced. Hydroxylamines are produced through the reduction of nitrate ions with hydrogen, which is facilitated by heterogeneous catalysts (palladium-containing catalysts with carbon as carrier).

기체-액체 반응기에서 완충 산 및 촉매와 함께 나이트레이트 이온을 함유하는 순환되는 무기 액체와 기상 수소를 접촉시킨다. 수소 함유 기상을 순환 압축기에 의해 버블 칼럼(bubble column) 유형의 반응기 전체에서 순환시킨다. 새로운 수소를 순환 기체에 공급하는데, 소량을 시스템으로부터 빼내어 일정한 수소압을 유지한다. 새로운 수소중의 불활성 기상 성분 및 생성된 기상 부산물 N2와 N2O를 기체 퍼지를 통해 제거한다. In a gas-liquid reactor, gaseous hydrogen is contacted with a circulating inorganic liquid containing nitrate ions together with a buffer acid and a catalyst. The hydrogen containing gaseous phase is circulated throughout a bubble column type reactor by a circulation compressor. Fresh hydrogen is supplied to the circulating gas, with a small amount removed from the system to maintain a constant hydrogen pressure. Inert gaseous components and fresh gaseous by-products N 2 and N 2 O in fresh hydrogen are removed via gas purge.

맘모스(Mammoth) 펌프 원리에 의해, 기체가 공급된 반응기 구역으로부터 기체-액체 분리기를 지나 여과 구역의 필터 캔들까지, 또한 반응열을 제거하기 위한 열 교환기를 거쳐 다시 기체가 공급된 반응기 구역으로 기체-액체 현탁액을 순환시킨다. By the Mammoth pump principle, the gas-liquid from the gas-fed reactor zone through the gas-liquid separator to the filter candle in the filtration zone, and also through the heat exchanger to remove the heat of reaction, back to the gas-fed reactor zone Circulate the suspension.

이어, 여과 후 수득된 무기 액체를 옥심화 구역에서 톨루엔과 사이클로헥산온의 혼합물인 유기 액체와 접촉시킨다. 여기에서는, 사이클로헥산온이 실제로 정량적으로 사이클로헥산온 옥심으로 전환된다. 수득된 사이클로헥산온 옥심-함유 유기 상을 증류시켜 톨루엔을 회수한다.The inorganic liquid obtained after filtration is then contacted with an organic liquid which is a mixture of toluene and cyclohexanone in the oxime zone. Here, cyclohexanone is actually converted to cyclohexanone oxime quantitatively. The cyclohexanone oxime-containing organic phase obtained is distilled off to recover toluene.

옥심화 구역에서 나가는 무기 액체는 완전히 정화되어 하이드록실아민 반응기의 촉매를 보호한다. 톨루엔으로 추출한 다음 수증기로 스트립핑시킴으로써 이를 수행한다. 스트립핑 칼럼에서는, 하이드록실아민의 제조 동안 동시 생성된 물과 사이클로헥산온 옥심이 또한 제거된다. 소량의 암모니아 부산물이 용액에 잔류하지만, NO와 NO2(즉, 산화질소와 이산화질소; 이후 본원에서는 질소 기체라고도 일컬어짐)의 기체 혼합물용 흡수기에서 암모니아를 질소로 전환시킴으로써 축적되지 않도록 방지된다. The inorganic liquid exiting the oxime zone is completely purified to protect the catalyst of the hydroxylamine reactor. This is done by extracting with toluene and then stripping with water vapor. In the stripping column, the co-generated water and cyclohexanone oxime are also removed during the preparation of the hydroxylamine. A small amount of ammonia by-product remains in the solution, but is prevented from accumulating by converting ammonia to nitrogen in an absorber for a gas mixture of NO and NO 2 (ie, nitrogen oxides and nitrogen dioxide; hereafter also referred to as nitrogen gas).

마지막으로, 소비된 나이트레이트의 양을 보충해야 한다. 이를 위해 요구되는 질소 기체는 암모니아 연소 단위장치에서 생성된다.Finally, the amount of nitrate consumed must be replenished. The nitrogen gas required for this is produced in the ammonia combustion unit.

EP 1947056 A1 호는 조합된 하이드록실아민 및 옥심화 시스템의 일부로서, 산성 완충제를 함유하는 무기 공정 용액 중에서 촉매의 존재하에 수소 기체로 나이트레이트를 환원시킴으로써 하이드록실아민을 제조하는 방법을 기재한다. 이는 이러한 재순환 시스템이 무기 공정 용액중 하이드록실아민의 손실율을 감소시킬 수 있고 유기 불순물을 감소시킬 수 있다고 교시한다.EP 1947056 A1 describes a process for preparing hydroxylamine by reducing nitrate with hydrogen gas in the presence of a catalyst in an inorganic process solution containing an acidic buffer as part of a combined hydroxylamine and oxime system. This teaches that such a recycling system can reduce the loss rate of hydroxylamine in the inorganic process solution and can reduce organic impurities.

US 2006/0079678 A1 호는 사이클로헥산온 옥심을 생성시키는 시스템의 일부로서, 수소를 사용하여 나이트레이트 또는 산화질소를 촉매에 의해 환원시킴으로써 하이드록실암모늄을 제조하는 방법을 기재한다. 이는 증류된 사이클로헥산온의 사이클로헥산온 옥심 합성 대역으로의 재순환을 포함하는, 사이클로헥산온 옥심 생성물 스트림의 개선된 증류를 교시한다.US 2006/0079678 A1 describes a process for producing hydroxylammonium by part of a system for producing cyclohexanone oximes by reducing nitrate or nitric oxide with a catalyst using hydrogen. This teaches improved distillation of the cyclohexanone oxime product stream, including recycling of distilled cyclohexanone to the cyclohexanone oxime synthesis zone.

수십년 동안 나이트레이트로부터의 하이드록실아민의 제조가 공지되어 왔고 수년간에 걸쳐 공지의 제조 방법을 개선하는 방법을 연구해 왔지만, 전반적으로 연속적인 속성의 현재 공지되어 있는 산업상의 공정은 기존 플랜트에서 또는 공지 디자인에 기초한 신규 플랜트에서 생산 용량을 증가시키고자 할 때 여전히 단점을 갖는다.Although the manufacture of hydroxylamine from nitrates has been known for decades and how many years have been studied to improve the known production process, currently known industrial processes of generally continuous nature have been found in existing plants or There are still disadvantages when trying to increase production capacity in new plants based on known designs.

반응기에서(고정된 하이드록실아민 농도) 생산성을 증가시키는 방법은 예를 들어 증가된 촉매 농도 및/또는 증가된 온도 및/또는 증가된 수소 분압과 함께 액체 체류 시간을 감소시키는 것이다. 어떤 지점에서는 루프의 다른 부분에서 높은 투자를 필요로 하지 않고서는 액체 공급 속도를 추가로 증가시키는 것이 더 이상 불가능하다. A method of increasing productivity in a reactor (fixed hydroxylamine concentration) is to reduce the liquid residence time, for example with increased catalyst concentration and / or increased temperature and / or increased hydrogen partial pressure. At some point it is no longer possible to further increase the liquid feed rate without requiring a high investment in other parts of the loop.

생산성을 추가로 증가시키는 방법은 예를 들어 EP-1,303,480-B1 호 및 US-6,759,556 호에 기재되어 있는 바와 같이 하이드록실아민 농도를 증가시킴에 의한 것이다. 하이드록실아민 농도를 증가시킴으로써 이후의 옥심화 반응 단계에서 사이클로헥산온과 그의 반응에서 더욱 효율적인 하이드록실아민 전환을 달성한다. 또한, 포스페이트 농도를 증가시킴으로써(포스페이트/하이드록실아민 비 > 2몰/몰), 더 적은 카본일(이는 촉매에 대한 독으로서 작용함)을 무기 공정 루프에 도입하는데, 이는 수소화 촉매의 높은 활성 및 선택성에 유리하다.A way to further increase productivity is by increasing the hydroxylamine concentration as described, for example, in EP-1,303,480-B1 and US-6,759,556. Increasing the hydroxylamine concentration achieves more efficient hydroxylamine conversion in the reaction with cyclohexanone in subsequent oxime reaction steps. In addition, by increasing the phosphate concentration (phosphate / hydroxylamine ratio> 2 mol / mol), less carbonyl, which acts as a poison to the catalyst, is introduced into the inorganic process loop, which leads to high activity of the hydrogenation catalyst and It is advantageous for selectivity.

그러나, 본 발명자들은 하이드록실아민 농도를 증가시키는 것이 문제가 됨을 깨달았다. 예를 들면, 종래의 플랜트에서의 독점 연구 동안, 본 발명자들은 하이드록실아민 생산 용량을 증가시키기 위하여 시약의 공급 속도를 증가시키면 특히 인산수소(일)암모늄 염(들)의 결정화로 인해 오염 문제를 일으킬 수 있음을 발견하였다. 오염은 예를 들어 반응 대역 이후의 필터 또는 냉각 파이프를 막히게 할 수 있다. 구체적으로, 본 발명자들은 EP-1,303,480-B1 호 및 US-6,759,556 호에 기재되어 있는 공정에서 공정 조건을 유리한 값으로 유지하는 동시에 하이드록실아민 생성물 농도를 높임으로써 무기 공정 루프에 존재하는 공정 액체의 결정화 온도가 높아짐을 발견하였다.However, the inventors have realized that increasing the hydroxylamine concentration is problematic. For example, during a proprietary study in a conventional plant, the inventors found that increasing the feed rate of reagents to increase the hydroxylamine production capacity, particularly caused contamination problems due to crystallization of hydrogen phosphate (mono) ammonium salt (s). It was found that it can cause. Contamination can, for example, block the filter or cooling pipe after the reaction zone. Specifically, the present inventors have found that in the processes described in EP-1,303,480-B1 and US-6,759,556, the crystallization of the process liquid present in the inorganic process loop by maintaining the process conditions at advantageous values while increasing the hydroxylamine product concentration. The temperature was found to be high.

반응 혼합물의 온도가 그의 결정화 온도 미만으로 떨어지면, 결정이 형성된다. 냉각이 이루어지는 반응기의 표면에서 이것이 발생되면, 결정이 반응물을 냉각으로부터 절연시켜 공정 제어가 상실된다. 이는 심각한 오염, 및 세정을 위해 반응기를 중단시켜야 할 필요(즉, 심각한 방해)에까지 용이하게 가속화될 수 있다. 오염 및 공정 이상을 피하기 위하여, 반응 혼합물의 결정화 온도는 이상적으로는 수소화 반응의 열을 제거하기 위하여 사용되는 냉각수의 온도보다 더 높게 유지되어야 한다. 이는 나이트레이트 수소화 반응기가 작동될 수 있는 최대 하이드록실아민 생성물 농도를 제한한다.When the temperature of the reaction mixture drops below its crystallization temperature, crystals form. If this occurs at the surface of the reactor where cooling takes place, the crystals insulate the reactants from the cooling and lose process control. This can easily be accelerated to severe contamination and the need to shut down the reactor for cleaning (ie, severe disturbances). In order to avoid contamination and process anomalies, the crystallization temperature of the reaction mixture should ideally be kept higher than the temperature of the cooling water used to remove the heat of the hydrogenation reaction. This limits the maximum hydroxylamine product concentration at which the nitrate hydrogenation reactor can be operated.

본 발명의 목적은 공지 방법에 대한 대안으로서의 역할을 할 수 있는 연속식 공정으로 하이드록실아민을 제조하는 신규 방법, 특히 인산수소암모늄 염 같은 염의 결정화를 피하면서 동일한 생산 설비에서 작동되는 종래 방법에 비해 증가된 하이드록실아민 생산 용량으로 작동될 수 있는 신규 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a novel process for preparing hydroxylamine in a continuous process that can serve as an alternative to known processes, in particular compared to conventional methods operating in the same production equipment while avoiding crystallization of salts such as ammonium hydrogen phosphate salts. It is to provide a new method that can be operated with increased hydroxylamine production capacity.

본 발명의 다른 목적은 제조되는 하이드록실아민 1톤당 더 적은 촉매를 필요로 하는 하이드록실아민의 제조 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a process for the preparation of hydroxylamine which requires less catalyst per tonne of hydroxylamine to be produced.

아래 본원의 기재내용으로부터, 본 발명에 의해 다뤄질 수 있는 하나 이상의 다른 목적이 명백해질 것이다.From the description herein below, one or more other objects that can be addressed by the present invention will become apparent.

최근, 놀랍게도, 하이드록실아민이 생성되는 반응 대역에서 특정 범위의 나이트레이트 농도, 나이트레이트 대 포스페이트 비 및 암모니아 대 나이트레이트 비에서 하이드록실아민의 제조를 수행함으로써 이들 목적중 하나 이상을 다룸을 발견하였다. Recently, it has been surprisingly found to address one or more of these objectives by carrying out the preparation of hydroxylamine in a range of nitrate concentrations, nitrate to phosphate ratios and ammonia to nitrate ratios in the reaction zone where hydroxylamine is produced. .

따라서, 본 발명은 산성 수성 액체중 나이트레이트 및 포스페이트를 반응 대역에 공급하고, 나이트레이트를 수소로 환원시킴으로써 하이드록실아민을 생성시킴을 포함하는, 연속식 공정으로 하이드록실아민을 제조하는 방법에 관한 것으로, 이 때 나이트레이트 및 포스페이트의 공급물, 수소 및 온도는, 반응 대역에서의 나이트레이트 농도가 반응 대역에서 나가는 액체 중에서 결정될 때 1.0몰/kg 미만이고 반응 대역에서 나이트레이트 대 포스페이트의 몰비가 0.5 이하이며 암모니아 대 나이트레이트의 몰비가 2.2 내지 7이 되도록, 제어된다. 나이트레이트의 환원은 통상 촉진되는(catalysed) 반응이다.Accordingly, the present invention relates to a process for preparing hydroxylamine in a continuous process comprising feeding nitrate and phosphate in an acidic aqueous liquid to the reaction zone and reducing the nitrate to hydrogen to produce hydroxylamine. Wherein the feed of nitrate and phosphate, hydrogen and temperature is less than 1.0 mol / kg when the nitrate concentration in the reaction zone is determined in the liquid exiting the reaction zone and the molar ratio of nitrate to phosphate in the reaction zone is 0.5 And a molar ratio of ammonia to nitrate of 2.2 to 7 or less. Reduction of nitrate is usually a catalysed reaction.

본 발명에 따라, 하이드록실아민의 제조 공정을 강화시킴으로써 생산 용량을 증가시킬 수 있음을 발견하였다. 비교적 낮은 나이트레이트 농도 및 비교적 낮은 나이트레이트 대 포스페이트 비에서 개선된 생산 용량이 가능하다는 것은 놀라운 일이다. 결국, 나이트레이트 수소화 반응은 랑뮈르-힌쉘우드(Langmuir-Hinshelwood) 동역학 부류의 행태를 따르는 것으로 생각되며, 반응 속도는 반응 대역에서의 나이트레이트 농도 증가에 따라 증가하는 것으로 생각된다. 따라서, 당 업자는 나이트레이트 농도의 감소에 의해 나이트레이트 환원 속도, 따라서 하이드록실아민 생산 용량이 감소될 것으로 예상한다. In accordance with the present invention, it has been found that production capacity can be increased by intensifying the manufacturing process of hydroxylamine. It is surprising that improved production capacity is possible at relatively low nitrate concentrations and at relatively low nitrate to phosphate ratios. After all, the nitrate hydrogenation reaction is believed to follow the behavior of the Langmuir-Hinshelwood class of kinetics and the reaction rate is thought to increase with increasing nitrate concentration in the reaction zone. Thus, one would expect that the rate of nitrate reduction, and therefore hydroxylamine production capacity, would be reduced by decreasing the nitrate concentration.

반응 대역에서 나가는 액체에서 결정할 때 1.0몰/kg 미만의 반응 대역에서의 나이트레이트 농도, 0.5 이하의 반응 대역에서의 나이트레이트 대 포스페이트의 몰비, 및 2.2 내지 7의 암모니아 대 나이트레이트의 몰비의 특정 매개변수는 특히 낮은 결정화 온도를 갖지만 하이드록실아민으로의 높은 전환율을 보유하는 반응 혼합물을 생성시킨다.Specific parameters of the nitrate concentration in the reaction zone of less than 1.0 mol / kg, the molar ratio of nitrate to phosphate in the reaction zone of 0.5 or less, and the molar ratio of ammonia to nitrate of 2.2 to 7 when determined in the liquid exiting the reaction zone The variable results in a reaction mixture having a particularly low crystallization temperature but a high conversion to hydroxylamine.

따라서, 본 발명은 놀랍게도 반응 대역에서 성분의 결정화로 인한 오염의 위험이 감소되는, 유리한 생산 용량으로 하이드록실아민을 제조하는 방법을 제공한다. Thus, the present invention surprisingly provides a process for preparing hydroxylamine at an advantageous production capacity in which the risk of contamination due to crystallization of components in the reaction zone is reduced.

구체적으로는, 본 발명에 따라, 반응 액체(반응 대역에서 나가는)중의 하이드록실아민을 1.2몰/kg 이상, 바람직하게는 1.3 이상, 더욱 바람직하게는 1.4 이상, 또는 1.5 이상의 농도로 수득할 수 있는 것으로 생각된다. 이러한 높은 하이드록실아민 농도는, 그에 따라 반응 시스템이 강화되고 생산성이 개선되기 때문에, 유리하다. 바람직한 실시양태에서, 하이드록실아민 농도는 액체 반응 생성물 1kg당 2몰 이하, 특히 1.9몰 이하, 더욱 특히 1.8몰 이하이다. 그러나, 예상되는 결정화 및 오염의 위험으로 보아 나이트레이트 환원 반응기에서 증가된 하이드록실아민 농도에서 작동시키는 것이 자명한 것은 아니다.Specifically, according to the present invention, hydroxylamine in the reaction liquid (out of the reaction zone) can be obtained at a concentration of at least 1.2 mol / kg, preferably at least 1.3, more preferably at least 1.4, or at least 1.5. It is thought to be. Such high hydroxylamine concentrations are advantageous because the reaction system is thus strengthened and productivity is improved. In a preferred embodiment, the hydroxylamine concentration is at most 2 moles, in particular at most 1.9 moles and more particularly at most 1.8 moles per kg of liquid reaction product. However, it is not obvious to operate at increased hydroxylamine concentrations in nitrate reduction reactors because of the expected risk of crystallization and contamination.

또한, 본 발명에 따른 방법은 특정 생산 용량을 달성하기 위하여 더 적은 촉매(생성되는 하이드록실아민의 양에 기초함)를 필요로 할 수 있다는 점에서 유리하다.In addition, the process according to the invention is advantageous in that it may require less catalyst (based on the amount of hydroxylamine produced) to achieve a specific production capacity.

뿐만 아니라, 사이클로헥산온 옥심 같은 옥심의 제조에 하이드록실아민을 추후 사용하는 점에서 본 발명에 따른 방법이 유리한 것으로 밝혀졌다. 하이드록실아민은 통상적으로 생성물 반응 혼합물 중에서 반응 대역을 나가는데, 상기 생성물 반응 혼합물은 전형적으로 하이드록실아민, 포스페이트, 임의의 미반응 나이트레이트 및 암모니아를 포함하는 수성 액체이다. 하이드록실아민 제조로부터의 반응 생성물 혼합물은 옥심을 제조하는 방법의 공급물로서 특히 적합한 것으로 밝혀졌는데, 이점은 더욱 효과적인 옥심화 반응 및/또는 옥심화 반응 생성물 혼합물로부터의 옥심 추출이다.Furthermore, it has been found that the process according to the invention is advantageous in that later use of hydroxylamine in the preparation of oximes, such as cyclohexanone oximes. Hydroxylamines typically exit the reaction zone in the product reaction mixture, which is typically an aqueous liquid comprising hydroxylamine, phosphate, any unreacted nitrate and ammonia. Reaction product mixtures from hydroxylamine preparation have been found to be particularly suitable as feeds for the process for preparing oximes, an advantage being oxime extraction from more effective oxime and / or oxime reaction product mixtures.

본원에 사용되는 용어 "또는"은 달리 명시되지 않는 한 "및/또는"을 의미한다.As used herein, the term "or" means "and / or" unless stated otherwise.

용어 "하나의"는 달리 명시되지 않는 한 "하나 이상의"를 의미한다.The term "one" means "one or more" unless otherwise specified.

'명사'(예컨대, 화합물, 첨가제 등)를 단수형으로 언급하는 경우에는, 달리 명시되지 않는 한 복수형이 포함되는 의미이다.When referring to “noun” (eg, compound, additive, etc.) in the singular, the plural is intended to be included unless otherwise specified.

하이드록실아민을 제조하기 위한 공지의 연속식 반응기에서 하이드록실아민의 제조를 적합하게 수행할 수 있다. 한 실시양태에서는, 잘 혼합된 기체/액체 시스템을 제공하는 반응기에서 반응을 수행한다. 이러한 시스템은 당 업계에 널리 공지되어 있고, 교반식 탱크 반응기, 내부 루프 반응기, 외부 루프 반응기 및 버블 칼럼 반응기를 포함한다. 바람직한 실시양태에서는, 버블 칼럼 반응기를 사용한다. 외부 가스-리프트(gas-lift)를 갖는 버블 칼럼 반응기를 사용하여 특히 우수한 결과를 달성하였다.The preparation of hydroxylamine can suitably be carried out in known continuous reactors for the preparation of hydroxylamine. In one embodiment, the reaction is carried out in a reactor providing a well mixed gas / liquid system. Such systems are well known in the art and include stirred tank reactors, inner loop reactors, outer loop reactors and bubble column reactors. In a preferred embodiment, a bubble column reactor is used. Particularly good results have been achieved using a bubble column reactor with an external gas-lift.

반응 대역에서의 성분의 농도 또는 농도에서 유래된 매개변수(예컨대, 성분의 농도의 비)는 반응 대역에서 나가는 공정 액체로부터 취한 샘플에서 그 매개변수를 결정함으로써 결정될 수 있다.Parameters derived from concentrations or concentrations of components in the reaction zone (eg, ratios of concentrations of components) can be determined by determining the parameters in a sample taken from the process liquid exiting the reaction zone.

상기 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따라, 반응 대역에서의 나이트레이트 농도는 반응 대역에서 나가는 액체에서 결정될 때 1.0몰/kg 미만이다. 바람직한 실시양태에서, 나이트레이트 농도는 0.9몰/kg 이하, 특히 0.8몰/kg 이하이다. 약 0.70 이하의 나이트레이트 농도를 사용하여 특히 우수한 결과를 획득하였다. 통상적으로, 나이트레이트 농도는 0.3몰/kg 이상, 특히 0.4몰/kg 이상이다. 바람직하게는, 나이트레이트 농도는 0.45몰/kg 이상, 더욱 바람직하게는 0.50몰/kg 이상이다.As indicated above, according to the invention, the nitrate concentration in the reaction zone is less than 1.0 mol / kg as determined in the liquid exiting the reaction zone. In a preferred embodiment, the nitrate concentration is at most 0.9 mol / kg, in particular at most 0.8 mol / kg. Particularly good results were obtained using nitrate concentrations below about 0.70. Typically, the nitrate concentration is at least 0.3 mol / kg, in particular at least 0.4 mol / kg. Preferably, the nitrate concentration is at least 0.45 mol / kg, more preferably at least 0.50 mol / kg.

암모니아 대 나이트레이트의 몰비는 2.2 내지 7이다. 6 이하, 특히 5 이하의 몰비가 높은 생산성에 특히 바람직하다. 특히, 하이드록실아민을 생성시키기 위한 나이트레이트의 환원을 촉진시킴과 관련하여 촉매의 높은 촉진 활성에 이것이 유리한 것으로 생각된다. 2.3 이상, 특히 2.4 이상, 또는 2.5 이상의 암모니아 대 나이트레이트의 몰비가 낮은 오염 경향에 특히 바람직하다. 특히, 하이드록실아민을 생성시키기 위한 나이트레이트의 환원을 촉진시킴과 관련하여 촉매의 높은 촉진 활성에 2.3 내지 6, 더욱 바람직하게는 2.4 내지 5, 또는 가장 바람직하게는 2.5 내지 5의 몰비가 유리한 것으로 생각된다.The molar ratio of ammonia to nitrate is from 2.2 to 7. A molar ratio of 6 or less, especially 5 or less, is particularly preferred for high productivity. In particular, it is believed that this is advantageous for the high promoting activity of the catalyst with respect to promoting the reduction of the nitrate to produce hydroxylamine. A molar ratio of ammonia to nitrate of at least 2.3, in particular at least 2.4, or at least 2.5 is particularly preferred for low contamination tendencies. In particular, a molar ratio of 2.3 to 6, more preferably 2.4 to 5, or most preferably 2.5 to 5 is advantageous for the high promoting activity of the catalyst with respect to promoting the reduction of the nitrate to produce hydroxylamine. I think.

포스페이트는 통상 인산 또는 인산수소 염(이는 인산 용액의 pH를 수산화물 또는 암모니아 같은 적절한 염기로 조정함으로써 형성될 수 있음)으로서 제공된다. 나이트레이트 대 포스페이트의 몰비는 통상 0.05 이상, 바람직하게는 0.10 이상이다. 0.15 이상, 더욱 특히 0.20 이상의 값에서 탁월한 결과가 달성된다. 나이트레이트 대 포스페이트의 몰비는 바람직하게는 0.40 이하, 특히 0.35 이하, 더욱 특히 0.30 이하이다.Phosphates are usually provided as phosphoric acid or hydrogen phosphate salts, which can be formed by adjusting the pH of the phosphoric acid solution with a suitable base such as hydroxide or ammonia. The molar ratio of nitrate to phosphate is usually at least 0.05, preferably at least 0.10. Excellent results are achieved at values of at least 0.15, more particularly at least 0.20. The molar ratio of nitrate to phosphate is preferably at most 0.40, in particular at most 0.35, more particularly at most 0.30.

그 자체로 공지되어 있는 방식으로 또한 그러한 농도(수소압)로 수소를 반응 대역에 공급할 수 있다. 바람직하게는, 압력은 약 0.5MPa 이상, 더욱 바람직하게는 약 1.0MPa 이상이다. 통상, 수소압은 10MPa 이하이다.Hydrogen can be fed to the reaction zone in a manner known per se and also at such concentrations (hydrogen pressure). Preferably, the pressure is at least about 0.5 MPa, more preferably at least about 1.0 MPa. Usually, hydrogen pressure is 10 Mpa or less.

유리한 실시양태에서는, 특정 범위 내에서 완충액 비를 선택한다. 여기에서 완충액 비는 다음과 같이 정의된다:In an advantageous embodiment, the buffer ratio is selected within certain ranges. Here the buffer ratio is defined as:

([H+]+[HYAM])/[포스페이트]([H + ] + [HYAM]) / [phosphate]

상기 식에서, [H+]는 반응 대역에서 나가는 수성 액체중 H+의 몰 농도(몰/kg)이고; [HYAM]은 반응 대역에서 나가는 수성 액체중 하이드록실아민의 농도(몰/kg)이며; [포스페이트]는 반응 대역에서 나가는 수성 액체중 포스페이트(H3PO4, 인산일수소 및 인산이수소중의 포스페이트 포함)의 총 농도(몰/kg)이다.Wherein [H + ] is the molar concentration of H + in the aqueous liquid exiting the reaction zone (mol / kg); [HYAM] is the concentration of hydroxylamine in the aqueous liquid exiting the reaction zone (mol / kg); [Phosphate] is the total concentration (in mol / kg) of phosphate (including H 3 PO 4 , monohydrogen phosphate and phosphate in dihydrogen phosphate) in an aqueous liquid exiting the reaction zone.

[H+], [HYAM] 및 [포스페이트] 농도는 모두 25℃에서 반응 대역으로부터의 액체 샘플을 0.25N NaOH 수용액으로 후속 적정하여 제 1 평형상태 지점(약 4.2의 pH)에서 [H+] 농도("유리 산")를 수득함으로써 한 샘플의 평형상태 적정에 의해 결정되며; 이어 몰 과량의 아세톤을 샘플에 첨가하여 하이드록실아민을 옥심 및 H+로 전환시키고, 3개의 추가적인 평형상태 지점에 도달시키도록 평형상태 적정을 계속하는데, 제 1 평형상태 지점은 하이드록실아민으로부터 유래되는 유리 산에 상응하고(따라서, 샘플중 [HYAM]의 값을 제공함), 제 2 평형상태 지점은 [포스페이트] 값을 제공하며, 최종 평형상태 지점은 암모늄의 값을 제공한다. 그러나, 맨 나중의 값은 본원에서 필요하지 않다.[H + ], [HYAM] and [Phosphate] concentrations were all titrated at 25 ° C. with subsequent titration of the liquid sample from the reaction zone with 0.25 N aqueous NaOH solution to [H + ] concentration at the first equilibrium point (pH of about 4.2). Determined by equilibrium titration of one sample by obtaining (“free acid”); A molar excess of acetone is then added to the sample to convert the hydroxylamine to oxime and H + , and the equilibrium titration is continued to reach three additional equilibrium points, the first equilibrium point being derived from hydroxylamine. Corresponding to the free acid (which thus gives a value of [HYAM] in the sample), the second equilibrium point gives the [phosphate] value and the final equilibrium point gives the value of ammonium. However, the last value is not necessary here.

비교적 높은 생산 용량으로 결정화가 일어날 위험이 적게 하기 위해서는, 완충액 비가 바람직하게는 0.4 내지 0.8, 특히 0.45 내지 0.70, 더욱 특히 0.50 내지 0.65몰/몰이다.In order to reduce the risk of crystallization at a relatively high production capacity, the buffer ratio is preferably 0.4 to 0.8, in particular 0.45 to 0.70, more particularly 0.50 to 0.65 mol / mol.

반응 동안의 H+ 몰 농도는 통상 0.4 내지 0.8몰/kg, 특히 0.45 내지 0.70몰/kg, 더욱 특히 0.50 내지 0.65몰/kg이다.The H + molar concentration during the reaction is usually 0.4 to 0.8 mol / kg, in particular 0.45 to 0.70 mol / kg, more particularly 0.50 to 0.65 mol / kg.

본 발명에 따른 하이드록실아민의 제조는 통상 금속 촉매에 의해 촉진된다. 적합한 촉매는 당 업계에 통상적으로 공지되어 있다. 구체적으로는, 팔라듐을 포함하는 촉매를 사용할 수 있다. 촉매는 하나 이상의 (촉매) 금속, 특히 팔라듐을 포함할 수 있다. 촉매는 통상 담체 상에 제공된다. 특히, 탄소 상에 팔라듐을 포함하는 촉매를 사용하여 우수한 결과를 달성하였다. 전형적으로, 촉매에는 산화게르마늄 같은 촉매용 촉진제가 제공된다. 하이드록실아민을 제조하는 방법 동안의 어느 때에나 원하는 대로 촉진제를 첨가할 수 있다.The preparation of hydroxylamines according to the invention is usually facilitated by metal catalysts. Suitable catalysts are commonly known in the art. Specifically, a catalyst containing palladium can be used. The catalyst may comprise one or more (catalyst) metals, in particular palladium. The catalyst is usually provided on a carrier. In particular, good results have been achieved with a catalyst comprising palladium on carbon. Typically, the catalyst is provided with a catalyst accelerator such as germanium oxide. Accelerators may be added as desired at any time during the process for preparing hydroxylamine.

하이드록실아민을 제조하는 다른 조건은 그 자체로 당 업계에 공지되어 있는 바와 같을 수 있다. 온도는 특히 20 내지 70℃, 바람직하게는 30 내지 60℃, 특히 35 내지 55℃일 수 있다.Other conditions for producing hydroxylamine can be as known in the art per se. The temperature may in particular be 20 to 70 ° C, preferably 30 to 60 ° C, in particular 35 to 55 ° C.

본 발명에 따라 제조된 하이드록실아민을 통상적인 기법에 의해 반응 대역에서 수득된 반응 생성물 혼합물로부터 회수할 수 있거나, 또는 옥심을 제조하는 방법 같은 추가의 공정에 반응 생성물 혼합물을 공급할 수 있다(임의적으로는, 하나 이상의 바람직하지 못한 성분을 제거하기 위하여 이를 처리한 후에). 따라서, 본 발명은 또한 옥심을 제조하기 위한, 본 발명에 따른 방법에서 수득된 하이드록실아민의 용도에 관한 것이다.The hydroxylamines prepared according to the invention can be recovered from the reaction product mixture obtained in the reaction zone by conventional techniques, or the reaction product mixture can be fed (optionally) to further processes, such as to prepare oximes. After treatment to remove one or more undesirable components). The invention therefore also relates to the use of the hydroxylamine obtained in the process according to the invention for the preparation of oximes.

그 자체로 공지되어 있는 방식으로 하이드록실아민으로부터 옥심을 제조할 수 있다. 이 방법은 전형적으로 본 발명에 따른 방법에서 수득된 하이드록실아민을 알칸온과 반응시킴을 포함한다. 알칸온은 환상 또는 비-환상일 수 있다. 바람직한 사이클로알칸온은 사이클로헥산온(사이클로헥산온 옥심을 수득하기 위하여), 및 사이클로도데카헥산온(사이클로도데칸온 옥심을 수득하기 위하여)이다. 뷰탄온은 바람직한 비-환상 알칸온이고, 이어 뷰탄온 옥심이 제조된다.Oximes can be prepared from hydroxylamine in a manner known per se. This method typically involves reacting the hydroxylamine obtained in the process according to the invention with an alkanone. Alkanones may be cyclic or non-cyclic. Preferred cycloalkanones are cyclohexanone (to obtain cyclohexanone oxime), and cyclododecanohexanone (to obtain cyclododecanone oxime). Butanone is a preferred non-cyclic alkanone, followed by butanone oxime.

특히, 본 발명은 본 발명에 따른 방법에서 수득된 하이드록실아민을 사이클로헥산온과 반응시킴을 포함하는, 사이클로헥산온 옥심을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 그 자체로 공지된 방식으로, 예를 들어 상기 확인된 종래 기술에 기재된 바와 같이 수행될 수 있으며, 상기 종래 기술은 적합한 조건과 관련하여 본원에 참고로 인용된다.In particular, the present invention relates to a process for the preparation of cyclohexanone oxime, comprising reacting the hydroxylamine obtained in the process according to the invention with cyclohexanone. This method can be carried out in a manner known per se, for example as described in the above identified prior art, which is hereby incorporated by reference with regard to suitable conditions.

본 발명에 따라 수득되는 (환상) 옥심은 특히 락탐을 제조하는데 사용될 수 있다. 그 자체로 공지되어 있는 방식으로 벡크만 전위에 의해 이를 달성할 수 있다.The (cyclic) oximes obtained according to the invention can be used in particular for preparing lactams. This can be achieved by Beckman potential in a manner known per se.

따라서, 본 발명에 따라 수득된 사이클로헥산온 옥심을 카프로락탐의 제조에 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 발명에 따른 방법에서 수득된 사이클로헥산온 옥심에 대해 벡크만 전위를 수행하여 카프로락탐을 생성시킴을 포함하는, 카프로락탐의 제조 방법에 관한 것이다. 카프로락탐의 제조는 그 자체로 공지된 방식으로, 예를 들어 상기 확인된 종래 기술에 기재된 바와 같이 수행될 수 있으며, 상기 종래 기술은 적합한 조건과 관련하여 본원에 참고로 인용된다.Thus, cyclohexanone oximes obtained according to the invention can be used for the preparation of caprolactam. The present invention thus relates to a process for the preparation of caprolactam, comprising producing a caprolactam by carrying out a Beckman potential on the cyclohexanone oxime obtained in the process according to the invention. The preparation of caprolactam can be carried out in a manner known per se, for example as described in the prior art identified above, which is incorporated herein by reference in connection with suitable conditions.

마찬가지로, 본 발명에 따라 수득된 사이클로도데칸온 옥심에 대해 벡크만 전위를 수행하여 라우로락탐을 생성시킴을 포함하는 방법에 의해, 라우로락탐을 본 발명의 실시양태에서 수득한다. 이 제조 단계도 그 자체로 공지되어 있는 방식으로 수행될 수 있다.Similarly, laurolactam is obtained in an embodiment of the present invention by a method comprising performing a Beckman potential on the cyclododecanone oxime obtained according to the present invention to produce laurolactam. This manufacturing step can also be carried out in a manner known per se.

사이클로헥산온 옥심 같은 (환상) 옥심을 제조하는 방법, 및 필요한 경우 그로부터 카프로락탐 같은 락탐을 제조하는 방법은 통상적으로 하이드록실아민, 옥심 및 필요한 경우 락탐을 연속식 공정으로 제조하는 단일 플랜트에서 통합된다. Methods of preparing (cyclic) oximes, such as cyclohexanone oximes, and, if necessary, methods of making lactams, such as caprolactam, are typically integrated in a single plant for preparing hydroxylamine, oxime and, if necessary, lactams in a continuous process. .

이제, 하기 실시예에 의해 본 방법을 예시한다. The method is now illustrated by the following examples.

실시예Example

실시예Example 1 내지 5 1 to 5

기체가 공급된 상승관 구역, 액체-기체 분리 구역, 기체 재순환 구역, 촉매-함유 반응기 액체로부터 생성물로서 순환하는 액체 부분(표 1에 기재된 농도가 결정되었고; 이들은 반응 대역에서의 농도에 상응함)을 분리하기 위한 여과 구역으로 이루어진 공업용 가스 리프트 루프 반응기에서 나이트레이트 환원을 수행하였다. 새로운 수소를 반응기에 공급하였고, 반응기의 상부 구역에서 수소 분압이 약 1.4MPa로 유지되도록 기체 퍼지를 가하였다. 평균 반응기 온도는 약 50℃에서 유지하였다. 촉매로서 10중량% Pd/C를 사용하였다. Pd 1kg당 GeO2 약 45g을 활성화제로서 첨가하였다. 반응기에 존재하는 무기 공정 액체에 기초한 촉매(무수 Pd/C로서) 농도는 약 1중량%였다. 반응기에 공급되는 무기 공정 액체의 공급 속도 및 공급 조성은 표 1에 기재되는 바와 같이 넓은 범위 내에서 변하여서, 반응기 생성물의 상이한 조성 및 상이한 하이드록실아민 생성 속도를 야기하였다. 표 1에는, 참조 조건 하에서 나이트레이트 환원 반응기의 성능 데이터('참조 플랜트') 및 증가된 암모니아 대 나이트레이트 비 값과 함께 나이트레이트 농도 및 나이트레이트 대 포스페이트 비가 감소된 본 발명에 따른 공정에서 나이트레이트 환원 반응기의 성능 데이터('E1'에서 'E5'까지)가 기재된다. 표 1의 활성은 수소화 반응기의 기체가 공급된 상승관 대역에 존재하는 촉매(무수 Pd/C로서)의 양에 기초한다. 표 1에서 'E1'에서 'E5'까지 예시된 무기 액체 생성물 조성을 US-6,759,556 호에 주어진 7개의 실험(결정화 온도는 본 발명자들이 결정하였음)에서 수득되고 표 2에 기재되는 무기 액체 생성물의 조성과 비교할 수 있다. Part of the liquid circulating as product from the riser zone, the liquid-gas separation zone, the gas recycle zone, the catalyst-containing reactor liquid supplied with gas (the concentrations listed in Table 1 were determined; these correspond to the concentrations in the reaction zone) The nitrate reduction was carried out in an industrial gas lift loop reactor consisting of a filtration zone for separating the. Fresh hydrogen was fed to the reactor and a gas purge was added to maintain a partial pressure of hydrogen of about 1.4 MPa in the upper zone of the reactor. The average reactor temperature was maintained at about 50 ° C. 10 wt% Pd / C was used as catalyst. About 45 g of GeO 2 per kg of Pd was added as activator. The catalyst (as anhydrous Pd / C) concentration based on the inorganic process liquid present in the reactor was about 1% by weight. The feed rate and feed composition of the inorganic process liquid fed to the reactor varied within a wide range as described in Table 1, resulting in different compositions and different hydroxylamine production rates of the reactor product. Table 1 shows nitrates in the process according to the invention in which the nitrate concentration and the nitrate to phosphate ratio are reduced together with the performance data of the nitrate reduction reactor under reference conditions ('reference plant') and the increased ammonia to nitrate ratio values. Performance data of the reduction reactor ('E1' to 'E5') are described. The activity in Table 1 is based on the amount of catalyst (as anhydrous Pd / C) present in the riser zone fed with the gas of the hydrogenation reactor. The inorganic liquid product composition illustrated in Table 1 from 'E1' to 'E5' was obtained in seven experiments (crystallization temperature was determined by the inventors) given in US-6,759,556 and the composition of the inorganic liquid product described in Table 2 Can be compared.

[표 1][Table 1]

참조 조건에서의 플랜트 실험 및 감소된 나이트레이트 및 나이트레이트 대 포스페이트 비에서의 플랜트 실험Plant experiments at reference conditions and plant experiments at reduced nitrate and nitrate to phosphate ratios

Figure pct00001
Figure pct00001

대조예Control Example 1 내지 7 1 to 7

[표 2][Table 2]

US-6,759,556 호에 따른 높은 하이드록실아민 농도의 경우 나이트레이트 환원 반응기의 액체 조성Liquid composition of nitrate reduction reactor for high hydroxylamine concentrations according to US-6,759,556

Figure pct00002
Figure pct00002

대조예Control Example 8 내지 10 8 to 10

생성물 혼합물의 수득되는 결정화 온도에 대한 생성물 농도의 효과를 시뮬레이션하기 위하여 생성물 혼합물을 제조하였다. 목적하는 수준의 H+ 및 완충액 비 같은 핵심 성능 수치를 위해 생성물 혼합물의 조성을 조정하였으며, NO3 - 농도는 당 업자가 높은 반응 속도를 예상하는 수준이었다. 표 3은, 다른 면에서는 통상적이지만 지금은 비교적 높은 NO3 - 농도, 비교적 높은 NO3 - 대 포스페이트 비 및 비교적 낮은 NH4 + 대 NO3 - 비를 갖는 공정 윈도우에서는, 표 1에 기재된 결과와 비교할 때, 증가하는 하이드록실아민 생성물 농도에서 생성물 혼합물의 결정화 온도가 증가함을 보여준다. 적절한 플랜트 작동을 위하여, 결정화 온도는 바람직하게는 25℃ 미만, 특히 20℃ 미만으로 제어되어야 함을 알아야 한다. 표 3에 기재된 결과는 높은 하이드록실아민 농도에서의 작동이 통상 당 업자에 의해 높은 반응 속도가 예상되는 수준에서의 조건하에서 증가된 결정화 위험을 야기함을 입증한다. Product mixtures were prepared to simulate the effect of product concentration on the obtained crystallization temperature of the product mixture. The composition of the product mixture was adjusted for key performance figures such as the desired levels of H + and buffer ratios, and the NO 3 concentration was at the level expected by the practitioner. Table 3 is comparable to the results described in Table 1 in process windows that are conventional in other respects but now have relatively high NO 3 concentrations, relatively high NO 3 to phosphate ratios and relatively low NH 4 + to NO 3 ratios. At increasing hydroxylamine product concentration, the crystallization temperature of the product mixture increases. It should be noted that for proper plant operation the crystallization temperature should preferably be controlled below 25 ° C, in particular below 20 ° C. The results listed in Table 3 demonstrate that operation at high hydroxylamine concentrations usually results in increased crystallization risk under conditions at levels where high reaction rates are expected by those skilled in the art.

[표 3][Table 3]

NH4 +/NO3 - < 2.2몰/몰의 공정 윈도우에서 생성물 혼합물의 결정화 온도에 대한 증가된 하이드록실아민 생성물 농도의 효과의 예Example of the effect of increased hydroxylamine product concentration on the crystallization temperature of the product mixture at a process window of NH 4 + / NO 3 <2.2 mol / mol

Figure pct00003
Figure pct00003

Claims (15)

산성 수성 액체중 나이트레이트 및 포스페이트를 반응 대역에 공급하고, 나이트레이트를 수소로 환원시킴으로써 하이드록실아민을 생성시킴을 포함하는, 연속식 공정으로 하이드록실아민을 제조하는 방법으로서, 이 때 상기 반응 대역에서의 나이트레이트 농도가 반응 대역에서 나가는 액체에서 결정될 때 1.0몰/kg 미만이고 반응 대역에서 나이트레이트 대 포스페이트의 몰비가 0.5 이하이고 암모니아 대 나이트레이트의 몰비가 2.2 내지 7이 되도록, 상기 나이트레이트 및 포스페이트의 공급물, 수소 및 온도를 제어하는 방법.A process for preparing hydroxylamine in a continuous process, comprising supplying nitrate and phosphate in an acidic aqueous liquid to the reaction zone and reducing the nitrate with hydrogen to produce hydroxylamine, wherein the reaction zone The nitrate and the nitrate concentration of less than 1.0 mole / kg when determined in the liquid exiting the reaction zone, the molar ratio of nitrate to phosphate in the reaction zone of 0.5 or less and the molar ratio of ammonia to nitrate of 2.2 to 7 A method of controlling the feed of phosphate, hydrogen and temperature. 제 1 항에 있어서,
상기 암모니아 대 나이트레이트의 몰비가 2.3 내지 6, 특히 2.5 내지 5인 방법.
The method of claim 1,
The molar ratio of said ammonia to nitrate is 2.3 to 6, in particular 2.5 to 5.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 나이트레이트 농도가 0.3 내지 0.9몰/kg, 특히 0.4 내지 0.8몰/kg인 방법.
3. The method according to claim 1 or 2,
The nitrate concentration is between 0.3 and 0.9 mol / kg, in particular between 0.4 and 0.8 mol / kg.
제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 나이트레이트 대 포스페이트의 몰비가 0.1 내지 0.4, 특히 0.10 내지 0.30인 방법.
4. The method according to any one of claims 1 to 3,
The molar ratio of said nitrate to phosphate is from 0.1 to 0.4, in particular from 0.10 to 0.30.
제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응 대역에서의 완충액 비가 0.4 내지 0.8, 특히 0.45 내지 0.70, 더욱 특히 0.50 내지 0.65인 방법.
5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The buffer ratio in said reaction zone is between 0.4 and 0.8, in particular between 0.45 and 0.70, more in particular between 0.50 and 0.65.
제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 하이드록실아민의 제조를 팔라듐-함유 촉매로 촉진시키는(catalyse) 방법.
6. The method according to any one of claims 1 to 5,
A method of catalyzing the preparation of said hydroxylamine with a palladium-containing catalyst.
제 6 항에 있어서,
상기 촉매가 탄소 담체 상에 제공되는 방법.
The method according to claim 6,
Wherein said catalyst is provided on a carbon carrier.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 촉매가 백금을 추가로 포함하는 방법.
The method according to claim 6 or 7,
Wherein said catalyst further comprises platinum.
제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 H+ 몰 농도가 0.4 내지 0.8몰/kg, 특히 0.45 내지 0.70몰/kg, 더욱 특히 0.50 내지 0.65몰/kg인 방법.
9. The method according to any one of claims 1 to 8,
Said H + molar concentration is between 0.4 and 0.8 mol / kg, in particular between 0.45 and 0.70 mol / kg, more particularly between 0.50 and 0.65 mol / kg.
제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응 대역에서의 온도가 20 내지 70℃, 바람직하게는 30 내지 60℃, 특히 35 내지 55℃인 방법.
10. The method according to any one of claims 1 to 9,
The temperature in said reaction zone is 20 to 70 ° C, preferably 30 to 60 ° C, in particular 35 to 55 ° C.
제 1 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 따른 방법에 이어, 알칸온, 특히 사이클로헥산온, 사이클로도데카헥산온 및 뷰탄온의 군으로부터 선택되는 알칸온과 하이드록실아민을 반응시킴을 포함하는, 옥심을 제조하는 방법.A process according to any one of the preceding claims, comprising reacting an alkanone, in particular cyclohexanone, cyclododecahexaone, and butanone, with hydroxylamine selected from the group of How to prepare an oxime. 제 11 항에 있어서,
상기 알칸온이 사이클로헥산온이고, 상기 옥심이 사이클로헥산온 옥심인 방법.
The method of claim 11,
And said alkanone is cyclohexanone and said oxime is cyclohexanone oxime.
제 12 항에 따른 방법에 이어, 사이클로헥산온 옥심에 대해 벡크만 전위(Beckmann rearrangement)를 수행함을 포함하는, 카프로락탐을 제조하는 방법.13. A method according to claim 12, comprising performing a Beckmann rearrangement on cyclohexanone oxime. 제 11 항에 있어서,
상기 알칸온이 사이클로도데카헥산온이고, 상기 옥심이 사이클로도데칸온 옥심인 방법.
The method of claim 11,
And said alkanone is cyclododecanhexanone and said oxime is cyclododecanone oxime.
제 14 항에 따른 방법에 이어, 사이클로도데칸온 옥심에 대해 벡크만 전위를 수행함을 포함하는, 라우로락탐을 제조하는 방법.A method according to claim 14, followed by performing a Beckman potential for cyclododecanone oxime.
KR1020137027597A 2011-04-22 2012-04-16 Method for preparing hydroxylamine KR101904568B1 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11163580.1 2011-04-22
EP11163580 2011-04-22
PCT/EP2012/056923 WO2012143330A1 (en) 2011-04-22 2012-04-16 Method for preparing hydroxylamine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140012146A true KR20140012146A (en) 2014-01-29
KR101904568B1 KR101904568B1 (en) 2018-10-04

Family

ID=44209969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020137027597A KR101904568B1 (en) 2011-04-22 2012-04-16 Method for preparing hydroxylamine

Country Status (4)

Country Link
KR (1) KR101904568B1 (en)
CN (1) CN103492312B (en)
TW (1) TW201247527A (en)
WO (1) WO2012143330A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109836353A (en) * 2017-11-27 2019-06-04 黄飞熊 The method of optimization manufacture cyclohexanone oxime
CN113735076A (en) * 2021-09-14 2021-12-03 宁波四明化工有限公司 Method for preparing hydroxylamine salt
CN115092897B (en) * 2022-07-21 2023-07-14 河北工业大学 Method for preparing hydroxylamine by catalyzing cyclohexanone oxime hydrolysis through vinyl modified silicon dioxide grafted acidic polymeric ionic liquid

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL135679C (en) 1968-11-12 1900-01-01
NL9201064A (en) 1992-06-16 1994-01-17 Dsm Nv PROCESS FOR PREPARING AND PROCESSING A HYDROXYLAMMONIUM SALT SOLUTION.
BE1009767A3 (en) * 1995-11-10 1997-08-05 Dsm Nv Process for the preparation of hydroxylammonium.
KR100843925B1 (en) 2000-06-05 2008-07-03 디에스엠 아이피 어셋츠 비.브이. Process for the production of cyclohexanone oxime
AU2001264408A1 (en) 2000-06-05 2001-12-17 Dsm N.V. Process for the production of cyclohexanone oxime
EP1329448B2 (en) 2002-01-16 2021-08-04 Ube Industries, Ltd. Procsess for producing laurolactam from cyclododecanone
US7423178B2 (en) 2003-01-30 2008-09-09 Dsm Ip Assets B.V. Process for treating an organic solution comprising cyclohexanone oxime, cyclohexanone, and an organic solvent
MX2008000324A (en) * 2005-07-08 2008-03-11 Dsm Ip Assets Bv Process for the continuous production of hydroxylammonium.
TW200829542A (en) 2007-01-05 2008-07-16 China Petrochemical Dev Corp Hydroxylamine -oximination cycling system

Also Published As

Publication number Publication date
CN103492312A (en) 2014-01-01
WO2012143330A1 (en) 2012-10-26
TW201247527A (en) 2012-12-01
KR101904568B1 (en) 2018-10-04
CN103492312B (en) 2016-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6462235B1 (en) Process for production of oximes cocatalyzed by ammonium salts or substituted ammonium salts
US7608738B2 (en) Coammoxidation of ketones
US7060645B2 (en) Method for manufacturing zeolite and method for manufacturing ε-caprolactam
KR101904568B1 (en) Method for preparing hydroxylamine
US7067699B2 (en) Method for producing cyclohexanone oxime
KR100843925B1 (en) Process for the production of cyclohexanone oxime
KR100763111B1 (en) Process for the preparation of cyclohexanone oxime
EP2970075B1 (en) Oximation of ka oil by-product
WO2012143331A1 (en) Catalyzed hydroxylamine preparation
JP7378610B2 (en) Cyclododecanone and its manufacturing method
EP3277664B1 (en) An efficient process for the synthesis of cyclic amides
WO2012143332A1 (en) Catalyzed hydroxylamine preparation
EP3875447B1 (en) Method for manufacturing cyclododecanone
KR102382774B1 (en) Improved oxime preparation method
EP2682365A1 (en) Process for the production of hydroxylamine by reduction of nitrate or nitrogen monoxide
JPH08193061A (en) Production of epsilon-caprolactam

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant