NO117922B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av nitrilotriacetonitril.

Oppfinnelsen vedrører en fremgangsmåte til fremstilling av nitrilotriacetonitril ved omsetning av ammoniumsulfat med formaldehyd og blåsyre i surt miljø.

Nitrilotriacetonitril har i de siste år i økende grad fått teknisk betydning og økonomisk interesse da dets forsåpnings-produkt, nitrilotrieddiksyre, finner utstrakt anvendelse i vaske-middelindustrien, tekstilfargerier såvel som i galvaniserings-teknikken.

Det er ifølge tysk patent nr. 694*7^0 kjent å fremstille nitrilotriacetonitril således at man blander en oppløsning av ammoniumsulfat i 30%-ig formaldehyd under avkjøling med konsentrert saltsyre og lar i denne oppløsning under omrøring innrenne en 24%-ig vandig natriumcyanidoppløsning. Etter 20 timers oppvarmning av blandingen ved 40°C og ytterligere 20 timer ved 60°C kan det fra oppløsningen utfelte, krystalliserte nitrilotriacetonitril adskilles. For nitrilotriacetonitrilets dannelse etter de kjente fremgangsmåter er det viktig at reaksjonsblandingen under omsetning stadig holdes sur da det i det alkaliske området inntrer en uønsket misfargning av reaksjonsblandingen.

Denne betingelse oppfylles imidlertid bare på utilfreds-stillende måte ved den forbeskrevne arbeidsmåte da ved tilsetning av natriumcyanid til utgangsblandingen den tilstedeværende saltsyre forbrukes under koksaltdannelse og derved nedsettes stadig oppløs-ningens aciditet. Som følge av for hurtig nedgang i syrekonsentrasjonen og eventuelt omslag av reaksjonsblandingens pH-verdi til det alkaliske område kan det opptre uønskede organiske biprodukter som forårsaker en brunfargning av reaksjonsblandingen. En ytterligere ulempe ved den kjente fremgangsmåte fremkommer ved den nødvendige rensning av det med uorganiske salter forurensede fremgangsmåte-produkt. For å fjerne saltene utvaskes nemlig det rå nitrilotriacetonitril med vann, hvorved det ved siden av saltet oppløses en del av nitrilet i vann som dermed går tapt.

Ovennevnte ulemper forsøkte man å overvinne ved fremgangsmåten ifølge tysk patent nr. 1.112.08l ved at man i stedet for natriumcyanid anvendte blåsyre. Mer detaljert omsettes ifølge denne fremgangsmåte en flytende reaksjonsblanding av ekvimelare mengder av formaldehyd og flytende eller gassformet blåsyre ved en pH-verdi mindre enn 3 til fortrinnsvis mindre enn 1 med ammoniakk under opp-rettholdelse av denne pH-verdi således at det for hvert hydrogenatom av ammoniakken som skal omsettes, anvendes 1 mol formaldehyd og blåsyre, idet man regulerer tilsetningshastigheten for ammoniakk således at ammoniakken i det vesentlige umiddelbart reagerer fullstendig under dannelse av nitrilotriacetonitril som deretter adskilles som krystalli-sat. Den for innstilling av pH-verdien nødvendige syre, eksempelvis svovelsyre, tilsettes til utgangsblandingen i katalytiske mengder.

Ved den foreskrevne arbeidsmåte lar det seg knapt unngå på grunn av den lille syremengde at ved lokal overdosering av ammoniakk inntrer det i reaksjonsblandingen en forskyvning av pH-verdien i det alkaliske område, hvorved det bevirkes en misfargning av reaksjonsblandingen og en forurensning av reaksjonsproduktet. I dette tilfelle foreslås det ifølge tysk patent nr. 1.112.081 å avfarge reaksjonsblandingen med aktivisert trekull. Faren for misfargning kan bare utelukkes mest mulig når man tilsetter ammoniakk i liten hastighet til utgangsblandingen og derved må ta på kjøpet lange reaksjonstider.

Såvel den ekstra forholdsregel med avfargning som den lille tilsetningshastighet for ammoniakken må betegnes som fremgangsmåteulemper. Det har derfor stadig bestått et påtrengende behov til å utvikle

en forbedret fremgangsmåte til fremstilling av nitrilotriacetonitril som er fri for de nevnte ulemper.

En slik forbedring medfører fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen som muliggjør fremstilling av ufarget, ren nitrilotriacetonitril på kortere reaksjonstid enn ved de kjente fremgangsmåter, idet det ikke dannes uorganiske biprodukter som koksalt eller natrium-sulfat.

Oppfinnelsen vedrører altså en fremgangsmåte til fremstilling av nitrilotriacetonitril ved omsetning av et salt av ammoniakk og en ikke oksyderende syre med formaldehyd og blåsyre i vandig sur fase ved forhøyet temperatur og opparbeidelse av reaksjonsblandingen etter avsluttet reaksjon ved filtrering eller sentrifugering av utfelt krystallinsk nitrilotriacetonitril fra den sure vannfase, og fremgangsmåten erkarakterisert vedat man i en vandig oppløsning av formaldehyd og av ammoniumsaltet under sterk omrøring og samtidig avkjøling til en temperatur på maksimalt 60°C i løpet av kort tid innfører vannfri eller i et egnet oppløsningsmiddel oppløst blåsyre, fortrinnsvis 80#-ig vandig blåsyre, og omsetter de omtrent i støkiometriske mengder anvendte reaksjonsdeltakere under dannelse av nitrilotriacetonitril og den fra ammoniumsaltet frigjorte syre, hvorpå man på i og for seg kjent måte adskiller nitrilotriacetonitrilet fra reaksjonsblandingen, utvasker og eventuelt tørker.

En foretrukket utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at man innfører 80%-ig vandig blåsyre i en blanding av ammoniumsaltet og en 37$~ig vandig formaldehydoppløsning. Som saltkemponenter er det eksempelvis egnet ammoniumsaltene av svovelsyre, fosforsyre, maursyre eller eddiksyre. Blåsyren kan eventuelt innføres i den vandige ammoniumsalt/formaldehydoppløsning i et i forhold til den støkiometriske mengde lite overskudd. Da dannelsen av nitrilotriacetonitril foregår i eksoterm reaksjon,er det nødvendig å avkjøle reaksjonsblandingen således at man inntil avslutningen av blåsyretilsetningen holder blandingens temperatur på fortrinnsvis ca. 60°C. Blåsyrens tilsetningshastighet er da bare avhengig av den tekniske mulignet for varmeborttak og utgjør eksempelvis mellom ca. 5°S 60 minutter. For å fullstendiggjøre omsetningen kan reaksjonsblandingen etter avsluttet blåsyretilsetning dessuten holdes inntil 5 timer ved en temperatur på ca. 60°C.

En modifikasjon av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består i at man til utgangsblandingen setter en liten mengde av en ikke oksyderende syre som f.eks. svovelsyre, fosforsyre, maursyre eller edaiksyre.

Det er riktignok kjent at omsetningen av ammoniakk med blåsyre og formaldehyd i nærvær av mindre syremengder foruten nitrilotriacetonitril også gir metylen-bis-iminodiacetonitril som biprodukt. Dette biprodukt fåes imidlertid overraskende ikke ved arbeidsmåten ifølge oppfinnelsen, hvilket sannsynligvis er å tilbakeføre på den høye syrekonsentrasjon under omsetningsforløpet som forløper ifølge følgende reaksjonsligning:

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen gjennomføres prinsipielt således at man i en vandig oppløsning av eksempelvis ammoniumsulfat og formaldehyd hurtig lar konsentrert blåsyre renne inn idet til-førselshastigheten bare bestemmes av varmebortførelsesmuligheten.

Ved overholdelse av en foretrukket reaksjonstemperåtur på ca. 60°C utskiller seg etter kort tid fra reaksjonsoppløsningen krystaller av nitrilotriacetonitril, som etter avsluttet reaksjon adskilles,

vaskes med litt vann og eventuelt tørkes.

Det på denne måte fremstilte nitrilotriacetonitril utmerker seg ved en meget spesiell høy renhetsgrad og gir ved forsåpning mea natronlut fargeløse oppløsninger av trinatriumsaltet av nitrilotrieddiksyre.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også gjennomføres kontinuerlig når man blander den etter adskillelse av nitrilet dannede syreholdige moderlut med den støkiometriske mengde av ammoniakk og igjen omsetter den dannede vandige ammoniumsaltoppløsningen/eventuelt etter foregående konsentrering, med formaldehyd og blåsyre. -'

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen utmerker seg i forhold til de kjente fremgangsmåter ved forskjellige fordeler som består i at 1. ved den raske tilsetning av blåsyre til de øvrige reaksjonsdeltakere forkortes reaksjonstiden, 2. dannelsen av uorganiske og organiske biprodukter, som vanskeliggjør reaksjonsblandingens opparbeidelse, unngås,

og

3. ved økning av syrekonsentrasjonen under omsetnings-forløpet opptrer det ikke en misfargning av reaksjonsblandingen og spesielt fremgangsmåteproduktet.

Eksempel 1.

IO4O g eller 8 mol ammoniumsulfat ble oppløst i 38OO g eller48 mol av en 37 vektprosentig formalinoppløsning og oppløs-ningen ble under sterk opprøring i løpet av en halvtime blandet med I65O g eller 50 m°l av en 80 vektprosentig vandig blåsyre. Den ved omsetningen dannede reaksjonsvarme bortføres ved reaksjonsblandingens avkjøling så meget at reaksjonstemperaturen ikke utgjør mer enn 60°C. Med fremadskridende reaksjon fremkommer det dannede nitrilotriacetonitril fra reaksjonsoppløsningen i form av hvite krystaller. Etterat den samlede blåsyremengde var tilsatt, ble reaksjonsblandingen for fullstendiggjørelse av omsetningstiden hensatt ytterligere 5 timer ved en temperatur mellom 55°S 60°C og deretter avkjølt til 20°C. Den dannede krystallgrøt av nitrilotriacetonitril ble filtrert fra, vasket med litt koldt vann og tørket.

Utbyttet av nitrilotriacetonitril med smeltepunkt 125°C utgjorde 1858 g eller 89% av det teoretiske referert til den anvendte formald ehydmengd e.

Den etter adskillelse av nitrilet utvunne moderlut inneholder ca. l6% fri svovelsyre såvel som en til oppløseligheten i moderluten tilsvarende mengde av nitrilotriacetonitril. Denne moderlut kan spesielt godt anvendes ved fremstillingen av ytterligere nitrilotriacetonitril da den for det første inneholder i ammoniumsulfat overførbar svovelsyre og dessuten er mettet med nitrilotriacetonitril, således at det ved omsetningen ifølge oppfinnelsen unngås tap av nitrilotriacetonitril ved oppløsning i moderluten. I dette tilfelle kunne utbyttet av nitrilotriacetonitril økes til 97$ av det teoretiske.

Eksempel 2.

1320 g eller 10 mol sekundært ammoniumfosfat ble oppløst i 4900 g eller 60 mol av en 37%-ig vandig formaldehydoppløsning og inn i denne oppløsning ble det under sterk omrøring og avkjøling

hurtig tildryppet 2050 g eller 60,7 mol 80#-ig blåsyre idet reaksjonstemperaturen utgjorde 50-55°C Denne temperatur ble bibeholdt i 4 timer og deretter ble reaksjonsblandingen hensatt natten over ved værelsetemperatur. Opparbeidelse av reaksjonsblandingen og nitrilotriacetonitrilets isolering foregikk analogt eksempel 1.

Det ble dannet 2580 g nitrilotriacetonitril, hvilket tilsvarer et utbytte på 96,2% referert? til anvendt formaldehydmengde.

Claims (2)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av nitrilotriacetonitril ved omsetning av et salt av ammoniakk og en ikke oksyderende syre med formaldehyd og blåsyre i vandig sur fase ved forhøyet temperatur og opparbeidelse av reaksjonsblandingen etter avsluttet reaksjon ved filtrering eller sentrifugering av utfelt krystallinsk nitrilotriacetonitril fra den sure vannfase, karakterisert ved at man -i en vandig oppløsning av formaldehyd og av ammoniumsaltet under sterk omrøring og samtidig avkjøling til en temperatur på maksimalt 60°C i løpet av kort tid innfører vannfri eller i et egnet oppløsningsmiddel oppløst blåsyre, fortrinnsvis 80%-ig vandig blåsyre, og omsetter de omtrent i støkiometriske mengder anvendte reaksjonsdeltakere under dannelse av nitrilotriacetonitril og den fra ammoniumsaltet frigjorte syre, hvorpå man på i og for seg kjent måte adskiller nitrilotriacetonitrilet fra reaksjonsblandingen, utvasker og eventuelt tørker.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at man under tilsetningen av blåsyreoppløsningen overholder en reaksjonstemperatur på ca. 60°C og etter avsluttet tilsetning lar reaksjonsblandingen utreagere ved denne temperatur inntil 5 timer.