WO2008028843A1 - Method for producing dinitriles - Google Patents

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WO2008028843A1
WO2008028843A1 PCT/EP2007/058925 EP2007058925W WO2008028843A1 WO 2008028843 A1 WO2008028843 A1 WO 2008028843A1 EP 2007058925 W EP2007058925 W EP 2007058925W WO 2008028843 A1 WO2008028843 A1 WO 2008028843A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stream
hydrocyanation
catalyst
diluent
pentenenitrile
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/058925
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Gerd Haderlein
Tobias Aechtner
Andreas Leitner
Peter Pfab
Hermann Luyken
Jens Scheidel
Original Assignee
Basf Aktiengesellschaft
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 Basf Aktiengesellschaft filed Critical Basf Aktiengesellschaft
Publication of WO2008028843A1 publication Critical patent/WO2008028843A1/en

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C253/00Preparation of carboxylic acid nitriles
    • C07C253/08Preparation of carboxylic acid nitriles by addition of hydrogen cyanide or salts thereof to unsaturated compounds
    • C07C253/10Preparation of carboxylic acid nitriles by addition of hydrogen cyanide or salts thereof to unsaturated compounds to compounds containing carbon-to-carbon double bonds

Definitions

  • the present invention relates to a process for the preparation of adiponitrile-containing mixtures.
  • Adiponitrile is an important starting material in nylon production obtained by double hydrocyanation of 1,3-butadiene.
  • 1, 3-butadiene is hydrocyanated to 3-pentenenitrile.
  • 3-pentenenitrile is reacted with HCN to give adiponitrile. Both hydrocyanations are catalyzed by nickel (0) complexes with phosphorus ligands.
  • US Pat. No. 3,773,809 describes the hydrocyanation of 3-pentenenitrile or 4-pentenenitrile in the presence of a catalyst system of nickel (O) and a ligand system complexing it, comprising monophosphines or monophosphites, a nitrile and further compounds as catalyst promoters.
  • the resulting product mixture is treated under defined conditions in an extractor with a hydrocarbon, wherein a multiphase system is formed.
  • One phase of this multiphase system contains the hydrocarbon, the nickel (0) complex and the majority of the phosphorus-containing compounds, while the organic mononitrile, the organic dinitrile, decomposed nickel catalyst, decomposed phosphorus-containing compounds and catalyst promoters are essentially in the other phase are included.
  • the hydrocarbon phase is separated off. From the other phase, organic mononitrile, organic dinitrile and catalyst promoters are separated from the decomposed nickel catalyst and the decomposed phosphorus-containing compounds.
  • phase ratio of the extraction it is advantageous for the phase ratio of the extraction if the proportion of 3-pentenenitrile in the hydrocyanation system is low. Ideally, i. From the point of view of extraction (phase ratio and extraction coefficient), it is accordingly advantageous that no 3-pentenenitrile is present any more in the hydrocyanation mixture. For this, however, the 3-pentenenitrile would have to be completely separated before the extractive workup, for example by distillation. In the known methods, however, this will result in that the thermal stress of the catalyst is too high due to the high bottom temperatures in the distillative removal of 3-pentenenitrile, which leads to a decomposition of the catalyst, and leads to that obtained after extraction Catalyst is obtained almost solvent-free.
  • the solvent-free catalyst would have without 3-pentenitrile but so high viscosities that it could not be promoted in a technical process and possibly crystallize out.
  • it can be diluted again with 3-pentenenitrile in order to avoid crystallization of the catalyst.
  • the present invention is accordingly based on the object of providing a process which comprises separating the nickel (0) complex used in the hydrocyanation of 3-pentenenitrile with phosphorus ligands as catalyst from the product of the hydrocyanation, adiponitrile and unreacted starting material, preferably with the possibility of reuse of the catalyst, in particular in said hydrocyanation, in a technically simple and economical manner.
  • a process for the preparation of adiponitrile-containing mixtures which is characterized by the present process steps: a) reaction of 3-pentenenitrile with hydrogen cyanide in the presence of a hydrocyanation catalyst, a promoter and a diluent to obtain a Hydrocyan réellesaustrages, the 3rd Pentenenitrile, adiponitrile, methylglutarditrile, ethylsuccinonitrile, the diluent, the hydrocyanation catalyst, the promoter and optionally decomposition products of the catalyst; b) distilling the hydrocyanation effluent from step a) to obtain a stream 1 overhead product containing 3-pentenenitrile and a stream 2 bottoms product containing adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, most of the diluent, hydrocyanation catalyst and promoter; c) extraction of stream 2 with an extractant to obtain a stream 3 containing the
  • 3-pentenenitrile is reacted with hydrogen cyanide in the presence of a hydrocyanation catalyst, a promoter and a diluent to give a hydrocyanation output, 3-pentenenitrile, adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, the diluent, the hydrocyanation catalyst, the promoter and optionally degradation products of the catalyst.
  • 3-pentenenitrile is understood to mean trans-3-pentenenitrile or mixtures which comprise trans-3-pentenenitrile, cis-3-pentenenitrile and 4-pentenenitrile. In this case, individual isomers can not be included.
  • a mixture of isomeric pentenenitriles is used as 3-pentenenitrile.
  • the educt stream used in the present process is present with respect to 3-pentenenitrile in a purity of> 80%, preferably> 90%, particularly preferably> 95%.
  • the 3-pentenenitrile used here preferably originates from a homogeneous hydrocyanation of 1,3-butadiene in the presence of a nickel (0) catalyst with phosphorus-containing ligands, which is known per se to the person skilled in the art.
  • the catalyst used in process step a) is preferably a mixture of at least one Ni (0) complex with phosphorus-containing ligands and free phosphorus-containing ligands.
  • the molar ratio of P atoms to Ni (O) is preferably 40: 1 to 2: 1, more preferably 15: 1 to 4: 1.
  • the Ni (0) concentration in the hydrocyanation is generally 0.1-5% by weight, preferably 0.1-3% by weight, particularly preferably 0.1-2.0% by weight.
  • the nickel (0) complexes which are preferably used as catalyst and contain phosphorus-containing ligands and / or free phosphorus-containing ligands are preferably homogeneously dissolved nickel (0) complexes.
  • the phosphorus-containing ligands of the nickel (0) complexes and the free phosphorus-containing ligands which are removed by extraction according to the invention are preferably selected from mono- or bidentate phosphines, phosphites, phosphinites and phosphonites.
  • These phosphorus-containing ligands preferably have the formula I:
  • compound I is understood to be a single compound or a mixture of different compounds of the aforementioned formula.
  • X 1 , X 2 , X 3 are independently oxygen or single bond. If all of the groups X 1, X 2 and X 3 are single bonds, compound I is a phosphine of the formula P (R 1 R 2 R 3) with the provisions of this loading case for R 1, R 2 and R 3 Meanings
  • compound I is a phosphinite of formula P (OR 1) (R 2) (R 3) or P (R 1) (OR 2 ) (R 3 ) or P (R 1 ) (R 2 ) (OR 3 ) with the meanings given below for R 1 , R 2 and R 3 .
  • compound I is a phosphonite of formula P (OR 1) (OR 2) (R 3) or P (R 1 XOR 2 XOR 3 ) or P (OR 1 ) (R 2 ) (OR 3 ) with the meanings given for R 1 , R 2 and R 3 in this description.
  • R 1 , R 2 , R 3 independently of one another represent identical or different organic radicals.
  • R 1 , R 2 and R 3 independently of one another are alkyl radicals, preferably having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, Aryl groups, such as phenyl, o-tolyl, m-tolyl, p-ToIyI, 1-naphthyl, 2-naphthyl, or hydrocarbyl, preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as 1, 1 'biphenol, 1, 1' - Binaphthol into consideration.
  • the groups R 1 , R 2 and R 3 may be connected to each other directly, ie not solely via the central phosphorus atom.
  • the groups R 1 , R 2 and R 3 are not directly connected
  • groups R 1 , R 2 and R 3 are radicals selected from the group consisting of phenyl, o-tolyl, m-tolyl and p-tolyl. In a particularly preferred embodiment, a maximum of two of the groups R 1 , R 2 and R 3 should be phenyl groups.
  • a maximum of two of the groups R 1 , R 2 and R 3 should be o-tolyl groups.
  • Such compounds Ia are, for example, (p-tolyl-O -) (phenyl-O-) 2 P, (m-tolyl-O -) (phenyl-O-) 2 P, (o-tolyl-O-) (phenyl -O-) 2 P, (p-tolyl-O-) 2 (phenyl-O-) P, (m-tolyl-O-) 2 (phenyl-O-) P, (o-tolyl-O-) 2 (Phenyl-O-) P, (m-tolyl-O -) (p-tolyl-O) (phenyl-O-) P, (o-tolyl-O -) (p-tolyl-O -) (phenyl-) O-) P, (o-tolyl-O -) (m-tolyl-O -) (phenyl-O-) P, (p-tolyl-O-) 3 P, (m-tolyl-
  • Mixtures containing (m-tolyl-O-) 3 P, (m -olyl-O-) 2 (p-tolyl-O-) P, (m-tolyl-O -) (p-tolyl-O) 2 P and (P-Tolyl-O-) 3 P can be obtained, for example, by reacting a mixture comprising m-cresol and p-cresol, in particular in a molar ratio of 2: 1, as obtained in the distillative work-up of crude oil, with a phosphorus trihalide, such as phosphorus trichloride, receive.
  • a phosphorus trihalide such as phosphorus trichloride
  • the phosphites of the formula Ib which are described in more detail in DE-A 199 53 058 are suitable as phosphorus-containing ligands:
  • R 1 aromatic radical having a Ci-Ci 8 -Alkylsubstituenten in o-position to the oxygen atom which connects the phosphorus atom with the aromatic system, or with an aromatic substituent in o-position to the oxygen atom, the phosphorus atom with the aromatic system or with an aromatic system fused to the oxygen atom linking the phosphorus atom to the aromatic system,
  • R 2 aromatic radical having a Ci-Ci 8 -Alkylsubstituenten in m-position to the oxygen atom which connects the phosphorus atom with the aromatic system, or with an aromatic substituent in the m-position to the oxygen atom, the phosphorus atom with the aromatic system , or with an aromatic system fused in the m-position to the oxygen atom linking the phosphorus atom to the aromatic system, the aromatic radical being in the ortho position to the oxygen atom linking the phosphorus atom to the aromatic system , carries a hydrogen atom, R 3.
  • aromatic radical having a Ci-Ci 8 -Alkylsubstituenten in p-position to the oxygen atom which connects the phosphorus atom with the aromatic system, or with an aromatic substituent in p-position to the oxygen atom, the phosphorus atom with the aromatic system wherein the aromatic radical in the position ortho to the oxygen atom which links the phosphorus atom to the aromatic system bears a hydrogen atom,
  • R 4 4 aromatic radical which carries in the o-, m- and p-position to the oxygen atom which connects the phosphorus atom to the aromatic system, other than the substituents defined for R 1 , R 2 and R 3 , wherein the aromatic radical in o- Position to the oxygen atom connecting the phosphorus atom to the aromatic system carries a hydrogen atom,
  • Preferred phosphites of the formula I b can be found in DE-A 199 53 058.
  • radical R 1 are advantageously o-tolyl, o-ethyl-phenyl, on-propyl-phenyl, o-isopropyl-phenyl, on-butyl-phenyl, o-sec-butyl-phenyl, o- tert-butyl-phenyl, (o-phenyl) -phenyl or 1-naphthyl groups into consideration.
  • radical R 2 are m-tolyl, m-ethyl-phenyl, mn-propyl-phenyl, m-isopropyl-phenyl, mn-butyl-phenyl, m-sec-butyl-phenyl, m-tert Butyl-phenyl, (m-phenyl) -phenyl or 2-naphthyl groups are preferred.
  • radical R 3 are advantageously p-tolyl, p-ethyl-phenyl, pn-propyl-phenyl, p-isopropyl-phenyl, pn-butyl-phenyl, p-sec-butyl-phenyl, p- tert-butyl-phenyl or (p-phenyl) -phenyl groups into consideration.
  • Radical R 4 is preferably phenyl.
  • p is equal to zero.
  • Preferred phosphites of the formula I b are those in which p is zero and R 1 , R 2 and R 3 are independently selected from o-isopropyl-phenyl, m-tolyl and p-tolyl, and R 4 is phenyl.
  • Particularly preferred phosphites of the formula I b are those in which R 1 is the
  • R 2 is the m-tolyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table above; also those in which R 1 is the o-tolyl radical, R 2 is the m-tolyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table; furthermore those in which R 1 is the 1-naphthyl radical, R 2 is the m-tolyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table; also those in which R 1 is the o-tolyl radical, R 2 is the 2-naphthyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table; and finally those in which R 1 is the o-isopropyl-phenyl radical, R 2 is the 2-naphthyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table;
  • Phosphites of the formula I b can be obtained by
  • reaction can be carried out in three separate steps. Likewise, two of the three steps can be combined, ie a) with b) or b) with c). Alternatively, all of steps a), b) and c) can be combined with each other.
  • phosphorus trihalogenide are basically all phosphorus trihalides, preferably those in which as the halide Cl, Br, I, in particular Cl, is used, and mixtures thereof. It is also possible to use mixtures of different identically or differently halogen-substituted phosphines as the phosphorus trihalide. Particularly preferred is PCI 3 . Further details on the reaction conditions in the preparation of phosphites I b and for workup can be found in DE-A 199 53 058.
  • the phosphites I b can also be used in the form of a mixture of different phosphites I b as a ligand. Such a mixture can be obtained, for example, in the preparation of phosphites I b.
  • the phosphorus-containing ligand is polydentate, in particular bidentate. Therefore, the ligand used preferably has the formula II
  • X 11 , X 12 , X 13 , X 21 , X 22 , X 23 are independently oxygen or single bond
  • R 11 , R 12 are independently identical or different, single or bridged organic radicals
  • R 21 , R 22 independently of one another are identical or different, individual or bridged organic radicals,
  • compound II is understood to be a single compound or a mixture of different compounds of the aforementioned formula.
  • X 11 , X 12 , X 13 , X 21 , X 22 , X 23 may be oxygen.
  • the bridging group Y is linked to phosphite groups.
  • X 11 and X 12 can be oxygen and X 13 is a single bond or X 11 and X 13 is oxygen and X 12 is a single bond such that the phosphorus atom surrounded by X 11 , X 12 and X 13 is the central atom of a phosphonite.
  • X 21 , X 22 and X 23 may be oxygen or X 21 and X 22 oxygen and X 23 a single bond or X 21 and X 23 oxygen and X 22 a single bond or X 23 oxygen and X 21 and X 22 a single bond or X 21 is oxygen and X 22 and X 23 represent a single bond or X 21 , X 22 and X 23 represent a single bond, so that the phosphorus atom surrounded by X 21 , X 22 and X 23 central atom of a phosphite, phosphonite, phosphinite or phosphine, preferably of a phosphonite.
  • X 13 may be oxygen and X 11 and X 12 may be a single bond or X 11 oxygen and X 12 and X 13 may be a single bond such that the phosphorous atom surrounded by X 11 , X 12 and X 13 is the central atom of a phosphonite.
  • X 21 , X 22 and X 23 can be oxygen or X 23 oxygen and X 21 and X 22 a single bond or X 21 oxygen and X 22 and X 23 a single bond or X 21 , X 22 and X 23 a single bond in that the phosphorus atom surrounded by X 21 , X 22 and X 23 can be the central atom of a phosphite, phosphinite or phosphine, preferably of a phosphinite.
  • X 11 , X 12 and X 13 may represent a single bond such that the phosphorus atom surrounded by X 11 , X 12 and X 13 is the central atom of a phosphine.
  • X 21 , X 22 and X 23 oxygen or X 21 , X 22 and X 23 may represent a single bond such that the phosphorus atom surrounded by X 21 , X 22 and X 23 is the central atom of a phosphite or phosphine, preferably a phosphine , can be.
  • Bridging group Y is preferably substituted, for example, with C 1 -C 4 -alkyl, halogen, such as fluorine, chlorine, bromine, halogenated alkyl, such as trifluoromethyl, aryl, such as phenyl, or unsubstituted aryl groups, preferably those having 6 to 20 carbon atoms in the aromatic system , in particular pyrocatechol, bis (phenol) or bis (naphthol).
  • halogen such as fluorine, chlorine, bromine
  • halogenated alkyl such as trifluoromethyl
  • aryl such as phenyl
  • unsubstituted aryl groups preferably those having 6 to 20 carbon atoms in the aromatic system , in particular pyrocatechol, bis (phenol) or bis (naphthol).
  • radicals R 11 and R 12 may independently represent identical or different organic radicals.
  • Advantageously suitable radicals R 11 and R 12 are aryl radicals, preferably those having 6 to 10 carbon atoms, which may be unsubstituted or monosubstituted or polysubstituted, in particular by C 1 -C 4 -alkyl, halogen, such as fluorine, chlorine, bromine, halogenated alkyl such as trifluoromethyl, aryl, such as phenyl, or unsubstituted aryl groups.
  • the radicals R 21 and R 22 may independently represent identical or different organic radicals.
  • radicals R 21 and R 22 are aryl radicals, preferably those having 6 to 10 carbon atoms, which may be unsubstituted or monosubstituted or polysubstituted, in particular by C 1 -C 4 -alkyl, halogens, such as fluorine, chlorine, bromine, halogenated alkyl, such as trifluoromethyl, aryl, such as phenyl, or unsubstituted aryl groups.
  • halogens such as fluorine, chlorine, bromine, halogenated alkyl, such as trifluoromethyl
  • aryl such as phenyl, or unsubstituted aryl groups.
  • the radicals R 11 and R 12 may be singly or bridged.
  • the radicals R 21 and R 22 may also be singly or bridged.
  • the radicals R 11 , R 12 , R 21 and R 22 may all be singly, two bridged and two individually or all four bridged in the manner described.
  • the compounds of the formula I, II, III, IV and V mentioned in US Pat. No. 5,723,641 are suitable.
  • the compounds of the formula I, II, III IV, V, VI and VII mentioned in US Pat. No. 5,512,696, in particular the compounds used there in Examples 1 to 31, are suitable.
  • the compounds of the formula I, II, III, IV, V and VI mentioned in US Pat. No. 5,512,695, in particular the compounds used there in Examples 1 to 6, are suitable.
  • the compounds mentioned in US Pat. No. 6,127,567 and compounds used there in Examples 1 to 29 are suitable.
  • the compounds of the formula I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX and X mentioned in US Pat. No. 6,020,516, in particular the compounds used there in Examples 1 to 33 are suitable.
  • the compounds mentioned in US Pat. No. 5,959,135 and compounds used there in Examples 1 to 13 are suitable.
  • the compounds of the formula I, II and III mentioned in US Pat. No. 5,847,191 are suitable.
  • the compounds mentioned in US Pat. No. 5,523,453, in particular those in formula 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, are obtained there , 16, 17, 18, 19, 20 and 21 shown compounds, into consideration.
  • the compounds mentioned in WO 01/14392 preferably those in formula V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI, XVII, XXI, XXII, XXIII compounds, into consideration.
  • the compounds mentioned in WO 98/27054 come into consideration.
  • the compounds mentioned in WO 99/13983 come into consideration.
  • the compounds mentioned in WO 99/64155 come into consideration.
  • the compounds mentioned in German patent application DE 100 380 37 come into consideration.
  • the compounds mentioned in the German patent application DE 100 460 25 come into consideration.
  • the compounds mentioned in German Patent Application DE 101 502 85 come into consideration.
  • the compounds mentioned in German Patent Application DE 101 502 86 come into consideration.
  • the compounds mentioned in German Patent Application DE 102 071 65 come into consideration.
  • the phosphorus-containing chelate ligands mentioned in US 2003/0100442 A1 come into consideration.
  • the compounds I, I a, I b and II described and their preparation are known per se.
  • the phosphorus-containing ligand it is also possible to use mixtures containing at least two of the compounds I, I a, I b and II.
  • the phosphorus-containing ligand of the nickel (0) complex and / or the free phosphorus-containing ligand is selected from tritolyl phosphite, bidentate phosphorus-containing chelating ligands, and the phosphites of the formula I b
  • the process step (a) of the process according to the invention is preferably carried out at an absolute pressure of 0.1 to 10 bar, more preferably 0.5 to 2 bar, in particular 0.8 to 1, 5 bar.
  • the temperature in process step (a) is preferably 40 to 150 ° C., particularly preferably 50 to 100 ° C., in particular 60 to 70 ° C.
  • the hydrocyanation in process step (a) is carried out in the presence of a promoter.
  • the promoter used is preferably a Lewis acid.
  • a Lewis acid is understood as meaning a single Lewis acid, as well as a mixture of several, such as two, three or four Lewis acids.
  • Suitable Lewis acids are inorganic or organic metal compounds in which the cation is selected from the group consisting of scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, zinc, boron, aluminum, Yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, cadmium, rhenium and tin.
  • Examples include ZnBr 2 , ZnI 2 , ZnCl 2 , ZnSO 4 , CuCl 2 , CuCl, Cu (O 3 SCF 3 ) 2 , CoCl 2 , CoI 2 , FeI 2 , FeCl 3 , FeCl 2 , FeCl 2 (THF) 2 , TiCl 4 (THF) 2 , TiCl 4 , TiCl 3 , CITi (Oi-propyl) 3 , MnCl 2 , ScCl 3 , AICI 3 , (C 8 H 17 ) AICl 2 , (C 8 H 17 ) 2 AICI, (iC 4 H 9 ) 2 AICI, (C 6 Hs) 2 AICI, (C 6 H 5 ) AICI 2 , ReCl 5 , ZrCl 4 , NbCl 5 , VCI 3 , CrCl 2 , MoCl 5 , YCl 3 , CdCl 2 , La
  • metal salts such as ZnCl 2 , CoI 2 and SnCl 2 and organometallic compounds such as RAICl 2 , R 2 AICI, RSnO 3 SCF 3 and R 3 B, where R is an alkyl or aryl group, such as for example, in US 3,496,217, US 3,496,218 and US 4,774,353.
  • a metal in cationic form selected from the group consisting of zinc, cadmium, beryllium, aluminum, gallium, indium, thallium, titanium, zirconium, hafnium, erbium, germanium, tin, vanadium, niobium, scandium , Chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, palladium, thorium, iron and cobalt, preferably zinc, cadmium, titanium, tin, chromium, iron and cobalt, wherein the anionic portion of the compound may be selected from the group consisting halides, such as fluoride, chloride, bromide and iodide, anions of lower fatty acids containing from 2 to 7 carbon atoms, HPO 3 2 " , H 3 PO 2 " , CF 3 COO " , C 7 H 15 OSO 2 " or SO 4 2" .
  • halides such as fluoride, chloride, bromide
  • boron hydrides, organoborohydrides and boric acid esters of the formula R 3 B and B (OR) 3 where R is selected from the group consisting of hydrogen, aryl radicals having between 6 and 18 carbon atoms, with alkyl, are suitable promoters from US Pat. No. 3,773,809 Groups with 1 to 7 carbon atoms substituted aryl radicals and with cyano-substituted alkyl groups having 1 to 7 carbon atoms substituted aryl radicals, preferably triphenylboron, called.
  • Suitable promoters may be selected, for example, from the group consisting of CdCl 2 , FeCl 2 , ZnCl 2 , B (C 6 H 5 ) 3 and (C 6 Hs) 3 SnX, where X is CF 3 SO 3 , CH 3 C 6 H 4 SO 3 or (C 6 H 5 ) 3 BCN, wherein the ratio of promoter to nickel is a range of preferably from about 1:16 to about 50: 1.
  • Lewis acid also encompasses the promoters mentioned in US Pat. Nos. 3,496,217, 3,496,218, 4,774,353, 4,874,884, 6,127,567, 6,171, 996 and 6,380,421.
  • Lewis acids are among the metal salts mentioned, in particular metal halides, particularly preferably metal halides, such as fluorides, chlorides, bromides, iodides, in particular chlorides, of which in turn zinc chloride, iron (II) chloride and iron (III) chloride are particularly preferred.
  • metal halides particularly preferably metal halides, such as fluorides, chlorides, bromides, iodides, in particular chlorides, of which in turn zinc chloride, iron (II) chloride and iron (III) chloride are particularly preferred.
  • the process step (a) can be carried out in any suitable device known to the person skilled in the art.
  • customary devices are suitable for all reactions, as described, for example, in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed. Vol. 20, John Wiley & Sons, New York 1996, pages 1040 to 1055.
  • Examples are stirred tank reactors, loop reactors, gas recycle reactors, bubble column reactors or tubular reactors, each optionally with means for dissipating heat of reaction.
  • the reaction can be carried out in several, such as two or three, devices. Also suitable, for example, reactors with backmixing characteristics.
  • partial decomposition of the catalyst may occur.
  • the resulting degradation products include, for example, components containing nickel (II) cyanide.
  • further degradation products arise, for example hydrolyzed phosphorus compounds which are derived by reaction of the respective substances used I, Ia, Ib or Il by traces of water, which may be contained in the starting materials, in particular in the hydrogen cyanide used, in the extractant or in the diluent.
  • oxidized phosphorus compounds which are derived by reaction of the respective substances used I, Ia, Ib and Il to compounds with phosphorus atoms in the oxidation state (V) by reaction with elemental oxygen or by reaction with peroxides, which may be contained in the starting materials , in particular by leakage flows into the apparatus, in particular in apparatus operating at absolute pressures ⁇ 1 bar, or by the dissolution of oxygen in pentenenitrile, for example during storage, with subsequent formation of peroxide compounds of the pentenenitriles.
  • monodentate degradation products which are derived by, for example, thermally induced or proton- or base-catalyzed rearrangement of the radicals on the phosphorus atoms of the respective structures and which have less hydrocyanation activity than the starting materials can be formed under unfavorable conditions.
  • hydrocyanation in process step (a) is carried out in the presence of a diluent.
  • a diluent preferably hydrocarbons.
  • This hydrocarbon preferably has at least one of the following properties according to the invention:
  • the hydrocarbon must be chemically inert towards educts, products, catalyst components of the hydrocyanation and the extractant;
  • the hydrocarbon must have a vapor pressure, as a result of which it behaves as an intermediate in the distillation in step b) and in step d) without pentenenitrile.
  • the diluent is a high boiler to pentenenitrile.
  • the diluent has a boiling point at atmospheric pressure of preferably 145 to 300 0 C, more preferably between 150 and 250 0 C, on.
  • organic compounds or mixtures of organic compounds which fulfill the abovementioned criteria. These are preferably selected from aliphatic or aromatic compounds or mixtures thereof.
  • the diluent in a preferred embodiment is at least one aliphatic linear or branched compound, at least one mononuclear or polynuclear aromatic compound optionally substituted with linear or branched alkyl groups, or a mixture thereof.
  • Aliphatic compounds can be linear or branched compounds of 8 to 15 carbon atoms.
  • Aromatic compounds can be mononuclear or polynuclear compounds which are optionally substituted by linear or branched alkyl radicals. Preference is given to alkylbenzenes having C 2 - to C 3 o-, preferably C 3 - to Ci 5 radicals, which may moreover also carry functional groups selected from the ether or keto group, for example cumene. Mixtures of these aromatic compounds can be used.
  • Suitable compounds or mixtures of such compounds are e.g. available under the trade names Mihagol®, Marlotherm®, Therminol®, Thermogen®, Dowtherm®, or Diphenyl®.
  • White oil is also a suitable diluent.
  • the diluent used is preferably anhydrous, wherein anhydrous means a water content of less than 100, preferably less than 50, in particular less than 10 ppm by weight.
  • the hydrocarbon can be dried by suitable methods known to those skilled in the art, for example by adsorption or azeotropic distillation. The drying can take place in a step preceding the process according to the invention.
  • a diluent is also understood as meaning a mixture of the individual diluents described above.
  • the hydrocyanation output is subjected to distillation to obtain a stream 1 containing the major part of the 3-pentenenitrile, and optionally a small amount of diluent, and a stream 2 as bottom product which contains the remainder of the 3-pentenenitrile, Adiponitrile, methylglutar- narditrile, ethylsuccinonitrile, the majority of the diluent, the hydrocyanation catalyst and the promoter.
  • the evaporation of process step (b) can be carried out in one stage or in several stages carried out in series at different temperatures and pressures. Furthermore, the evaporator stage of process step (b) can be carried out as a distillation column, wherein the operation as a gain or stripping column or as a column with abrasion and reinforcing member is possible. In one embodiment, the evaporator stage (b) is operated as a distillation column in the driven mode.
  • the evaporation stage will preferably be carried out in one stage. Is the difference between the boiling point of the 3-pentenitrile and the boiling point of the diluent less than 80 K, the evaporation stage is preferably carried out in multiple stages.
  • At least one of the single-stage evaporator stages of process step (b) is operated with a divided bottom, the liquid flowing from a first bottom of the relevant evaporator stage to the evaporator, which is generally large in relation to the bottom draw stream
  • flow stream from the evaporator does not return directly into the sump, but in a second sump, which is separated from the first sump, receives, receives from the second sump the bottom draw stream and the remaining excess from the evaporator recycle stream overflows into the first sump, where as the bottom draw stream from the second sump, a mixture is obtained which is depleted of low-boiling components compared with the withdrawal from the first sump.
  • the absolute pressure in process step (b) is preferably 0.001 to 1 bar, more preferably 0.005 to 0.15 bar.
  • the distillation is carried out so that the temperature in the bottom of the distillation apparatus is preferably 40 to 180 ° C., particularly preferably 50 to 140 ° C., in particular 60 to 120 ° C.
  • the distillation is implemented in a way that the temperature at the top of the distillation apparatus is preferably from -15 to 150 0 C, particularly preferably 0 to 100 0 C, in particular 10 to 80 0 C, is.
  • the abovementioned temperature ranges are observed both at the top and in the bottom.
  • An essential separation of the pentenenitriles before the subsequent extraction in process step (c) is advantageous, since otherwise phase separation in the extraction may be difficult or prevented, and the efficiency of extraction of catalyst components from the hydrocyanation by a high pentenenitrile pentane concentration is adversely affected ,
  • the remainder of 3-pentenenitrile in stream 2 after process step b) is so low that a phase separation in the extraction is made possible.
  • the content of 3-pentenenitrile after the distillation is preferably ⁇ 30% by weight, particularly preferably ⁇ 25% by weight, very particularly preferably ⁇ 20% by weight.
  • the stream 1 obtained in process step (b) is recycled wholly or partly, if appropriate after workup by distillation, in process step (a).
  • the stream 2 is extracted with an extractant to obtain a stream 3 which comprises the major part of the dilution and a stream 4 containing most of the adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, the promoter and 3-pentenenitrile radicals.
  • a non-polar aprotic liquid F is added to the stream 2 in step c), thereby obtaining the stream 2 * .
  • liquid means that the compound F is present in liquid form at least under the pressure and temperature conditions prevailing in step a); under other pressure and temperature conditions F can also be solid or gaseous.
  • Suitable non-polar (or apolar) aprotic liquid F are all compounds which are liquid under the conditions of step a) and which do not chemically or physically support the catalyst, eg the Ni (O) complex with phosphorus-containing ligands and / or the free phosphorus-containing ligands or do not change significantly.
  • Compounds suitable as liquid F do not contain any ionizable proton in the molecule and generally have low relative dielectric constants ( ⁇ r ⁇ 15) or low electrical dipole moments ( ⁇ ⁇ 2.5 Debye).
  • Suitable F are, in particular, hydrocarbons which may be, for example, unhalogenated or halogenated, and, in particular, tertiary amines and carbon disulfide.
  • the liquid F is a hydrocarbon K * .
  • Suitable are aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbons K * .
  • Suitable aliphatic hydrocarbons K * are, for example, linear or branched alkanes or alkenes having 5 to 30, preferably 5 to 16, carbon atoms, in particular pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane and dodecane, in each case all isomers.
  • Suitable cycloaliphatic hydrocarbons have, for example, 5 to 10 C atoms, such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane and
  • Cyclodecane Also substituted, especially d-io-alkyl-substituted cycloaliphatic such as methylcyclohexane are suitable.
  • aromatic hydrocarbons are preferably those having 6 to 20 carbon atoms, in particular benzene, toluene, o-, m- and p-xylene, naphthalene and anthracene. It is also possible to use substituted, preferably C MO -alkyl-substituted aromatics such as ethylbenzene.
  • the hydrocarbon K * is particularly preferably selected from the compounds mentioned below for the hydrocarbon K.
  • the hydrocarbon K * is very particularly preferably identical to the hydrocarbon K, ie the same hydrocarbon is used for the extraction and as liquid F. Embodiment of adding the liquid
  • the non-polar aprotic liquid F can be added to stream 2 in conventional mixing devices.
  • the nonpolar aprotic liquid F is mixed with the reaction output in a stirred tank or a pumped circulation.
  • the nonpolar aprotic liquid is intimately mixed with the stream 2.
  • Suitable stirred vessels are customary liquid mixers which can be provided with intensive mixing mixing elements and / or static or movable internals.
  • a pumped circulation is also preferred. It is usually operated such that the ratio of Umpumpmenge to ejection from the Umpump Vietnamese, 0.1: 1 to 1000: 1, preferably 1: 1 to 100: 1 and more preferably 2: 1 to 25: 1.
  • circulation pump are suitable, e.g. Gear pumps or other common pumps.
  • the circulation pump operates against an overflow which, at a defined pressure of e.g. 3 to 10 bar (abs.) Opens.
  • the liquid F is a partial stream of stream 2 (catalyst-enriched hydrocarbon K, see below) obtained in step b).
  • step b) a part of stream 2 is branched off and the branched-off part is added again to stream 2 in step b). Accordingly, in this embodiment, a part of the stream 2 is circulated.
  • the non-polar aprotic liquid F is metered directly into a residence time zone (see below), for example at the beginning thereof.
  • liquid F is usually carried out at temperatures of 0 to 150, preferably 10 to 100 and in particular 20 to 80 0 C, and pressures of 0.01 to 100, preferably 0.1 to 10 and in particular 0.5 to 5 bar (abs.).
  • the required amount of liquid F can vary within wide limits. It is usually less than the amount of hydrocarbon K used, with which is extracted in step b), but may also be larger.
  • the amount of liquid F is preferably 0.1 to 200% by volume, in particular 1 to 50% by volume and more preferably 5 to 30% by volume, based on the amount of hydrocarbon K used for the extraction in step b) , Particularly preferred is the addition of the liquid F in an amount which is sufficient to achieve phase separation in the stream 2 * prior to feeding into the extraction (step c).
  • the biphasic stream 2 * after step b) and before step c) is passed through a residence time path (see below).
  • the residence time section acts as a decanter and separates the two phases of the current 2 * from each other.
  • the separated first phase contains the major part of the contents of the - possibly narrowed - effluent, and portions of the catalyst to be extracted, and is fed into the extraction apparatus.
  • the separated second phase which is obtained in addition to the first phase, is also - usually elsewhere - fed together with the hydrocarbon K (extractant) in the extraction apparatus.
  • a countercurrent of the phases is brought about.
  • stream 2 * is supplied as two separate phases of extraction.
  • Process (c) may be carried out in any suitable apparatus known to those skilled in the art.
  • the extraction of process step (c) preferably takes place in countercurrent extraction columns, mixer-settler cascades or combinations of column-type mixer-settler cascades.
  • Particularly preferred is the use of countercurrent extraction columns, which are particularly equipped with sheet metal packages as dispersing elements.
  • the countercurrent extraction is carried out in a compartmented, stirred extraction column.
  • the extractant is used as the continuous phase
  • the bottoms discharge obtained in process step (b) is used as the disperse phase.
  • a phase ratio of 0.1 to 10 calculated as the ratio of the volume of the extractant supplied to the volume of the mixture to be extracted, can be used.
  • the extraction is operated at a phase ratio of 0.4 to 3.5, in a particularly preferred embodiment at 0.75 to 3.5.
  • the absolute pressure in process step (c) is preferably 0.1 to 10 bar, particularly preferably 0.5 to 5 bar, in particular 0.9 to 2.5 bar.
  • the extraction is preferably carried out at temperatures of -15 to 120 ° C., more preferably 0 to 60 ° C., in particular 25 to 45 ° C.
  • the extractant is preferably a hydrocarbon K having 6 to 14 carbon atoms, more preferably 6 to 1 1 carbon atoms. It preferably has a boiling point of at least 30 ° C., more preferably at least 60 ° C., in particular at least 90 ° C., and preferably at most 140 ° C., particularly preferably at most 135 ° C., in particular at most 130 ° C., in each case at a pressure of 10 5 Pa absolute.
  • a hydrocarbon which in the context of the present invention, a single hydrocarbon, as well as a mixture of such hydrocarbons, for the separation, in particular by extraction, of adiponitrile from a mixture containing adiponitrile and the (eg Ni (O) containing ) Catalyst, wherein the hydrocarbon has a boiling point in the range between 90 0 C and 140 0 C and preferably dissolves the Ni (0) catalyst.
  • the catalyst can be advantageously obtained by distillative removal of the hydrocarbon, if appropriate with addition of a suitable solvent which has a higher boiling point than the hydrocarbon (eg pentenenitrile).
  • a suitable solvent which has a higher boiling point than the hydrocarbon (eg pentenenitrile).
  • the use of a hydrocarbon having a boiling point in the said range allows a particularly economical and technically simple separation, since it is possible to condense the distilled-off hydrocarbon with river water.
  • Suitable hydrocarbons are described, for example, in US Pat. No. 3,773,809, column 3, lines 50-62.
  • a hydrocarbon selected from cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, n-hexane, n-heptane, isomeric heptanes, n-octane, iso-octane, isomeric octanes such as 2,2,4-trimethylpentane, cis- and trans- Decalin or mixtures thereof, in particular from cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane, isomeric heptanes, n-octane, isomeric octanes such as 2,2,4-trimethylpentane, or mixtures thereof, into consideration.
  • Cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane or n-octane are
  • the hydrocarbon K used as extractant is preferably anhydrous, wherein anhydrous means a water content of less than 100, preferably less than 50, in particular less than 10 ppm by weight.
  • the hydrocarbon may be dried by suitable methods known to those skilled in the art, for example by adsorption or azeotropic distillation. The drying can take place in a step preceding the process according to the invention.
  • an extraction agent is also understood to mean a mixture of the individual extraction agents described above.
  • the diluent is selected from the group referred to in process step (a).
  • the extractant is selected from the above
  • the liquid F is selected from the above-mentioned group K or from the group K * .
  • the diluent used in step a) is not equal to the extractant used from the group K or the liquid F, which is selected from the group K or K * .
  • reaction effluent of the hydrocyanation during or after step a) or stream 2 during or after step b) is treated with ammonia or a primary, secondary or tertiary aromatic or aliphatic amine.
  • Aromatic includes alkylaromatic, and aliphatic includes cycloaliphatic.
  • the extraction is preceded by a treatment of the reaction effluent or of stream 2 with ammonia or an amine or takes place during the extraction.
  • the treatment during the extraction is less preferred.
  • ammonia or the amine together with the non-polar aprotic liquid F.
  • the addition of the liquid F and of the ammonia or amine takes place in the same mixing device.
  • the amines used are monoamines, diamines, triamines or higher-functional amines (polyamines).
  • the monoamines usually have alkyl radicals, aryl radicals or arylalkyl radicals having 1 to 30 C atoms; suitable monoamines are, for example, primary amines, for example monoalkylamines, secondary or tertiary amines, for example dialkylamines.
  • Suitable primary monoamines are, for example, butylamine, cyclohexylamine, 2-methylcyclohexylamine, 3-methylcyclohexylamine, 4-methylcyclohexylamine, benzylamine, aniline and derivatives of aniline, tetrahydrofurfurylamine and furfurylamine mono- or polysubstituted with alkyl groups, aryl groups and / or non-protic functional groups.
  • suitable secondary monoamines are diethylamine, dibutylamine, di-n-propylamine and N-methylbenzylamine.
  • Suitable tertiary amines are, for example, trialkylamines having C 1-10 -alkyl radicals, such as trimethylamine, triethylamine or tributylamine.
  • Ammonia, aniline or derivatives of aniline mono- or polysubstituted with alkyl groups, aryl groups and / or non-protic functional groups are preferably used.
  • Suitable diamines are, for example, those of the formula R 1 -NH-R 2 -NH-R 3 , where R 1 , R 2 and R 3 independently of one another are hydrogen or an alkyl radical, aryl radical or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms.
  • the alkyl radical can also be cyclic, in particular linearly or in particular for R 2 .
  • Suitable diamines are, for example, ethylenediamine, the propylenediamines (1,2-diaminopropane and 1,3-diaminopropane), N-methylethylenediamine, piperazine, tetramethylenediamine (1,4-diaminobutane), N, N'-dimethylethylenediamine, N- Ethylethylenediamine, 1,5-diaminopentane, 1,3-diamino-2,2-diethylpropane, 1,3-bis (methylamino) propane, hexamethylenediamine (1,6-diaminohexane), 1, 5-diamino-2-methylpentane, 3- (Propylamino) -propylamine, N, N'-bis (3-aminopropyl) -piperazine, N, N'-bis (3-aminopropyl) -piperazine and isophoronediamine (IPDA).
  • Suitable triamines, tetramines or higher-functional amines are e.g. Tris (2-aminoethyl) amine, tris (2-aminopropyl) amine, diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), tetraethylenepentamine (TEPA), isopropyltriamine, dipropylenetriamine and N, N'-bis (3-aminopropyl- ethylenediamine).
  • Aminobenzylamines and aminohydrazides having 2 or more amino groups are also suitable.
  • the molar ratio of amine to ammonia can be varied within wide limits, is usually at 10000: 1 to 1: 10000.
  • ammonia or aliphatic amines in particular triallamins having 1 to 10 C atoms in the alkyl radical, e.g. Trimethylamine, triethylamine or tributylamine, and diamines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine or 1, 5-diamino-2-methylpentane.
  • ammonia alone, i. It is particularly preferable to use no amine in addition to ammonia.
  • Anhydrous ammonia is most preferred;
  • Anhydrous means a water content below 1 wt .-%, preferably below 1000 ppm and in particular below 100 ppm by weight.
  • the amount of ammonia or amine used depends inter alia on the type and amount of the catalyst, for example the nickel (0) catalyst and / or the ligands, and - if used - on the type and amount of Lewis acid, in the hydrocyanine - tion is used as a promoter.
  • the molar ratio of ammonia or amine function to Lewis acid is usually at least 1: 1.
  • the upper limit of this molar ratio is generally not critical and is for example 100: 1; However, the excess of ammonia or amine should not be so great that the Ni (0) complex or its ligands decompose.
  • the molar ratio of ammonia or amine function to Lewis acid is preferably 1: 1 to 10: 1, more preferably 1: 5: 1 to 5: 1, and in particular about 4.0: 1, if a mixture of ammonia and amine is used , These molar ratios apply to the sum of ammonia and amine functions.
  • the temperature in the treatment with ammonia or amine is usually not critical and is for example 10 to 140, preferably 20 to 100 and in particular 20 to 90 0 C.
  • the pressure is usually not critical.
  • the ammonia or the amine can be added to the reaction effluent in gaseous form, liquid (under pressure) or dissolved in a solvent.
  • Suitable solvents are e.g. Nitriles, in particular those which are present in the hydrocyanation, and furthermore aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbons, as used in the inventive method as an extractant, for example, cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane or n-octane.
  • the ammonia or amine addition is carried out in conventional devices, for example those for gas introduction or in liquid mixers.
  • the precipitated in many cases solid can either remain in the reaction, ie.
  • the extraction is fed to a suspension or separated by sedimentation (cross-flow filtration), centrifuging (centrifugal separator), filters or through a belt chamber, possibly rinsed, or as described in d).
  • process step (d) is additionally carried out after process step (c): d) distillation of the stream 3 to obtain a stream 5 as top product which contains the predominant part of the extractant and a stream 6 containing the at least one hydrocyanation catalyst and most of the diluent.
  • Step d) of the method according to the invention is explained in more detail by FIG. 2, the reference symbols 6 and 9 to 11 having the following meanings: 6 stream 3, containing the major part of the diluent, the
  • process step (d) can be carried out in any suitable apparatus known to the person skilled in the art.
  • the distillation of process step (d) preferably takes place in one or more evaporation stages and distillation columns.
  • distillation columns are preferably structured sheet metal packing, structured fabric packing, bubble trays, dual-flow trays or beds of packing or combinations of two or more of these classes of separating internals used.
  • the distillation column of process step (d) may be carried out with one or more liquid or gaseous side draws.
  • the distillation column from process step (d) can be carried out as a dividing wall column with one or more existing gaseous or liquid side draws.
  • the one or more evaporator stages or the distillation column of process step (d) may in particular be equipped with falling film evaporators, thin film evaporators, natural circulation evaporators, forced circulation flash evaporators and multiphase spiral tube evaporators.
  • At least one of the evaporator units of process step (d) is operated with a divided bottom, wherein the circulating stream, which is generally large relative to the bottom draw stream, is passed from a first bottom of the relevant evaporator stage to the evaporator
  • evaporator does not return directly into the sump, but in a second sump, which is separated from the first sump, receives, receives from the second sump the bottom draw stream and the remaining excess from the evaporator recirculation flow into the first sump overflow, being used as bottom draw stream from the second Swamp will receive a mixture that is compared to the deduction from the first swamp of low-boiling enriched.
  • the absolute pressure in process step (d) is preferably 0.001 to 2.0 bar, more preferably 0.01 to 0.5 bar.
  • the distillation is conducted so that the temperature in the bottom of the distillation apparatus is preferably 40 to 150 0 C, particularly preferably 70 to 120 0 C, in particular 80 to 100 0 C, is.
  • the distillation is carried out so that the temperature at the top of the distillation apparatus preferably -15 to 100 0 C, more preferably 0 to 60 0 C, in particular 20 to 50 0 C, is.
  • the abovementioned temperature ranges are observed both at the top and in the bottom.
  • a diluent is added as an intermediate for distillation.
  • This solvent change has, on the one hand, the advantage that effective depletion of the extractant from the high-boiling catalyst stream is possible at evaporator temperatures which are low enough not to damage the particular nickel catalyst used, and in particular the chelate ligands, while the pressure is still high enough in order to condense the comparable compared to the catalyst components tively low-boiling extraction agent at the head of the evaporator stage or distillation column even with conventional cooling water temperatures of 25 to 50 0 C.
  • the solvent change also has the advantage that the flowability and the single-phase of the catalyst solution is ensured since, depending on the temperature and residual content of extractant - without the addition of the diluent - possibly catalyst components can crystallize.
  • the diluent which is difficult or impossible to completely separate, for example, from the extractants cyclohexane or methylcyclohexane, depending on the pressure conditions or due tojurisdampfdruckazeön at a proportion of preferably up to 10 wt .-%, particularly preferably up to 5 wt .-%, ins - Particular to 1 wt .-%, based on the total amount of Extractstoffzulauf- stream to the extraction column in process step (c), not disturbing to the inventive method.
  • the stream 5 obtained in process step (d), comprising most of the extractant, is at least partly recycled to the extraction step (c) in a preferred embodiment of the process according to the invention.
  • the recycled stream 5 is preferably dried before the extraction step (c), so that the water content in this stream is preferably less than 100 ppm, more preferably less than 50 ppm, in particular less than 10 ppm.
  • the stream 6 obtained in process step (d), comprising the catalyst, is recycled in a further preferred embodiment of the process according to the invention at least partially into the hydrocyanation of process step (a).
  • the proportion of extractant in stream 6 is preferably less than 10% by weight, especially preferably less than 5% by weight, in particular less than 1% by weight, based on the total amount of stream 6.
  • extractant still contained in stream 6 is also recycled to the hydrocyanation stage.
  • This extractant is then in the subsequent process step (b) described above substantially in the stream 1, containing pentenenitriles, transferred, and may possibly level up there if it is not separated, for. by distillation before recycling.
  • stream 1 which is obtained in process step (b), is recycled in process step (a), in whole or in part, if appropriate after working up by distillation.
  • the diluent is used as feed to the distillation column in the distillation in step d).
  • the pentenenitrile boils at a higher temperature than the extractant and thus passes predominantly into the bottom, thereby optionally the temperature in the distillation bottoms can be limited in order to protect the hydrocyanation catalyst thermally.
  • the stream 5 obtained in process step (d) is completely or partially, preferably> 90% by weight, more preferably> 95% by weight, in particular> 99% by weight in process step ( c) returned.
  • the stream 6 obtained in process step (d) is optionally recycled to process step (a) after regeneration, if appropriate also in the presence of the diluent.
  • Regeneration in the sense of the present process is understood to mean a reductive treatment of the product stream obtained in process step (d), as described, for example, in DE 103 51 002 A1.
  • the reducing agent used in the process according to the invention is preferably selected from the group consisting of metals which are more electropositive than nickel, metal alkyls, electric current, complex hydrides and hydrogen.
  • this metal is preferably selected from the group consisting of sodium, lithium, potassium, magnesium, calcium, barium, strontium, titanium, vanadium, iron, Cobalt, copper, zinc, cadmium, aluminum, gallium, indium, tin, lead and thorium. Particularly preferred are iron and zinc.
  • aluminum is used as the reducing agent it is advantageous to pre-activate it by reaction with a catalytic amount of mercury (II) salt or metal alkyl.
  • triethylaluminum is preferably used in an amount of preferably 0.05 to 50 mol%, particularly preferably 0.5 to 10 mol%.
  • the reducing metal is preferably finely divided, the term "finely divided" meaning that the metal is used in a particle size of less than 10 mesh, more preferably less than 20 mesh.
  • the amount of metal is preferably 0.1 to 50% by weight based on the reaction mass.
  • metal alkyls are used as reducing agents in the process according to the invention, these are preferably lithium alkyls, sodium alkyls, magnesium alkyls, in particular Grignard reagents, zinc alkyls or aluminum alkyls.
  • metal alkyls such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisopropylaluminum or mixtures thereof, in particular triethylaluminum.
  • the metal alkyls can be used in bulk or dissolved in an inert organic solvent, such as hexane, heptane or toluene.
  • metal aluminum hydrides such as lithium aluminum hydride or metal borohydrides such as sodium borohydride.
  • the molar ratio of the redox equivalents between the nickel (II) source and the reducing agent is preferably 1: 1 to 1: 100, more preferably 1: 1 to 1:50, in particular 1: 1 to 1: 5.
  • the hydrocarbon used as diluent according to the invention behaves in the two distillations b) and d) of the process according to the invention, on the one hand the separation of 3-pentenenitrile after the hydrocyanation and on the other hand the optional separation of the extractant after extraction, although he both cases with the catalyst is removed via the bottom, as intermediate boiler, whereby the temperatures are limited in the column bottom and thermal degradation of the catalyst is avoided.
  • the essential advantages of the method according to the invention are thus that due to the complete separation of 3-pentenenitrile from the reaction mixture before the extractive workup in the extraction, the phase ratio and the distribution coefficient are positively changed and this by the presence of the intermediate boiler "diluent" temperature-friendly and without This makes it possible to use smaller and more favorable equipment for extraction and requires less extractant so that less vapor is evaporated and condensed during later distillation, thus saving energy of 3-pentenenitrile is made possible by adding to the reaction mixture a hydrocarbon having the above-mentioned properties.
  • the present invention also relates to the use of diluents in a process for the preparation of adiponitrile-containing mixtures for lowering the bottom temperature in the purification of the product, to reduce the thermal degradation of the catalyst and to prevent the crystallization of the catalyst during the process.
  • 187 g of adiponitrile are added to the reaction mixture and 15 min. touched.
  • the upper phase has a Ni (0) value of 0 wt .-%
  • the lower phase has a Ni (0) value of 0.6 wt .-%.
  • the resulting 3-pentenenitrile is to a residual content of about 10 removed on a rotary evaporator at 95 0 C and 30 mbar wt .-%.
  • the reaction mixture continues to remain liquid in two phases. to like.
  • the upper phase has a Ni (0) value of 0 wt .-%
  • the lower phase has a Ni (0) value of 0.8 wt .-%.
  • 187 g of adiponitrile are added to the reaction mixture and 15 min. touched.
  • the upper phase has a Ni (0) value of 0 wt .-%
  • the lower phase has a Ni (0) value of 0.75 wt .-%.
  • the resulting 3-pentenenitrile is to a residual content of about 10 removed on a rotary evaporator at 95 0 C and 30 mbar wt .-%.
  • the reaction mixture remains two-phase liquid homogeneous.
  • the upper phase has a Ni (0) value of 0 wt .-%
  • the lower phase has a Ni (O) value of 1, 1 wt .-% on.
  • Examples 1 and 2 use a chelate ligand of the following formula according to DE 103 51 002 A1:
  • the determination of the Ni (0) content is carried out according to the method disclosed in DE 10351000 A1.
  • the solutions with tri (m / p-tolyl) phosphite phosphite typically 1 g per 1 g solution
  • 30 min at 80 0 C maintained in order to achieve a complete recomplexing.
  • the current-voltage curve in ru measured solution against a reference electrode which determines the concentration corresponding peak current and a calibration with solutions of known Ni (0) concentration of the Ni (O) content of the test solution - corrected by the subsequent dilution with tri (m / p-tolyl) phosphite - determined.
  • the stated Ni (0) values indicate the content of Ni (O) in% by weight, based on the total reaction solution, determined by this method.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a method for producing mixtures containing adiponitrile, characterised by the following method steps: a) reaction of 3-pentenenitrile with hydrogen cyanide in the presence of a hydrocyanation catalyst, a promoter and a solvent, to give a hydrocyanation product, containing 3-pentenenitrile, adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, the solvent, the hydrocyanation catalyst, the promoter and possible decomposition products from the catalyst, b) distillation of the hydrocyanation product from step a) to give a stream (1) as top product, containing 3-pentenenitrile and a stream (2) as bottom product, containing adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, the majority of the solvent, the hydrocyanation catalyst, and the promoter, c) extraction of the stream (2) with an extracting agent to give a stream (3), containing the majority of the solvent, the hydrocyanation catalyst and the extraction agent and a stream (4), containing the majority of the adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile and promoter.

Description

Verfahren zur Herstellung von Dinitrilen Process for the preparation of dinitriles
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Adipodinitril enthaltenden Mischungen.The present invention relates to a process for the preparation of adiponitrile-containing mixtures.
Adipodinitril ist ein wichtiges Ausgangsprodukt in der Nylonherstellung, das durch zweifache Hydrocyanierung von 1 ,3-Butadien erhalten wird. In einer ersten Hydrocyanie- rung wird 1 ,3-Butadien zu 3-Pentennitril hydrocyaniert. In einer zweiten, sich anschließenden Hydrocyanierung wird 3-Pentennitril mit HCN zu Adipodinitril umgesetzt. Beide Hydrocyanierungen werden durch Nickel(0)-Komplexe mit phosphorhaltigen Liganden katalysiert.Adiponitrile is an important starting material in nylon production obtained by double hydrocyanation of 1,3-butadiene. In a first hydrocyanation, 1, 3-butadiene is hydrocyanated to 3-pentenenitrile. In a second subsequent hydrocyanation, 3-pentenenitrile is reacted with HCN to give adiponitrile. Both hydrocyanations are catalyzed by nickel (0) complexes with phosphorus ligands.
Bei der zweiten Hydrocyanierung von 3-Pentennitril zu Adipodinitril wird ein Gemisch aus den Edukt- und Produkt-Nitrilen mit dem Katalysator erhalten. Da das Reaktionsprodukt hochsiedend ist und eine thermische Belastung des Katalysators zu vermeiden ist, muss das Reaktionsgemisch in der Regel extraktiv aufgearbeitet werden.In the second hydrocyanation of 3-pentenenitrile to adiponitrile, a mixture of the reactant and product nitriles with the catalyst is obtained. Since the reaction product is high-boiling and a thermal load of the catalyst is to be avoided, the reaction mixture must be worked up usually extractive.
So beschreibt US 3,773,809 die Hydrocyanierung von 3-Pentennitril oder 4-Pentennitril in Gegenwart eines Katalysatorsystems aus Nickel(O) und eines diesen komplexieren- den Ligandensystems, umfassend Monophosphine oder Monophosphite, ein Nitril und weitere Verbindungen als Katalysator-Promotoren. Die erhaltene Produktmischung wird unter definierten Bedingungen in einem Extraktor mit einem Kohlenwasserstoff versetzt, wobei sich ein Mehrphasensystem ausbildet. Eine Phase dieses Mehrphasensystems enthält den Kohlenwasserstoff, den Nickel(0)-Komplex und den überwiegenden Teil der phosphorhaltigen Verbindungen, während das organische Mononitril, das organische Dinitril, zersetzter Nickel-Katalysator, zersetzte phosphorhaltige Verbindungen und Katalysator-Promotoren im Wesentlichen in der anderen Phase enthal- ten sind. Die Kohlenwasserstoff-Phase wird dabei abgetrennt. Aus der anderen Phase werden organisches Mononitril, organisches Dinitril und Katalysator-Promotoren von dem zersetzten Nickel-Katalysator und den zersetzten phosphorhaltigen Verbindungen abgetrennt.Thus, US Pat. No. 3,773,809 describes the hydrocyanation of 3-pentenenitrile or 4-pentenenitrile in the presence of a catalyst system of nickel (O) and a ligand system complexing it, comprising monophosphines or monophosphites, a nitrile and further compounds as catalyst promoters. The resulting product mixture is treated under defined conditions in an extractor with a hydrocarbon, wherein a multiphase system is formed. One phase of this multiphase system contains the hydrocarbon, the nickel (0) complex and the majority of the phosphorus-containing compounds, while the organic mononitrile, the organic dinitrile, decomposed nickel catalyst, decomposed phosphorus-containing compounds and catalyst promoters are essentially in the other phase are included. The hydrocarbon phase is separated off. From the other phase, organic mononitrile, organic dinitrile and catalyst promoters are separated from the decomposed nickel catalyst and the decomposed phosphorus-containing compounds.
Die deutsche Patentanmeldung DE 103 1 1 122 „Verfahren zur Hydrocyanierung einer olefinisch ungesättigten Verbindung" der BASF AG geht aus von dem grundsätzlichen Problem, dass bei einer Hydrocyanierung von Pentennitrilen bei der Extraktion der gesamte Produkt- und Katalysatorstrom extrahiert werden muss, was zu sehr großen Vorrichtungen und damit hohen Kosten führt. Der hierzu vorgesehene Lösungsansatz besteht darin, dass schon bei der Hydrocyanierung Kohlenwasserstoff anwesend ist, der nach der Hydrocyanierung eine zweite Phase ausbildet, einen Großteil des Katalysators aufnehmen und direkt, d.h. ohne die komplette Extraktion durchlaufen zu müssen, in die Reaktoren zurückgeführt werden kann.The German patent application DE 103 1 1 122 "Process for the hydrocyanation of an olefinically unsaturated compound" of BASF AG proceeds from the fundamental problem that in a hydrocyanation of pentenenitriles in the extraction of the entire product and catalyst flow must be extracted, resulting in very large The solution provided for this purpose is that hydrocarbon is already present during the hydrocyanation, which forms a second phase after the hydrocyanation, take up a large part of the catalyst and can be returned directly to the reactors, ie without having to go through the complete extraction.
DE 103 1 1 122 beschreibt darüber hinaus, dass der Anteil von Adipodinitril in der zu extrahierende Mischung einen Mindestwert betragen muss, damit prinzipiell eine Phasentrennung auftritt.DE 103 1 1 122 moreover describes that the proportion of adiponitrile in the mixture to be extracted must be a minimum value, so that, in principle, a phase separation occurs.
Im Allgemeinen ist es für das Phasenverhältnis der Extraktion vorteilhaft, wenn der Anteil an 3-Pentennitril in dem Hydrocyanierungssystem gering ist. Im Idealfall, d.h. aus Sicht der Extraktion (Phasenverhältnis und Extraktionskoeffizient), ist demnach vorteilhaft, dass kein 3-Pentennitril mehr in der Hydrocyanierungsmischung vorliegt. Hierfür müsste jedoch das 3-Pentennitril vor der extraktiven Aufarbeitung vollständig abgetrennt werden, beispielsweise durch Destillation. Bei den bekannten Verfahren wird dieses jedoch dazu führen, dass die thermische Belastung des Katalysators wegen der hohen Sumpftemperaturen bei der destillativen Entfernung von 3-Pentennitril zu groß ist, was zu einer Zersetzung des Katalysators führt, und dazu führt, dass der nach der Extraktion erhaltene Katalysator nahezu lösemittelfrei erhalten wird. Der lösemittelfreie Katalysator hätte ohne 3-Pentenitril aber so hohe Viskositäten, dass er in einem technischen Verfahren nicht mehr gefördert werden könnte und gegebenenfalls auskristallisieren würde. Gegebenenfalls kann wieder mit 3-Pentennitril verdünnt werden, um ein Auskristallisieren des Katalysators zu vermeiden.In general, it is advantageous for the phase ratio of the extraction if the proportion of 3-pentenenitrile in the hydrocyanation system is low. Ideally, i. From the point of view of extraction (phase ratio and extraction coefficient), it is accordingly advantageous that no 3-pentenenitrile is present any more in the hydrocyanation mixture. For this, however, the 3-pentenenitrile would have to be completely separated before the extractive workup, for example by distillation. In the known methods, however, this will result in that the thermal stress of the catalyst is too high due to the high bottom temperatures in the distillative removal of 3-pentenenitrile, which leads to a decomposition of the catalyst, and leads to that obtained after extraction Catalyst is obtained almost solvent-free. The solvent-free catalyst would have without 3-pentenitrile but so high viscosities that it could not be promoted in a technical process and possibly crystallize out. Optionally, it can be diluted again with 3-pentenenitrile in order to avoid crystallization of the catalyst.
Der vorliegenden Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren bereit- zustellen, das die Abtrennung des bei der Hydrocyanierung von 3-Pentennitril eingesetzten Nickel(0)-Komplexes mit phosphorhaltigen Liganden als Katalysator von dem Produkt der Hydrocyanierung, Adipodinitril und nicht umgesetztem Edukt, vorzugsweise mit der Möglichkeit der erneuten Nutzung des Katalysators, insbesondere in der genannten Hydrocyanierung, auf technisch einfache und wirtschaftliche Weise ermög- licht.The present invention is accordingly based on the object of providing a process which comprises separating the nickel (0) complex used in the hydrocyanation of 3-pentenenitrile with phosphorus ligands as catalyst from the product of the hydrocyanation, adiponitrile and unreacted starting material, preferably with the possibility of reuse of the catalyst, in particular in said hydrocyanation, in a technically simple and economical manner.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung von Adipodinitril enthaltenden Mischungen, das durch die vorliegenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) Umsetzung von 3-Pentennitril mit Cyanwasserstoff in Gegenwart eines Hydrocya- nierungskatalysators, eines Promotors und eines Verdünnungsmittels unter Erhalt eines Hydrocyanierungsaustrages, der 3-Pentennitril, Adipodinitril, Methylglutardi- nitril, Ethylsuccinonitril, das Verdünnungsmittel, den Hydrocyanierungskatalysator, den Promotor und gegebenenfalls Abbauprodukte des Katalysators enthält; b) Destillation des Hydrocyanierungsaustrags aus Schritt a) unter Erhalt eines Stromes 1 als Kopfprodukt, der 3-Pentennitril enthält, und eines Stromes 2 als Sumpfprodukt, der Adipodinitril, Methylglutardinitril, Ethylsuccinonitril, den überwiegenden Teil des Verdünnungsmittels, des Hydrocyanierungskatalysators und des Promotors enthält; c) Extraktion des Stromes 2 mit einem Extraktionsmittel unter Erhalt eines Stromes 3, der den überwiegenden Teil des Verdünnungsmittels, des Hydrocyanierungskatalysators und des Extraktionsmittels enthält, und eines Stromes 4, der den überwiegenden Teil des Adipodinitrils, Methylglutardinitrils, Ethylsuccinonitrils und des Promotors enthält.This object is achieved by a process for the preparation of adiponitrile-containing mixtures, which is characterized by the present process steps: a) reaction of 3-pentenenitrile with hydrogen cyanide in the presence of a hydrocyanation catalyst, a promoter and a diluent to obtain a Hydrocyanierungsaustrages, the 3rd Pentenenitrile, adiponitrile, methylglutarditrile, ethylsuccinonitrile, the diluent, the hydrocyanation catalyst, the promoter and optionally decomposition products of the catalyst; b) distilling the hydrocyanation effluent from step a) to obtain a stream 1 overhead product containing 3-pentenenitrile and a stream 2 bottoms product containing adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, most of the diluent, hydrocyanation catalyst and promoter; c) extraction of stream 2 with an extractant to obtain a stream 3 containing the major part of the diluent, the hydrocyanation catalyst and the extractant and a stream 4 containing the major part of the adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile and the promoter.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird durch Figur 1 näher erläutert, wobei die Bezugszeichen 1 bis 8 die folgenden Bedeutungen haben:The inventive method is explained in more detail by Figure 1, wherein the reference numerals 1 to 8 have the following meanings:
1 Stufe a), Ausgangstoffe1 stage a), starting materials
2 Stufe b)2 step b)
3 Strom 1 , enthaltend 3-Pentennitril3 stream 1, containing 3-pentenenitrile
4 Strom 2, enthaltend Adipodinitril, Methylglutardinitril, Ethylsuccinonitril, das Verdünnungsmittel, den Hydrocyanierungskatalysator und den Promotor, 5 Stufe c)4 stream 2 containing adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, the diluent, the hydrocyanation catalyst and the promoter, 5 step c)
6 Strom 3, enthaltend den überwiegenden Teil des Verdünnungsmittels, des Hydrocyanierungskatalysators und des Extraktionsmittels6 stream 3, containing the major part of the diluent, the hydrocyanation catalyst and the extractant
7 Strom 4, enthaltend den überwiegenden Teil des Adipodinitrils, Methylglutardinitrils, Ethylsuccinonitrils und des Promotors 8 Extraktionsmittel7 stream 4 containing most of the adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile and the promoter 8 extractant
In Verfahrensschritt (a) erfolgt eine Umsetzung von 3-Pentennitril mit Cyanwas- serstoff in Gegenwart eines Hydrocyanierungskatalysators, eines Promotors und eines Verdünnungsmittels unter Erhalt eines Hydrocyanierungsaustrages, der 3-Pentennitril, Adipodinitril, Methylglutardinitril, Ethylsuccinonitril, das Verdünnungsmittel, den Hydrocyanierungskatalysator, den Promotor und gegebenenfalls Abbauprodukte des Katalysators enthält.In process step (a), 3-pentenenitrile is reacted with hydrogen cyanide in the presence of a hydrocyanation catalyst, a promoter and a diluent to give a hydrocyanation output, 3-pentenenitrile, adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, the diluent, the hydrocyanation catalyst, the promoter and optionally degradation products of the catalyst.
Unter dem Begriff 3-Pentennitril werden im Sinne der vorliegenden Erfindung trans-3- Pentennitril oder Mischungen, die trans-3-Pentennitril, cis-3-Pentennitril und 4- Pentennitril enthalten, verstanden. Dabei können einzelne Isomere auch nicht enthalten sein. Daneben können in der Mischung auch eis- und/oder trans-2-Pentennitril, E- und/oder Z-2-Methylbutennitril, 2-Methyl-3-butennitril in einem Gehalt von 0-10 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%, enthalten sein. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als 3- Pentennitril ein Gemisch isomerer Pentennitrile eingesetzt.For the purposes of the present invention, the term 3-pentenenitrile is understood to mean trans-3-pentenenitrile or mixtures which comprise trans-3-pentenenitrile, cis-3-pentenenitrile and 4-pentenenitrile. In this case, individual isomers can not be included. In addition, in the mixture, cis- and / or trans-2-pentenenitrile, E and / or Z-2-methylbutenenitrile, 2-methyl-3-butenenitrile in a content of 0-10 wt .-%, preferably 0 to 5 wt .-%, be contained. In a preferred embodiment of the process according to the invention, a mixture of isomeric pentenenitriles is used as 3-pentenenitrile.
Der in dem vorliegenden Verfahren eingesetzte Eduktstrom liegt bezüglich 3- Pentennitril in einer Reinheit von > 80%, bevorzugt > 90%, besonders bevorzugt > 95% vor.The educt stream used in the present process is present with respect to 3-pentenenitrile in a purity of> 80%, preferably> 90%, particularly preferably> 95%.
Das hierbei eingesetzte 3-Pentennitril stammt vorzugsweise aus einer homogenen Hydrocyanierung von 1 ,3-Butadien in Gegenwart eines Nickel(0)-Katalysators mit phosphorhaltigen Liganden, die dem Fachmann an sich bekannt ist.The 3-pentenenitrile used here preferably originates from a homogeneous hydrocyanation of 1,3-butadiene in the presence of a nickel (0) catalyst with phosphorus-containing ligands, which is known per se to the person skilled in the art.
Als Katalysator in Verfahrensschritt a) wird vorzugsweise eine Mischung aus mindestens einem Ni(0)-Komplex mit phosphorhaltigen Liganden und freien phosphorhaltigen Liganden eingesetzt.The catalyst used in process step a) is preferably a mixture of at least one Ni (0) complex with phosphorus-containing ligands and free phosphorus-containing ligands.
In dem so definierten Katalysator ist das molare Verhältnis von P-Atomen zu Ni(O) bevorzugt 40:1 bis 2:1 , besonders bevorzugt 15:1 bis 4:1.In the catalyst thus defined, the molar ratio of P atoms to Ni (O) is preferably 40: 1 to 2: 1, more preferably 15: 1 to 4: 1.
Die Ni(0)-Konzentration in der Hydrocyanierung beträgt im Allgemeinen 0,1 - 5 Gew.- %, bevorzugt 0,1 - 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 - 2,0 Gew.-%.The Ni (0) concentration in the hydrocyanation is generally 0.1-5% by weight, preferably 0.1-3% by weight, particularly preferably 0.1-2.0% by weight.
Bei den als Katalysator bevorzugt verwendeten Nickel(0)-Komplexen, die phosphorhal- tige Liganden und/oder freie phosphorhaltige Liganden enthalten, handelt es sich be- vorzugt um homogen gelöste Nickel(0)-Komplexe.The nickel (0) complexes which are preferably used as catalyst and contain phosphorus-containing ligands and / or free phosphorus-containing ligands are preferably homogeneously dissolved nickel (0) complexes.
Die phosphorhaltigen Liganden der Nickel(0)-Komplexe und die freien phosphorhaltigen Liganden, die erfindungsgemäß durch Extraktion abgetrennt werden, sind vorzugsweise ausgewählt aus mono- oder bidentaten Phosphinen, Phosphiten, Phosphini- ten und Phosphoniten.The phosphorus-containing ligands of the nickel (0) complexes and the free phosphorus-containing ligands which are removed by extraction according to the invention are preferably selected from mono- or bidentate phosphines, phosphites, phosphinites and phosphonites.
Diese phosphorhaltigen Liganden weisen vorzugsweise die Formel I auf:These phosphorus-containing ligands preferably have the formula I:
P (X1R1) (X2R2) (X3R3) (I)P (X 1 R 1 ) (X 2 R 2 ) (X 3 R 3 ) (I)
Unter Verbindung I wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine einzelne Verbindung oder ein Gemisch verschiedener Verbindungen der vorgenannten Formel verstanden. OFor the purposes of the present invention, compound I is understood to be a single compound or a mixture of different compounds of the aforementioned formula. O
Erfindungsgemäß sind X1, X2, X3 unabhängig voneinander Sauerstoff oder Einzelbindung. Falls alle der Gruppen X1, X2 und X3 für Einzelbindungen stehen, so stellt Verbindung I ein Phosphin der Formel P(R1R2R3) mit den für R1, R2 und R3 in dieser Be- Schreibung genannten Bedeutungen dar.According to the invention X 1 , X 2 , X 3 are independently oxygen or single bond. If all of the groups X 1, X 2 and X 3 are single bonds, compound I is a phosphine of the formula P (R 1 R 2 R 3) with the provisions of this loading case for R 1, R 2 and R 3 Meanings
Falls zwei der Gruppen X1, X2 und X3 für Einzelbindungen stehen und eine für Sauerstoff, so stellt Verbindung I ein Phosphinit der Formel P(OR1)(R2)(R3) oder P(R1)(OR2)(R3) oder P(R1)(R2)(OR3) mit den für R1, R2 und R3 weiter unten genannten Bedeutungen dar.If two of the groups X 1, X is and 2 and X 3 are single bonds, one for oxygen, compound I is a phosphinite of formula P (OR 1) (R 2) (R 3) or P (R 1) (OR 2 ) (R 3 ) or P (R 1 ) (R 2 ) (OR 3 ) with the meanings given below for R 1 , R 2 and R 3 .
Falls eine der Gruppen X1, X2 und X3 für eine Einzelbindung steht und zwei für Sauerstoff, so stellt Verbindung I ein Phosphonit der Formel P(OR1)(OR2)(R3) oder P(R1XOR2XOR3) oder P(OR1)(R2)(OR3) mit den für R1, R2 und R3 in dieser Beschrei- bung genannten Bedeutungen dar.If one of the groups X 1, X 2 and X 3 represents a single bond and two oxygen, compound I is a phosphonite of formula P (OR 1) (OR 2) (R 3) or P (R 1 XOR 2 XOR 3 ) or P (OR 1 ) (R 2 ) (OR 3 ) with the meanings given for R 1 , R 2 and R 3 in this description.
In einer bevorzugten Ausführungsform sollten alle der Gruppen X1, X2 und X3 für Sauerstoff stehen, so dass Verbindung I vorteilhaft ein Phosphit der Formel P(OR1)(OR2)(OR3) mit den für R1, R2 und R3 weiter unten genannten Bedeutungen darstellt.In a preferred embodiment, should all of the groups X 1, X is oxygen 2 and X 3, so that the compound I is advantageously a phosphite of the formula P (OR 1) (OR 2) (OR 3) with the definitions of R 1, R 2 and R 3 represents the meanings mentioned below.
Erfindungsgemäß stehen R1, R2, R3 unabhängig voneinander für gleiche oder unterschiedliche organische Reste. Als R1, R2 und R3 kommen unabhängig voneinander Alkylreste, vorzugsweise mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Methyl, Ethyl, n-Propyl, i- Propyl, n-Butyl, i-Butyl, s-Butyl, t-Butyl, Aryl-Gruppen, wie Phenyl, o-Tolyl, m-Tolyl, p- ToIyI, 1-Naphthyl, 2-Naphthyl, oder Hydrocarbyl, vorzugsweise mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie 1 ,1 '-Biphenol, 1 ,1 '-Binaphthol in Betracht. Die Gruppen R1, R2 und R3 können miteinander direkt, also nicht allein über das zentrale Phosphor-Atom, verbunden sein. Vorzugsweise sind die Gruppen R1, R2 und R3 nicht miteinander direkt ver- bunden.According to the invention, R 1 , R 2 , R 3 independently of one another represent identical or different organic radicals. As R 1 , R 2 and R 3 independently of one another are alkyl radicals, preferably having 1 to 10 carbon atoms, such as methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, s-butyl, t-butyl, Aryl groups, such as phenyl, o-tolyl, m-tolyl, p-ToIyI, 1-naphthyl, 2-naphthyl, or hydrocarbyl, preferably having 1 to 20 carbon atoms, such as 1, 1 'biphenol, 1, 1' - Binaphthol into consideration. The groups R 1 , R 2 and R 3 may be connected to each other directly, ie not solely via the central phosphorus atom. Preferably, the groups R 1 , R 2 and R 3 are not directly connected with each other.
In einer bevorzugten Ausführungsform kommen als Gruppen R1, R2 und R3 Reste ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Phenyl, o-Tolyl, m-Tolyl und p-Tolyl in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sollten dabei maximal zwei der Gruppen R1, R2 und R3 Phenyl-Gruppen sein.In a preferred embodiment, groups R 1 , R 2 and R 3 are radicals selected from the group consisting of phenyl, o-tolyl, m-tolyl and p-tolyl. In a particularly preferred embodiment, a maximum of two of the groups R 1 , R 2 and R 3 should be phenyl groups.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform sollten dabei maximal zwei der Gruppen R1, R2 und R3 o-Tolyl-Gruppen sein.In another preferred embodiment, a maximum of two of the groups R 1 , R 2 and R 3 should be o-tolyl groups.
Als besonders bevorzugte Verbindungen I können solche der Formel I aAs particularly preferred compounds I, those of the formula I a
(o-Tolyl-O-)w (m-Tolyl-O-)x (p-Tolyl-O-)y (Phenyl-O-)z P (I a) eingesetzt werden, wobei w, x, y und z eine natürliche Zahl bedeuten, und folgende Bedingungen gelten: w + x + y + z = 3 und w, z < 2.(o-tolyl-O-) w (m-tolyl-O-) x (p-tolyl-O-) y (phenyl-O-) z P (I a) where w, x, y and z are a natural number and the following conditions apply: w + x + y + z = 3 and w, z <2.
Solche Verbindungen I a sind z.B. (p-Tolyl-O-)(Phenyl-O-)2P, (m-Tolyl-O-)(Phenyl- O-)2P, (o-Tolyl-O-) (Phenyl-O-)2P, (p-Tolyl-O-)2(Phenyl-O-)P , (m-Tolyl-O-)2(Phenyl- O-)P, (o-Tolyl-O-)2(Phenyl-O-)P, (m-Tolyl-O-)(p-Tolyl-O)(Phenyl-O-)P, (o-Tolyl-O-)(p- Tolyl-O-)(Phenyl-O-)P, (o-Tolyl-O-)(m-Tolyl-O-)(Phenyl-O-)P, (p-Tolyl-O-)3P, (m-Tolyl- O-)(p-Tolyl-O-)2P, (o-Tolyl-O-)(p-Tolyl-O-)2P, (m-Tolyl-O-)2(p-Toluyl-O-)P, (o-Tolyl- O-)2(p-Tolyl-O-)P, (o-Tolyl-O-)(m-Tolyl-O-)(p-Tolyl-O)P, (m-Tolyl-O-)3P, (o-Tolyl-O-)(m- Tolyl-O-)2P (o-Tolyl-O-)2(m-Tolyl-O-)P, oder Gemische solcher Verbindungen.Such compounds Ia are, for example, (p-tolyl-O -) (phenyl-O-) 2 P, (m-tolyl-O -) (phenyl-O-) 2 P, (o-tolyl-O-) (phenyl -O-) 2 P, (p-tolyl-O-) 2 (phenyl-O-) P, (m-tolyl-O-) 2 (phenyl-O-) P, (o-tolyl-O-) 2 (Phenyl-O-) P, (m-tolyl-O -) (p-tolyl-O) (phenyl-O-) P, (o-tolyl-O -) (p-tolyl-O -) (phenyl-) O-) P, (o-tolyl-O -) (m-tolyl-O -) (phenyl-O-) P, (p-tolyl-O-) 3 P, (m-tolyl-O -) (p Tolyl-O-) 2 P, (o-tolyl-O -) (p-tolyl-O-) 2 P, (m-tolyl-O-) 2 (p-toluyl-O-) P, (o-) Tolyl-O-) 2 (p-tolyl-O-) P, (o-tolyl-O -) (m-tolyl-O -) (p-tolyl-O) P, (m-tolyl-O-) 3 P, (o-tolyl-O -) (m-tolyl-O-) 2 P (o-tolyl-O-) 2 (m-tolyl-O-) P, or mixtures of such compounds.
Gemische enthaltend (m-Tolyl-O-)3P, (m -Tolyl-O-)2(p-Tolyl-O-)P, (m-Tolyl-O-)(p-Tolyl- O)2P und (p-Tolyl-O-)3P kann man beispielsweise durch Umsetzung eines Gemisches enthaltend m-Kresol und p-Kresol, insbesondere im Molverhältnis 2 : 1 , wie es bei der destillativen Aufarbeitung von Erdöl anfällt, mit einem Phosphortrihalogenid, wie Phosphortrichlorid, erhalten.Mixtures containing (m-tolyl-O-) 3 P, (m -olyl-O-) 2 (p-tolyl-O-) P, (m-tolyl-O -) (p-tolyl-O) 2 P and (P-Tolyl-O-) 3 P can be obtained, for example, by reacting a mixture comprising m-cresol and p-cresol, in particular in a molar ratio of 2: 1, as obtained in the distillative work-up of crude oil, with a phosphorus trihalide, such as phosphorus trichloride, receive.
In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform kommen als phosphorhaltige Liganden die in der DE-A 199 53 058 näher beschriebenen Phosphite der Formel I b in Betracht:In another, likewise preferred embodiment, the phosphites of the formula Ib which are described in more detail in DE-A 199 53 058 are suitable as phosphorus-containing ligands:
P (O-R1 )x (O-R2)y (O-R3)z (O-R4)p (I b)P (OR 1 ) x (OR 2 ) y (OR 3 ) z (OR 4 ) p (I b)
mitWith
R1: aromatischer Rest mit einem Ci-Ci8-Alkylsubstituenten in o-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, oder mit einem aromatischen Substituenten in o-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, oder mit einem in o-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, anellierten aromatischen System,R 1 : aromatic radical having a Ci-Ci 8 -Alkylsubstituenten in o-position to the oxygen atom which connects the phosphorus atom with the aromatic system, or with an aromatic substituent in o-position to the oxygen atom, the phosphorus atom with the aromatic system or with an aromatic system fused to the oxygen atom linking the phosphorus atom to the aromatic system,
R2: aromatischer Rest mit einem Ci-Ci8-Alkylsubstituenten in m-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, oder mit einem aromatischen Substituenten in m-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, oder mit einem in m-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem a- romatischen System verbindet, anellierten aromatischen System, wobei der aro- matische Rest in o-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, ein Wasserstoffatom trägt, R 3. aromatischer Rest mit einem Ci-Ci8-Alkylsubstituenten in p-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, oder mit einem aromatischen Substituenten in p-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, wobei der aromatische Rest in o-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, ein Wasserstoffatom trägt,R 2 : aromatic radical having a Ci-Ci 8 -Alkylsubstituenten in m-position to the oxygen atom which connects the phosphorus atom with the aromatic system, or with an aromatic substituent in the m-position to the oxygen atom, the phosphorus atom with the aromatic system , or with an aromatic system fused in the m-position to the oxygen atom linking the phosphorus atom to the aromatic system, the aromatic radical being in the ortho position to the oxygen atom linking the phosphorus atom to the aromatic system , carries a hydrogen atom, R 3. aromatic radical having a Ci-Ci 8 -Alkylsubstituenten in p-position to the oxygen atom which connects the phosphorus atom with the aromatic system, or with an aromatic substituent in p-position to the oxygen atom, the phosphorus atom with the aromatic system wherein the aromatic radical in the position ortho to the oxygen atom which links the phosphorus atom to the aromatic system bears a hydrogen atom,
R4 4:. aromatischer Rest, der in o-, m- und p-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, andere als die für R1, R2 und R3 definierten Substituenten trägt, wobei der aromatische Rest in o-Stellung zu dem Sauerstoffatom, das das Phosphoratom mit dem aromatischen System verbindet, ein Wasserstoffatom trägt,R 4 4 :. aromatic radical which carries in the o-, m- and p-position to the oxygen atom which connects the phosphorus atom to the aromatic system, other than the substituents defined for R 1 , R 2 and R 3 , wherein the aromatic radical in o- Position to the oxygen atom connecting the phosphorus atom to the aromatic system carries a hydrogen atom,
x : 1 oder 2,x: 1 or 2,
y, z, p: unabhängig voneinander 0, 1 oder 2 mit der Maßgabe, dass x+y+z+p = 3.y, z, p: independently 0, 1 or 2, with the proviso that x + y + z + p = 3.
Bevorzugte Phosphite der Formel I b sind der DE-A 199 53 058 zu entnehmen. Als Rest R1 kommen vorteilhaft o-Tolyl-, o-Ethyl-phenyl-, o-n-Propyl-phenyl-, o-lsopropyl- phenyl-, o-n-Butyl-phenyl-, o-sek-Butyl-phenyl-, o-tert-Butyl-phenyl-, (o-Phenyl)-Phenyl- oder 1-Naphthyl- Gruppen in Betracht.Preferred phosphites of the formula I b can be found in DE-A 199 53 058. As radical R 1 are advantageously o-tolyl, o-ethyl-phenyl, on-propyl-phenyl, o-isopropyl-phenyl, on-butyl-phenyl, o-sec-butyl-phenyl, o- tert-butyl-phenyl, (o-phenyl) -phenyl or 1-naphthyl groups into consideration.
Als Rest R2 sind m-Tolyl-, m-Ethyl-phenyl-, m-n-Propyl-phenyl-, m-lsopropyl-phenyl-, m-n-Butyl-phenyl-, m-sek-Butyl-phenyl-, m-tert-Butyl-phenyl-, (m-Phenyl)-Phenyl- oder 2-Naphthyl- Gruppen bevorzugt.As the radical R 2 are m-tolyl, m-ethyl-phenyl, mn-propyl-phenyl, m-isopropyl-phenyl, mn-butyl-phenyl, m-sec-butyl-phenyl, m-tert Butyl-phenyl, (m-phenyl) -phenyl or 2-naphthyl groups are preferred.
Als Rest R3 kommen vorteilhaft p-Tolyl-, p-Ethyl-phenyl-, p-n-Propyl-phenyl-, p- Isopropyl-phenyl-, p-n-Butyl-phenyl-, p-sek-Butyl-phenyl-, p-tert-Butyl-phenyl- oder (p- Phenyl)-Phenyl-Gruppen in Betracht.As radical R 3 are advantageously p-tolyl, p-ethyl-phenyl, pn-propyl-phenyl, p-isopropyl-phenyl, pn-butyl-phenyl, p-sec-butyl-phenyl, p- tert-butyl-phenyl or (p-phenyl) -phenyl groups into consideration.
Rest R4 ist bevorzugt Phenyl. Vorzugsweise ist p gleich null. Für die Indizes x, y, z und p in Verbindung I b ergeben sich folgende Möglichkeiten:Radical R 4 is preferably phenyl. Preferably, p is equal to zero. For the indices x, y, z and p in connection I b the following possibilities arise:
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Bevorzugte Phosphite der Formel I b sind solche, in denen p gleich null ist sowie R1, R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus o-lsopropyl-phenyl, m-Tolyl und p-Tolyl, und R4 Phenyl ist.Preferred phosphites of the formula I b are those in which p is zero and R 1 , R 2 and R 3 are independently selected from o-isopropyl-phenyl, m-tolyl and p-tolyl, and R 4 is phenyl.
Besonders bevorzugte Phosphite der Formel I b sind solche, in denen R1 der o-Particularly preferred phosphites of the formula I b are those in which R 1 is the
Isopropyl-phenyl-Rest, R2 der m-Tolylrest und R3 der p-Tolylrest ist mit den in der vorstehenden Tabelle genannten Indizes; außerdem solche, in denen R1 der o-Tolylrest, R2 der m-Tolylrest und R3 der p-Tolylrest ist mit den in der Tabelle genannten Indizes; weiterhin solche, in denen R1 der 1-Naphthylrest, R2 der m-Tolylrest und R3 der p- Tolylrest ist mit den in der Tabelle genannten Indizes; außerdem solche, in denen R1 der o-Tolylrest, R2 der 2-Naphthylrest und R3 der p-Tolylrest ist mit den in der Tabelle genannten Indizes; und schließlich solche, in denen R1 der o-lsopropyl-phenyl-Rest, R2 der 2-Naphthylrest und R3 der p-Tolylrest ist mit den in der Tabelle genannten Indizes; sowie Gemische dieser Phosphite.Isopropylphenyl radical, R 2 is the m-tolyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table above; also those in which R 1 is the o-tolyl radical, R 2 is the m-tolyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table; furthermore those in which R 1 is the 1-naphthyl radical, R 2 is the m-tolyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table; also those in which R 1 is the o-tolyl radical, R 2 is the 2-naphthyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table; and finally those in which R 1 is the o-isopropyl-phenyl radical, R 2 is the 2-naphthyl radical and R 3 is the p-tolyl radical having the indices mentioned in the table; as well as mixtures of these phosphites.
Phosphite der Formel I b können erhalten werden, indem manPhosphites of the formula I b can be obtained by
a) ein Phosphortrihalogenid mit einem Alkohol ausgewählt aus der Gruppe beste- hend aus R1OH, R2OH, R3OH und R4OH oder deren Gemische umsetzt untera) reacting a phosphorus trihalide with an alcohol selected from the group consisting of R 1 OH, R 2 OH, R 3 OH and R 4 OH or mixtures thereof
Erhalt eines Dihalogenophosphorigsäuremonoesters,Obtaining a dihalophosphoric acid monoester,
b) den genannten Dihalogenophosphorigsäuremonoester mit einem Alkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus R1OH, R2OH, R3OH und R4OH oder de- ren Gemische umsetzt unter Erhalt eines Monohalogenophosphorigsäurediesters undb) reacting said dihalophosphoric acid monoester with an alcohol selected from the group consisting of R 1 OH, R 2 OH, R 3 OH and R 4 OH or their mixtures to give a monohalophosphoric diester and
c) den genannten Monohalogenophosphorigsäurediester mit einem Alkohol ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus R1OH, R2OH, R3OH und R4OH oder deren Gemische umsetzt unter Erhalt eines Phosphits der Formel I b.c) reacting said Monohalogenophosphorigsäurediester with an alcohol selected from the group consisting of R 1 OH, R 2 OH, R 3 OH and R 4 OH or mixtures thereof to obtain a phosphite of formula I b.
Die Umsetzung kann in drei getrennten Schritten durchgeführt werden. Ebenso können zwei der drei Schritte kombiniert werden, also a) mit b) oder b) mit c). Alternativ können alle der Schritte a), b) und c) miteinander kombiniert werden.The reaction can be carried out in three separate steps. Likewise, two of the three steps can be combined, ie a) with b) or b) with c). Alternatively, all of steps a), b) and c) can be combined with each other.
Dabei kann man geeignete Parameter und Mengen der Alkohole ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus R1OH, R2OH, R3OH und R4OH oder deren Gemische durch einige einfache Vorversuche leicht ermitteln. Als Phosphortrihalogenid kommen grundsätzlich alle Phosphortrihalogenide, vorzugsweise solche, in denen als Halogenid Cl, Br, I, insbesondere Cl, eingesetzt wird, sowie deren Gemische in Betracht. Es können auch Gemische verschiedener gleich oder unterschiedlich halogensubstituierter Phosphine als Phosphortrihalogenid eingesetzt werden. Besonders bevorzugt ist PCI3. Weitere Einzelheiten zu den Reaktionsbedingungen bei der Herstellung der Phosphite I b und zur Aufarbeitung sind der DE-A 199 53 058 zu entnehmen.In this case, one can easily determine suitable parameters and amounts of the alcohols selected from the group consisting of R 1 OH, R 2 OH, R 3 OH and R 4 OH or mixtures thereof by a few simple preliminary experiments. As phosphorus trihalogenide are basically all phosphorus trihalides, preferably those in which as the halide Cl, Br, I, in particular Cl, is used, and mixtures thereof. It is also possible to use mixtures of different identically or differently halogen-substituted phosphines as the phosphorus trihalide. Particularly preferred is PCI 3 . Further details on the reaction conditions in the preparation of phosphites I b and for workup can be found in DE-A 199 53 058.
Die Phosphite I b können auch in Form eines Gemisches verschiedener Phosphite I b als Ligand verwendet werden. Ein solches Gemisch kann beispielsweise bei der Herstellung der Phosphite I b anfallen.The phosphites I b can also be used in the form of a mixture of different phosphites I b as a ligand. Such a mixture can be obtained, for example, in the preparation of phosphites I b.
Es ist allerdings bevorzugt, dass der phosphorhaltige Ligand mehrzähnig, insbesondere zweizähnig ist. Daher weist der verwendete Ligand vorzugsweise die Formel IlHowever, it is preferred that the phosphorus-containing ligand is polydentate, in particular bidentate. Therefore, the ligand used preferably has the formula II
R"-χ"\ ,3 23 /χ21"R21 R "- χ " \, 3 23 / χ21 "R21
P-X- -Y-X -PP-X-Y-X -P
R K12-X Y12 X Y22- RK22 (| |) RK 12 -XY 12 XY 22 - RK 22 (| |)
auf, worin bedeutenin which mean
X11, X12, X13, X21, X22, X23 unabhängig voneinander Sauerstoff oder EinzelbindungX 11 , X 12 , X 13 , X 21 , X 22 , X 23 are independently oxygen or single bond
R11, R12 unabhängig voneinander gleiche oder unterschiedliche, einzelne oder verbrückte organische ResteR 11 , R 12 are independently identical or different, single or bridged organic radicals
R21, R22 unabhängig voneinander gleiche oder unterschiedliche, einzelne oder verbrückte organische Reste,R 21 , R 22 independently of one another are identical or different, individual or bridged organic radicals,
Y BrückengruppeY bridge group
Unter Verbindung Il wird im Sinne der vorliegenden Erfindung eine einzelne Verbindung oder ein Gemisch verschiedener Verbindungen der vorgenannten Formel verstanden.For the purposes of the present invention, compound II is understood to be a single compound or a mixture of different compounds of the aforementioned formula.
In einer bevorzugten Ausführungsform können X11, X12, X13, X21, X22, X23 Sauerstoff darstellen. In einem solchen Fall ist die Brückengruppe Y mit Phosphit-Gruppen verknüpft. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können X11 und X12 Sauerstoff und X13 eine Einzelbindung oder X11 und X13 Sauerstoff und X12 eine Einzelbindung darstellen, so dass das mit X11, X12 und X13 umgebene Phosphoratom Zentralatom eines Phosphonits ist. In einem solchen Fall können X21, X22 und X23 Sauerstoff oder X21 und X22 Sauerstoff und X23 eine Einzelbindung oder X21 und X23 Sauerstoff und X22 eine Einzelbindung oder X23 Sauerstoff und X21 und X22 eine Einzelbindung oder X21 Sauerstoff und X22 und X23 eine Einzelbindung oder X21, X22 und X23 eine Einzelbindung darstellen, so dass das mit X21, X22 und X23 umgebene Phosphoratom Zentralatom eines Phosphits, Phosphonits, Phosphinits oder Phosphins, vorzugsweise eines Phospho- nits, sein kann.In a preferred embodiment, X 11 , X 12 , X 13 , X 21 , X 22 , X 23 may be oxygen. In such a case, the bridging group Y is linked to phosphite groups. In another preferred embodiment, X 11 and X 12 can be oxygen and X 13 is a single bond or X 11 and X 13 is oxygen and X 12 is a single bond such that the phosphorus atom surrounded by X 11 , X 12 and X 13 is the central atom of a phosphonite. In such a case, X 21 , X 22 and X 23 may be oxygen or X 21 and X 22 oxygen and X 23 a single bond or X 21 and X 23 oxygen and X 22 a single bond or X 23 oxygen and X 21 and X 22 a single bond or X 21 is oxygen and X 22 and X 23 represent a single bond or X 21 , X 22 and X 23 represent a single bond, so that the phosphorus atom surrounded by X 21 , X 22 and X 23 central atom of a phosphite, phosphonite, phosphinite or phosphine, preferably of a phosphonite.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können X13 Sauerstoff und X11 und X12 eine Einzelbindung oder X11 Sauerstoff und X12 und X13 eine Einzelbindung darstellen, so dass das mit X11, X12 und X13 umgebene Phosphoratom Zentralatom eines Phosphonits ist. In einem solchen Fall können X21, X22 und X23 Sauerstoff oder X23 Sauerstoff und X21 und X22 eine Einzelbindung oder X21 Sauerstoff und X22 und X23 eine Einzelbindung oder X21, X22 und X23 eine Einzelbindung darstellen, so dass das mit X21, X22 und X23 umgebene Phosphoratom Zentralatom eines Phosphits, Phosphinits oder Phosphins, vorzugsweise eines Phosphinits, sein kann.In another preferred embodiment, X 13 may be oxygen and X 11 and X 12 may be a single bond or X 11 oxygen and X 12 and X 13 may be a single bond such that the phosphorous atom surrounded by X 11 , X 12 and X 13 is the central atom of a phosphonite. In such a case, X 21 , X 22 and X 23 can be oxygen or X 23 oxygen and X 21 and X 22 a single bond or X 21 oxygen and X 22 and X 23 a single bond or X 21 , X 22 and X 23 a single bond in that the phosphorus atom surrounded by X 21 , X 22 and X 23 can be the central atom of a phosphite, phosphinite or phosphine, preferably of a phosphinite.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform können X11, X12 und X13 eine Einzelbindung darstellen, so dass das mit X11, X12 und X13 umgebene Phosphoratom Zentralatom eines Phosphins ist. In einem solchen Fall können X21, X22 und X23 Sauerstoff oder X21, X22 und X23 eine Einzelbindung darstellen, so dass das mit X21, X22 und X23 umgebene Phosphoratom Zentralatom eines Phosphits oder Phosphins, vorzugsweise eines Phosphins, sein kann.In another preferred embodiment, X 11 , X 12 and X 13 may represent a single bond such that the phosphorus atom surrounded by X 11 , X 12 and X 13 is the central atom of a phosphine. In such a case, X 21 , X 22 and X 23 oxygen or X 21 , X 22 and X 23 may represent a single bond such that the phosphorus atom surrounded by X 21 , X 22 and X 23 is the central atom of a phosphite or phosphine, preferably a phosphine , can be.
Als Brückengruppe Y kommen vorzugsweise substituierte, beispielsweise mit CrC4- Alkyl, Halogen, wie Fluor, Chlor, Brom, halogeniertem Alkyl, wie Trifluormethyl, Aryl, wie Phenyl, oder unsubstituierte Arylgruppen in Betracht, vorzugsweise solche mit 6 bis 20 Kohlenstoffatomen im aromatischen System, insbesondere Pyrocatechol, Bis- (phenol) oder Bis(naphthol).Bridging group Y is preferably substituted, for example, with C 1 -C 4 -alkyl, halogen, such as fluorine, chlorine, bromine, halogenated alkyl, such as trifluoromethyl, aryl, such as phenyl, or unsubstituted aryl groups, preferably those having 6 to 20 carbon atoms in the aromatic system , in particular pyrocatechol, bis (phenol) or bis (naphthol).
Die Reste R11 und R12 können unabhängig voneinander gleiche oder unterschiedliche organische Reste darstellen. Vorteilhaft kommen als Reste R11 und R12 Arylreste, vorzugsweise solche mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, in Betracht, die unsubstituiert oder einfach oder mehrfach substituiert sein können, insbesondere durch d-C4-Alkyl, Halogen, wie Fluor, Chlor, Brom, halogeniertem Alkyl, wie Trifluormethyl, Aryl, wie Phenyl, oder unsubstituierte Arylgruppen. Die Reste R21 und R22 können unabhängig voneinander gleiche oder unterschiedliche organische Reste darstellen. Vorteilhaft kommen als Reste R21 und R22 Arylreste, vorzugsweise solche mit 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, in Betracht, die unsubstituiert oder einfach oder mehrfach substituiert sein können, insbesondere durch CrC4-AIkVl, HaIo- gen, wie Fluor, Chlor, Brom, halogeniertem Alkyl, wie Trifluormethyl, Aryl, wie Phenyl, oder unsubstituierte Arylgruppen.The radicals R 11 and R 12 may independently represent identical or different organic radicals. Advantageously suitable radicals R 11 and R 12 are aryl radicals, preferably those having 6 to 10 carbon atoms, which may be unsubstituted or monosubstituted or polysubstituted, in particular by C 1 -C 4 -alkyl, halogen, such as fluorine, chlorine, bromine, halogenated alkyl such as trifluoromethyl, aryl, such as phenyl, or unsubstituted aryl groups. The radicals R 21 and R 22 may independently represent identical or different organic radicals. Advantageously suitable radicals R 21 and R 22 are aryl radicals, preferably those having 6 to 10 carbon atoms, which may be unsubstituted or monosubstituted or polysubstituted, in particular by C 1 -C 4 -alkyl, halogens, such as fluorine, chlorine, bromine, halogenated alkyl, such as trifluoromethyl, aryl, such as phenyl, or unsubstituted aryl groups.
Die Reste R11 und R12 können einzeln oder verbrückt sein. Auch die Reste R21 und R22 können einzeln oder verbrückt sein. Die Reste R11, R12, R21 und R22 können alle ein- zeln, zwei verbrückt und zwei einzeln oder alle vier verbrückt sein in der beschriebenen Art.The radicals R 11 and R 12 may be singly or bridged. The radicals R 21 and R 22 may also be singly or bridged. The radicals R 11 , R 12 , R 21 and R 22 may all be singly, two bridged and two individually or all four bridged in the manner described.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in US 5,723,641 genannten Verbindungen der Formel I, II, III, IV und V in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in US 5,512,696 genannten Verbindungen der Formel I, II, III IV, V, VI und VII, insbesondere die dort in den Beispielen 1 bis 31 eingesetzten Verbindungen, in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in US 5,821 ,378 genannten Verbindungen der Formel I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, Xl, XII, XIII, XIV und XV, insbesondere die dort in den Beispielen 1 bis 73 eingesetzten Verbindungen, in Betracht.In a particularly preferred embodiment, the compounds of the formula I, II, III, IV and V mentioned in US Pat. No. 5,723,641 are suitable. In a particularly preferred embodiment, the compounds of the formula I, II, III IV, V, VI and VII mentioned in US Pat. No. 5,512,696, in particular the compounds used there in Examples 1 to 31, are suitable. In a particularly preferred embodiment, the compounds of the formula I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV and XV mentioned in US Pat. No. 5,821,378, in particular those mentioned therein considered in Examples 1 to 73 compounds.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in US 5,512,695 genannten Verbindungen der Formel I, II, III, IV, V und VI, insbesondere die dort in den Beispielen 1 bis 6 eingesetzten Verbindungen, in Betracht. In einer besonders bevor- zugten Ausführungsform kommen die in US 5,981 ,772 genannten Verbindungen der Formel I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, Xl, XII, XIII und XIV, insbesondere die dort in den Beispielen 1 bis 66 eingesetzten Verbindungen, in Betracht.In a particularly preferred embodiment, the compounds of the formula I, II, III, IV, V and VI mentioned in US Pat. No. 5,512,695, in particular the compounds used there in Examples 1 to 6, are suitable. In a particularly preferred embodiment, the compounds of the formula I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII and XIV mentioned in US Pat. No. 5,981,772, in particular those mentioned therein into consideration in Examples 1 to 66.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in US 6,127,567 ge- nannten Verbindungen und dort in den Beispielen 1 bis 29 eingesetzten Verbindungen in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in US 6,020,516 genannten Verbindungen der Formel I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX und X, insbesondere die dort in den Beispielen 1 bis 33 eingesetzten Verbindungen, in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in US 5,959,135 genannten Verbindungen und dort in den Beispielen 1 bis 13 eingesetzten Verbindungen in Betracht.In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in US Pat. No. 6,127,567 and compounds used there in Examples 1 to 29 are suitable. In a particularly preferred embodiment, the compounds of the formula I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX and X mentioned in US Pat. No. 6,020,516, in particular the compounds used there in Examples 1 to 33, are suitable. In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in US Pat. No. 5,959,135 and compounds used there in Examples 1 to 13 are suitable.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in US 5,847,191 genannten Verbindungen der Formel I, Il und III in Betracht. In einer besonders bevorzug- ten Ausführungsform kommen die in US 5,523,453 genannten Verbindungen, insbesondere die dort in Formel 1 , 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 und 21 dargestellten Verbindungen, in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in WO 01/14392 genannten Verbindungen, vorzugsweise die dort in Formel V, VI, VII, VIII, IX, X, Xl, XII, XIII, XIV, XV, XVI, XVII, XXI, XXII, XXIII dargestellten Verbindungen, in Betracht.In a particularly preferred embodiment, the compounds of the formula I, II and III mentioned in US Pat. No. 5,847,191 are suitable. In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in US Pat. No. 5,523,453, in particular those in formula 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, are obtained there , 16, 17, 18, 19, 20 and 21 shown compounds, into consideration. In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in WO 01/14392, preferably those in formula V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI, XVII, XXI, XXII, XXIII compounds, into consideration.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in WO 98/27054 genannten Verbindungen in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in WO 99/13983 genannten Verbindungen in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in WO 99/64155 genannten Verbindungen in Betracht.In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in WO 98/27054 come into consideration. In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in WO 99/13983 come into consideration. In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in WO 99/64155 come into consideration.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in der deutschen Patentanmeldung DE 100 380 37 genannten Verbindungen in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in der deutschen Patentanmeldung DE 100 460 25 genannten Verbindungen in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in der deutschen Patentanmeldung DE 101 502 85 genannten Verbindungen in Betracht.In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in German patent application DE 100 380 37 come into consideration. In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in the German patent application DE 100 460 25 come into consideration. In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in German Patent Application DE 101 502 85 come into consideration.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in der deutschen Pa- tentanmeldung DE 101 502 86 genannten Verbindungen in Betracht. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kommen die in der deutschen Patentanmeldung DE 102 071 65 genannten Verbindungen in Betracht. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kommen die in der US 2003/0100442 A1 genannten phosphorhaltigen Chelatliganden in Betracht.In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in German Patent Application DE 101 502 86 come into consideration. In a particularly preferred embodiment, the compounds mentioned in German Patent Application DE 102 071 65 come into consideration. In a further particularly preferred embodiment of the present invention, the phosphorus-containing chelate ligands mentioned in US 2003/0100442 A1 come into consideration.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kommen die in der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung Aktenzeichen DE 103 50 999.2 vom 30.10.2003 genannten phosphorhaltigen Chelatliganden in Betracht.In a further particularly preferred embodiment of the present invention, the phosphorus-containing chelating ligands mentioned in the German patent application DE 103 50 999.2 of 30.10.2003, not previously published, come into consideration.
Die beschriebenen Verbindungen I, I a, I b und Il sowie deren Herstellung sind an sich bekannt. Als phosphorhaltiger Ligand können auch Mischungen, enthaltend mindestens zwei der Verbindungen I, I a, I b und II, eingesetzt werden.The compounds I, I a, I b and II described and their preparation are known per se. As the phosphorus-containing ligand, it is also possible to use mixtures containing at least two of the compounds I, I a, I b and II.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der phosphorhaltige Ligand des Nickel(0)-Komplexes und/oder der freie phosphor- haltige Ligand ausgewählt aus Tritolylphosphit, bidentaten phosphorhaltigen Chelatliganden, sowie den Phosphiten der Formel I bIn a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, the phosphorus-containing ligand of the nickel (0) complex and / or the free phosphorus-containing ligand is selected from tritolyl phosphite, bidentate phosphorus-containing chelating ligands, and the phosphites of the formula I b
P (O-R1)x (O-R2)y (O-R3)z (O-R4)p (I b) worin R1, R2 und R3 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus o-lsopropyl-phenyl, m-Tolyl und p-Tolyl, R4 Phenyl ist; x gleich 1 oder 2 ist, und y, z, p unabhängig voneinander 0, 1 oder 2 sind mit der Maßgabe, dass x+y+z+p = 3 ist; und deren Mischungen.P (OR 1 ) x (OR 2 ) y (OR 3 ) z (OR 4 ) p (I b) wherein R 1 , R 2 and R 3 are independently selected from o-isopropyl-phenyl, m-tolyl and p-tolyl, R 4 is phenyl; x is 1 or 2, and y, z, p are independently 0, 1 or 2, with the proviso that x + y + z + p = 3; and their mixtures.
Der Verfahrensschritt (a) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise bei einem absoluten Druck von 0,1 bis 10 bar, besonders bevorzugt 0,5 bis 2 bar, insbesondere 0,8 bis 1 ,5 bar, durchgeführt. Die Temperatur in Verfahrensschritt (a) beträgt vorzugsweise 40 bis 150 0C, besonders bevorzugt 50 bis 100 0C, insbesondere 60 bis 70 0C.The process step (a) of the process according to the invention is preferably carried out at an absolute pressure of 0.1 to 10 bar, more preferably 0.5 to 2 bar, in particular 0.8 to 1, 5 bar. The temperature in process step (a) is preferably 40 to 150 ° C., particularly preferably 50 to 100 ° C., in particular 60 to 70 ° C.
Die Hydrocyanierung in Verfahrensschritt (a) wird in Gegenwart eines Promotors durchgeführt.The hydrocyanation in process step (a) is carried out in the presence of a promoter.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird als Promotor bevorzugt eine Lewis-Säure eingesetzt. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einer Lewis-Säure eine einzelne Lewis-Säure, wie auch ein Gemisch aus mehreren, wie zwei, drei oder vier Lewis- Säuren, verstanden.According to the present invention, the promoter used is preferably a Lewis acid. For the purposes of the present invention, a Lewis acid is understood as meaning a single Lewis acid, as well as a mixture of several, such as two, three or four Lewis acids.
Als Lewis-Säure kommen dabei anorganische oder organische Metall-Verbindungen in Betracht, in denen das Kation ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Scandi- um, Titan, Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Kupfer, Zink, Bor, Aluminium, Yttrium, Zirkonium, Niob, Molybdän, Cadmium, Rhenium und Zinn. Beispiele umfassen ZnBr2, ZnI2, ZnCI2, ZnSO4, CuCI2, CuCI, Cu(O3SCF3)2, CoCI2, CoI2, FeI2, FeCI3, FeCI2, FeCI2(THF)2, TiCI4(THF)2, TiCI4, TiCI3, CITi(O-i-Propyl)3, MnCI2, ScCI3, AICI3, (C8H17)AICI2, (C8H17)2AICI, (i-C4H9)2AICI, (C6Hs)2AICI, (C6H5)AICI2, ReCI5, ZrCI4, NbCI5, VCI3, CrCI2, MoCI5, YCI3, CdCI2, LaCI3, Er(O3SCF3)3, Yb(O2CCF3)3, SmCI3, B(C6H5)3, TaCI5, wie beispielsweise in US 6,127,567, US 6,171 ,996 und US 6,380,421 beschrieben. Weiterhin kommen in Betracht Metallsalze, wie ZnCI2, CoI2 und SnCI2 und orga- nometallische Verbindungen, wie RAICI2, R2AICI, RSnO3SCF3 und R3B, wobei R eine Alkyl- oder Aryl-Gruppe ist, wie beispielsweise in US 3,496,217, US 3,496,218 und US 4,774,353 beschrieben.Suitable Lewis acids are inorganic or organic metal compounds in which the cation is selected from the group consisting of scandium, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, copper, zinc, boron, aluminum, Yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, cadmium, rhenium and tin. Examples include ZnBr 2 , ZnI 2 , ZnCl 2 , ZnSO 4 , CuCl 2 , CuCl, Cu (O 3 SCF 3 ) 2 , CoCl 2 , CoI 2 , FeI 2 , FeCl 3 , FeCl 2 , FeCl 2 (THF) 2 , TiCl 4 (THF) 2 , TiCl 4 , TiCl 3 , CITi (Oi-propyl) 3 , MnCl 2 , ScCl 3 , AICI 3 , (C 8 H 17 ) AICl 2 , (C 8 H 17 ) 2 AICI, (iC 4 H 9 ) 2 AICI, (C 6 Hs) 2 AICI, (C 6 H 5 ) AICI 2 , ReCl 5 , ZrCl 4 , NbCl 5 , VCI 3 , CrCl 2 , MoCl 5 , YCl 3 , CdCl 2 , LaCl 3 , Er (O 3 SCF 3 ) 3 , Yb (O 2 CCF 3 ) 3 , SmCl 3 , B (C 6 H 5 ) 3 , TaCl 5 , as described, for example, in US 6,127,567, US 6,171, 996 and US 6,380,421. Also contemplated are metal salts such as ZnCl 2 , CoI 2 and SnCl 2 and organometallic compounds such as RAICl 2 , R 2 AICI, RSnO 3 SCF 3 and R 3 B, where R is an alkyl or aryl group, such as for example, in US 3,496,217, US 3,496,218 and US 4,774,353.
Weiterhin können gemäß US 3,773,809 als Promotor ein Metall in kationischer Form, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zink, Cadmium, Beryllium, Aluminium, Gallium, Indium, Thallium, Titan, Zirkonium, Hafnium, Erbium, Germanium, Zinn, Vanadium, Niob, Scandium, Chrom, Molybdän, Wolfram, Mangan, Rhenium, Palladium, Thorium, Eisen und Kobalt, vorzugsweise Zink, Cadmium, Titan, Zinn, Chrom, Eisen und Kobalt, eingesetzt werden, wobei der anionische Teil der Verbindung ausgewählt sein kann aus der Gruppe bestehend aus Halogeniden, wie Fluorid, Chlorid, Bromid und Jodid, Anionen niedriger Fettsäuren mit von 2 bis 7 Kohlenstoffatomen, HPO3 2", H3PO2", CF3COO", C7H15OSO2 " oder SO4 2". Weiterhin sind aus US 3,773,809 als geeignete Promotoren Borhydride, Organoborhydride und Borsäureester der Formel R3B und B(OR)3, wobei R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Wasserstoff, Aryl- Radikale mit zwischen 6 und 18 Kohlenstoff-Atomen, mit Alkyl-Gruppen mit 1 bis 7 Kohlenstoff-Atomen substituierte Aryl-Radikale und mit Cyano-substituierte Alkyl- Gruppen mit 1 bis 7 Kohlenstoff- Atomen substituierte Aryl-Radikale, vorteilhaft Triphe- nylbor, genannt.Furthermore, according to US 3,773,809 as a promoter, a metal in cationic form selected from the group consisting of zinc, cadmium, beryllium, aluminum, gallium, indium, thallium, titanium, zirconium, hafnium, erbium, germanium, tin, vanadium, niobium, scandium , Chromium, molybdenum, tungsten, manganese, rhenium, palladium, thorium, iron and cobalt, preferably zinc, cadmium, titanium, tin, chromium, iron and cobalt, wherein the anionic portion of the compound may be selected from the group consisting halides, such as fluoride, chloride, bromide and iodide, anions of lower fatty acids containing from 2 to 7 carbon atoms, HPO 3 2 " , H 3 PO 2 " , CF 3 COO " , C 7 H 15 OSO 2 " or SO 4 2" . Furthermore, boron hydrides, organoborohydrides and boric acid esters of the formula R 3 B and B (OR) 3 , where R is selected from the group consisting of hydrogen, aryl radicals having between 6 and 18 carbon atoms, with alkyl, are suitable promoters from US Pat. No. 3,773,809 Groups with 1 to 7 carbon atoms substituted aryl radicals and with cyano-substituted alkyl groups having 1 to 7 carbon atoms substituted aryl radicals, preferably triphenylboron, called.
Weiterhin können, wie in US 4,874,884 beschrieben, synergistisch wirksame Kombina- tionen von Lewis-Säuren eingesetzt werden, um die Aktivität des Katalysatorsystems zu erhöhen. Geeignete Promotoren können beispielsweise aus der Gruppe bestehend aus CdCI2, FeCI2, ZnCI2, B(C6H5)3 und (C6Hs)3SnX, mit X gleich CF3SO3, CH3C6H4SO3 oder (C6H5)3BCN ausgewählt werden, wobei für das Verhältnis von Promotor zu Nickel ein Bereich von vorzugsweise etwa 1 :16 bis etwa 50:1 genannt ist.Furthermore, as described in US 4,874,884, synergistically effective combinations of Lewis acids can be used to increase the activity of the catalyst system. Suitable promoters may be selected, for example, from the group consisting of CdCl 2 , FeCl 2 , ZnCl 2 , B (C 6 H 5 ) 3 and (C 6 Hs) 3 SnX, where X is CF 3 SO 3 , CH 3 C 6 H 4 SO 3 or (C 6 H 5 ) 3 BCN, wherein the ratio of promoter to nickel is a range of preferably from about 1:16 to about 50: 1.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Lewis-Säure auch die in US 3,496,217, US 3,496,218, US 4,774,353, US 4,874,884, US 6,127,567, US 6,171 ,996 und US 6,380,421 genannten Promotoren.For the purposes of the present invention, the term Lewis acid also encompasses the promoters mentioned in US Pat. Nos. 3,496,217, 3,496,218, 4,774,353, 4,874,884, 6,127,567, 6,171, 996 and 6,380,421.
Als besonders bevorzugte Lewis-Säuren kommen unter den genannten insbesondere Metallsalze, besonders bevorzugt Metallhalogenide, wie Fluoride, Chloride, Bromide, Jodide, insbesondere Chloride, in Betracht, von denen wiederum Zinkchlorid, Eisen- (ll)-chlorid und Eisen-(lll)-chlorid besonders bevorzugt sind.Particularly preferred Lewis acids are among the metal salts mentioned, in particular metal halides, particularly preferably metal halides, such as fluorides, chlorides, bromides, iodides, in particular chlorides, of which in turn zinc chloride, iron (II) chloride and iron (III) chloride are particularly preferred.
Der Verfahrensschritt (a) kann in jeder geeigneten, dem Fachmann bekannten Vorrichtung durchgeführt werden. Für alle Reaktionen kommen hierfür übliche Vorrichtungen in Betracht, wie sie beispielsweise in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4. Ed. Vol. 20, John Wiley & Sons, New York 1996, Seiten 1040 bis 1055 beschrieben sind, Beispiele sind Rührkesselreaktoren, Schlaufenreaktoren, Gasumlauf- reaktoren, Blasensäulenreaktoren oder Rohrreaktoren, jeweils gegebenenfalls mit Vorrichtungen zur Abfuhr von Reaktionswärme. Die Reaktion kann in mehreren, wie zwei oder drei, Vorrichtungen durchgeführt werden. Geeignet sind beispielsweise auch Reaktoren mit Rückvermischungscharakteristik.The process step (a) can be carried out in any suitable device known to the person skilled in the art. For this purpose, customary devices are suitable for all reactions, as described, for example, in Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4th ed. Vol. 20, John Wiley & Sons, New York 1996, pages 1040 to 1055. Examples are stirred tank reactors, loop reactors, gas recycle reactors, bubble column reactors or tubular reactors, each optionally with means for dissipating heat of reaction. The reaction can be carried out in several, such as two or three, devices. Also suitable, for example, reactors with backmixing characteristics.
In der Hydrocyanierung des Verfahrensschrittes (a) kann es zu einer partiellen Zersetzung des Katalysators kommen. Die hieraus resultierenden Abbauprodukte sind beispielsweise Komponenten, die Nickel(ll)-cyanid enthalten. Als weitere Abbauprodukte entstehen beispielsweise hydrolysierte Phosphorverbindungen, die sich durch Reaktion der jeweilig eingesetzten Stoffe I, Ia, Ib oder Il durch Spuren von Wasser ableiten, die in den Einsatzstoffen enthalten sein können, insbesondere im eingesetzten Cyanwas- serstoff, im Extraktionsmittel oder im Verdünnungsmittel. Als weitere Abbauprodukte entstehen oxidierte Phosphorverbindungen, die sich durch Reaktion der jeweilig eingesetzten Stoffe I, Ia, Ib und Il zu Verbindungen mit Phosphoratomen in der Oxidations- stufe (V) durch Reaktion mit elementarem Sauerstoff oder durch Reaktion mit Peroxiden ableiten, die in den Einsatzstoffen enthalten sein können, insbesondere durch Le- ckageströme in die Apparatur, insbesondere bei Apparaten, die mit Absolutdrücken < 1 bar betrieben werden, oder durch Einlösen von Sauerstoff in Pentennitril, beispielsweise bei Lagerung, unter nachfolgender Bildung von Peroxid-Verbindungen der Penten- nitrile. Als weitere Abbauprodukte, insbesondere der eingesetzten Chelatliganden II, können unter unvorteilhaften Bedingungen monodentate Abbauprodukte, die sich durch beispielsweise thermisch induzierte oder protonen- oder basenkatalysierte Umlagerung der Reste an den Phosphoratomen der jeweiligen Strukturen ableiten und weniger Hydrocyanierungsaktivität als die Ausgangsstoffe besitzen, entstehen.In the hydrocyanation of process step (a), partial decomposition of the catalyst may occur. The resulting degradation products include, for example, components containing nickel (II) cyanide. As further degradation products arise, for example hydrolyzed phosphorus compounds which are derived by reaction of the respective substances used I, Ia, Ib or Il by traces of water, which may be contained in the starting materials, in particular in the hydrogen cyanide used, in the extractant or in the diluent. As further degradation products arise oxidized phosphorus compounds which are derived by reaction of the respective substances used I, Ia, Ib and Il to compounds with phosphorus atoms in the oxidation state (V) by reaction with elemental oxygen or by reaction with peroxides, which may be contained in the starting materials , in particular by leakage flows into the apparatus, in particular in apparatus operating at absolute pressures <1 bar, or by the dissolution of oxygen in pentenenitrile, for example during storage, with subsequent formation of peroxide compounds of the pentenenitriles. As further degradation products, in particular of the chelating ligands II used, monodentate degradation products which are derived by, for example, thermally induced or proton- or base-catalyzed rearrangement of the radicals on the phosphorus atoms of the respective structures and which have less hydrocyanation activity than the starting materials can be formed under unfavorable conditions.
Die Hydrocyanierung in Verfahrensschritt (a) wird in Gegenwart eines Verdünnungsmit- tels durchgeführt. Hierfür eignen sich, wie bereits ausgeführt, vorzugsweise Kohlenwasserstoffe. Dieser Kohlenwasserstoff weist erfindungsgemäß vorzugsweise mindestens eine der folgenden Eigenschaften auf:The hydrocyanation in process step (a) is carried out in the presence of a diluent. For this purpose, as already stated, preferably hydrocarbons. This hydrocarbon preferably has at least one of the following properties according to the invention:
1.) Der Kohlenwasserstoff muss sich chemisch inert gegenüber Edukten, Produkten, Katalysatorbestandteilen der Hydrocyanierung und dem Extraktionsmittel verhal- ten;1.) The hydrocarbon must be chemically inert towards educts, products, catalyst components of the hydrocyanation and the extractant;
2.) Der Kohlenwasserstoff muss bei der Extraktion in die extraktionsmittelreiche Phase wandern;2.) The hydrocarbon must migrate into the extractant-rich phase during extraction;
3.) Der Kohlenwasserstoff muss einen Dampfdruck aufweisen, aufgrund dessen er sich bei der Destillation in Schritt b) und in Schritt d) ohne Pentennitril als Zwi- schensieder verhält. Wenn in Schritt d) Pentennitril verwendet wird, stellt das Verdünnungsmittel einen Schwersieder gegenüber Pentennitril dar.3.) The hydrocarbon must have a vapor pressure, as a result of which it behaves as an intermediate in the distillation in step b) and in step d) without pentenenitrile. When pentenenitrile is used in step d), the diluent is a high boiler to pentenenitrile.
Das Verdünnungsmittel weist einen Siedepunkt bei Normaldruck von vorzugsweise 145 bis 300 0C, besonders bevorzugt zwischen 150 und 250 0C, auf.The diluent has a boiling point at atmospheric pressure of preferably 145 to 300 0 C, more preferably between 150 and 250 0 C, on.
Als Verdünnungsmittel können alle organischen Verbindungen oder Mischungen organischer Verbindungen eingesetzt werden, die die oben genannten Kriterien erfüllen. Diese sind vorzugsweise ausgewählt aus aliphatischen oder aromatischen Verbindungen oder Mischungen davon.As diluents, it is possible to use all organic compounds or mixtures of organic compounds which fulfill the abovementioned criteria. These are preferably selected from aliphatic or aromatic compounds or mixtures thereof.
Das Verdünnungsmittel ist in einer bevorzugten Ausführungsform wenigstens eine a- liphatische lineare oder verzweigte Verbindung, wenigstens eine ein- oder mehrkernige aromatische Verbindung, die gegebenenfalls mit linearen oder verzweigten Alkylresten substituiert ist, oder eine Mischung davon. Aliphatische Verbindungen können lineare oder verzweigte Verbindungen mit 8 bis 15 Kohlenstoffatomen sein.The diluent in a preferred embodiment is at least one aliphatic linear or branched compound, at least one mononuclear or polynuclear aromatic compound optionally substituted with linear or branched alkyl groups, or a mixture thereof. Aliphatic compounds can be linear or branched compounds of 8 to 15 carbon atoms.
Aromatische Verbindungen können ein- oder mehrkernige Verbindungen sein, die gegebenenfalls mit linearen oder verzweigten Alkylresten substituiert sind. Bevorzugt werden Alkylbenzole mit C2- bis C3o-, bevorzugt C3- bis Ci5-Resten, die darüber hinaus auch funktionelle Gruppen ausgewählt aus Ether- oder Ketogruppe tragen können, z.B. Cumol. Es können Mischungen dieser aromatischen Verbindungen eingesetzt werden.Aromatic compounds can be mononuclear or polynuclear compounds which are optionally substituted by linear or branched alkyl radicals. Preference is given to alkylbenzenes having C 2 - to C 3 o-, preferably C 3 - to Ci 5 radicals, which may moreover also carry functional groups selected from the ether or keto group, for example cumene. Mixtures of these aromatic compounds can be used.
Geeignete Verbindungen oder Mischungen solcher Verbindungen sind z.B. erhältlich unter den Handelsnamen Mihagol®, Marlotherm®, Therminol®, Thermogen®, Dowtherm®, oder Diphenyl®. Weißöl ist ebenfalls ein geeignetes Verdünnungsmittel.Suitable compounds or mixtures of such compounds are e.g. available under the trade names Mihagol®, Marlotherm®, Therminol®, Thermogen®, Dowtherm®, or Diphenyl®. White oil is also a suitable diluent.
Das verwendete Verdünnungsmittel ist vorzugsweise wasserfrei, wobei wasserfrei einen Wassergehalt von unter 100, vorzugsweise unter 50, insbesondere unter 10 ppm by weight bedeutet. Der Kohlenwasserstoff kann durch geeignete, dem Fachmann bekannte Verfahren getrocknet werden, beispielsweise durch Adsorption oder Azeotrop- destillation. Die Trocknung kann in einem dem erfindungsgemäßen Verfahren vorge- schalteten Schritt erfolgen.The diluent used is preferably anhydrous, wherein anhydrous means a water content of less than 100, preferably less than 50, in particular less than 10 ppm by weight. The hydrocarbon can be dried by suitable methods known to those skilled in the art, for example by adsorption or azeotropic distillation. The drying can take place in a step preceding the process according to the invention.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird unter einem Verdünnungsmittel auch eine Mischung der zuvor beschriebenen einzelnen Verdünnungsmittel verstanden.In the process according to the invention, a diluent is also understood as meaning a mixture of the individual diluents described above.
In Verfahrensschritt (b) erfolgt eine Destillation des Hydrocyanierungsaustrages unter Erhalt eines Stromes 1 als Kopfprodukt, der den überwiegenden Teil des 3- Pentennitrils enthält, und gegebenenfalls einen kleinen Anteil Verdünnungsmittel, und eines Stromes 2 als Sumpfprodukt, der den Rest des 3-Pentennitrils, Adipodinitrils, Methylglutardinitrils, Ethylsuccinonitrils, den überwiegenden Teil des Verdünnungsmit- tels, des Hydrocyanierungskatalysators und des Promotors enthält.In process step (b), the hydrocyanation output is subjected to distillation to obtain a stream 1 containing the major part of the 3-pentenenitrile, and optionally a small amount of diluent, and a stream 2 as bottom product which contains the remainder of the 3-pentenenitrile, Adiponitrile, methylglutar- narditrile, ethylsuccinonitrile, the majority of the diluent, the hydrocyanation catalyst and the promoter.
Die Verdampfung von Verfahrensschritt (b) kann einstufig oder in mehreren in Serie ausgeführten Stufen bei unterschiedlichen Temperaturen und Drücken erfolgen. Weiterhin kann die Verdampferstufe von Verfahrensschritt (b) als Destillationskolonne aus- geführt werden, wobei der Betrieb als Verstärkungs- oder Abtriebskolonne oder als Kolonne mit Abriebs- und Verstärkungsteil möglich ist. In einer Ausführungsform wird die Verdampferstufe (b) als Destillationskolonne in Abtriebsfahrweise betrieben.The evaporation of process step (b) can be carried out in one stage or in several stages carried out in series at different temperatures and pressures. Furthermore, the evaporator stage of process step (b) can be carried out as a distillation column, wherein the operation as a gain or stripping column or as a column with abrasion and reinforcing member is possible. In one embodiment, the evaporator stage (b) is operated as a distillation column in the driven mode.
Beträgt der Unterschied zwischen dem Siedepunkt des 3-Pentenitrils und dem Siede- punkt des Verdünnungsmittels mehr als 80 K, so wird die Verdampfungsstufe bevorzugt einstufig ausgeführt werden. Beträgt der Unterschied zwischen dem Siedepunkt des 3-Pentenitrils und dem Siedepunkt des Verdünnungsmittels weniger als 80 K, so wird die Verdampfungsstufe bevorzugt mehrstufig ausgeführt.If the difference between the boiling point of the 3-pentenitrile and the boiling point of the diluent is more than 80 K, the evaporation stage will preferably be carried out in one stage. Is the difference between the boiling point of the 3-pentenitrile and the boiling point of the diluent less than 80 K, the evaporation stage is preferably carried out in multiple stages.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindes- tens eine der einstufigen Verdampferstufen von Verfahrensschritt (b) mit einem geteilten Sumpf betrieben, wobei man aus einem ersten Sumpf der betreffenden Verdampferstufe den im Verhältnis zum Sumpfabzugsstrom im Allgemeinen großen Umlaufstrom zum Verdampfer fährt, den flüssigen Ablaufstrom aus dem Verdampfer jedoch nicht direkt in den Sumpf zurückgibt, sondern in einen zweiten Sumpf, der vom ersten Sumpf getrennt ist, auffängt, aus dem zweiten Sumpf den Sumpfabzugsstrom erhält und den verbleibenden Überschuss vom Verdampferumlaufstrom in den ersten Sumpf überlaufen lässt, wobei als Sumpfabzugsstrom aus dem zweiten Sumpf eine Mischung erhalten wird, die gegenüber dem Abzug aus dem ersten Sumpf an Leichtsiedern ab- gereichert ist.In a further embodiment of the method according to the invention, at least one of the single-stage evaporator stages of process step (b) is operated with a divided bottom, the liquid flowing from a first bottom of the relevant evaporator stage to the evaporator, which is generally large in relation to the bottom draw stream However, flow stream from the evaporator does not return directly into the sump, but in a second sump, which is separated from the first sump, receives, receives from the second sump the bottom draw stream and the remaining excess from the evaporator recycle stream overflows into the first sump, where as the bottom draw stream from the second sump, a mixture is obtained which is depleted of low-boiling components compared with the withdrawal from the first sump.
Der absolute Druck in Verfahrenschritt (b) beträgt bevorzugt 0,001 bis 1 bar, besonders bevorzugt 0,005 bis 0,15 bar. Die Destillation wird so durchgeführt, dass die Temperatur im Sumpf der Destillationsapparatur vorzugsweise 40 bis 180 0C, besonders bevorzugt 50 bis 140 0C, insbesondere 60 bis 120 0C, beträgt. Die Destillation wird so durch- geführt, dass die Temperatur am Kopf der Destillationsapparatur vorzugsweise -15 bis 150 0C, besonders bevorzugt 0 bis 100 0C, insbesondere 10 bis 80 0C, beträgt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die zuvor genannten Temperaturbereiche sowohl am Kopf als auch im Sumpf eingehalten.The absolute pressure in process step (b) is preferably 0.001 to 1 bar, more preferably 0.005 to 0.15 bar. The distillation is carried out so that the temperature in the bottom of the distillation apparatus is preferably 40 to 180 ° C., particularly preferably 50 to 140 ° C., in particular 60 to 120 ° C. The distillation is implemented in a way that the temperature at the top of the distillation apparatus is preferably from -15 to 150 0 C, particularly preferably 0 to 100 0 C, in particular 10 to 80 0 C, is. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the abovementioned temperature ranges are observed both at the top and in the bottom.
Eine wesentliche Abtrennung der Pentennitrile vor der sich anschließenden Extraktion in Verfahrensschritt (c) ist vorteilhaft, da andernfalls eine Phasentrennung in der Extraktion gegebenenfalls erschwert oder verhindert wird, und die Effizienz der Extraktion von Katalysatorbestandteilen aus dem Hydrocyanierungsaustrag durch eine hohe Pen- tennitrilkonzentration nachteilig beeinflusst wird.An essential separation of the pentenenitriles before the subsequent extraction in process step (c) is advantageous, since otherwise phase separation in the extraction may be difficult or prevented, and the efficiency of extraction of catalyst components from the hydrocyanation by a high pentenenitrile pentane concentration is adversely affected ,
Der Rest an 3-Pentennitril in Strom 2 nach Verfahrensschritt b) ist so niedrig, dass eine Phasentrennung in der Extraktion ermöglicht wird. Bevorzugt ist der Gehalt an 3-Pentennitril nach der Destillation < 30 Gew.-%, besonders bevorzugt < 25 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt < 20 Gew.-%.The remainder of 3-pentenenitrile in stream 2 after process step b) is so low that a phase separation in the extraction is made possible. The content of 3-pentenenitrile after the distillation is preferably <30% by weight, particularly preferably <25% by weight, very particularly preferably <20% by weight.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der in Verfahrensschritt (b) erhaltene Strom 1 ganz oder teilweise gegebenenfalls nach destil- lativer Aufarbeitung in Verfahrensschritt (a) zurückgeführt.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the stream 1 obtained in process step (b) is recycled wholly or partly, if appropriate after workup by distillation, in process step (a).
In Verfahrensschritt (c) erfolgt eine Extraktion des Stromes 2 mit einem Extraktionsmittel unter Erhalt eines Stromes 3, der den überwiegenden Teil des Verdünnungs- mittel, des Hydrocyanierungskatalysators und des Extraktionsmittels enthält, und eines Stromes 4, der den überwiegenden Teil des Adipodinitrils, Methylglutardinitrils, Ethyl- succinonitrils, des Promotors und Reste 3-Pentennitril enthält.In process step (c), the stream 2 is extracted with an extractant to obtain a stream 3 which comprises the major part of the dilution and a stream 4 containing most of the adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, the promoter and 3-pentenenitrile radicals.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt c) dem Strom 2 eine unpolare aprotische Flüssigkeit F hinzugefügt, wodurch man den Strom 2* erhält. Dabei bedeutet Flüssigkeit, dass die Verbindung F zumindest unter den in Schritt a) herrschenden Druck- und Temperaturbedingungen in flüssiger Form vorliegt; bei anderen Druck- und Temperaturbedingungen kann F auch fest oder gasförmig sein.In a preferred embodiment, a non-polar aprotic liquid F is added to the stream 2 in step c), thereby obtaining the stream 2 * . In this case, liquid means that the compound F is present in liquid form at least under the pressure and temperature conditions prevailing in step a); under other pressure and temperature conditions F can also be solid or gaseous.
Als unpolare (bzw. apolare) aprotische Flüssigkeit F eignen sich alle unter den Bedingungen des Schrittes a) flüssigen Verbindungen, die den Katalysator, z.B. den Ni(O)- Komplex mit phosphorhaltigen Liganden und/oder die freien phosphorhaltigen Liganden, chemisch oder physikalisch nicht oder nicht wesentlich verändern. Als Flüssigkeit F geeignete Verbindungen enthalten kein ionisierbares Proton im Molekül und haben in der Regel niedrige relative Dielektrizitätskonstanten (εr < 15) bzw. niedrige elektrische Dipolmomente (μ < 2,5 Debye).Suitable non-polar (or apolar) aprotic liquid F are all compounds which are liquid under the conditions of step a) and which do not chemically or physically support the catalyst, eg the Ni (O) complex with phosphorus-containing ligands and / or the free phosphorus-containing ligands or do not change significantly. Compounds suitable as liquid F do not contain any ionizable proton in the molecule and generally have low relative dielectric constants (ε r <15) or low electrical dipole moments (μ <2.5 Debye).
Geeignet als F sind insbesondere Kohlenwasserstoffe, die beispielsweise unhaloge- niert oder halogeniert sein können, sowie - insbesondere tertiäre - Amine und Koh- lenstoffdisulfid.Suitable F are, in particular, hydrocarbons which may be, for example, unhalogenated or halogenated, and, in particular, tertiary amines and carbon disulfide.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Flüssigkeit F ein Kohlenwasserstoff K*. Geeignet sind aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe K*. Als aliphatische Kohlenwasserstoffe K* eignen sich z.B. lineare oder verzweigte Alkane oder Alkene mit 5 bis 30, bevorzugt 5 bis 16 C-Atomen, insbesondere Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan, Decan, Undecan und Dodecan, jeweils alle Isomere.In another embodiment, the liquid F is a hydrocarbon K * . Suitable are aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbons K * . Suitable aliphatic hydrocarbons K * are, for example, linear or branched alkanes or alkenes having 5 to 30, preferably 5 to 16, carbon atoms, in particular pentane, hexane, heptane, octane, nonane, decane, undecane and dodecane, in each case all isomers.
Geeignete cycloaliphatische Kohlenwasserstoffe weisen beispielsweise 5 bis 10 C- Atome auf, wie Cyclopentan, Cyclohexan, Cycloheptan, Cyclooctan, Cyclononan undSuitable cycloaliphatic hydrocarbons have, for example, 5 to 10 C atoms, such as cyclopentane, cyclohexane, cycloheptane, cyclooctane, cyclononane and
Cyclodecan. Auch substituierte, insbesondere d-io-alkylsubstituierte Cycloaliphaten wie Methylcyclohexan sind geeignet. Als aromatische Kohlenwasserstoffe eignen sich vorzugsweise solche mit 6 bis 20 C-Atomen, insbesondere Benzol, Toluol, o-, m- und p-Xylol, Naphtalin und Anthracen. Man kann auch substituierte, vorzugsweise CMO- alkylsubstituierte Aromaten wie Ethylbenzol verwenden.Cyclodecane. Also substituted, especially d-io-alkyl-substituted cycloaliphatic such as methylcyclohexane are suitable. As aromatic hydrocarbons are preferably those having 6 to 20 carbon atoms, in particular benzene, toluene, o-, m- and p-xylene, naphthalene and anthracene. It is also possible to use substituted, preferably C MO -alkyl-substituted aromatics such as ethylbenzene.
Besonders bevorzugt ist der Kohlenwasserstoff K* ausgewählt unter den weiter unten für den Kohlenwasserstoff K genannten Verbindungen. Ganz besonders bevorzugt ist der Kohlenwasserstoff K* identisch mit dem Kohlenwasserstoff K, d.h. man verwendet für die Extraktion und als Flüssigkeit F den gleichen Kohlenwasserstoff. Ausgestaltung des Zufügens der FlüssigkeitThe hydrocarbon K * is particularly preferably selected from the compounds mentioned below for the hydrocarbon K. The hydrocarbon K * is very particularly preferably identical to the hydrocarbon K, ie the same hydrocarbon is used for the extraction and as liquid F. Embodiment of adding the liquid
Die unpolare aprotische Flüssigkeit F kann dem Strom 2 in üblichen Mischvorrichtungen zugefügt werden. Bevorzugt, weil verfahrenstechnisch besonders einfach, ver- mischt man in Schritt c) die unpolare aprotische Flüssigkeit F mit dem Reaktionsaus- trag in einem Rührbehälter oder einem Umpumpkreislauf.The non-polar aprotic liquid F can be added to stream 2 in conventional mixing devices. Preferably, because it is particularly simple in terms of process engineering, in step c) the nonpolar aprotic liquid F is mixed with the reaction output in a stirred tank or a pumped circulation.
Bevorzugt wird die unpolare aprotische Flüssigkeit mit dem Strom 2 innig vermischt. Als Rührbehälter eignen sich übliche Flüssigkeitsmischer, die mit intensivmischenden Mischelementen und/oder statischen bzw. beweglichen Einbauten versehen sein können.Preferably, the nonpolar aprotic liquid is intimately mixed with the stream 2. Suitable stirred vessels are customary liquid mixers which can be provided with intensive mixing mixing elements and / or static or movable internals.
Die Verwendung eines Umpumpkreislaufs ist ebenfalls bevorzugt. Er wird üblicherweise derart betrieben, dass das Verhältnis von Umpumpmenge zu Ausstoß aus dem Umpumpkreis, 0,1 : 1 bis 1000 : 1 , bevorzugt 1 : 1 bis 100 : 1 und besonders bevorzugt 2 : 1 bis 25 : 1 beträgt. Als Umlaufpumpe eignen sich z.B. Zahnradpumpen oder andere übliche Pumpen. Bevorzugt arbeitet die Umlaufpumpe gegen einen Überströmer, der bei einem definierten Druck von z.B. 3 bis 10 bar (abs.) öffnet.The use of a pumped circulation is also preferred. It is usually operated such that the ratio of Umpumpmenge to ejection from the Umpumpkreis, 0.1: 1 to 1000: 1, preferably 1: 1 to 100: 1 and more preferably 2: 1 to 25: 1. As circulation pump are suitable, e.g. Gear pumps or other common pumps. Preferably, the circulation pump operates against an overflow which, at a defined pressure of e.g. 3 to 10 bar (abs.) Opens.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Flüssigkeit F ein Teilstrom des Stroms 2 (mit Katalysator angereicherter Kohlenwasserstoff K, siehe unten), der bei Schritt b) anfällt. Dies bedeutet, dass in Schritt b) ein Teil von Strom 2 abgezweigt wird und man den abgezweigten Teil in Schritt b) dem Strom 2 wieder zufügt. In dieser Ausführungsform wird demnach ein Teil des Stroms 2 im Kreis gefahren.In a further preferred embodiment, the liquid F is a partial stream of stream 2 (catalyst-enriched hydrocarbon K, see below) obtained in step b). This means that in step b) a part of stream 2 is branched off and the branched-off part is added again to stream 2 in step b). Accordingly, in this embodiment, a part of the stream 2 is circulated.
In einer anderen, ebenfalls bevorzugten Ausführungsform wird die unpolare aprotische Flüssigkeit F direkt in eine Verweilzeitstrecke (siehe weiter unten) dosiert, beispielsweise an deren Anfang.In another, likewise preferred embodiment, the non-polar aprotic liquid F is metered directly into a residence time zone (see below), for example at the beginning thereof.
Das Zufügen der Flüssigkeit F erfolgt in der Regel bei Temperaturen von 0 bis 150, bevorzugt 10 bis 100 und insbesondere 20 bis 800C, und Drücken von 0,01 bis 100, bevorzugt 0,1 bis 10 und insbesondere 0,5 bis 5 bar (abs.).The addition of the liquid F is usually carried out at temperatures of 0 to 150, preferably 10 to 100 and in particular 20 to 80 0 C, and pressures of 0.01 to 100, preferably 0.1 to 10 and in particular 0.5 to 5 bar (abs.).
Die erforderliche Menge der Flüssigkeit F kann in weiten Grenzen variieren. Sie ist in der Regel geringer als die verwendete Menge des Kohlenwasserstoffs K, mit dem in Schritt b) extrahiert wird, kann jedoch auch größer sein. Bevorzugt beträgt die Menge der Flüssigkeit F 0,1 bis 200 Vol.-%, insbesondere 1 bis 50 Vol.-% und besonders bevorzugt 5 bis 30 Vol.-%, bezogen auf die Menge des in Schritt b) zur Extraktion eingesetzten Kohlenwasserstoffs K. Besonders bevorzugt ist die Zugabe der Flüssigkeit F in einer Menge, die ausreicht, um im Strom 2* vor der Einspeisung in die Extraktion (Schritt c) eine Phasentrennung zu erzielen. In dieser Ausführungsform wird der zweiphasige Strom 2* nach Schritt b) und vor Schritt c) durch eine Verweilzeitstrecke (siehe dazu weiter unten) geführt. Die Verweilzeitstrecke wirkt als Dekanter und trennt die beiden Phasen des Stroms 2* voneinander. Die abgetrennte erste Phase enthält den überwiegenden Teil der Inhaltsstoffe des - ggf. eingeengten - Reaktionsaustrags, und Anteile des zu extrahierenden Katalysators, und wird in den Extraktionsapparat eingespeist. Die abgetrennte zweite Phase, die neben der ersten Phase anfällt, wird - meist an anderer Stelle - zusammen mit dem Kohlenwasserstoff K (Extraktionsmittel) ebenfalls in den Extraktionsapparat eingespeist. Bevorzugt wird dabei ein Gegenstrom der Phasen herbeigeführt. In dieser Ausführungsform wird demnach der Strom 2* als zwei getrennte Phasen der Extraktion zugeführt.The required amount of liquid F can vary within wide limits. It is usually less than the amount of hydrocarbon K used, with which is extracted in step b), but may also be larger. The amount of liquid F is preferably 0.1 to 200% by volume, in particular 1 to 50% by volume and more preferably 5 to 30% by volume, based on the amount of hydrocarbon K used for the extraction in step b) , Particularly preferred is the addition of the liquid F in an amount which is sufficient to achieve phase separation in the stream 2 * prior to feeding into the extraction (step c). In this embodiment, the biphasic stream 2 * after step b) and before step c) is passed through a residence time path (see below). The residence time section acts as a decanter and separates the two phases of the current 2 * from each other. The separated first phase contains the major part of the contents of the - possibly narrowed - effluent, and portions of the catalyst to be extracted, and is fed into the extraction apparatus. The separated second phase, which is obtained in addition to the first phase, is also - usually elsewhere - fed together with the hydrocarbon K (extractant) in the extraction apparatus. Preferably, a countercurrent of the phases is brought about. Thus, in this embodiment, stream 2 * is supplied as two separate phases of extraction.
Der Verfahrensschritt (c) kann in jeder geeigneten, dem Fachmann bekannten Vorrichtung durchgeführt werden. Die Extraktion des Verfahrensschritts (c) findet vorzugsweise in Gegenstrom-Extraktionskolonnen, Mixer-Settler-Kaskaden oder Kombinationen von Mixer-Settler-Kaskaden mit Kolonnen statt. Besonders bevorzugt ist die Verwendung von Gegenstrom-Extraktionskolonnen, die insbesondere mit Blechpackungen als dispergierende Elemente ausgestattet sind.Process (c) may be carried out in any suitable apparatus known to those skilled in the art. The extraction of process step (c) preferably takes place in countercurrent extraction columns, mixer-settler cascades or combinations of column-type mixer-settler cascades. Particularly preferred is the use of countercurrent extraction columns, which are particularly equipped with sheet metal packages as dispersing elements.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Gegenstromextrak- tion in einer kompartimentierten, gerührten Extraktionskolonne ausgeführt.In a further particularly preferred embodiment, the countercurrent extraction is carried out in a compartmented, stirred extraction column.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Extraktionsmittel als kontinuierliche Phase eingesetzt, der in Verfahrensschritt (b) erhaltene Sumpfaustrag als disperse Phase eingesetzt.In a preferred embodiment, the extractant is used as the continuous phase, the bottoms discharge obtained in process step (b) is used as the disperse phase.
In der Extraktion kann ein Phasenverhältnis von 0,1 bis 10, berechnet als Verhältnis von Volumen des zugeführten Extraktionsmittels zu Volumen der zu extrahierenden Mischung, eingesetzt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Extraktion mit einem Phasenverhältnis von 0,4 bis 3,5, in einer besonders bevorzugten Ausführungsform bei 0,75 bis 3,5 betrieben.In the extraction, a phase ratio of 0.1 to 10, calculated as the ratio of the volume of the extractant supplied to the volume of the mixture to be extracted, can be used. In a preferred embodiment, the extraction is operated at a phase ratio of 0.4 to 3.5, in a particularly preferred embodiment at 0.75 to 3.5.
Der absolute Druck in Verfahrenschritt (c) beträgt vorzugsweise 0,1 bis 10 bar, besonders bevorzugt 0,5 bis 5 bar, insbesondere 0,9 bis 2,5 bar. Die Extraktion wird vorzugsweise bei Temperaturen von -15 bis 120 0C, besonders bevorzugt 0 bis 60 0C, insbesondere 25 bis 45 0C, durchgeführt.The absolute pressure in process step (c) is preferably 0.1 to 10 bar, particularly preferably 0.5 to 5 bar, in particular 0.9 to 2.5 bar. The extraction is preferably carried out at temperatures of -15 to 120 ° C., more preferably 0 to 60 ° C., in particular 25 to 45 ° C.
Das Extraktionsmittel ist vorzugsweise ein Kohlenwasserstoff K mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt 6 bis 1 1 Kohlenstoffatomen. Er weist bevorzugt einen Siedepunkt von mindestens 30 0C, besonders bevorzugt mindestens 60 0C, insbesondere mindestens 90 0C, und bevorzugt höchstens 140 0C, besonders bevorzugt höchstens 135 0C, insbesondere höchstens 130 0C auf, jeweils bei einem Druck von 105 Pa absolut.The extractant is preferably a hydrocarbon K having 6 to 14 carbon atoms, more preferably 6 to 1 1 carbon atoms. It preferably has a boiling point of at least 30 ° C., more preferably at least 60 ° C., in particular at least 90 ° C., and preferably at most 140 ° C., particularly preferably at most 135 ° C., in particular at most 130 ° C., in each case at a pressure of 10 5 Pa absolute.
Besonders bevorzugt kann ein Kohlenwasserstoff, wobei im Sinne der vorliegenden Erfindung hierunter ein einzelner Kohlenwasserstoff, wie auch ein Gemisch solcher Kohlenwasserstoffe verstanden wird, zur Abtrennung, insbesondere durch Extraktion, von Adipodinitril aus einer Mischung, enthaltend Adipodinitril und den (z.B. Ni(O) enthaltenden) Katalysator, eingesetzt werden, wobei der Kohlenwasserstoff einen Siedepunkt im Bereich zwischen 90 0C und 140 0C aufweist und bevorzugt den Ni(0)-Katalysator löst. Aus der nach der Abtrennung gemäß diesem Verfahren erhaltenen Mischung kann der Katalysator - ggf. unter Zusatz eines geeigneten Lösungsmit- tels, das höher siedend ist als der Kohlenwasserstoff (z.B. Pentennitril) - vorteilhaft durch destillative Abtrennung des Kohlenwasserstoffs erhalten werden. Dabei gestattet der Einsatz eines Kohlenwasserstoffs mit einem Siedepunkt in dem genannten Bereich eine besonders wirtschaftliche und technisch einfache Abtrennung, da man den abdestillierten Kohlenwasserstoff mit Flusswasser kondensieren kann.Particularly preferred may be a hydrocarbon, which in the context of the present invention, a single hydrocarbon, as well as a mixture of such hydrocarbons, for the separation, in particular by extraction, of adiponitrile from a mixture containing adiponitrile and the (eg Ni (O) containing ) Catalyst, wherein the hydrocarbon has a boiling point in the range between 90 0 C and 140 0 C and preferably dissolves the Ni (0) catalyst. From the mixture obtained after the separation according to this process, the catalyst can be advantageously obtained by distillative removal of the hydrocarbon, if appropriate with addition of a suitable solvent which has a higher boiling point than the hydrocarbon (eg pentenenitrile). In this case, the use of a hydrocarbon having a boiling point in the said range allows a particularly economical and technically simple separation, since it is possible to condense the distilled-off hydrocarbon with river water.
Geeignete Kohlenwasserstoffe sind beispielsweise in US 3,773,809, Spalte 3, Zeile 50-62, beschrieben. Vorzugsweise kommt ein Kohlenwasserstoff, ausgewählt aus Cyc- lohexan, Methylcyclohexan, Cycloheptan, n-Hexan, n-Heptan, isomeren Heptanen, n- Octan, iso-Octan, isomeren Octanen wie 2,2,4-Trimethylpentan, eis- und trans-Decalin oder deren Gemische, insbesondere aus Cyclohexan, Methylcyclohexan, n-Heptan, isomeren Heptanen, n-Octan, isomeren Octanen wie 2,2,4-Trimethylpentan, oder deren Gemische, in Betracht. Besonders bevorzugt verwendet man Cyclohexan, Methylcyclohexan, n-Heptan oder n-Octan.Suitable hydrocarbons are described, for example, in US Pat. No. 3,773,809, column 3, lines 50-62. Preferably, a hydrocarbon selected from cyclohexane, methylcyclohexane, cycloheptane, n-hexane, n-heptane, isomeric heptanes, n-octane, iso-octane, isomeric octanes such as 2,2,4-trimethylpentane, cis- and trans- Decalin or mixtures thereof, in particular from cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane, isomeric heptanes, n-octane, isomeric octanes such as 2,2,4-trimethylpentane, or mixtures thereof, into consideration. Cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane or n-octane are particularly preferably used.
Der als Extraktionsmittel verwendete Kohlenwasserstoff K ist vorzugsweise wasserfrei, wobei wasserfrei einen Wassergehalt von unter 100, vorzugsweise unter 50, insbesondere unter 10 ppm by weight bedeutet. Der Kohlenwasserstoff kann durch geeignete, dem Fachmann bekannte Verfahren getrocknet werden, beispielsweise durch Adsorption oder Azeotropdestillation. Die Trocknung kann in einem dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschalteten Schritt erfolgen.The hydrocarbon K used as extractant is preferably anhydrous, wherein anhydrous means a water content of less than 100, preferably less than 50, in particular less than 10 ppm by weight. The hydrocarbon may be dried by suitable methods known to those skilled in the art, for example by adsorption or azeotropic distillation. The drying can take place in a step preceding the process according to the invention.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren wird unter einem Extraktionsmittel auch eine Mischung der zuvor beschriebenen einzelnen Extraktionsmittel verstanden.In the process according to the invention, an extraction agent is also understood to mean a mixture of the individual extraction agents described above.
Erfindungsgemäß ist das Verdünnungsmittel ausgewählt aus der bezüglich des Verfahrensschritts (a) genannten Gruppe. Das Extraktionsmittel ist ausgewählt aus der oben genannten Gruppe der Kohlwasserstoffe K. Die Flüssigkeit F ist ausgewählt aus der oben genannten Gruppe K oder aus der Gruppe K*. Das in Stufe a) eingesetzte Verdünnungsmittel ist nicht gleich dem eingesetzten Extraktionsmittel aus der Gruppe K oder der Flüssigkeit F, welche ausgewählt ist aus der Gruppe K oder K*.According to the invention, the diluent is selected from the group referred to in process step (a). The extractant is selected from the above The liquid F is selected from the above-mentioned group K or from the group K * . The diluent used in step a) is not equal to the extractant used from the group K or the liquid F, which is selected from the group K or K * .
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens behandelt man den Reaktionsaustrag der Hydrocyanierung während oder nach Schritt a) bzw. den Strom 2 während oder nach Schritt b) mit Ammoniak oder einem primären, sekundären oder tertiären aromatischen oder aliphatischen Amin. Aromatisch schließt alkyla- romatisch, und aliphatisch schließt cycloaliphatisch ein.In a preferred embodiment of the process according to the invention, the reaction effluent of the hydrocyanation during or after step a) or stream 2 during or after step b) is treated with ammonia or a primary, secondary or tertiary aromatic or aliphatic amine. Aromatic includes alkylaromatic, and aliphatic includes cycloaliphatic.
Es wurde gefunden, dass sich durch diese Ammoniak- bzw. Aminbehandlung der Gehalt an Katalysator, insbesondere an Nickel(0)-Komplex bzw. Ligand bei der Extraktion (Schritt c)) in der zweiten, mit Dinitrilen angereicherten Phase (Strom 4) vermindern lässt, d.h. bei der Extraktion wird die Verteilung des Ni(0)-Komplexes bzw. der Liganden auf die beiden Phasen zugunsten der ersten Phase verschoben. Die Ammoniakbzw. Aminbehandlung verbessert die Katalysatoranreicherung im Strom 3; dies bedeutet geringere Katalysatorverluste im Katalysatorkreislauf und verbessert die Wirtschaftlichkeit der Hydrocyanierung.It has been found that the content of catalyst, in particular of nickel (0) complex or ligand, in the extraction (step c)) in the second phase enriched with dinitriles (stream 4) is reduced by this ammonia or amine treatment lets, ie During extraction, the distribution of the Ni (0) complex or ligands is shifted to the two phases in favor of the first phase. The Ammoniakbzw. Amine treatment improves catalyst enrichment in stream 3; this means lower catalyst losses in the catalyst circulation and improves the economics of Hydrocyanierung.
Demnach geht in dieser Ausführungsform der Extraktion eine Behandlung des Reakti- onsaustrags bzw. von Strom 2 mit Ammoniak bzw. einem Amin voraus oder erfolgt während der Extraktion. Dabei ist die Behandlung während der Extraktion weniger bevorzugt.Accordingly, in this embodiment the extraction is preceded by a treatment of the reaction effluent or of stream 2 with ammonia or an amine or takes place during the extraction. The treatment during the extraction is less preferred.
Besonders bevorzugt fügt man den Ammoniak bzw. das Amin zusammen mit der unpolaren aprotischen Flüssigkeit F zu. Insbesondere erfolgt die Zugabe der Flüssigkeit F und des Ammoniaks bzw. Amins in derselben Mischvorrichtung.It is particularly preferable to add the ammonia or the amine together with the non-polar aprotic liquid F. In particular, the addition of the liquid F and of the ammonia or amine takes place in the same mixing device.
Als Amine verwendet man Monoamine, Diamine, Triamine oder höher fuktionelle Amine (Polyamine). Die Monoamine weisen üblicherweise Alkylreste, Arylreste oder Ary- lalkylreste mit 1 bis 30 C-Atomen auf; geeignete Monoamine sind z.B. primäre Amine, z.B. Monoalkylamine, sekundäre oder tertiäre Amine, z.B. Dialkylamine. Geeignete primäre Monoamine sind beispielsweise Butylamin, Cyclohexylamin, 2-Methylcyclo- hexylamin, 3-Methylcyclohexylamin, 4-Methylcyclohexylamin, Benzylamin, Anilin und mit Alkylgruppen, Arylgruppen und/oder nicht protischen funktionellen Gruppen einfach oder mehrfach substituierte Derivate von Anilin, Tetrahydrofurfurylamin und Furfuryla- min. Als sekundäre Monoamine kommen z.B. Diethylamin, Dibutylamin, Di-n- propylamin und N-Methylbenzylamin in Betracht. Als tertiäre Amine eignen sich bei- spielsweise Trialkylamine mit Ci.io-Alkylresten, wie Trimethylamin, Triethylamin oder Tributylamin. Bevorzugt werden Ammoniak, Anilin oder mit Alkylgruppen, Arylgruppen und/oder nicht protischen funktionellen Gruppen einfach oder mehrfach substituierte Derivate von Anilin eingesetzt.The amines used are monoamines, diamines, triamines or higher-functional amines (polyamines). The monoamines usually have alkyl radicals, aryl radicals or arylalkyl radicals having 1 to 30 C atoms; suitable monoamines are, for example, primary amines, for example monoalkylamines, secondary or tertiary amines, for example dialkylamines. Suitable primary monoamines are, for example, butylamine, cyclohexylamine, 2-methylcyclohexylamine, 3-methylcyclohexylamine, 4-methylcyclohexylamine, benzylamine, aniline and derivatives of aniline, tetrahydrofurfurylamine and furfurylamine mono- or polysubstituted with alkyl groups, aryl groups and / or non-protic functional groups. minute Examples of suitable secondary monoamines are diethylamine, dibutylamine, di-n-propylamine and N-methylbenzylamine. Suitable tertiary amines are, for example, trialkylamines having C 1-10 -alkyl radicals, such as trimethylamine, triethylamine or tributylamine. Ammonia, aniline or derivatives of aniline mono- or polysubstituted with alkyl groups, aryl groups and / or non-protic functional groups are preferably used.
Als Diamine eignen sich z.B. solche der Formel R1-NH-R2-NH-R3, worin R1, R2 und R3 unabhängig voneinander Wasserstoff oder einen Alkylrest, Arylrest oder Arylalkylrest mit 1 bis 20 C-Atomen bedeuten. Der Alkylrest kann linear oder insbesondere für R2 auch cyclisch sein. Geeignete Diamine sind beispielsweise Ethylendiamin, die Pro- pylendiamine (1 ,2-Diaminopropan and 1 ,3-Diaminopropan), N-Methyl-ethylendiamin, Piperazin, Tetramethylendiamin (1 ,4-Diaminobutan), N,N'-Dimethylethylendiamin, N- Ethylethylendiamin, 1 ,5-Diaminopentan, 1 ,3-Diamino-2,2-diethylpropan, 1 ,3-Bis- (methylamino)propan, Hexamethylendiamin (1 ,6-Diaminohexan), 1 ,5-Diamino-2- methylpentan, 3-(Propylamino)-propylamin, N,N'-Bis-(3-aminopropyl)-piperazin, N, N'- Bis-(3-aminopropyl)-piperazin und Isophorondiamin (IPDA).Suitable diamines are, for example, those of the formula R 1 -NH-R 2 -NH-R 3 , where R 1 , R 2 and R 3 independently of one another are hydrogen or an alkyl radical, aryl radical or arylalkyl radical having 1 to 20 C atoms. The alkyl radical can also be cyclic, in particular linearly or in particular for R 2 . Suitable diamines are, for example, ethylenediamine, the propylenediamines (1,2-diaminopropane and 1,3-diaminopropane), N-methylethylenediamine, piperazine, tetramethylenediamine (1,4-diaminobutane), N, N'-dimethylethylenediamine, N- Ethylethylenediamine, 1,5-diaminopentane, 1,3-diamino-2,2-diethylpropane, 1,3-bis (methylamino) propane, hexamethylenediamine (1,6-diaminohexane), 1, 5-diamino-2-methylpentane, 3- (Propylamino) -propylamine, N, N'-bis (3-aminopropyl) -piperazine, N, N'-bis (3-aminopropyl) -piperazine and isophoronediamine (IPDA).
Als Triamine, Tetramine bzw. höherfunktionelle Amine eignen sich z.B. Tris(2-amino- ethyl)amin, Tris(2-aminopropyl)amin, Diethylentriamin (DETA), Triethylentetramin (TE- TA), Tetraethylenpentamin (TEPA), Isopropylentriamin, Dipropylentriamin und N, N'- bis(3-aminopropyl-ethylendiamin). Aminobenzylamine und Aminohydrazide mit 2 oder mehr Aminogruppen sind ebenfalls geeignet.Suitable triamines, tetramines or higher-functional amines are e.g. Tris (2-aminoethyl) amine, tris (2-aminopropyl) amine, diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), tetraethylenepentamine (TEPA), isopropyltriamine, dipropylenetriamine and N, N'-bis (3-aminopropyl- ethylenediamine). Aminobenzylamines and aminohydrazides having 2 or more amino groups are also suitable.
Naturgemäß kann man auch Mischungen von Ammoniak mit einem oder mehreren Aminen, oder Mischungen mehrerer Amine verwenden.Naturally one can also use mixtures of ammonia with one or more amines, or mixtures of several amines.
Das Molverhältnis von Amin zu Ammoniak kann in weiten Grenzen variiert werden, liegt in der Regel bei 10000 : 1 bis 1 : 10000.The molar ratio of amine to ammonia can be varied within wide limits, is usually at 10000: 1 to 1: 10000.
Bevorzugt verwendet man Ammoniak oder aliphatische Amine, insbesondere Trialky- lamine mit 1 bis 10 C-Atomen im Alkylrest, z.B. Trimethylamin, Triethylamin oder Tribu- tylamin, sowie Diamine wie Ethylendiamin, Hexamethylendiamin oder 1 ,5-Diamino-2- methylpentan.Preference is given to using ammonia or aliphatic amines, in particular triallamins having 1 to 10 C atoms in the alkyl radical, e.g. Trimethylamine, triethylamine or tributylamine, and diamines such as ethylenediamine, hexamethylenediamine or 1, 5-diamino-2-methylpentane.
Besonders bevorzugt ist Ammoniak allein, d.h. besonders bevorzugt verwendet man neben Ammoniak kein Amin. Wasserfreier Ammoniak ist ganz besonders bevorzugt; dabei bedeutet wasserfrei einen Wassergehalt unter 1 Gew.-%, bevorzugt unter 1000 ppm und insbesondere unter 100 ppm bezogen auf das Gewicht.Particularly preferred is ammonia alone, i. It is particularly preferable to use no amine in addition to ammonia. Anhydrous ammonia is most preferred; Anhydrous means a water content below 1 wt .-%, preferably below 1000 ppm and in particular below 100 ppm by weight.
Die Menge des eingesetzten Ammoniaks bzw. Amins richtet sich u.a. nach Art und Menge des Katalysators, z.B. des Nickel(0)-Katalysators und/oder der Liganden, und - sofern mitverwendet - nach Art und Menge der Lewis-Säure, die bei der Hydrocyanie- rung als Promotor eingesetzt wird. Üblicherweise beträgt das Molverhältnis von Ammoniak bzw. Aminfunktion zu Lewis-Säure mindestens 1 : 1. Die Obergrenze dieses Molverhältnisses ist in der Regel unkritisch und beträgt beispielsweise 100 : 1 ; der Ü- berschuss an Ammoniak bzw. Amin sollte jedoch nicht so groß sein, dass sich der Ni(0)-Komplex bzw. dessen Liganden zersetzen. Bevorzugt beträgt das Molverhältnis Ammoniak bzw. Aminfunktion zu Lewis-Säure 1 : 1 bis 10 : 1 , besonders bevorzugt 1 ,5 : 1 bis 5 : 1 , und insbesondere etwa 4,0 : 1. Sofern man eine Mischung aus Ammoniak und Amin verwendet, gelten diese Molverhältnisse für die Summe aus Ammoniak und Aminfunktionen.The amount of ammonia or amine used depends inter alia on the type and amount of the catalyst, for example the nickel (0) catalyst and / or the ligands, and - if used - on the type and amount of Lewis acid, in the hydrocyanine - tion is used as a promoter. The molar ratio of ammonia or amine function to Lewis acid is usually at least 1: 1. The upper limit of this molar ratio is generally not critical and is for example 100: 1; However, the excess of ammonia or amine should not be so great that the Ni (0) complex or its ligands decompose. The molar ratio of ammonia or amine function to Lewis acid is preferably 1: 1 to 10: 1, more preferably 1: 5: 1 to 5: 1, and in particular about 4.0: 1, if a mixture of ammonia and amine is used , These molar ratios apply to the sum of ammonia and amine functions.
Die Temperatur bei der Behandlung mit Ammoniak bzw. Amin ist üblicherweise nicht kritisch und beträgt beispielsweise 10 bis 140, bevorzugt 20 bis 100 und insbesondere 20 bis 900C. Auch der Druck ist in der Regel nicht kritisch.The temperature in the treatment with ammonia or amine is usually not critical and is for example 10 to 140, preferably 20 to 100 and in particular 20 to 90 0 C. The pressure is usually not critical.
Der Ammoniak bzw. das Amin kann dem Reaktionsaustrag gasförmig, flüssig (unter Druck stehend) oder gelöst in einem Lösungsmittel zugegeben werden. Als Lösungsmittel eignen sich z.B. Nitrile, insbesondere solche, die bei der Hydrocyanierung vorliegen, und weiterhin aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe, wie man sie bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Extraktionsmittel verwen- det, beispielsweise Cyclohexan, Methylcyclohexan, n-Heptan oder n-Octan.The ammonia or the amine can be added to the reaction effluent in gaseous form, liquid (under pressure) or dissolved in a solvent. Suitable solvents are e.g. Nitriles, in particular those which are present in the hydrocyanation, and furthermore aliphatic, cycloaliphatic or aromatic hydrocarbons, as used in the inventive method as an extractant, for example, cyclohexane, methylcyclohexane, n-heptane or n-octane.
Die Ammoniak- bzw. Aminzugabe erfolgt in üblichen Vorrichtungen, beispielsweise solchen zur Gaseinleitung oder in Flüssigkeitsmischern. Der dabei in vielen Fällen ausfallende Feststoff kann entweder im Reaktionsaustrag verbleiben, d.h. der Extraktion wird eine Suspension zugeführt, oder durch Sedimentieren (Querstromfiltration), Zentri- fugieren (Zentrifugalabscheider), Filter oder durch eine Bandkammer, eventuell nachgespült, oder wie in d) beschrieben, abgetrennt werden.The ammonia or amine addition is carried out in conventional devices, for example those for gas introduction or in liquid mixers. The precipitated in many cases solid can either remain in the reaction, ie. The extraction is fed to a suspension or separated by sedimentation (cross-flow filtration), centrifuging (centrifugal separator), filters or through a belt chamber, possibly rinsed, or as described in d).
In einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im Anschluss an Verfahrensschritt (c) zusätzlich folgender Verfahrensschritt (d) durchgeführt: d) Destillation des Stromes 3 unter Erhalt eines Stromes 5 als Kopfprodukt, der den überwiegenden Teil des Extraktionsmittels enthält, und eines Stromes 6, der den mindestens einen Hydrocyanierungskatalysator und den überwiegen- den Teil des Verdünnungsmittels enthält.In a particular embodiment of the process according to the invention, the following process step (d) is additionally carried out after process step (c): d) distillation of the stream 3 to obtain a stream 5 as top product which contains the predominant part of the extractant and a stream 6 containing the at least one hydrocyanation catalyst and most of the diluent.
Stufe d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch Figur 2 näher erläutert, wobei die Bezugszeichen 6 und 9 bis 11 die folgenden Bedeutungen haben: 6 Strom 3, enthaltend den überwiegenden Teil des Verdünnungsmittels, desStep d) of the method according to the invention is explained in more detail by FIG. 2, the reference symbols 6 and 9 to 11 having the following meanings: 6 stream 3, containing the major part of the diluent, the
Hydrocyanierungskatalysators und des Extraktionsmittels, siehe auch Figur 1 9 Stufe d)Hydrocyanierungskatalysators and the extractant, see also Figure 1 9 step d)
10 Strom 5, enthaltend den überwiegenden Teil des Extraktionsmittels 1 1 Strom 6, enthaltend den Hydrocyanierungskatalysator und den überwiegenden Teil des VerdünnungsmittelsStream 5, containing the major part of the extractant 1 1 stream 6, containing the hydrocyanation catalyst and the major part of the diluent
Der Verfahrensschritt (d) kann in jeder geeigneten, dem Fachmann bekannten Apparatur durchgeführt werden. Die Destillation des Verfahrensschrittes (d) findet vorzugs- weise in einer oder mehreren Verdampfungsstufen sowie Destillationskolonnen statt.The process step (d) can be carried out in any suitable apparatus known to the person skilled in the art. The distillation of process step (d) preferably takes place in one or more evaporation stages and distillation columns.
Als Einbauten für die Destillationskolonnen werden vorzugsweise strukturierte Blechpackung, strukturierte Gewebepackung, Glockenböden, Dual-flow-Böden oder Schüttungen aus Füllkörpern oder Kombinationen von zwei oder mehreren dieser Klassen von trennwirksamen Einbauten verwendet. Die Destillationskolonne des Verfahrensschrittes (d) kann mit einem oder mehreren flüssigen oder gasförmigen Seitenabzüge ausgeführt sein. Die Destillationskolonne aus Verfahrensschritt (d) kann als Trennwandkolonne mit einem oder mehreren vorhandenen gasförmigen oder flüssigen Seitenabzügen ausgeführt werden.As internals for the distillation columns are preferably structured sheet metal packing, structured fabric packing, bubble trays, dual-flow trays or beds of packing or combinations of two or more of these classes of separating internals used. The distillation column of process step (d) may be carried out with one or more liquid or gaseous side draws. The distillation column from process step (d) can be carried out as a dividing wall column with one or more existing gaseous or liquid side draws.
Die eine oder mehrere Verdampferstufen beziehungsweise die Destillationskolonne des Verfahrensschrittes (d) können insbesondere mit Fallfilmverdampfer, Dünnschichtverdampfer, Naturumlaufverdampfer, Zwangsumlaufentspannungsverdampfer und Mehrphasenwendelrohrverdampfer ausgerüstet sein.The one or more evaporator stages or the distillation column of process step (d) may in particular be equipped with falling film evaporators, thin film evaporators, natural circulation evaporators, forced circulation flash evaporators and multiphase spiral tube evaporators.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mindestens eine der Verdampfereinheiten von Verfahrensschritt (d) mit einem geteilten Sumpf betrieben, wobei man aus einem ersten Sumpf der betreffenden Verdampferstufe den im Verhältnis zum Sumpfabzugsstrom im Allgemeinen großen Umlaufstrom zum Verdampfer fährt, den flüssigen Ablaufstrom aus dem Verdampfer jedoch nicht direkt in den Sumpf zurückgibt, sondern in einen zweiten Sumpf, der vom ersten Sumpf getrennt ist, auffängt, aus dem zweiten Sumpf den Sumpfabzugsstrom erhält und den verbleibenden Überschuss vom Verdampferumlaufstrom in den ersten Sumpf überlaufen lässt, wobei als Sumpfabzugsstrom aus dem zweiten Sumpf eine Mischung erhal- ten wird, die gegenüber dem Abzug aus dem ersten Sumpf an Leichtsiedern abge- reichert ist.In a further embodiment of the method according to the invention, at least one of the evaporator units of process step (d) is operated with a divided bottom, wherein the circulating stream, which is generally large relative to the bottom draw stream, is passed from a first bottom of the relevant evaporator stage to the evaporator However, evaporator does not return directly into the sump, but in a second sump, which is separated from the first sump, receives, receives from the second sump the bottom draw stream and the remaining excess from the evaporator recirculation flow into the first sump overflow, being used as bottom draw stream from the second Swamp will receive a mixture that is compared to the deduction from the first swamp of low-boiling enriched.
Der absolute Druck in Verfahrenschritt (d) beträgt vorzugsweise 0,001 bis 2,0 bar, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,5 bar. Die Destillation wird so durchgeführt, dass die Temperatur im Sumpf der Destillationsapparatur vorzugsweise 40 bis 150 0C, besonders bevorzugt 70 bis 120 0C, insbesondere 80 bis 100 0C, beträgt. Die Destillation wird so durchgeführt, dass die Temperatur am Kopf der Destillationsapparatur vorzugsweise -15 bis 100 0C, besonders bevorzugt 0 bis 60 0C, insbesondere 20 bis 50 0C, beträgt. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die zuvor genannten Temperaturbereiche sowohl am Kopf als auch im Sumpf eingehalten.The absolute pressure in process step (d) is preferably 0.001 to 2.0 bar, more preferably 0.01 to 0.5 bar. The distillation is conducted so that the temperature in the bottom of the distillation apparatus is preferably 40 to 150 0 C, particularly preferably 70 to 120 0 C, in particular 80 to 100 0 C, is. The distillation is carried out so that the temperature at the top of the distillation apparatus preferably -15 to 100 0 C, more preferably 0 to 60 0 C, in particular 20 to 50 0 C, is. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, the abovementioned temperature ranges are observed both at the top and in the bottom.
Bei der Abtrennung des Extraktionsmittels zur Rückgewinnung des Katalysators gemäß Verfahrensschritt d) wird in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verdünnungsmittel als Zwischensieder zur Destillation gegeben. Dieser Lösemittelwechsel hat zum einen den Vorteil, dass eine effektive Abreicherung des Extraktionsmittels aus dem hoch siedenden Katalysatorstrom bei Verdampfertemperaturen möglich wird, die niedrig genug sind, um den jeweilig eingesetzten Nickelkatalysator und insbesondere den Chelatliganden nicht thermisch zu schädigen, wobei der Druck noch hoch genug ist, um das im Vergleich zu den Katalysatorbestandteilen ver- gleichsweise leichtsiedende Extraktionsmittel am Kopf der Verdampferstufe oder Destillationskolonne noch bei üblichen Kühlwassertemperaturen von 25 bis 50 0C kondensieren zu können. Der Lösungsmittelwechsel hat zudem den Vorteil, dass die Fliessfähigkeit und die Einphasigkeit der Katalysatorlösung sichergestellt wird, da, abhängig von Temperatur und Restgehalt an Extraktionsmittel - ohne den Zusatz des Verdün- nungsmittels - gegebenenfalls Katalysatorbestandteile auskristallisieren können. Dabei wirkt sich das Verdünnungsmittel, das beispielsweise von den Extraktionsmitteln Cyclohexan oder Methylcyclohexan je nach Druckverhältnissen nur schwer oder wegen Minimumsdampfdruckazeotropbildung gar nicht vollständig abtrennbar ist, bei einem Anteil von vorzugsweise bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt bis 5 Gew.-%, ins- besondere bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Extraktionsmittelzulauf- stroms zur Extraktionskolonne in Verfahrensschritt (c), nicht störend auf das erfindungsgemäße Verfahren aus.In the separation of the extractant to recover the catalyst according to process step d), in a preferred embodiment of the present invention, a diluent is added as an intermediate for distillation. This solvent change has, on the one hand, the advantage that effective depletion of the extractant from the high-boiling catalyst stream is possible at evaporator temperatures which are low enough not to damage the particular nickel catalyst used, and in particular the chelate ligands, while the pressure is still high enough in order to condense the comparable compared to the catalyst components tively low-boiling extraction agent at the head of the evaporator stage or distillation column even with conventional cooling water temperatures of 25 to 50 0 C. The solvent change also has the advantage that the flowability and the single-phase of the catalyst solution is ensured since, depending on the temperature and residual content of extractant - without the addition of the diluent - possibly catalyst components can crystallize. In this case, the diluent, which is difficult or impossible to completely separate, for example, from the extractants cyclohexane or methylcyclohexane, depending on the pressure conditions or due to Mindestsdampfdruckazebildung at a proportion of preferably up to 10 wt .-%, particularly preferably up to 5 wt .-%, ins - Particular to 1 wt .-%, based on the total amount of Extractmittelzulauf- stream to the extraction column in process step (c), not disturbing to the inventive method.
Der in Verfahrensschritt (d) erhaltene Strom 5, enthaltend den überwiegenden Teil des Extraktionsmittel, wird in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest teilweise in den Extraktionsschritt (c) zurückgeführt. Dabei wird der recyclierte Strom 5 vorzugsweise vor dem Extraktionsschritt (c) getrocknet, so dass der Wassergehalt in diesem Strom vorzugsweise weniger als 100 ppm, besonders bevorzugt weniger als 50 ppm, insbesondere weniger als 10 ppm, beträgt.The stream 5 obtained in process step (d), comprising most of the extractant, is at least partly recycled to the extraction step (c) in a preferred embodiment of the process according to the invention. The recycled stream 5 is preferably dried before the extraction step (c), so that the water content in this stream is preferably less than 100 ppm, more preferably less than 50 ppm, in particular less than 10 ppm.
Der in Verfahrensschritt (d) erhaltene Strom 6, enthaltend den Katalysator, wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest teilweise in die Hydrocyanierung des Verfahrensschritts (a) zurückgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beträgt der Anteil an Extraktionsmittel in dem Strom 6 vorzugsweise weniger als 10 Gew.-%, besonders bevorzugt weniger als 5 Gew.-%, insbesondere weniger als 1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge von Strom 6.The stream 6 obtained in process step (d), comprising the catalyst, is recycled in a further preferred embodiment of the process according to the invention at least partially into the hydrocyanation of process step (a). In a preferred embodiment of the process according to the invention, the proportion of extractant in stream 6 is preferably less than 10% by weight, especially preferably less than 5% by weight, in particular less than 1% by weight, based on the total amount of stream 6.
Da die Abtrennung des Extraktionsmittels von dem Katalysator somit nicht zwingend quantitativ erfolgt, kann sich gegebenenfalls ergeben, dass noch in Strom 6 enthaltenes Extraktionsmittel ebenfalls in die Hydrocyanierungsstufe zurückgeführt wird. Dieses Extraktionsmittel wird dann in der sich anschließenden oben beschriebenen Verfahrensstufe (b) im Wesentlichen in den Strom 1 , enthaltend Pentennitrile, überführt und kann sich dort ggf. aufpegeln, wenn nicht abgetrennt wird, z.B. durch Destillation vor der Rückführung.Since the separation of the extractant from the catalyst is thus not necessarily quantitative, it may be found that extractant still contained in stream 6 is also recycled to the hydrocyanation stage. This extractant is then in the subsequent process step (b) described above substantially in the stream 1, containing pentenenitriles, transferred, and may possibly level up there if it is not separated, for. by distillation before recycling.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Strom 1 , der in dem Verfahrensschritt (b) erhalten wird, ganz oder teilweise, gegebenenfalls nach destillativer Aufarbeitung, in den Verfahrensschritt (a) zurückgeführt.In a further embodiment of the process according to the invention, stream 1, which is obtained in process step (b), is recycled in process step (a), in whole or in part, if appropriate after working up by distillation.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei der Destillation in Schritt d) das Verdünnungsmittel als Zulauf zur Destillationskolonne verwendet. Das Pentennitril siedet bei einer höheren Temperatur als das Extraktionsmittel und gelangt somit überwiegend in den Sumpf, dadurch kann gegebenenfalls die Tem- peratur im Destillationssumpf begrenzt werden, um den Hydrocyanierungskatalysator thermisch zu schonen.In a further embodiment of the process according to the invention, the diluent is used as feed to the distillation column in the distillation in step d). The pentenenitrile boils at a higher temperature than the extractant and thus passes predominantly into the bottom, thereby optionally the temperature in the distillation bottoms can be limited in order to protect the hydrocyanation catalyst thermally.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der in Verfahrensschritt (d) erhaltene Strom 5 ganz oder teilweise, bevorzugt > 90 Gew.-%, be- sonders bevorzugt > 95 Gew.-%, insbesondere > 99 Gew.-% in Verfahrensschritt (c) zurückgeführt.In a further embodiment of the process according to the invention, the stream 5 obtained in process step (d) is completely or partially, preferably> 90% by weight, more preferably> 95% by weight, in particular> 99% by weight in process step ( c) returned.
In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der in Verfahrensschritt (d) erhaltene Strom 6 gegebenenfalls nach Regenerierung, gegebenen- falls auch in Gegenwart des Verdünnungsmittels, in Verfahrensschritt (a) zurückgeführt.In a further embodiment of the process according to the invention, the stream 6 obtained in process step (d) is optionally recycled to process step (a) after regeneration, if appropriate also in the presence of the diluent.
Unter Regenerierung im Sinne des vorliegenden Verfahrens wird eine reduktive Behandlung des in Verfahrensschritt (d) erhaltenen Produktstromes verstanden, wie sie beispielsweise in DE 103 51 002 A1 beschrieben wird.Regeneration in the sense of the present process is understood to mean a reductive treatment of the product stream obtained in process step (d), as described, for example, in DE 103 51 002 A1.
Dadurch wird der in dem Produktstrom enthaltene freie Ligand nach dem erfindungsgemäßen Verfahren somit wieder zu einem Nickel(0)-Komplex umgesetzt. Das in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Reduktionsmittel ist vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Metallen, die elektropositiver als Nickel sind, Metallalkylen, elektrischem Strom, komplexen Hydriden und Wasserstoff.As a result, the free ligand contained in the product stream is thus converted again into a nickel (0) complex by the process according to the invention. The reducing agent used in the process according to the invention is preferably selected from the group consisting of metals which are more electropositive than nickel, metal alkyls, electric current, complex hydrides and hydrogen.
Wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Reduktionsmittel ein Metall, das elektropositiver als Nickel ist, verwendet wird, so ist dieses Metall vorzugsweise ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Natrium, Lithium, Kalium, Magnesium, Calcium, Barium, Strontium, Titan, Vanadium, Eisen, Kobalt, Kupfer, Zink, Cadmium, Aluminium, Gallium, Indium, Zinn, Blei und Thorium. Besonders bevorzugt sind hierbei Eisen und Zink. Wird Aluminium als Reduktionsmittel verwendet, so ist es von Vorteil, wenn dieses durch Reaktion mit einer katalytischen Menge Quecksilber(ll)-Salz oder Metallalkyl voraktiviert wird. Bevorzugt wird für die Voraktivierung Triethylaluminium in einer Menge von vorzugsweise 0,05 bis 50 Mol.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 10 Mol-%, verwendet. Das Reduktionsmetall ist vorzugsweise fein verteilt, wobei der Aus- druck „fein verteilt" bedeutet, dass das Metall in einer Partikelgröße von weniger als 10 mesh, besonders bevorzugt weniger als 20 mesh, verwendet wird.When a metal which is more electropositive than nickel is used as the reducing agent in the process according to the invention, this metal is preferably selected from the group consisting of sodium, lithium, potassium, magnesium, calcium, barium, strontium, titanium, vanadium, iron, Cobalt, copper, zinc, cadmium, aluminum, gallium, indium, tin, lead and thorium. Particularly preferred are iron and zinc. When aluminum is used as the reducing agent it is advantageous to pre-activate it by reaction with a catalytic amount of mercury (II) salt or metal alkyl. For the preactivation, triethylaluminum is preferably used in an amount of preferably 0.05 to 50 mol%, particularly preferably 0.5 to 10 mol%. The reducing metal is preferably finely divided, the term "finely divided" meaning that the metal is used in a particle size of less than 10 mesh, more preferably less than 20 mesh.
Wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Reduktionsmittel ein Metall verwendet wird, das elektropositiver ist als Nickel, so beträgt die Menge an Metall vorzugsweise 0,1 bis 50 Gew.-%, bezogen auf die Reaktionsmasse.In the method of the present invention, when the reducing agent used is a metal which is more electropositive than nickel, the amount of metal is preferably 0.1 to 50% by weight based on the reaction mass.
Wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren als Reduktionsmittel Metallalkyle verwendet werden, so handelt es sich bevorzugt um Lithiumalkyle, Natriumalkyle, Magnesium- alkyle, insbesondere Grignard-Reagenzien, Zinkalkyle oder Aluminiumalkyle. Beson- ders bevorzugt sind Aluminiumalkyle, wie Trimethylaluminium, Triethylaluminium, Tri- isopropylaluminium oder Mischungen hiervon, insbesondere Triethylaluminium. Die Metallalkyle können in Substanz oder gelöst in einem inerten organischen Lösemittel, wie Hexan, Heptan oder Toluol, eingesetzt werden.If metal alkyls are used as reducing agents in the process according to the invention, these are preferably lithium alkyls, sodium alkyls, magnesium alkyls, in particular Grignard reagents, zinc alkyls or aluminum alkyls. Particular preference is given to aluminum alkyls, such as trimethylaluminum, triethylaluminum, triisopropylaluminum or mixtures thereof, in particular triethylaluminum. The metal alkyls can be used in bulk or dissolved in an inert organic solvent, such as hexane, heptane or toluene.
Wenn in dem erfindungsgemäßen Verfahren komplexe Hydride als Reduktionsmittel verwendet werden, so werden bevorzugt Metallaluminiumhydride, wie Lithiumaluminiumhydrid, oder Metallborhydride, wie Natriumborhydrid, eingesetzt.When complex hydrides are used as the reducing agent in the process of the present invention, it is preferable to use metal aluminum hydrides such as lithium aluminum hydride or metal borohydrides such as sodium borohydride.
Das molare Verhältnis der Redoxäquivalente zwischen der Nickel(ll)-Quelle und dem Reduktionsmittel beträgt vorzugsweise 1 : 1 bis 1 : 100, besonders bevorzugt 1 : 1 bis 1 : 50, insbesondere 1 : 1 bis 1 : 5.The molar ratio of the redox equivalents between the nickel (II) source and the reducing agent is preferably 1: 1 to 1: 100, more preferably 1: 1 to 1:50, in particular 1: 1 to 1: 5.
Der als erfindungsgemäß als Verdünnungsmittel eingesetzte Kohlenwasserstoff verhält sich in den beiden Destillationen b) und d) des erfindungsgemäßen Verfahrens, einer- seits der Abtrennung von 3-Pentennitril nach der Hydrocyanierung und andererseits der optionalen Abtrennung des Extraktionsmittels nach der Extraktion, obwohl er in beiden Fällen mit dem Katalysator über Sumpf abgenommen wird, als Zwischensieder, wodurch die Temperaturen im Kolonnensumpf begrenzt werden und ein thermischer Abbau des Katalysators vermieden wird.The hydrocarbon used as diluent according to the invention behaves in the two distillations b) and d) of the process according to the invention, on the one hand the separation of 3-pentenenitrile after the hydrocyanation and on the other hand the optional separation of the extractant after extraction, although he both cases with the catalyst is removed via the bottom, as intermediate boiler, whereby the temperatures are limited in the column bottom and thermal degradation of the catalyst is avoided.
Die wesentlichen Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen somit darin, dass aufgrund der vollständigen Abtrennung von 3-Pentennitril aus der Reaktionsmischung vor der extraktiven Aufarbeitung in der Extraktion das Phasenverhältnis und der Verteilungskoeffizient positiv verändert werden und diese durch das Vorhandensein des Zwischensieders „Verdünnungsmittel" temperaturschonend und ohne Auskristallisieren des Hydrocyanierungskatalysators, insbesondere des freien Liganden, vorgenommen werden kann. Dadurch können kleinere und günstigere Vorrichtungen für die Extraktion verwendet werden. Außerdem wird weniger Extraktionsmittel benötigt, sodass bei der späteren Destillation weniger verdampft und kondensiert wird, wodurch Energie eingespart wird. Diese vollständige Abtrennung von 3-Pentennitril wird dadurch möglich, dass der Reaktionsmischung ein Kohlenwasserstoff zugesetzt wird, der die oben genannten Eigenschaften aufweist.The essential advantages of the method according to the invention are thus that due to the complete separation of 3-pentenenitrile from the reaction mixture before the extractive workup in the extraction, the phase ratio and the distribution coefficient are positively changed and this by the presence of the intermediate boiler "diluent" temperature-friendly and without This makes it possible to use smaller and more favorable equipment for extraction and requires less extractant so that less vapor is evaporated and condensed during later distillation, thus saving energy of 3-pentenenitrile is made possible by adding to the reaction mixture a hydrocarbon having the above-mentioned properties.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung von Verdünnungsmitteln in einem Verfahren zur Herstellung von Adipodinitril enthaltenden Mischungen zur Sen- kung der Sumpftemperatur bei der Reinigung des Produkts, zur Senkung des thermischen Abbaus des Katalysators und zur Vermeidung des Auskristallisierens des Katalysators während des Verfahrens.The present invention also relates to the use of diluents in a process for the preparation of adiponitrile-containing mixtures for lowering the bottom temperature in the purification of the product, to reduce the thermal degradation of the catalyst and to prevent the crystallization of the catalyst during the process.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Beispiele näher erläutertThe present invention will be explained in more detail with reference to the following examples
BeispieleExamples
Beispiel 1 :Example 1 :
In einem 500 ml-Kolben mit Rührer werden unter Argon 195,0 g (4 Gew.-% in Penten- nitril, 0,06 mol) NiC^-Suspension in Weißöl (163 g) suspendiert, mit Chelatlösung (70 g, 65% in Weißöl) versetzt und auf 75 0C erwärmt. Danach wird Zinkpulver (4,2 g, 0,064 mol) zugesetzt und 4 h bei 75 0C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur ist der Ansatz zweiphasig. Die Oberphase weist einen Ni(0)-Wert von 0 Gew.-% auf, die Unterphase einen Ni(0)-Wert von 1 ,2 Gew.-% auf.In a 500 ml flask with stirrer under argon 195.05 g (4 wt .-% in pentenenitrile, 0.06 mol) of NiC ^ suspension in white oil (163 g), with chelate solution (70 g, 65 % in white oil) and heated to 75 0 C. Then zinc powder (4.2 g, 0.064 mol) is added and stirred at 75 0 C for 4 h. After cooling to room temperature, the batch is biphasic. The upper phase has a Ni (0) value of 0 wt .-%, the lower phase has a Ni (0) value of 1, 2 wt .-% to.
Dem Reaktionsgemisch werden 187 g Adipodinitril zugegeben und 15 min. gerührt. Nach erfolgter Phasentrennung weist die Oberphase einen Ni(0)-Wert von 0 Gew.-%, die Unterphase einen Ni(0)-Wert von 0,6 Gew.-% auf. Das erhaltene 3-Pentenitril wird am Rotationsverdampfer bei 95 0C und 30 mbar bis auf einen Restgehalt von ca. 10 Gew.-% abgezogen. Das Reaktionsgemisch bleibt weiterhin zweiphasig flüssig ho- mögen. Die Oberphase weist einen Ni(0)-Wert von 0 Gew.-%, die Unterphase einen Ni(0)-Wert von 0,8 Gew.-% auf.187 g of adiponitrile are added to the reaction mixture and 15 min. touched. After phase separation, the upper phase has a Ni (0) value of 0 wt .-%, the lower phase has a Ni (0) value of 0.6 wt .-%. The resulting 3-pentenenitrile is to a residual content of about 10 removed on a rotary evaporator at 95 0 C and 30 mbar wt .-%. The reaction mixture continues to remain liquid in two phases. to like. The upper phase has a Ni (0) value of 0 wt .-%, the lower phase has a Ni (0) value of 0.8 wt .-%.
Beispiel 2:Example 2:
In einem 500 ml-Kolben mit Rührer werden unter Argon 195,0 g (4 Gew.-% in Penten- nitril, 0,06 mol) NiC^-Suspension in Mihagol® (163 g) suspendiert, mit Chelatlösung (70 g, 65% in Weißöl) versetzt und auf 75 0C erwärmt. Danach wird Zinkpulver (4,2 g, 0,064 mol) zugesetzt und 4 h bei 75 0C gerührt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur ist der Ansatz zweiphasig. Die Oberphase weist einen Ni(0)-Wert von 0,2 Gew.-% auf, die Unterphase einen Ni(0)-Wert von 1 ,0 Gew.-% auf.195.0 g (4% by weight in pentenenitrile, 0.06 mol) of NiCl suspension in Mihagol® (163 g) are suspended under argon in a 500 ml flask with stirrer, with chelate solution (70 g, 65% in white oil) and heated to 75 0 C. Then zinc powder (4.2 g, 0.064 mol) is added and stirred at 75 0 C for 4 h. After cooling to room temperature, the batch is biphasic. The upper phase has a Ni (0) value of 0.2 wt .-%, the lower phase to a Ni (0) value of 1, 0 wt .-% to.
Dem Reaktionsgemisch werden 187 g Adipodinitril zugegeben und 15 min. gerührt. Nach erfolgter Phasentrennung weist die Oberphase einen Ni(0)-Wert von 0 Gew.-%, die Unterphase einen Ni(0)-Wert von 0,75 Gew.-% auf. Das erhaltene 3-Pentenitril wird am Rotationsverdampfer bei 95 0C und 30 mbar bis auf einen Restgehalt von ca. 10 Gew.-% abgezogen. Das Reaktionsgemisch bleibt weiterhin zweiphasig flüssig homogen. Die Oberphase weist einen Ni(0)-Wert von 0 Gew.-%, die Unterphase einen Ni(O )-Wert von 1 ,1 Gew.-% auf.187 g of adiponitrile are added to the reaction mixture and 15 min. touched. After phase separation, the upper phase has a Ni (0) value of 0 wt .-%, the lower phase has a Ni (0) value of 0.75 wt .-%. The resulting 3-pentenenitrile is to a residual content of about 10 removed on a rotary evaporator at 95 0 C and 30 mbar wt .-%. The reaction mixture remains two-phase liquid homogeneous. The upper phase has a Ni (0) value of 0 wt .-%, the lower phase has a Ni (O) value of 1, 1 wt .-% on.
In den Beispielen 1 und 2 wird ein Chelatligand der folgenden Formel gemäß DE 103 51 002 A1 eingesetzt:Examples 1 and 2 use a chelate ligand of the following formula according to DE 103 51 002 A1:
Figure imgf000032_0001
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Die Bestimmung des Ni(0)-Gehaltes erfolgt nach der in DE 10351000 A1 offenbarten Methode. Hierzu werden die Lösungen mit Tri(m/p-tolyl)phosphit (typischerweise 1 g Phosphit pro 1 g Lösung) versetzt und ca. 30 Min bei 80 0C gehalten, um eine vollständige Umkomplexierung zu erzielen. Anschließend wird für die elektrochemische Oxida- tion in einer cyclovoltametrischen Messapparatur die Strom-Spannungs-Kurve in ru hender Lösung gegen eine Referenzelektrode gemessen, der der Konzentration entsprechende Peakstrom ermittelt und über eine Kalibrierung mit Lösungen bekannter Ni(0)-Konzentration der Ni(O)-Gehalt der Testlösung - korrigiert um die nachträgliche Verdünnung mit Tri(m/p-tolyl)phosphit - bestimmt. Die genannten Ni(0)-Werte geben den nach dieser Methode bestimmten Gehalt an Ni(O) in Gew.-% bezogen auf die gesamte Reaktionslösung an. The determination of the Ni (0) content is carried out according to the method disclosed in DE 10351000 A1. For this purpose, the solutions with tri (m / p-tolyl) phosphite (phosphite typically 1 g per 1 g solution) are added and 30 min at 80 0 C maintained in order to achieve a complete recomplexing. Subsequently, for electrochemical oxidation in a cyclovoltametric measuring apparatus, the current-voltage curve in ru measured solution against a reference electrode, which determines the concentration corresponding peak current and a calibration with solutions of known Ni (0) concentration of the Ni (O) content of the test solution - corrected by the subsequent dilution with tri (m / p-tolyl) phosphite - determined. The stated Ni (0) values indicate the content of Ni (O) in% by weight, based on the total reaction solution, determined by this method.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Adipodinitril enthaltenden Mischungen, das durch die vorliegenden Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:1. A process for the preparation of adiponitrile-containing mixtures, which is characterized by the present process steps:
a) Umsetzung von 3-Pentennitril mit Cyanwasserstoff in Gegenwart eines Hydrocyanierungskatalysators, eines Promotors und eines Verdünnungsmittels unter Erhalt eines Hydrocyanierungsaustrages, der 3- Pentennitril, Adipodinitril, Methylglutardinitril, Ethylsuccinonitril, das Verdünnungsmittel, den Hydrocyanierungskatalysator, den Promotor und gegebenenfalls Abbauprodukte des Katalysators enthält; b) Destillation des Hydrocyanierungsaustrags aus Schritt a) unter Erhalt eines Stromes 1 als Kopfprodukt, der 3-Pentennitril enthält, und eines Stromes 2 als Sumpfprodukt, der Adipodinitril, Methylglutardinitril, Ethylsuccinonitril, den überwiegenden Teil des Verdünnungsmittels, des Hydrocyanierungskatalysators und des Promotors enthält; c) Extraktion des Stromes 2 mit einem Extraktionsmittel unter Erhalt eines Stromes 3, der den überwiegenden Teil des Verdünnungsmittels, des Hydrocyanierungskatalysators und des Extraktionsmittels enthält, und eines Stromes 4, der den überwiegenden Teil des Adipodinitrils, Me- thylglutardinitrils, Ethylsuccinonitrils und des Promotors enthält.a) reacting 3-pentenenitrile with hydrogen cyanide in the presence of a hydrocyanation catalyst, a promoter and a diluent to obtain a hydrocyanation output comprising 3-pentenenitrile, adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, the diluent, the hydrocyanation catalyst, the promoter and optionally decomposition products of the catalyst; b) distilling the hydrocyanation effluent from step a) to obtain a stream 1 overhead product containing 3-pentenenitrile and a stream 2 bottoms product containing adiponitrile, methylglutaronitrile, ethylsuccinonitrile, most of the diluent, hydrocyanation catalyst and promoter; c) extraction of the stream 2 with an extractant to obtain a stream 3 containing the major part of the diluent, the hydrocyanation catalyst and the extractant, and a stream 4 containing the major part of the adiponitrile, methylglutardinitrile, ethylsuccinonitrile and the promoter ,
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass im Anschluss an Ver- fahrenschritt (c) zusätzlich folgender Verfahrensschritt (d) durchgeführt wird:2. The method according to claim 1, characterized in that subsequent to method step (c) additionally the following method step (d) is carried out:
d) Destillation des Stromes 3 unter Erhalt eines Stromes 5 als Kopfprodukt, der den überwiegenden Teil des Extraktionsmittels enthält, und eines Stromes 6, der den mindestens einen Hydrocyanierungskatalysator und den überwiegenden Teil des Verdünnungsmittels enthält.d) distilling the stream 3 to obtain a stream 5 as top product containing the major part of the extractant, and a stream 6 containing the at least one hydrocyanation catalyst and the major part of the diluent.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Reakti- onsaustrag der Hydrocyanierung während oder nach Schritt a) bzw. der Strom 2 während oder nach Schritt b) mit Ammoniak oder einem primären, sekundären oder tertiären aromatischen oder aliphatischen Amin behandelt wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the reaction onsaustrag the hydrocyanation during or after step a) or the stream 2 during or after step b) treated with ammonia or a primary, secondary or tertiary aromatic or aliphatic amine becomes.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in Verfahrensschritt (d) erhaltene Strom 6 zumindest teilweise in die Hydrocyanierung des Verfahrensschritts (a) zurückgeführt wird. όό4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the stream 6 obtained in process step (d) is at least partially recycled to the hydrocyanation of process step (a). όό
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsmittel einen Siedepunkt bei Normaldruck von 145 bis 300 0C aufweist.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the diluent has a boiling point at atmospheric pressure of 145 to 300 0 C.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsmittel wenigstens eine aliphatische lineare oder verzweigte Verbindung oder wenigstens eine ein- oder mehrkernige aromatische Verbindung, die gegebenenfalls mit linearen oder verzweigten Alkylresten substituiert ist, oder ei- ne Mischung davon ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the diluent is at least one aliphatic linear or branched compound or at least one mononuclear or polynuclear aromatic compound which is optionally substituted with linear or branched alkyl radicals, or a mixture thereof is.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt c) dem Strom 2 eine unpolare aprotische Flüssigkeit F hinzugefügt wird.7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that in step c) the stream 2, a non-polar aprotic liquid F is added.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Extraktionsmittel ein Kohlenwasserstoff K mit 6 bis 14 Kohlenstoffatomen eingesetzt wird.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that a hydrocarbon K having 6 to 14 carbon atoms is used as the extraction agent.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als 3-Pentennitril ein Gemisch isomerer Pentennitrile eingesetzt wird.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that a mixture of isomeric pentenenitriles is used as 3-pentenenitrile.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der in Verfahrensschritt (b) erhaltene Strom 1 ganz oder teilweise gegebenenfalls nach destillativer Aufarbeitung in Verfahrensschritt (a) zurückgeführt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the stream 1 obtained in process step (b) wholly or partly, optionally after work-up by distillation in process step (a) is recycled.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der in Verfahrensschritt (d) erhaltene Strom 5 zumindest teilweise in den Extraktionsschritt (c) zurückgeführt wird.1 1. The method according to any one of claims 2 to 10, characterized in that the stream 5 obtained in step (d) is at least partially recycled to the extraction step (c).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das eingesetzte 3-Pentennitril aus einer homogenen Hydrocyanierung von 1 ,3- Butadien stammt.12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that the 3-pentenenitrile used is derived from a homogeneous hydrocyanation of 1, 3-butadiene.
13. Verwendung von Verdünnungsmitteln in einem Verfahren zur Herstellung von Adipodinitril enthaltenden Mischungen zur Senkung der Sumpftemperatur bei der13. Use of diluents in a process for the preparation of adiponitrile-containing mixtures for lowering the bottom temperature in the
Reinigung des Produkts, zur Senkung des thermischen Abbaus des Katalysators und zur Vermeidung des Auskristallisierens des Katalysators während des Verfahrens.Purification of the product, to reduce the thermal degradation of the catalyst and to avoid the crystallization of the catalyst during the process.
14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdünnungsmittel einen Siedepunkt bei Normaldruck von 145 bis 300 0C aufweist. 14. Use according to claim 13, characterized in that the diluent has a boiling point at atmospheric pressure of 145 to 300 0 C.
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