DE1568053A1 - Verfahren zur Herstellung von Adipinsaeurenitril (II) - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Adipinsaeurenitril (II)Info
- Publication number
- DE1568053A1 DE1568053A1 DE19661568053 DE1568053A DE1568053A1 DE 1568053 A1 DE1568053 A1 DE 1568053A1 DE 19661568053 DE19661568053 DE 19661568053 DE 1568053 A DE1568053 A DE 1568053A DE 1568053 A1 DE1568053 A1 DE 1568053A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- acrylonitrile
- concentration
- catholyte
- electrolyte
- quaternary ammonium
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 23
- BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N adiponitrile Chemical compound N#CCCCCC#N BTGRAWJCKBQKAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 9
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 58
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims description 16
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 15
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 14
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 5
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000003856 quaternary ammonium compounds Chemical class 0.000 claims 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 125000001453 quaternary ammonium group Chemical group 0.000 claims 1
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 13
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N adipic acid Chemical compound OC(=O)CCCCC(O)=O WNLRTRBMVRJNCN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N dimethylselenoniopropionate Natural products CCC(O)=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 3
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 3
- 238000005341 cation exchange Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical group 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- NTFJXDRAVMOYBG-UHFFFAOYSA-N 2-(2,2-dicyanoethoxymethyl)propanedinitrile Chemical compound N#CC(C#N)COCC(C#N)C#N NTFJXDRAVMOYBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonia chloride Chemical compound [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001361 adipic acid Substances 0.000 description 2
- 235000011037 adipic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000019260 propionic acid Nutrition 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000003115 supporting electrolyte Substances 0.000 description 2
- GVNVAWHJIKLAGL-UHFFFAOYSA-N 2-(cyclohexen-1-yl)cyclohexan-1-one Chemical compound O=C1CCCCC1C1=CCCCC1 GVNVAWHJIKLAGL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150024393 ACT5 gene Proteins 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101150065749 Churc1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100038239 Protein Churchill Human genes 0.000 description 1
- 101100492334 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) ARP1 gene Proteins 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000008051 alkyl sulfates Chemical class 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 239000010405 anode material Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010406 cathode material Substances 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N dioxolead Chemical compound O=[Pb]=O YADSGOSSYOOKMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N propionitrile Chemical compound CCC#N FVSKHRXBFJPNKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000007717 redox polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- ZXUCBXRTRRIBSO-UHFFFAOYSA-L tetrabutylazanium;sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC.CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC ZXUCBXRTRRIBSO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N tetraethylammonium Chemical compound CC[N+](CC)(CC)CC CBXCPBUEXACCNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B3/00—Electrolytic production of organic compounds
- C25B3/20—Processes
- C25B3/29—Coupling reactions
- C25B3/295—Coupling reactions hydrodimerisation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
Kö!n,. Daiciimannhaus ·
P ~AS6f P£ß,*i -Ψ& ; Köln, den 28V November I966
■■.." .FuT/Ax
Bei den "bekannten Verfahren zur Herstellung von Adipin:-
säurenitril diirch. Elektroby.drodinerisierung von Acrylnitril
als Ausgangsmaterial» beispielsweise bei den Verfahren der TJ.S = Ao-Patente 3 193 481.-3 193 5-0 und
3 193 480, ist ein Acrylnitrilgehalt von wenigstens 'ö£s
vorzugsweise von vAenigstens 20 Gewo-^ im Elektrolyt zur .
wirksamen Bildung von Adipinsäurenitril notwendige' Gegenstand
der Erfindung ist ein Verfahren zur wirksamen Herstellung von. Adipinsäurenitril mit der niedrigsten möglichen
AcrylnitrIlkönzentration im Elektrolyt? wodurch
viele Vorteile erzielt; werden, auf die später eingegangen
wird. ■ . . : - " .. : : /-
Gemäß der Erfindung wird Adipinsäurenitril unter Verwendung
eines bestimmten quaternären Amir.oniumsalzes wirksam hergestelltö Trotz der Tatsache., daß Acrylnitril um
nicht mehr als etwa 10$ in einem praktisch brauchbaren
Konzentrationsberoich des erfinduhgsgemäß verwendeten
Salzes gelöst wirdj ist es möglich,., im. Gegensatz zu üblichen Verfahren Adipinsäurenitril. mit sehr hoher Ausbeute
auch: bei niedriger Acrylnitrilkonzentration herzustellen, wenn die Elektrolyse unter Verwendung einer
t Lösung, des. erfindungsgemäß" verwendeten Salzes und Acryl~
• nitril als Eatholyt durchgeführt wird«. :
2Ό 98 H /«!As«
Die oben genannten bekannten Verfahren zur Herstellung
von Adipinsäurenitril durch Elektrchydrodimerisicrung von Acrylnitril haben die folgenden Nachteile: In allgemeinen
erfolgt die Hydrodimerisierung durch !Durchführung der Elektrolyse in einer Elektrolysierzelle, die durch
ein Kationenaustauschdiaph.ragma in einen Ancdenraum und einen Kathodenraum getrennt ist. wobei der Änodenraum
mit einer wässrigen Lösung einer anorganischen Säure und/cder einer· organischen Säure als Anoliyt und der
Kathoüenraum mit einer lösung eines quaternären Amnoniurasalzes
und Acrylnitril als Katholyt gefüllt ist_ Eei dieser Elektrolyse kann die Hauptreaktion? die an der
Kathodenoberflache stattfindet« durch die folgende !Formel
dargestellt \verdenj
20H2 = CHCH + 2H+ + 2e ->
IJC(CH2J4CH
Eei dieser !Reaktion v/erden Wasserstoffionen an der
Kathodenoberfläche verbraucht, und die erforderlichen Wasserstoff ionen v/erden ergänzt durch Wanderung von
Wasserstoffionen, die in der lösung des Anodenraums enthalten
sind, durch das Kationenaustauschdiaphragma in
den Kathodenraunio Diese Wanderung der Wascerstoffionen ist zwangsläufig von einem Übergang von Wascer aus dem
Änodenraum in den Kathodenraum begleitete Die Menge des
auf diese Weise übertragenen Wascers hängt von der Güte oder Leistungsfähigkeit des Kationenaustauschdiaphragmas
ab. beträgt jedoch im allgemeinen 2C-5O g oder mehr pro
Faraday= Demgemäß v/ird das Wascer aus dem Anodenraura in
den Kathodenraum in einer Menge übertragen, die mehr als der Hälfte oder mehr als dem Äquivalent der gebildeten
Adipinsäurenitrllmenge entspricht= Daher ist es unmöglich;
die Zusammensetzung des Katholyten konstant zu halten,
,man
es sei denn5 dacs/.Tasser kontinuierlich durch Ve.rdampfung
es sei denn5 dacs/.Tasser kontinuierlich durch Ve.rdampfung
oder auf andere Weise vom Katholyt entfernt. ' . Dies
bedeutet, daß es bei den üblichen Verfahren nicht möglich ist, eine technisch wirksame Zusammensetzung des Katholyten
2098 U/173 5 >
BAD
aufrecht- zu erhalten= Zur Entfernung von Wascer aus dem
Katholyt kann die Verdampfung die beste Methode sein.
■Da. aber.Acrylnitril einen niedrigeren Siedepunkt als
Wasser hat. ist die Verdampfung von Wasser zwangsläufig
von der Verdampfung von Acrylnitril "begleitet= In dieser
Hinsicht wird natürlich der wirtschaftliche Vorteil mit
steigender Yrascerkonzentration und fallender Acrylnitril--,
konzentration im Katholyt größere Eines der Kennzeichen
der Erfindung ist die Anwendung einer niedrigen Acrylnitrilkonzentration
im Katholyten. . · ·
/ι..ν ... ...Weiterhin muss das gebildete Adipinsäurenitril
zur Produkt gewinnung vcn Katholyt abgetrennt werden*
BdI üblichen Verfahren geschieht dies gewöhnlich durch
Kühlung des Kathoiyten, wobei er sich in zwei Phasen
trennt, oder durch Extraktion des Adipinsäurenitrils mit
einem Lösungsmittel, wie Acrylnitril und/oder Methylenchloridj
Ea jedoch Acrylnitril und Adipinsäurenitril ein sehr ähnliches Lösungsverhalten haben, löst das quaternäre
Ami::oniur.salz, das das Acrylnitril leicht löst., auch
leicht das Adipinsäurenitrilo
Bei Vein;endung des quaternären Ammoniumsalzes, in dem das
..Acrylnitril leicht löslich ist, . ergibt sich dahe3T eine
größere Schwierigkeit bei der Trennung des quaternären
Ammoniumsalzes und des Adipinsäurenitrilsc Pa bei den
bekannten Verfahren die Eycrodimerisierung nur v/irk'ssm
durchgeführt werden kann, wenn die Acrylnitrilkcrizentration
in ICatholyt hoch gehalten v/ird;, ergibt sich; ■ daß die
'wirksame Trennung von Adipinsäurenitril vom Katholyten
schwierig ist. es sei denn, daß die Konzentration an Adipinsäurenitril im Katholyt ebenfalls so hoch gehalten
wird, daß das Konzentrationsverhältnis von Adipinsäure- ' nitril zu Acrylnitril im Katholyt soweit wie möglich erhöht
wirdc In diesem Fall würde die spezifische Leitfähigkeit des Katholyten verschlechtert, was ein weiterer Nach-'
teil ist, ■ Beim Verfahren gemäß der Erfindung kann im Gegen*
2098U/1735
BAD ORIGINAL '
satz zu den üblichen Verfahren Adip-insäurenitrii init
hoher Ausbeute auch bei niedriger Acryinitrilkonzentration im Katholyt hergestellt werden, indem ein Elektrolyt verwendet
wird, der durch Auflösung von Acrylnitril in der wässrigen lösung eines quaternären Ammoniumsalzes hergestellt
Avirdj' das ein möglichst niedriges Lösungsvermögen
für Acrylnitril, hat' oder, in anderen T/orten, in dessen Gegenwart
' /Acrylnitril nicht wesentlich leichter löslich ist als in
Wasser^
Drittens ist Acrylnitril ein gefährlicher und teurer Stoff= Ferner ist es ,ein schlechter Leiter,, Daher würde
die r spezifische Leitfähigkeit um so niedriger sein, ;ie
höher seine Konzentration im Katholyten ist» Dies hat
einen erhöhten Verbrauch an elektrischer Energie pro Mengeneinheit Adipinsäurenitril zur Folge, Beim Verfahren
gemäß der Erfindung ist dagegen die Konzentration von Acrylnitril im Katholyten niedrig,, so daß die mit seiner
Handhabung verbundene Gefahr gering und das Verfahren natürlich sehr wirtschaftlich isto
Beim Verfahren gemäß der Erfindung ergeben sich bei der Herstellung von Adipinsäurenitril mit hoher Ausleute
zahlreiche Vorteile dadurch;, daß die Acrylnitrilkonzen-tration
im Katholyten moglicht niedrig gehalten v/i-rdr Beim bekannten Verfahren kann ein Trägerelektrblyt aus
AlkalisalZj primärem, sekundärem, tertiärem oder quater
närem Air.nioniumsalz verwendet werden-, wenn das Salz in der
Lage ist5 Acrylnitril bis zu einer Konzentration von 1O^
im Elektrolyt zu löscnu Gemäß der Erfindung wird Adipinsäurenitril wirksam durch Elektrolyse einer wässrigen
Acrylnitrillösung von niedriger Konzentration hergestellt,
wobei ein Trägerelektrolyt verwendet wird, in dem Acrylnitril nicht Avesentlich stärker löslich ist als in V,'asrer:
Hit anderen Worten, geiräß der Erfindung ist es möglich.,
Adipinsäurenitril wirksam auch bei niedriger Acrylnitrilkonzentration
herzustellen.-, indem eine ein quaternäres
2098U/1735
BAD ORK31NAL
■Amrconiumsalz enthaltende Elektrolytlösung verwendet .wird;
in der Acrylnitril geringe Löslichkeit hato
Im Gegensatz hierzu vermag ein quaternäres Aimr.oniumsalz,
das einen Alkylrest mit mehr als 3 C-Atomen oder einen aromatischen Ring im Anion und/oder Kation enthält, die
Löslichkeit von Acrylnitril in einer solchen wässrigen
Lösung zu erhöhen5 so daß es für die Zwecke der Erfindung
ungeeignet ist„ .
Für die Zwecke der, Erfindung werden daher als Trägersalz : im Katholyt quaternäre Aismoniumkat ionen verwendet, die
einen an Stickstoff gebundenen Alkylrest mit 1-2 C-Atcrcen
und ein aus Monoalkylsulfat mit 1-2 C-Atomen bestehendes -~
Anion und/oder ein Halogenion enthaltene Die erfindungsgemäß verwendete wässrige Lösung des quaternären Ammoniumsalze
s hat ihren geringsten spezifischen" Y/iderstand bei
einer Salzkonzentraticn im Bereich von 2O40 GeW0-^= Eel
höheren Konzentrationen des Trägersalzes sinkt demzufolge die spezifische Leitfähigkeit5 so daß der Energieverbrauch
pro Mengeneinheit des hergestellten Adipinsäurenitrils sowie auch die Löslichkeit des Acrylnitrils st eigen,, so
daß die Herstellung von Adipinsäurenitril in hohen Ausbeuten nicht möglich ist;, .
Auf die speziellen ouaternären. Ammoniumsalze, die einen
an Stickstoff gebundenen Alkylrest mit nicht mehr als
.3 C-Atomen enthalten,, und die eine der wesentlichen Vor- ■
aussetzungen der Erfindung darstellen, wird nachstehend ausfü"irlicher eingegangen. .. . Ϊ- ' '■'
Bei Verwendung einer solchen wässrigen Lösung des quaternären
. Ammoniumsa^Lzes vn'.rd. der kleinste spezifische Widerstand-des Elektrolyten durch Erhöhung .der:Salzkoiizentratlon
auf ..dss.Maxiiram tei konstant .gehalter-emAeryliiitrilgehalt ge-'fundc-n.Auf
den spezifischen V/iderstand der Elektrolytlösung
und die Löslichkeit des Acrylnitrils wird nach-
2098U/1735 Λ
BAD OraGINAdAÄ! f
stehend eingegangen= Die folgenden Tabellen veranschaulichen die Eeziehung des spezifischen Widerstandes der
wässrigen Lösung des Trägereiektroiyten zur Konzentraticn
des Salzes und die Löslichkeit des Acrylnitrils in der wässrigen Lösung von bestirnter Salzkonzentration
Auch Kenn der.spezifische Widerstand des
wässrigen Elektrolyten? der eine bestimmte .Acrylnitriiraenge
enthält, in Abhängigkeit von der Konzentration des Trägersaizes graphisch dargestellt wird, wird die Konzentration
des Trägersalzes, die dem kleinsten spezifischen Widerstand"·· des Elektrolyten entspricht, nicht
wesentlich verändert.
Spezifischer Widerstand einer wässrigen Lösung ve η Tetraäthylaramoniumäthylsulfat
(20)
Salzkonzentration, Gev/r~^ 10 20 30 40 50 60
Spezifischer Widerstand, Ghirr-47 31 28 29 3-4 43
cm Gew., Löslichkeit
von Acrylnitril in 3Träger wässriger Lösung
11 GeWo-$ (4O0C)
13 Gew.-Ji (2O0C)
13 Gew.-Ji (2O0C)
Tabelle__2
Spezifischer Widerstand von Tetraäthylamir.oniumchlorid
Spezifischer Widerstand von Tetraäthylamir.oniumchlorid
SalzkonzentratioAf Gew,-^ "IQ 20 30 -rO 50
Spezifischer Widerstand. ühr:-cm 21 14 T4 :7 24
Gew. -
Löslichkeit von Acrylnitril in 2f|^iger wässriger Lösung;
8r 7 Gew.ο-55 ('4O0C)
7,6 Gew.-f5 (200C)
be
Dagegen///irken quaternäre Airjuoniumsalze, deren Alky Ire steine
hohe C~Zahl hat, oder Alkarylsulfcnate einen Anstieg
der Acrylnitrilkonzentration im Elektrolyt, wie aus .Tabelle 3 und 4 ersichtlich ist.
2098U/1735
BAD
Spezifischer Widerstand von Lösungen'von Tetraäthylamrr.cnium-p-toluol.suif
cnat ι
Saizkcnsentraticn, Gew.-^ 10 20 50 40 50 60
Spezifischer .Widerstand, Ohm-cm 96 t5 59 5-8 6;i 88
Löslichkeit vcn Acrylnitril in 85 Gew.-#iger Lösung:
20 Gew.-^ ^1O
15,5 Cew.-£
'■Spezifischer Widerstand vcn wäßrigen Lösungen vcn
Tetra-n-butylammoniurcsulfat:
Salzkcnzentration, Gew.-^ 10 20 30 4.0 50 60
Spezifischer Widerstand, 0hm-cm 35. 29 30 36 50 88
Löslichkeit-vcn Acrylnitril in 2 C? .Gew. -#iger wässriger L" sung:
■'. -.'49 ^ (°)
Aus den verstehenden Tabellen ist ersichtlich, daß cei
Eureh'-f'ührun-g der Elektrolyse unter Verwendung eines Trägerelektrolyten
aus einem quaternären A mmcniuirka ti eil mit einerr.
an Stiekstcff gebundenen Alkylrest, der nicht ir.ehr als drei
Kohlenstcffatcme enthält, und Alky!sulfat oder Halogenid
als Anion die Löslichkeit von Acrylnitril etwa \Ο% ceträgt,
wenn die Salzkcnzentraticn im Eereich von O bis zu dem-Kerr
liegt, bei dem der spezifische Widerstand den kleinsten
Wert hat. Bei diesem Wer'o 1st die Löslichkeit vcn Acrylnitril praktisch nicht höher als in Wasser, in dem es·
zn 7,35 Gew.-% bei 2Q°cy zu 7,9 Gew.-% bei 4O0C und zu .
9 Gew.-fo bei 6o°C löslich ist.
■Ganz allgemein erleichtert die Elektrolyse unter diesen
speziellen Bedingungen die Bildung vcn Acrylnitriloligorceren
(z.B. des Hydrotrimeren und Hydrotetrameren von
Acrylnitril j j wenn sich die Konzentration des Acrylnitril^--
der Löslichkeitsgrenze nähert. Wenn die Konzentration des
Äcrylnitrils im Vergleich"zur Löslichkeit niedrig ist, wird
2098 U/1735
BAD ORIGtNAU
ferner Wasserstoffgas gebildet, wobei PropionsäurenitriJ
als unerwünschtes Nebenprodukt anfällt,. Daher kann der
optimale Punkt für die v/irksame Herstellung von. /.dipinsäurenitril
unter Verwendung von quaternären Amr.on:iunsalzen
mit einem Alkylrcst. der nicht mehr als 3 C-At er. e
enthält; durch die Acrylnitrilkonsen trat ion., die Stromdichte,
die Rührbedingungen an der Anodenoberfläche, die Temperatur usw„ beeinflußt werden, aber im allgemeinen
liegt der optimale Zustand bei einer Acrylnitrilkonzentration im Bereich von etwa y-Myfo„ Ferner ist es möglich,
Adipinsäurenitril bei Aufrcehterhaltung einer hohen Konzentration von gelöstem Acrylnitril auch dann zu erhalten,
wenn die Konzentration der Lösung des quaternären Amr.oniumsalzes höher ist als die Konzentration.,
die dem kleinsten. '. . spezifischen Widerstand entspricht. In diesem Fall ist der Vorteil der Erfindung
kaum zu erzielen= Eine weitere Untersuchung über den Einfluß des D^-V/ertes des Katholyten bei der Herstellung
von Adipinsäurenitril aus Acrylnitril nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hat ergeben^ daß bei einem p,y-\7ert
von 9.5 oder darüber ein Biscyanathyläther gebildet wird, während der Wirkungsgrad der Bildung des gewünschten
Adipinsäurenitrils verschlechtert wird. Die Unter-' suchung hat ferner gezeigt; daß es zur Verhinderung der
Bildung von Bisc3ranäthy lather notwendig ist, den Elektrolj-t
bei niedrigem O„~17ert zu halten und den Katholyten
11 '■
durch Umwälzung- an der Kathodenoberfläche in Bewegung
zu halten= -
An der Kathodenoberfläche findet die folgende Reaktion unter Bildung von Hydroxylionen statt:
2CH2 = OHCN + 2H2O + 2e £» ITC (CH2) ^ ClT + 2 Oil"
Demsufolge wird die Kathodenoberfläche übermäßig alkalisch,
so daß die Neigung zur Bildung vcn. Biscyanäthyläther als Nebenprodukt besteht ο Un dies zu verhindern.,
müssen der Kathodenoberflache Wasserstoffionen aus dem
2098U/1735
BAD ORfGINAt; " '
. - g „
Katholyten zugeführt "werden. Daher muß die Wasserstoff~
ionenkonzentration im Katholyten höher gehalten werden
als die Hydr.oxylionenkonzentration? nämlich unter p^. T =
Um die Bildung von Biscyanäthyläther oberhalb von P^. T
zu verhindernf muss die Turbulenz im Kathodenraum verstärkt \verdene Unterhalb von pu 7 ist die Heranführung,
von Wasserstoffionen an die Kathodenoberfläche leicht»
und der Katholyt muß nicht mit hoher Geschwindigkeit
umgewälzt werden5 so daß keine zusätzliche Energie
für die Umwälzung des Katholyten-notwendig ist und der
Pumpdruck für die Umwälzung verringert werden kann.. Die
Erniedrigung des Pumpdruckes verringert die Gefahr von
Undichtigkeiten in der Elektrolysierzelle„ Dies ist
besonders wichtig, wenn mit einer so gefährlichen Substanz, wie sie Acrylnitril darstellt5 gearbeitet wird,
und daher großtechnisch von großer Bedeutung» Ta die
Siedepunkte von Biscyanäthyläther und Adipinsäurenltriü
sehr dicht zusammen liegen, ist ihre Trennung schwierig.,
lurch die Verringerung der gebildeten Menge an Biscyanäthyläther ergibt sich eine sehr starke Erhöhung der
Proauktreinheito'
Pur die Bildung von' Wasserstoffionen» die an der Kathode
verbraucht werden, ist es zweckmäßig,, eine saure wässrige Lösung al.s Anolyt im Anodenraum zu. verwenden„ Zu
diesem Zweck eignen sich organische Säuren, wie Llonoalkylschwefelsäure,
und aromatische und/oder aliphatische Sulfonsäuren., Vom Standpunkt der-Beständigkeit gegen
starke oxydierende Y/irkung, der Leichtigkeit der Reaktion
und der niedrigen Kosten ist es "'zweckmäßig;. Schwefelsäure; Salzsäure oder Phosphorsäure zu verwenden» wobei insbesondere.
Schwefelsäure bevorzugt wird»
Wenn in diesem Fall die Säurekonzentration im Anodenraum
zu hoch ist5 oder wenn die Stromdichte im Vergleich zur
Säurekonzentration zu niedrig ist? findet Diffusion
unter Erniedrigung des p^-V/ertes des Katholyten statt,
209814/1735 >
BAD ORIGINAL r'(
wodurch sich Schwierigkeiten für die Verfahrensführung ergeben? wenn der p,,-\7ert des Katholyten über 7 gehalten
werden solle Wenn der p,,~Y/ert des Katholyten unter
7 gehalten wird, ergibt sich kein besonderes Problem,,
Aus diesem Grunde ist ea vorteilhaft, die Stromdichte
zu senken, um den Energieverbrauch pro Mengeneinheit des hergestellten Adipinsäurenitrils zu verringern«, Es
ist daher zweckmäßig, den p„~V/ert auf 15 5—7& insbesondere
auf 2-5 einzustellen=
Eei der Herstellung von Adipinsäurenitril aus Acrylnitril nach dem Verfahren gemäß der Erfindung wird
Adipinsäurenitril in hoher Ausbeute innerhalb kurzer Zeit nach Botriebsbeginn erhaltene Im laufe der Zeit
setzt sich jedoch Polymerisat von Acrylnitril an der Kathodenoberfläche an0 Die .Folge ist eine Beschleunigung
der Bildung von Propions&urenitrilo Um dies zu verhindern,
muß der Faktor, der zur Redoxpoiyraerisation beiträgt;
so-' weit wie möglich ausgeschaltet werden. Dies
geschieht durch Zusatz eines radikalischen Polymerisationsinhibitors
zum Katholyt» Un eine Photopolymerisation zu verhindern, muß das Verfahren unter Ausschluß
von Licht durchgeführt worden» Bei dieser Arbeitsweise kann Adipinsäurenitril in einer über lange Zeit konstant bleibenden hohen Ausbeute erhalten werden, Als
Kathodenmaterial sind Quecksilber5_. Blei. Cadmium und
ihre Legierungen, insbesondere Blei, sehr gut geeignete Als Anodenmaterial können beliebige leitfähige \7erkstoffe
verwendet werden, die gegen Korrosion im Anclythen beständig sind. Zu empfehlen ist die Verwendung
von Platin? Kohle. Blei'und deren legierungen sowie von Bleiperoxydu
■Bevorzugte .Ausführungsforraen der Erfindung werden in
άοιι folgenden Beispielen beschrieben»
209814/1735
- .ti -
Unter Verwendung von Tetraäthyiapnr.oniuiriäthylsulfat
als Trägerelektrolyt wurde ein Katholyt der folgenden
Zusammensetzung 2 Stunden elektrolysiert:
Acrylnitril 8■„7 - 5,2
Trägerelektrolyt 19 ·■ 21
Elektrolyseprodukte und Wasser Rest
O,T-Y,Tert 4
-H-
ix-Haphthylaniin 10CO ppm
Bei dieser Elektrolyse wurden die folgenden Elektrolyseprodukte
(bezogen auf verbrauchtes Acrylnitril) erhalten;
Produkt ^^^l Adipinsäurenitril ' 88,7^
Propionsäurenitril 5,4 '
Jligomere* 5;0
Biscyanäthyiäther ' 0«9
Bei3 $2-31Jr. Ά
Unter Verwendung von letraäthylamnioniumchlorid als
'Trägerelelctrolyt wurde ein Katholyt der folgenden
ZusaiHir.enSetzung 2 Stunden elektrolysiert;
Acrylnitril 6-, 0 - 8,0
Trägerelektrolyt 1g -· 21 - . ·
Eloktrolyseprodukte und Wascer Rest
PjT-V.'ert 4
<x-Naphtlvylaiiiin _ TOOO ppm
Bezogen auf das "bei dieser Elektrolyse verbrauchte
Acrylnitril vmrde die folgende Ausbeute an Elektrolyseprodukten
erhalten:
209814/1735
BAD ORIGINAL,
Pr-P-Cl uk_t
Adipinsäurenitril 90,2$
Propionsäurenitril 3.6
QiigCKiere ■ 6 ς. Ί ■
Bi3cyanäthyläther 0,3
2098U/1735
BAD
Claims (4)
- Darf nicWmMrqPatentansprüche■1. Verfahren zur Herstellung von Adipinsaurenitril aus Acrylnitril auf elektrolytischem Wege, dadurch gekennzeichnet/ dass man der Elektrolyse eine wässrige Lösung unterwirft, die gelöstes Acrylnitril in einer Menge bis 10 GeWo-$, zvreckmässigerweise in einer Konzentration von 3 bis· 10 % sovrie eine quaternäre Ammcniumverbindung enthält„ die als Kation ein quaternäres Ammonium mit an das N-Afcon;4ebundenen Alkylresten mit 1 bis 2 C-Atomen und als Anion wenigstens ein Monoalkylsulfat (Alkyl iveniger als 3 C-Atome) und/oder HaIo-.genid aufweist und dass dabei die Konzentration der quaternären Ammoniumver-bindung auf Werte unterhalb des Wertes eingestellt wird,, bei dem der Katholyt in Abhängigkeit vcn der Konzentration des Trägersalzes seinen minimalen spezifischen Widerstand aufweistο .
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit einer Zelle gearbeitet wird,, die durch ein Kationen austauschendes Diaphragma in einen Kathoden- und einen Anodenraum getrennt ist»
- Verfahren nach Ansprüchen 3, und 2 s dadurch gekennzeichnet, dass man mit Elektrolyten arbeitet., die wenigstens eine der' folgenden Verbindungen enthalten: Tetramethylammoniumhalogenidj Tetraäthylammoniumhalogenid, Trimethylathylammoniumhalogenid., Tetramethylammonlum-methylsulfatj Tetraäthylamnionium-äthylsulfat und Trimethylammonium-äthylsulfat.
- 4. Verfahren zur Herstellung von Adipinsäurenitril aus Acrylnitril auf elektrolytischem Wege., dadurch gekennzeichnet, dass man eine weniger als 10 Gew.~# enthaltende Lösung von . Acrylnitril und einem Trägerelektrolyten mit einer Löslichkeit erheblich unterhalb der Acrylnitrillöslichkeit in Wasser der Elektrolyse unterwirft und dabei in Abhängigkeit von. der Acrylnitrilkonzentration die Konzentration des Träger-• eleivtrolyten auf Werte einstellt, die geringer sind als der. Wert der minimalen spezifischen Leitfähigkeit des Elektrolyt ι 209014/173SBADORfÖlNAl. ■ , " " -
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7399665 | 1965-12-03 | ||
| JP7399665 | 1965-12-03 | ||
| JP7631565 | 1965-12-13 | ||
| JP7631565 | 1965-12-13 | ||
| DEA0054226 | 1966-12-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1568053A1 true DE1568053A1 (de) | 1972-03-30 |
| DE1568053C DE1568053C (de) | 1973-07-05 |
Family
ID=
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE690607A (de) | 1967-05-16 |
| FR1503182A (fr) | 1967-11-24 |
| DE1568054C3 (de) | 1973-10-11 |
| DE1568054B2 (de) | 1973-03-15 |
| DE1568054A1 (de) | 1970-02-12 |
| GB1170436A (en) | 1969-11-12 |
| US3497429A (en) | 1970-02-24 |
| GB1169525A (en) | 1969-11-05 |
| LU52478A1 (de) | 1967-02-01 |
| FR1503244A (fr) | 1967-11-24 |
| ES334065A1 (es) | 1967-12-01 |
| CH469678A (fr) | 1969-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE4016063A1 (de) | Verfahren zur teilweisen elektrolytischen enthalogenierung von di- und trichloressigsaeure sowie elektrolyseloesung | |
| DE2240759A1 (de) | Verfahren zur herstellung von glyoxylsaeure | |
| DE1246734B (de) | Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Bleitetraalkylen an einer Aufbrauchkathode | |
| DE1643469A1 (de) | Elektrolytisches Verfahren zur Herstellung von quarternaeren Ammoniumhydroxyden | |
| DE1468306B2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Adipinsäuredinitril durch elektrolytische Hydrodimerisaten von Acrylnitril | |
| DE710962C (de) | Verfahren zur Herstellung von Ammoniak und reinem Chlor durch Elektrolyse waessrigerChlorammoniumloesungen | |
| DE2728171C3 (de) | Verfahren zur Gewinnung von Wasserstoff und Sauerstoff aus Wasser | |
| DE1568053A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Adipinsaeurenitril (II) | |
| DE1164406B (de) | Verfahren zur elektrolytischen Herstellung von Alkyl- oder Arylbleiverbindungen | |
| DE69800697T2 (de) | Chromplattierung aus mit alkanedisulfonsäure-alkanesulfonsäure verbindungen katalysierte bäder mit inhibitoren wie aminoalkanesulfonsäure und heterocyclische basen | |
| EP0011097B1 (de) | Verfahren zur elektrolytischen Färbung von auf Aluminium erzeugten anodischen Oxidschichten | |
| DE1568053C (de) | Verfahren zur Herstellung von Adipinsäuredinitril (II) | |
| DE2547383A1 (de) | Verfahren zur herstellung von p-benzochinondiketalen | |
| EP1012210A1 (de) | Verfahren zur reduktion von schwefelfarbstoffen | |
| DE1468378A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von reduktiv gekuppelten Cyanbutadienen | |
| DE1543249A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von cyclischen Verbindungen durch Flcktrolyse | |
| DE701803C (de) | Verfahren zur Verminderung der UEberspannung bei der elektrolytischen Entwicklung von Wasserstoff in Wasserzersetzern | |
| DE1543099B1 (de) | Verfahren zur reduktiven Dimerisierung von Acrylnitril zu Adipinsaeuredinitril | |
| DE1593014A1 (de) | Verfahren zur Entfernung bestimmter organischer Verunreinigungen | |
| DE1568053B (de) | ||
| AT205480B (de) | Verfahren zur Herstellung von reinen aliphatischen N-Chlor-N-alkylacetamiden | |
| DE625174C (de) | Elektroden, insbesondere Kathoden, fuer elektrolytische Zellen zur Wasserzersetzung | |
| DE166181C (de) | ||
| DE121835C (de) | ||
| DE2547386A1 (de) | Verfahren zur herstellung von p-benzochinondiketalen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
| EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |