DE102005040656A1 - Process for the preparation of polyamides - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung von Polyamiden, deren Oligomeren oder Gemischen davon, gegebenenfalls mit weiteren Umsetzungsprodukten, durch Umsetzung von Aminonitrilen oder Dinitrilen und Diaminen oder einem Gemisch, enthaltend Aminonitril, Dinitril und Diamin, und gegebenenfalls weiteren polyamidbildenden Monomeren und/oder Oligomeren mit Wasser in einem Reaktor (1) mit mit vertikal ausgerichteter Längsachse, bei der in dem Reaktor (1) das Umsetzungsprodukt aus dem Sumpf ausgeschleust und entstehendes Ammoniak und gegebenenfalls weiter entstehende niedermolekulare Verbindungen und Wasser über Kopf (2) abgezogen werden, und der Reaktor (1) DOLLAR A - mindestens zwei, in Längsrichtung übereinander angeordnete Kammern (4), wobei DOLLAR A - die Kammern (4) voneinander durch flüssigkeitsdichte Böden (5) getrennt sind, DOLLAR A - jede Kammer (4) durch je einen Flüssigkeitsüberlauf (6) mit der unmittelbar darunterliegenden Kammer (4) verbunden ist und über den Flüssigkeitsüberlauf (6) der untersten Kammer (4) ein flüssiger Produktstrom abgezogen wird, DOLLAR A - der Gasraum (7) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in jeder Kammer (4) mit der jeweils unmittelbar darüber angeordneten Kammer (4) durch ein oder mehrere Leitrohre (8) verbunden ist, das (die) jeweils in einen Gasverteiler (9) mit Öffnungen (11) für den Gasaustritt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet, DOLLAR A - sowie mit jeweils mindestens einem um jeden Gasverteiler (9) vertikel angeordneten Leitblech (12), dessen oberes Ende unterhalb des ...Process for the production of polyamides, their oligomers or mixtures thereof, optionally with further reaction products, by reacting aminonitriles or dinitriles and diamines or a mixture containing aminonitrile, dinitrile and diamine, and optionally further polyamide-forming monomers and / or oligomers with water in a reactor (1) with a vertically aligned longitudinal axis, in which the reaction product is discharged from the sump in the reactor (1) and any ammonia and any other low molecular weight compounds and water that are formed are drawn off via the top (2), and the reactor (1) DOLLAR A. - At least two, in the longitudinal direction one above the other arranged chambers (4), wherein DOLLAR A - the chambers (4) are separated from each other by liquid-tight floors (5), DOLLAR A - each chamber (4) by a liquid overflow (6) with the directly underlying chamber (4) is connected and via the liquid overflow (6) of the underside th chamber (4) a liquid product stream is withdrawn, DOLLAR A - the gas space (7) above the liquid level in each chamber (4) is connected to the chamber (4) arranged immediately above it by one or more guide tubes (8), which (which) each opens into a gas distributor (9) with openings (11) for the gas outlet below the liquid level, DOLLAR A - and with at least one baffle plate (12) arranged vertically around each gas distributor (9), the upper end of which is below the. ..
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Polyamiden, deren Oligomeren oder Gemischen davon, gegebenenfalls mit weiteren Umsetzungsprodukten, durch Umsetzung von Aminonitrilen oder von Dinitrilen und Diaminen oder einem Gemisch enthaltend Aminonitril, Dinitiril und Diamin und gegebenenfalls weiteren polyamidbildenden Monomeren und/oder Oligomeren mit Wasser.The The present invention relates to a process for the preparation of Polyamides, their oligomers or mixtures thereof, optionally with further reaction products, by reaction of aminonitriles or of dinitriles and diamines or of a mixture containing aminonitrile, Dinitiril and diamine and optionally further polyamide-forming Monomers and / or oligomers with water.
Verfahren zur Herstellung von Polyamiden, deren Oligomeren oder Gemischen davon, gegebenenfalls mit weiteren Umsetzungsprodukten, durch Umsetzung von Aminonitrilen oder von Dinitrilen und Diaminen oder einem Gemisch enthaltend Aminonitril, Dinitril und Diamin und gegebenenfalls weiteren polyamidbildenden Monomeren und/oder Oligomeren mit Wasser, insbesondere solche kontinuierlichen Verfahren, sind bekannt.method for the preparation of polyamides, their oligomers or mixtures thereof, optionally with further reaction products, by reaction of aminonitriles or of dinitriles and diamines or of a mixture containing aminonitrile, dinitrile and diamine and optionally further polyamide-forming monomers and / or oligomers with water, in particular such continuous processes are known.
Aus der WO-A-2004/085512 ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Polyamiden, deren Oligomeren oder Gemischen davon, gegebenenfalls mit weiteren Umsetzungsprodukten, durch Umsetzung von Aminonitrilen oder von Dinitrilen und Diaminen oder einem Gemisch enthaltend Aminonitril, Dinitiril und Diamin und gegebenenfalls weiteren polyamidbildenden Monomeren und/oder Oligomeren mit Wasser bekannt.Out WO-A-2004/085512 is already a process for the preparation of Polyamides, their oligomers or mixtures thereof, optionally with further reaction products, by reaction of aminonitriles or of dinitriles and diamines or of a mixture containing aminonitrile, Dinitiril and diamine and optionally further polyamide-forming Monomers and / or oligomers with water known.
Dieses Verfahren war verbesserungsbedürftig. Die darin beschriebenen Polyamide weisen z.B. nicht ausreichende Schlagzähigkeit bei der Wärmelagerung sowie eine nicht ausreichend schnelle Geschwindigkeit des Molekulargewichtsaufbaus in der Festphasenkondensation bei schonender Temperatur auf.This Procedure was in need of improvement. The polyamides described therein have e.g. not sufficient impact strength in the heat storage and an insufficient rate of molecular weight buildup in solid phase condensation at gentle temperature.
Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den zuvor genannten Nachteilen abzuhelfen.Of the The present invention was therefore based on the object previously to remedy the disadvantages mentioned.
Demgemäß wurde
ein neues und verbessertes Verfahren zur Herstellung von Polyamiden,
deren Oligomeren oder Gemischen davon, gegebenenfalls mit weiteren
Umsetzungsprodukten, durch Umsetzung von Aminonitrilen oder Dintrilen
und Diaminen oder einem Gemisch, enthaltend Aminonitril, Dinitril
und Diamin, und gegebenenfalls weiteren polyamidbildenden Monomeren
und/oder Oligomeren mit Wasser in einem Reaktor (
- – mindestens
zwei, in Längsrichtung übereinander
angeordnete Kammern (
4 ) wobei - – die
Kammern (
4 ) voneinander durch flüssigkeitsdichte Böden (5 ) getrennt sind, - – jede
Kammer (
4 ) durch je einen Flüssigkeitsüberlauf (6 ) mit der unmittelbar darunterliegenden Kammer (4 ) verbunden ist und über den Flüssigkeitsüberlauf (6 ) der untersten Kammer (4 ) ein flüssiger Produktstrom abgezogen wird, - – der
Gasraum (
7 ) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in jeder Kammer (4 ) mit der jeweils unmittelbar darüber angeordneten Kammer (4 ) durch ein oder mehrere Leitrohre (8 ) verbunden ist, das (die) jeweils in einen Gasverteiler (9 ) mit Öffnungen (11 ) für den Gasaustritt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet, - – sowie
mit jeweils mindestens einem um jeden Gasverteiler (
9 ) vertikal angeordneten Leitblech (12 ), dessen oberes Ende unterhalb des Flüssigkeitsspiegels und dessen unteres Ende oberhalb des flüssigkeitsdichten Bodens (5 ) der Kammer (4 ) endet und das jede Kammer (4 ) in einen oder mehrere begaste (13 ) und in einen oder mehrere unbegaste (14 ) Räume trennt,
- At least two chambers arranged one above the other in the longitudinal direction (
4 ) in which - - the chambers (
4 ) from each other through liquid-tight floors (5 ) are separated - - each chamber (
4 ) by a respective liquid overflow (6 ) with the immediately underlying chamber (4 ) and via the fluid overflow (6 ) of the lowest chamber (4 ) a liquid product stream is withdrawn, - - the gas space (
7 ) above the liquid level in each chamber (4 ) with the respective immediately above arranged chamber (4 ) through one or more guide tubes (8th ) connected to a gas distributor (9 ) with openings (11 ) opens for the gas outlet below the liquid level, - - and at least one around each gas distributor (
9 ) vertically arranged baffle (12 ) whose upper end below the liquid level and whose lower end above the liquid-tight bottom (5 ) the chamber (4 ) and that each chamber (4 ) in one or more fumigated (13 ) and into one or more unbegaste (14 ) Separates rooms,
Das Verfahren kann vorzugsweise kontinuierlich durchgeführt werden.The Method can preferably be carried out continuously.
Die Verweilzeiten betragen 2 bis 8 Stunden, bevorzugt 3 bis 7 Stunden, besonders bevorzugt 4 bis 6 Stunden.The Residence times are 2 to 8 hours, preferably 3 to 7 hours, more preferably 4 to 6 hours.
Das
Verfahren kann vorteilhaft über
Reaktor (
Reaktor
(
Der Reaktor ist ein Apparat mit vertikal ausgerichteter Längsachse, d. h. ein hochstehender Apparat mit Zuführung eines oder mehrerer flüssiger, flüssig/fester, gasförmig/flüssiger oder gasförmig/flüssig/fester Eduktströme in seinem oberen Bereich und eines gasförmigen Stromes – Edukt und/oder Inertgas – in seinem unteren Bereich, das heißt mit Gegenstromführung des flüssigen, flüssig/festen und des gasförmigen Stromes.Of the Reactor is an apparatus with vertically aligned longitudinal axis, d. H. an upright apparatus with supply of one or more liquid, liquid / solid, gaseous / liquid or gaseous / liquid / solid reactant streams in its upper area and a gaseous Current - educt and / or inert gas - in its lower area, that is with countercurrent flow of the liquid, liquid / solid and gaseous Current.
Weiterhin
kann man in den mittleren oder unteren Bereich von Reaktor (
Der
Reaktor (
Die Zahl der Kammern kann vorteilhaft höchstens 200, bevorzugt höchstens 50, insbesondere höchstens 10 betragen.The Number of chambers may advantageously not more than 200, preferably at most 50, in particular at most 10 amount.
Die Zahl der Kammern kann vorteilhaft mindestens 2, insbesondere mindestens 3 betragen.The Number of chambers may advantageously at least 2, in particular at least 3 amount.
Die Geometrie des Reaktors ist häufig zylindrisch, es sind jedoch auch andere Geometrien möglich.The Geometry of the reactor is common cylindrical, but other geometries are possible.
Die
Kammern sind voneinander durch flüssigkeitsdichte Böden getrennt,
wobei jede Kammer durch je einen Flüssigkeitsüberlauf mit der unmittelbar
darunter liegenden Kammer verbunden ist. Der Flüssigkeitsüberlauf kann dabei beispielsweise
in Form eines Rohres oder eines Schachtes ausgebildet sein und er
kann sowohl innerhalb als auch außerhalb des Reaktors angeordnet
sein. Insbesondere können
die Flüssigkeitsüberläufe zwei
aufeinanderfolgender Kammern jeweils an einander gegenüberliegen den
Seiten des Reaktors angeordnet sein. Aus der untersten Kammer wird über deren
Flüssigkeitsüberlauf
ein flüssiger
Produktstrom abgezogen. Die unterste Kammer des Reaktors (
In
einer bevorzugten Ausführungsform
kann man einen Teil des dem Sumpfbereich des Reaktors (
In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
kann man einen Teil oder die Gesamtheit des dem Sumpfbereich des
Reaktors (
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann man aus mindestens einer der im Sumpfbereich des Reaktors (
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann man aus mindestens einer der im Sumpfbereich des Reaktors (
Der
in diesen bevorzugten Ausführungsformen
eingesetzte Wärmetauscher
kann sich in dem Reaktor (
Der Gasraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in jeder Kammer ist mit der jeweils unmittelbar darüber angeordneten Kammer durch ein oder mehrere Leitrohre verbunden, das (die) jeweils in einen Gasverteiler mit Öffnungen für den Gasaustritt unterhalb des Flüssigkeitsspiegels mündet. Bezüglich der Anzahl und Anordnung der Leitrohre gibt es grundsätzlich keine Einschränkungen: es ist gleichermaßen möglich, ein einziges zentrales Leitrohr vorzusehen oder aber auch mehrere, über den Reaktorquerschnitt verteilt angeordnete Leitrohre. Ebenso ist es möglich, anstelle eines einzigen Gasverteilers pro Kammer mehrere getrennte Gasverteiler, jeweils mit Gaszuführung über ein oder mehrere Leitrohre, vorzusehen. In den Gasverteiler der vorletzten Kammer des Reaktors wird ein gasförmiger Strom über ein oder mehrere Leitrohre von außerhalb des Reaktors und/oder vom Sumpfbereich aus eingeleitet.Of the Gas space above the liquid level in each chamber is arranged with the immediately above it Chamber connected by one or more guide tubes, the (the) respectively into a gas distributor with openings for the Gas outlet below the liquid level empties. In terms of The number and arrangement of the guide tubes are basically none Restrictions: it is alike possible, to provide a single central guide tube or even several, over the Reactor cross section distributed distributed guide tubes. It is the same possible, instead of a single gas distributor per chamber several separate Gas distributor, each with gas supply via a or more guide tubes to provide. In the gas distributor of the penultimate chamber of the reactor becomes a gaseous Electricity over one or more ducts from outside the reactor and / or initiated from the swamp area.
Es ist somit gleichermaßen möglich, einen einzigen Gasverteiler vorzusehen, mit Gaszuführung über ein oder mehrere Leitrohre, sowie auch mehrere miteinander nicht verbundene Gasverteiler, jeweils mit Gaszuführung über ein oder mehrere Leitrohre.It is thus alike possible, to provide a single gas distributor, with gas supply via a or several guide tubes, as well as several not connected to each other Gas distributor, each with gas supply via a or several guide tubes.
Bezüglich der vorliegend einsetzbaren Gasverteiler gibt es keine grundsätzlichen Einschränkungen: wesentlich ist, dass der Gasverteiler das ihm über das oder die Leitrohre zugeführte Gas aus dem Gasraum der unmittelbar darunter liegenden Kammer unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Kammer, in der der Gasverteiler angeordnet ist, austreten lässt. Der Gasaustritt soll dabei bevorzugt möglichst gleichförmig erfolgen. Als Gasverteiler kann grundsätzlich eine handelsübliche Begasungseinrichtung eingesetzt werden, beispielsweise Gasverteiler in Form von Rohren, die mit Austrittsöffnungen für das Gas ausgestattet sind und beispielsweise horizontal, das heißt in einer Ebene parallel zum flüssigkeitsdichten Boden der Kammer angeordnet sein können. Es ist auch möglich, ringförmige Gasverteiler vorzusehen. Die Öffnungen für den Gasaustritt müssen sich jedoch stets unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer befinden, bevorzugt in einem Abstand zum Flüssigkeitsspiegel von mindestens 10 % der gesamten Flüssigkeitshöhe in der Kammer, vorzugsweise von mindestens 30 %, besonders bevorzugt von mindestens 50 %. Es wurde gefunden, dass eine besonders günstige Eintauchtiefe der Öffnungen für den Gasaustritt unter dem Flüssigkeitsspiegel in der Kammer bei mindestens 50 mm liegt.Regarding the In the present case usable gas distributor, there are no fundamental Restrictions: essential is that the gas distributor told him about the or the guide tubes supplied Gas from the gas space of the immediately below chamber below of the liquid level the chamber in which the gas distributor is arranged, leak. Of the Gas outlet should preferably be as uniform as possible. When Gas distributor can basically a commercial one Gassing be used, for example gas distributor in the form of pipes equipped with gas outlets and for example horizontally, that is in a plane parallel for liquid-tightness Floor of the chamber can be arranged. It is also possible to use annular gas distributors provided. The openings for the Gas leakage must be but always below the liquid level located in the chamber, preferably at a distance from the liquid level at least 10% of the total liquid level in the chamber, preferably of at least 30%, more preferably of at least 50%. It it was found that a particularly favorable immersion depth of the openings for the Gas outlet under the liquid level in the chamber is at least 50 mm.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist der Gasverteiler (die Gasverteiler) siphonartig ausgebildet, in Form einer oben geschlossenen Haube mit Öffnungen für den Gasaustritt in deren unterem Teil.In a preferred embodiment is the gas distributor (the gas distributor) siphon-like, in the form of a closed top hood with openings for the gas outlet in the lower part.
Die Haube kann, bis auf die Durchtrittsöffnungen für das oder die Leitrohre für die Gaszuführung und die Gasaustrittsöffnungen in ihrem unteren Teil vollständig geschlossen sein.The Hood can, except for the passages for the or the guide tubes for the gas supply and the Gas outlet openings in its lower part completely be closed.
Es ist jedoch auch möglich, die Haube in deren unterem Teil offen auszubilden.It but it is also possible to make the hood open in its lower part.
Das obere geschlossene Ende der Haube kann unterhalb des Flüssigkeitsspiegels enden, es kann jedoch auch über den Flüssigkeitsspiegel hinaus, in den Gasraum, reichen.The upper closed end of the hood can be below the liquid level but it can also be over the liquid level out into the gas room.
Die Haube des siphonartigen Gasverteilers kann grundsätzlich jede geometrische Form haben; es ist beispielsweise möglich, dass sie aus mehreren miteinander verbundenen Teilen besteht, die im Querschnitt bevorzugt kreuzförmige und/oder parallel oder konzentrisch oder radial angeordnet sind.The Hood of the siphon-type gas distributor can basically any have geometric shape; For example, it is possible for them to consist of several interconnected parts, which are preferred in cross section cruciform and / or parallel or concentric or radial.
Die Öffnungen für den Gasaustritt sind bezüglich Anzahl, Querschnitt und Abstand vom Flüssigkeitsspiegel in der Kammer bevorzugt in der Weise ausgebildet, dass der Druckverlust des gasförmigen Stromes im Gasverteiler im Bereich von 0,1 bis 50 mbar liegt.The openings for the Gas outlet are regarding Number, cross section and distance from the liquid level in the chamber Preferably formed in such a way that the pressure drop of the gaseous stream in Gas distributor is in the range of 0.1 to 50 mbar.
Die Öffnungen für den Gasverteiler sind bevorzugt auf derselben Höhe zueinander angeordnet.The openings for the Gas distributors are preferably arranged at the same height to each other.
Sie können grundsätzlich jede beliebige geometrische Form haben, beispielsweise kreisförmig, dreieckig oder schlitzförmig sein.she can in principle have any geometric shape, for example, circular, triangular or slit-shaped be.
Die Mittellinie der Öffnungen liegt dabei bevorzugt in einem Abstand von ca. 1 cm bis 15 cm vom unteren Ende der Haube. Alternativ ist es auch möglich, anstelle von Öffnungen das untere Ende der Haube mit gezacktem Rand auszubilden. In einer weiteren Alternative ist es möglich, das untere Ende der Haube in Form eines Ringverteilers auszubilden.The Centerline of the openings is preferably at a distance of about 1 cm to 15 cm from lower end of the hood. Alternatively, it is also possible instead of openings to form the lower end of the hood with serrated edge. In a another alternative is it possible form the lower end of the hood in the form of a ring manifold.
Die Anordnung der Öffnungen auf unterschiedlicher Höhe zueinander kann für einen Betrieb mit zwei oder mehreren Lastbereichen vorteilhaft sein.The Arrangement of the openings at different heights can each other for an operation with two or more load ranges to be advantageous.
Die Höhe der Öffnungen für den Gasaustritt wird nach Bedarf in Abhängigkeit von der konkreten, im Reaktor durchzuführenden Reaktion so gewählt, dass zum einen genügend Stoffaustauschfläche für die konkrete gas/flüssig oder gas/flüssig/fest-Reaktion angeboten wird und zum anderen genügend Antrieb für die Air-Lift-Umwälzung der Flüssigkeit zur Verfügung gestellt wird.The Height of the openings for the Gas leakage will be as needed depending on the concrete, to be carried out in the reactor Reaction so chosen that for one thing enough Mass transfer area for the concrete gas / liquid or gas / liquid / solid reaction on the other hand enough drive for the air-lift circulation of liquid to disposal is provided.
Um jeden Gasverteiler ist im erfindungsgemäßen Reaktor mindestens ein vertikales Leitblech angeordnet, dessen oberes Ende unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer endet, vom Boden der Kammer beabstandet ist und das jede Kammer in einen oder mehrere begaste sowie einen oder mehrere unbegaste Räume trennt.Around Each gas distributor is at least one in the reactor according to the invention arranged vertical baffle, the upper end below the liquid level ends in the chamber, is spaced from the bottom of the chamber and the every chamber fumigated in one or more as well as one or more unfranked rooms separates.
Das Leitblech kann in einer bevorzugten Ausführungsform als zylindermantelförmiges Einsteckrohr ausgebildet sein. Gleichfalls möglich ist jedoch auch beispielsweise die Form eines einfachen ebenen Bleches.The Guide plate can be formed in a preferred embodiment as a cylinder jacket-shaped insertion tube be. Likewise possible However, for example, is the shape of a simple flat sheet.
Das mindestens eine Leitblech ist vom Flüssigkeitsspiegel sowie vom Boden der Kammer beabstandet, bevorzugt dergestalt, dass im wesentlichen keine Drosselung der Flüssigkeitsströmung durch das Leitblech erfolgt. Die Abstände des Leitblechs oder der Leitbleche zur Flüssigkeitsoberfläche sowie auch zum Boden der Kammer sind somit bevorzugt in der Weise festzulegen, dass sich die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit bei der Umlenkung durch das Leitblech nicht oder nur geringfügig verändert.The At least one baffle is from the liquid level and from Bottom of the chamber spaced, preferably such that substantially no throttling of the liquid flow through the baffle takes place. The distances the baffle or baffles to the liquid surface as well also to the bottom of the chamber are thus preferably set in the way that is the flow velocity the liquid not or only slightly changed during the deflection by the baffle.
Bezüglich der Gesamthöhe des Leitblechs gibt es grundsätzlich keine Einschränkungen. Diese kann insbesondere in Abhängigkeit von der gewünschten Verweilzeit pro Kammer, unter gleichzeitiger Berücksichtigung einer ausreichenden Durchmischung, entsprechend dimensioniert werden.Regarding the total height the baffle is basically no restrictions. This can be particularly dependent from the desired Residence time per chamber, while taking into account a sufficient Mixing, to be sized accordingly.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann in einer oder mehreren, bevorzugt in allen Kammern des Reaktors ein Feststoffkatalysator eingebracht sein, insbesondere als Feststoffschüttung oder in Form von mit Katalysator beschichteten geordneten Packungen, beispielsweise Monolithen.In a preferred embodiment may in one or more, preferably in all chambers of the reactor be introduced a solid catalyst, in particular as a solid bed or in the form of catalyst-coated ordered packings, for example, monoliths.
Weiter bevorzugt kann in einer oder mehreren, bevorzugt in allen Kammern ein Ionenaustauscherharz eingebracht sein.Further preferably, in one or more, preferably in all chambers be introduced an ion exchange resin.
Der Reaktor hat somit den Vorteil, dass er für gas/flüssig- oder gas/flüssig/fest-Reaktionen eine sehr gute Phasendurchmischung und somit einen hohen Umsatzgrad sowie nach erfolgter Durchmischung und Reaktion eine weitgehende Auftrennung von gasförmiger und flüssiger Phase gewährleistet. Da es für den Antrieb der Air-Lift-Umwälzung lediglich erforderlich ist, dass der Gasaustritt aus dem Gasverteiler unterhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Kammer erfolgt, wobei der Abstand des Gasaustritts zum Flüssigkeitsspiegel grundsätzlich in sehr weiten Grenzen variieren kann, wird mit dem erfindungsgemäßen Reaktor ein Apparat zur Verfügung gestellt, bei dem Flüssigkeitsverweilzeit und Gasdruckverlust weitgehend entkoppelt sind.Of the Reactor thus has the advantage that it is a very good for gas / liquid or gas / liquid / solid reactions Phase mixing and thus a high degree of conversion and after thorough mixing and reaction, a substantial separation of gaseous and more fluid Phase guaranteed. As it is for the drive of the air-lift circulation only it is necessary that the gas outlet from the gas distributor below of the liquid level takes place in the chamber, wherein the distance of the gas outlet to the liquid level in principle can vary very wide limits, with the reactor of the invention an apparatus available at the liquid residence time and gas pressure loss are largely decoupled.
Der
Reaktor wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert:
Es zeigen im einzelnen:The reactor is explained in more detail below with reference to figures:
They show in detail:
In
der Querschnittsdarstellung in
In
der Längsschnittdarstellung
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform in
Zusätzlich ist
der eingebrachte Katalysator
In
der Querschnittsdarstellung in
In
der Längsschnittdarstellung
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform in
Die
Querschnittsdarstellung in
In
einer möglichen
Fahrweise werden zum Beispiel Aminonitril oder Dinitril und Diamin
oder ein Gemisch, enthaltend Aminonitril, Dinitril und Diamin, und
Wasser in der oberen Hälfte
von Reaktor (
In
einer weiteren möglichen
Fahrweise werden zum Beispiel Nitrilgruppen-haltige Verbindungen,
insbesondere Aminonitril oder Dinitril oder ein Gemisch, enthaltend
Aminonitril und Dinitril, und Wasser in der oberen Hälfte von
Reaktor (
Durch diese integrierte Prozessführung mit kontinuierlicher Produktabtrennung wird ein idealer, paralleler Wärme- und Stoffaustausch mit hohem exergetischem Wirkungsgrad realisiert, der zudem durch ein schnelles Aufheizen der Edukte und ihre gleichmäßige Vermischung gekennzeichnet ist. Die Umsetzung kann unter Eigendruck durchgeführt werden.By this integrated process management with continuous product separation becomes an ideal, parallel Warmth- and mass transfer realized with high exergetic efficiency, in addition, by rapid heating of the educts and their uniform mixing is marked. The reaction can be carried out under autogenous pressure.
Für das vorliegende
Reaktionssystem gewährleistet
die Gegenstromführung
von Präpolymer
und dem Reaktionsprodukt Ammoniak, kombiniert mit der kontinuierlichen
Ammoniakabtrennung über
das Kopfprodukt von Reaktor (
Es wurde gefunden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren höhere Umsätze zum Wertprodukt als ohne kontinuierliche Ammoniakabtrennung über das Kopfprodukt erreicht werden, wodurch die Reaktionszeit verkürzt und die Bildung unerwünschter Nebenkomponenten reduziert wird.It has been found that higher conversions to the inventive method Value product as without continuous ammonia separation over the Top product can be achieved, thereby shortening the reaction time and the formation of undesirable Minor components is reduced.
Zur Unterstützung der Umsetzung können beliebige Katalysatoren eingesetzt werden, die die Hydrolyse und/oder Kondensation beschleunigen. Bevorzugt sind solche Katalysatoren, die entweder in fester Form eingebracht und folglich leicht vom Wertprodukt abgetrennt werden können oder aber als Beschichtung auf Reaktorteilen vorliegen.To support the reaction, any catalysts can be used which accelerate the hydrolysis and / or condensation. Preference is given to those catalysts which are either in solid form can be introduced and thus easily separated from the desired product or be present as a coating on reactor parts.
Gegenstand der Erfindung ist ein, vorzugsweise kontinuierliches, Verfahren zur hydrolytischen Umsetzung von Aminonitrilen oder Dinitrilen und Diaminen oder einem Gemisch, enthaltend Aminonitril, Dinitril und Diamin, zu Polyamid und/oder dessen Vorprodukten und gegebenenfalls weiteren polyamidbildenden Mono- und Oligomeren zu Polyamid.object The invention is a, preferably continuous, process for the hydrolytic reaction of aminonitriles or dinitriles and Diamines or a mixture containing aminonitrile, dinitrile and diamine, to polyamide and / or its precursors and optionally further polyamide-forming mono- and oligomers to polyamide.
Vorzugsweise
wird Aminonitril oder Dinitril und Diamin oder ein Gemisch, enthaltend
Aminonitril, Dinitril und Diamin, auf einen Zwischenboden in den
oberen Teil von Reak tor (
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
kann man zum Beispiel Nitrilgruppenhaltige Verbindungen, insbesondere
Aminonitril oder Dinitril oder ein Gemisch, enthaltend Aminonitril
und Dinitril, auf einen Zwischenboden in den oberen Teil von Reaktor
(
Über den optionalen Kopfkondensator können die Edukte gewünschtenfalls vorgewärmt werden.On the optional top condenser can if desired, the starting materials preheated become.
Eine
derartige Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt in der
Zeichnung
Es wurde gefunden, dass auch das Einbringen von Katalysatorpellets in den Apparat zu einer Vergleichmäßigung der Gas- und Flüssigkeitsströmung in der Säule führt.It it was also found that the introduction of catalyst pellets in the apparatus to a homogenization of the gas and liquid flow in the column leads.
Die Ammoniakreduktion in der Schmelze kann durch Strippen mit Inertgasen (wie Stickstoff) oder Wasserdampf zusätzlich unterstützt werden.The Ammonia reduction in the melt can be achieved by stripping with inert gases (such as nitrogen) or water vapor are additionally supported.
Als Aminonitril können prinzipiell alle Aminonitrile, das heißt Verbindungen, die sowohl mindestens eine Amino- als auch mindestens eine Nitrilgruppe aufweisen, eingesetzt werden. Unter diesen sind ω-Aminonitrile bevorzugt, wobei unter letzteren insbesondere ω-Aminoalkylnitrile mit 4 bis 12 C-Atomen, weiter bevorzugt 4 bis 9 C-Atomen im Alkylenrest, oder ein Aminoalkylarylnitril mit 8 bis 13 C-Atomen eingesetzt werden, wobei dort solche bevorzugt werden, die zwischen der aromatischen Einheit und der Amino- und Nitrilgruppe einen Alkyl-Spacer mit mindestens einem C-Atom aufweisen.When Aminonitrile can in principle all aminonitriles, that is, compounds which are both have at least one amino and at least one nitrile group, be used. Among these, ω-aminonitriles are preferred, wherein among the latter, in particular ω-aminoalkylnitriles with 4 to 12 C atoms, more preferably 4 to 9 C atoms in the alkylene radical, or an aminoalkylaryl nitrile having 8 to 13 carbon atoms are used, wherein there are those preferred between the aromatic unit and the amino and nitrile group an alkyl spacer with at least have a C atom.
Unter den Aminoalkylarylnitrilen sind insbesondere solche bevorzugt, die die Amino- und Nitrilgruppe in 1,4-Stellung zueinander aufweisen.Under The aminoalkylaryl nitriles are especially those which are preferred the amino and nitrile group in 1,4-position to each other.
Als ω-Aminoalkylnitril setzt man weiter bevorzugt lineare ω-Aminoalkylnitrile ein, wobei der Alkylenrest (-CH2-) vorzugsweise 4 bis 12 C-Atome, weiter bevorzugt von 4 bis 9 C-Atome enthält, wie 6-Amino-1-cyanopentan (6-Aminocapronitril), 7-Amino-1-cyanohexan, 8-Amino-1-cyanoheptan, 9-Amino-1-cyanooctan, 10-Amino-1-cyanononan, besonders bevorzugt 6-Aminocapronitril.As ω-aminoalkylnitrile it is further preferred to use linear ω-aminoalkylnitriles, wherein the alkylene radical (-CH 2 -) preferably contains 4 to 12 C-atoms, more preferably 4 to 9 C-atoms, such as 6-amino-1-cyanopentane (6-aminocapronitrile), 7-amino-1-cyanohexane, 8-amino-1-cyanoheptane, 9-amino-1-cyanooctane, 10-amino-1-cyanononane, most preferably 6-aminocapronitrile.
6-Aminocapronitril
erhält
man üblicherweise
durch Hydrierung von Adipodinitril nach bekannten Verfahren, beispielsweise
beschrieben in DE-A 836, 938, DE-A 848, 654 oder
Selbstverständlich können auch Gemische mehrerer Aminonitrile oder Gemische eines Aminonitrils mit weiteren Comonomeren, zum Beispiel Caprolactam oder das untenstehend näher definierte Gemisch, eingesetzt werden.Of course you can too Mixtures of several aminonitriles or mixtures of an aminonitrile with further comonomers, for example caprolactam or the below more precisely defined Mixture be used.
Als Dinitril können prinzipiell alle Dinitrile, das heißt Verbindungen, die mindestens zwei Nitrilgruppen aufweisen, eingesetzt werden. Unter diesen sind α,ω-Dinitrile bevorzugt, wobei unter letzteren insbesondere α,ω-Dinitrile mit 4 bis 12 C-Atomen, weiter bevorzugt 4 bis 9 C-Atomen im Alkylenrest, oder ein Cyanoalkylarylnitril mit 7 bis 12 C-Atomen eingesetzt werden, wobei dort solche bevorzugt werden, die zwischen der aromatischen Einheit und den beiden Nitrilgruppe einen Alkyl-Spacer mit mindestens einem C-Atom aufweisen. Unter den Cyanoalkylarylnitrilen sind insbesondere solche bevorzugt, die die beiden Nitrilgruppen in 1,4-Stellung zueinander aufweisen.As dinitrile, in principle, all dinitriles, that is, compounds containing at least two nitrile groups have to be used. Among these, α, ω-dinitriles are preferred, among which α, ω-dinitriles having 4 to 12 C atoms, more preferably 4 to 9 C atoms in the alkylene radical, or a Cyanoalkylarylnitril be used with 7 to 12 C-atoms among the latter in particular , where there are preferred those which have between the aromatic unit and the two nitrile an alkyl spacer having at least one carbon atom. Among the Cyanoalkylarylnitrilen are particularly preferred those having the two nitrile groups in the 1,4-position to each other.
Als α,ω-Alkylendinitril setzt man weiter bevorzugt lineare α,ω-Alkylendinitrile ein, wobei der Alkylenrest (-CH2-) vorzugsweise 3 bis 11 C-Atome, weiter bevorzugt von 3 bis 8 C-Atome enthält, wie 1,4-Dicyanbutan (Adipodinitril), 1,5-Dicyanpentan, 1,6-Dicyanhexan, 1,7-Dicyanheptan, 1,8-Dicyanooctan, 1,9-Dicyannonan, 1,10-Dicyandecan, besonders bevorzugt Adipodinitril.As α, ω-alkylenedinitrile is further preferably used linear α, ω-alkylenedinitriles, wherein the alkylene radical (-CH 2 -) preferably contains 3 to 11 C-atoms, more preferably from 3 to 8 C-atoms, such as 1.4 Dicyanobutane (adiponitrile), 1,5-dicyanopentane, 1,6-dicyanhexane, 1,7-dicyanheptane, 1,8-dicyanooctane, 1,9-dicyanonanane, 1,10-dicyandecane, most preferably adiponitrile.
Als Diamin können prinzipiell alle Diamine, das heißt Verbindungen, die mindestens zwei Aminogruppe aufweisen, eingesetzt werden. Unter diesen sind α,ω-Diamine bevorzugt, wobei unter letzteren insbesondere α,ω-Diamine mit 4 bis 14 C-Atomen, weiter bevorzugt 4 bis 10 C-Atomen im Alkylenrest, oder ein Aminoalkylarylamin mit 7 bis 12 C-Atomen eingesetzt werden, wobei dort solche bevorzugt werden, die zwischen der aromatischen Einheit und den beiden Nitrilgruppe einen Alkyl-Spacer mit mindestens einem C-Atom aufweisen. Unter den Aminoalkylarylaminen sind insbesondere solche bevorzugt, die die beiden Aminogruppen in 1,4-Stellung zueinander aufweisen.When Diamine can in principle, all diamines, that is, compounds that at least have two amino group can be used. Among these are α, ω-diamines preferred, among the latter in particular α, ω-diamines having 4 to 14 carbon atoms, more preferably 4 to 10 C atoms in the alkylene radical, or an aminoalkylarylamine be used with 7 to 12 carbon atoms, where there are preferred which are between the aromatic unit and the two nitrile group an alkyl spacer having at least one carbon atom. Under The aminoalkylarylamines are in particular those which are preferred the two amino groups in 1,4-position to each other.
Als α,ω-Alkylendiamin setzt man weiter bevorzugt lineare α,ω-Alkylendiamine ein, wobei der Alkylenrest (-CH2-) vorzugsweise 3 bis 12 C-Atome, weiter bevorzugt von 3 bis 8 C-Atome enthält, wie 1,4-Diaminobutan, 1,5-Diaminopentan, 1,6-Diaminohexan (Hexamethylendiamin), 1,7-Diaminoheptan, 1,8-Diaminooctan, 1,9-Diaminononan, 1,10-Diaminodecan, besonders bevorzugt Hexamethylendiamin.As α, ω-alkylenediamine is further preferably used linear α, ω-alkylenediamines, wherein the alkylene radical (-CH 2 -) preferably contains 3 to 12 C-atoms, more preferably from 3 to 8 C-atoms, such as 1.4 Diaminobutane, 1,5-diaminopentane, 1,6-diaminohexane (hexamethylenediamine), 1,7-diaminoheptane, 1,8-diaminooctane, 1,9-diaminononane, 1,10-diaminodecane, most preferably hexamethylenediamine.
Gewünschtenfalls kann man auch Diamine, Dinitrile und Aminonitrile, die sich von verzweigten Alkylen- oder Arylen- oder Alkylarylenen ableiten, verwenden, wie 2-Methylglutarodinitril oder 2-Methyl-1,5-diaminopentan.If desired, You can also use diamines, dinitriles and aminonitriles, which are different from derive branched alkylene or arylene or alkylarylenes, use such as 2-methylglutarodinitrile or 2-methyl-1,5-diaminopentane.
Setzt man bei der erfindungsgemäßen Herstellung von Polyamiden Dinitrile und Diamine oder ein Gemisch, enthaltend Dinitril, Diamin und Aminonitril, ein, so hat sich ein molares Verhältnis der in den Einsatzstoffen vorhandenen, zur Polyamidbildung fähigen Nitrilgruppen zu den in den Einsatzstoffen vorhandenen, zur Polyamidbildung fähigen Aminogruppen im Bereich von 0,9 bis 1,1, vorzugsweise 0,95 bis 1,05, insbesondere 0,99 bis 1,01, besonders bevorzugt von 1, als vorteilhaft erwiesen.Puts in the preparation according to the invention of polyamides dinitriles and diamines or a mixture containing Dinitrile, diamine and aminonitrile, a, so has a molar ratio of existing in the starting materials, capable of polyamide nitrile groups to the existing in the starting materials, the polyamide-forming capable of amino groups in the range of 0.9 to 1.1, preferably 0.95 to 1.05, in particular 0.99 to 1.01, more preferably from 1, proved to be advantageous.
Als weitere polyamidbildende Monomere kann man beispielsweise Dicarbonsäuren, wie Alkandicarbonsäuren mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen, insbesondere 6 bis 10 Kohlenstoffatomen, wie Adipinsäure, Pimelinsäure, Korksäure, Azelainsäure oder Sebazinsäure sowie Terephthalsäure, Isophthalsäure und Cyclohexandicarbonsäure, oder Aminosäuren, wie Alkan-Aminosäuren mit 5 bis 12 Kohlenstoffatomen, insbesondere α,ω-C5-C12-Aminosäuren einsetzen.As further polyamide-forming monomers may be, for example, dicarboxylic acids, such as alkanedicarboxylic acids having 6 to 12 carbon atoms, in particular 6 to 10 carbon atoms, such as adipic acid, pimelic acid, suberic acid or sebacic acid and terephthalic acid, isophthalic acid and cyclohexanedicarboxylic acid, or amino acids, such as alkane amino acids with 5 bis 12 carbon atoms, in particular α, ω-C 5 -C 12 amino acids use.
Als α,ω-C5-C12-Aminosäure kann man 5-Aminopentansäure, 6-Aminohexansäure, 7-Aminoheptansäure, 8-Aminooctansäure, 9-Aminononansäure, 10-Aminodecansäure, 11-Aminoundecansäure und 12-Aminododecansäure, bevorzugt 6-Aminohexansäure, oder deren inneren Amide, sogenannte Lactame, insbesondere Caprolactam, einsetzen.As α, ω-C 5 -C 12 -amino acid can be 5-aminopentanoic acid, 6-aminohexanoic acid, 7-aminoheptanoic acid, 8-aminooctanoic acid, 9-aminononanoic acid, 10-aminodecanoic acid, 11-aminoundecanoic and 12-aminododecanoic acid, preferably 6-aminohexanoic acid , or their inner amides, called lactams, in particular caprolactam, use.
Als
Ausgangsstoffe im erfindungsgemäßen Verfahren
eignen sich ferner Gemische mit Aminocarbonsäureverbindungen der allgemeinen
Formel I
In der R1 für -OH, -OC12-Alkyl oder -NR2R3 unabhängig voneinander Wasserstoff, C1-12-Alkyl und C5-8-Cycloalkyl, und m für 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 oder 12 stehen.In which R 1 is -OH, -OC 12 -alkyl or -NR 2 R 3, independently of one another, are hydrogen, C 1-12 -alkyl and C 5-8 -cycloalkyl, and m is 3,4,5,6,7 8, 9, 10, 11 or 12 stand.
Besonders bevorzugte Aminocarbonsäureverbindungen sind solche, in denen R1 OH, -O-C1-4Alkyl wie -O-Methyl, -O-Ethyl, -O-n-Propyl, -O-i-Propyl, -O-n-Butyl, -O-sek.-Butyl, -O-ter.-Butyl und -NR2R3 wie -NH2, -NHMe, -NHEt, -NMe2 und -NEt2 bedeuten, und m für 5 steht.Particularly preferred aminocarboxylic acid compounds are those in which R 1 is OH, -OC 1-4 alkyl, such as -O-methyl, -O-ethyl, -On-propyl, -O-propyl, -On-butyl, -O-sec. Butyl, -O-tert-butyl and -NR 2 R 3 such as -NH 2 , -NHMe, -NHEt, -NMe 2 and -NEt 2 , and m is 5.
Ganz besonders bevorzugt sind 6-Aminocapronsäure, 6-Aminocapronsäuremethylester, 6--Aminocapronsäureethylester, 6-Aminocapronsäuremethylamid, 6-Aminocapronsäuredimethylamid, 6-Aminocapronsäureethylamid, 6-Aminocapronsäurediethylamid und 6-Aminocapronsäureamid.Very particular preference is given to 6-aminocaproic acid, 6-aminocaproic acid methyl ester, 6-aminocaproic acid ethyl ester, 6-aminocaproic acid methylamide, 6-aminocaproic acid dimethylamide, 6-aminocapron acid ethylamide, 6-aminocaproic acid diethylamide and 6-aminocaproic acid amide.
Die Ausgangsverbindungen sind im Handel erhältlich oder beispielsweise gemäß EP-A O 234 295 und Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 17 (1978)9-16 herstellbar.The Starting compounds are commercially available or for example according to EP-A O 234 295 and Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 17 (1978) 9-16.
Es können auch beliebige Mischungen der genannten Verbindungen, Aminocarbonsäureverbindungen, Lactame, Diamine und Disäuren oder deren Salze eingesetzt werden.It can also any mixtures of said compounds, aminocarboxylic acid compounds, Lactams, diamines and diacids or their salts are used.
Vorzugsweise werden als polyamidbildende Monomere Aminonitrile oder Dinitrile und Diamine oder Gemische, enthaltend Aminonitril, Dinitril und Diamin, zusammen mit Wasser, besonders bevorzugt in einem molaren Verhältnis im Bereich von 1 : 1 bis 1 20 eingesetzt, bezogen auf den Gesamtprozeß. Besonders bevorzugt ist dabei Aminocapronitril, bei einem molaren ACN : Wasser-Verhältnis im Gesamtprozeß von 1 : 1 bis 1 : 10. Weiterhin besonders bevorzugt ist dabei ein Gemisch aus Adipodinitril und Hexamethylendiamin, bei einem molaren Verhältnis der Summe aus Adipodinitril und Hexamethylendiamin : Wasser im Gesamtprozeß von 1 : 1 bis 1 : 10. Weiterhin besonders bevorzugt ist dabei ein Gemisch aus Adipodinitril, Hexamethylendiamin und Aminocapronitril, bei einem molaren Verhältnis der Summe aus Adipodinitril, Hexamethylendiamin und Aminocapronitril : Wasser im Gesamtprozeß von 1 : 1 bis 1 : 10.Preferably are used as polyamide-forming monomers aminonitriles or dinitriles and diamines or mixtures containing aminonitrile, dinitrile and Diamine, together with water, more preferably in a molar relationship used in the range of 1: 1 to 1 20, based on the overall process. Especially Aminocapronitrile is preferred at a molar ACN: water ratio in the Overall process of 1: 1 to 1: 10. Furthermore, a mixture is particularly preferred from adiponitrile and hexamethylenediamine, at a molar ratio of Sum of adiponitrile and hexamethylenediamine: water in the total process of 1 : 1 to 1: 10. Further particularly preferred is a mixture from adiponitrile, hexamethylenediamine and aminocapronitrile, at a molar ratio the sum of adiponitrile, hexamethylenediamine and aminocapronitrile : Water in the total process of 1: 1 to 1:10.
Es können auch Gemische aus polyamidbildenden Monomeren und Oligomeren eingesetzt werden.It can also used mixtures of polyamide-forming monomers and oligomers become.
Vorzugsweise werden als polyamidbildende Monomere neben Aminocapronitril gewünschtenfalls Caprolactam und/oder Hexamethylendiammoniumadipat („AH-Salz") verwendet.Preferably be as polyamide-forming monomers in addition to aminocapronitrile, if desired Caprolactam and / or hexamethylenediammonium adipate ("AH salt").
Vorzugsweise werden als polyamidbildende Monomere neben Adipodinitril und Hexamethylendiamin gewünschtenfalls Caprolactam und/oder Hexamethylendiammoniumadipat („AH-Salz") verwendet.Preferably be as polyamide-forming monomers in addition to adiponitrile and hexamethylenediamine, if desired Caprolactam and / or hexamethylenediammonium adipate ("AH salt").
Als Katalysatoren kommen allgemein neben vielfach in der Literatur beschriebenen Säurekatalysatoren wie Phosphorsäure etc. besonders heterogene Katalysatoren in Frage. Bevorzugt werden Brönsted-saure Katalysatoren eingesetzt, ausgewählt aus einem Beta-Zeolith-, Schichtsilicat- oder einem Festbettkatalysator, der im wesentli chen aus TiO2 mit 70 bis 100 Anatas und 0 bis 30 % Rutil besteht, in dem bis zu 40 des TiO2 durch Wolframoxid ersetzt werden können.In addition to catalysts which are frequently described in the literature, such as phosphoric acid, etc., especially heterogeneous catalysts are generally suitable catalysts. Preference is given to using Brönsted acid catalysts selected from a zeolite beta, phyllosilicate or fixed bed catalyst which consists essentially of TiO 2 with 70 to 100 anatase and 0 to 30% rutile, in which up to 40 of the TiO 2 can be replaced by tungsten oxide.
Beispielsweise können entsprechende TiO2-Modifikationen, wie FINNTi S150 (Firma Kemira Pigments Oy, Finnland), Verwendung finden.For example, corresponding TiO 2 modifications, such as FINNTi S150 (Kemira Pigments Oy, Finland), can be used.
Die heterogenen Katalysatoren können beispielsweise als Suspension, auf Füllkörper gesintert oder als gegebenenfalls beschichtete Katalysatorpackung oder -schüttung oder -einbauten in den Apparat eingebracht werden. Sie können auch als Wandbelegung oder -beschüttung im Apparat vorliegen, so dass eine Abtrennung von Reaktionsgemisch einfach erfolgt.The heterogeneous catalysts can for example, as a suspension, sintered on filler or optionally coated catalyst packing or bedding or internals in the Apparatus are introduced. They can also be used as wall mappings or burial present in the apparatus, so that a separation of the reaction mixture just done.
Die
Wasserkonzentration auf der Mehrzahl der Kammern von Reaktor (
Die
Temperatur für
die Umsetzung sollte im Reaktionsteil von Reaktor (
Die zweiphasige Fahrweise erlaubt eine Absenkung des zur Reaktion notwendigen Druckniveaus, da gasförmige Bestandteile nicht – wie bei einer einphasigen Fahrweise – in der Flüssigphase gehalten werden müssen. Es stellt sich vorzugsweise lediglich der Eigendruck des Systems in Abhängigkeit von der Temperatur ein. Dieser beträgt etwa 10 bis 60 bar. Der apparative Aufwand wird durch die Integration von verfahrenstechnischen Operationen wie Wärme- und Stoffaustausch in ein und demselben Apparat reduziert.The two-phase driving allows a reduction of the necessary for the reaction Pressure levels, as gaseous Ingredients not - like in a single-phase driving - must be kept in the liquid phase. It preferably only the autogenous pressure of the system arises dependence from the temperature. This is about 10 to 60 bar. Of the Apparative effort is due to the integration of procedural Operations such as heat and mass transfer in one and the same apparatus reduced.
Mit
zunehmender Zahl der Kammern (
Das
erhaltene Wertprodukt hat in Abhängigkeit
von der Verweilzeit in Reaktor (
Vorteilhaft kann das Produkt zur Erhöhung des Molekulargewichts einer Polykondensation unterzogen werden. Eine solche Polykondensation kann nach an sich für die Herstellung und Nachbehandlung von Polyamiden bekannten Verfahren, wie in einem vollkontinuierlichen Strömungsrohr („VK-Rohr"), durchgeführt werden.Advantageous can increase the product be subjected to the molecular weight of a polycondensation. Such a polycondensation can in itself for the preparation and aftertreatment of polyamides known methods, such as in a fully continuous flow tube ("VK tube").
Man kann das erhaltene Polyamid z. B. nach an sich bekannten Methoden, wie beispielsweise in der DE-A 43 21 683 (S. 3, Z. 54 bis S. 4, Z. 3) ausführlich beschrieben sind, aufarbeiten.you the resulting polyamide z. B. according to known methods, as in, for example, DE-A 43 21 683 (page 3, lines 54 to 4, Z. 3) in detail are described, work up.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann man den Gehalt an zyklischem Dimer im erfindungsgemäß erhaltenen Polyamid-6 weiter reduzieren, indem man das Polyamid zuerst mit einer wässerigen Lösung von Caprolactam und anschließend mit Wasser extrahiert und/oder der Gasphasenextraktion (beispielsweise beschrieben in der EP-A 0 284 968) unterwirft. Die bei dieser Nachbehandlung anfallenden niedermolekularen Bestandteile wie Caprolactam und lineare sowie zyklische Oligomere, kann man in das erfindungsgemäße Verfahren oder den vorgeschalteten Reaktor zurückführen.In a preferred embodiment can be the content of cyclic dimer in the invention obtained Further reduce polyamide-6 by first using the polyamide a watery one Solution of Caprolactam and subsequently extracted with water and / or the gas phase extraction (for example described in EP-A 0 284 968). The resulting in this treatment low molecular weight components such as caprolactam and linear as well as cyclic oligomers, one can in the inventive method or return the upstream reactor.
Das nach der Extraktion erhaltene Polyamid kann man im allgemeinen anschließend in an sich bekannter Weise trocknen.The After extraction obtained polyamide can be generally subsequently in dry in a known manner.
Vorteilhaft kann dies unter Mitverwendung von Inertgasen, wie Stickstoff oder überhitztem Wasserdampf, als Wärmeträger beispielsweise im Gegenstrom erfolgen. Hierbei kann die gewünschte Viskosität, bestimmt in 1 gew.-%-iger Lösung in 96 %-iger Schwefelsäure bei 25°C, durch Tempern bei erhöhter Temperatur, vorzugsweise im Bereich von 150°C bis 190°C, eingestellt werden.Advantageous This can be done with the concomitant use of inert gases, such as nitrogen or superheated Water vapor, as a heat carrier, for example done in countercurrent. Here, the desired viscosity can be determined in 1% strength by weight solution in 96% sulfuric acid at 25 ° C, by tempering at elevated Temperature, preferably in the range of 150 ° C to 190 ° C, can be adjusted.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch kontinuierliche Reaktionsführung, reduzierte Energie- und Einsatzstoffkosten und einen vergleichsweise geringen apparativen Aufwand aus. Das Verfahren kann also gegenüber bekannten Verfahren kostengünstiger arbeiten und ein höherwertigeres Produkt mit verbesserter Wärmelagerstabilität liefern.The inventive method characterized by continuous reaction, reduced energy and input costs and a comparatively small apparatus Effort out. The method can therefore be cheaper compared to known methods work and a higher quality Deliver product with improved heat storage stability.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Beispielen näher erläutert: The The invention is explained in more detail below with reference to examples:
BeispieleExamples
Beispiel 1 (B1)Example 1 (B1)
Aus einer Mischung von Adipodinitril, Hexamethylendiamin und Wasser (molar 1:1:12) wird bei einem Überdruck von 80 bar und einer Temperatur von 250°C in Analogie zur Anmeldung EP-B-1 109 491 in einem Rohrreaktor ein Präpolymer hergestellt. Die hydrolytische Verweilzeit betrug 2,5h.Out a mixture of adiponitrile, hexamethylenediamine and water (molar 1: 1: 12) is at an overpressure of 80 bar and a temperature of 250 ° C in analogy to the application EP-B-1 109 491 in a tubular reactor produced a prepolymer. The hydrolytic Residence time was 2.5 h.
Das so erhaltene Nylon 66 Präpolymer wird in einem Abscheider in Analogie zur EP-A-1 198 491 auf einen Druck von 22 bar geflasht und dabei leichtflüchtige Komponenten wie Wasser und Ammoniak als gasförmige Phase von der schmelzeflüssigen Präpolymerphase abgetrennt.The thus obtained nylon 66 prepolymer is in a separator in analogy to EP-A-1 198 491 to a pressure of 22 bar flashed and volatile Components such as water and ammonia as the gaseous phase of the molten prepolymer phase separated.
In
einem Reaktor (
Dieser
Eingangsstrom zu Reaktor (
Der Druck im Reaktor wird geregelt und beträgt 21 bar Überdruck. Die Sumpftemperatur wird geregelt und beträgt 275°C.Of the Pressure in the reactor is regulated and is 21 bar overpressure. The bottom temperature is regulated and amounts to 275 ° C.
Der Temperaturverlauf im Reaktor entwickelt sich adiabatisch, wobei die Austrittstemperatur aus der fünften Kammer 245,5°C beträgt.Of the Temperature profile in the reactor develops adiabatically, with the outlet temperature from the fifth chamber is 245.5 ° C.
Die Gesamtverweilzeit im Reaktor beträgt 5 h inklusive einer Verweilzeit im Sumpfbereich von kleiner als 20 Minuten.The Total residence time in the reactor is 5 h including a residence time in the swamp area of less than 20 minutes.
Das
aus dem Reaktor (
- a) Das erhaltene Granulat wurde durch kontinuierliche Festphasenkondensation mit überhitztem Wasserdampf bei 182°C auf eine Endviskosität (VZ) von 148 ml/g (VZ gemessen in 0,5 gew.-%iger Lösung in 96%iger Schwefelsäure, bei 25°C gemäß EN ISO 1628-1) gebracht.
- b) Festphasenkondensation Das so erhaltene Granulat wurde unter N2 Atmosphäre bei 165°C getempert. Die Proben wurde regelmäßig genommen und Die Viskositätszahl (VZ) gemessen. (VZ gemessen in 0,5 gew.-%iger Lösung in 96%iger Schwefelsäure, bei 25°C gemäß EN ISO 1628-1 ).
- a) The granules were obtained by continuous solid phase condensation with superheated steam at 182 ° C to a final viscosity (VZ) of 148 ml / g (VZ measured in 0.5 wt .-% solution in 96% sulfuric acid, at 25 ° C. according to EN ISO 1628-1).
- b) Solid Phase Condensation The granules thus obtained were annealed under N 2 atmosphere at 165 ° C. The samples were taken regularly and the viscosity number (VZ) was measured. (VZ measured in 0.5 wt .-% solution in 96% sulfuric acid, at 25 ° C according to EN ISO 1628-1).
Vergleichsbeispiel 1 (VB1)Comparative Example 1 (VB1)
Aus einer Mischung von Adipodinitril, Hexamethylendiamin und Wasser (molar 1:1:12) wird bei einem Überdruck von 80 bar und einer Temperatur von 250°C in Analogie zur Anmeldung EP-B-1 109 491 in einem Rohrreaktor ein Präpolymer hergestellt. Die hydrolytische Verweilzeit betrug 0,83 h.Out a mixture of adiponitrile, hexamethylenediamine and water (molar 1: 1: 12) is at an overpressure of 80 bar and a temperature of 250 ° C in analogy to the application EP-B-1 109 491 in a tubular reactor produced a prepolymer. The hydrolytic Residence time was 0.83 h.
Das so erhaltene Nylon 66 Präpolymer wird in einem Abscheider in Analogie zur EP-A-1 198 491 auf einen Druck von 22 bar geflasht und dabei leichtflüchtige Komponenten wie Wasser und Ammoniak als gasförmige Phase von der schmelzeflüssigen Präpolymerphase abgetrennt.The thus obtained nylon 66 prepolymer is in a separator in analogy to EP-A-1 198 491 to a pressure of 22 bar flashed and volatile Components such as water and ammonia as the gaseous phase of the molten prepolymer phase separated.
In
einem Reaktor (
Dieser
Eingangsstrom zu Reaktor (
Der Druck im Reaktor wird geregelt und beträgt 21 bar Überdruck. Die Sumpftemperatur wird geregelt und beträgt 275°C.Of the Pressure in the reactor is regulated and is 21 bar overpressure. The bottom temperature is regulated and amounts to 275 ° C.
Der Temperaturverlauf im Reaktor entwickelt sich adiabatisch, wobei die Austrittstemperatur aus der fünften Kammer 243,5°C beträgt.Of the Temperature profile in the reactor develops adiabatically, with the outlet temperature from the fifth chamber is 243.5 ° C.
Die Gesamtverweilzeit im Reaktor beträgt 1,7 h inklusive einer Verweilzeit im Sumpfbereich von kleiner als 10 Minuten.The Total residence time in the reactor is 1.7 h including a residence time in the swamp area of less than 10 minutes.
Das
aus dem Reaktor (
- a) Das erhaltene Granulat wurde durch kontinuierliche Festphasenkondensation mit überhitztem Wasserdampf bei 182°C auf eine Endviskosität (VZ) von 150 ml/g (VZ gemessen in 0,5 gew.-%iger Lösung in 96 %iger Schwefelsäure, bei 25°C gemäß EN ISO 1628-1) gebracht.
- a) The granules obtained by continuous solid phase condensation with superheated steam at 182 ° C to a final viscosity (VZ) of 150 ml / g (VZ measured in 0.5 wt .-% solution in 96% sulfuric acid, at 25 ° C. according to EN ISO 1628-1).
Compoundierung und WärmelagerungCompounding and heat storage
Die o.g. zwei Produkte wurden in einem Zweischneckenextruder (ZSK40) mit 30 Gew.-% Glasfaser (Durchmesser 10μm) bei 280°C konfektioniert. Aus den Produkten wurden nach ISO 179/2 Prüfkörper gespritzt und bei 140°C in einem Trockenschrank unter Luftatmosphäre für unterschiedliche Zeit gelagert. Die Schlagzähigkeit der beiden Produkte wurde nach ISO 179/2 gemessen.The above-mentioned two products were used in a twin-screw extruder (ZSK40) with 30 wt .-% glass fiber (diameter 10 .mu.m) assembled at 280 ° C. From the products were injected according to ISO 179/2 test specimens and at 140 ° C stored in a drying cabinet under air atmosphere for different time. The impact resistance of the two products was measured according to ISO 179/2.
Die Abnahme der Schlagzähigkeit während der Wärmelagerung des Beispiels B1a) und VB1a) sind in dem folgenden Diagramm zusammengestellt. Veränderung der Schlagzähigkeit (%) während der Wärmelagerung bei 140°C
- b) Festphasenkondensation Das so erhaltene Granulat wurde unter N2 Atmosphäre bei 185°C getempert. Die Proben wurde regelmäßig genommen und Die Viskositätszahl (VZ) gemessen. (VZ gemessen in 0,5 gew.-%iger Lösung in 96%iger Schwefelsäure, bei 25°C gemäß EN ISO 1628-1 ).
- b) Solid phase condensation The granules thus obtained were annealed under N 2 atmosphere at 185 ° C. The samples were taken regularly and the viscosity number (VZ) was measured. (VZ measured in 0.5 wt .-% solution in 96% sulfuric acid, at 25 ° C according to EN ISO 1628-1).
Die Ergebnisse des Beispiels B1b) und VB1b) sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt. Tabelle: Zunahme der Viskositätszahlen bei der Festfasenkondensation The results of Example B1b) and VB1b) are summarized in the following table. Table: Increase in the viscosity numbers in solid phase condensation
Claims (37)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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