172680. lajstromszámú szabadalom • Eljárás malonsavdinitril előállítására
3 1/208U 4 elkülönítése a gyantásodás miatt csak rendkívül nehezen és gazdaságtalanul hajtható végre. Ha a képződött sósav semlegesítése céljából a hirtelen lehűtés során lügos anyagokat adnak az elegyhez, az acetonitril nagy része hidrolízist szenved, ami egyrészt veszteségekhez vezet, másrészt pedig a képződött ammóniumsók tovább nehezítik a termékelegy komponenseinek elkülönítését. A találmány célja a malonsavdinitril-gyártás technológiájának tökéletesítése, azaz a gyártási kapacitás növelése és az acetonitril-veszteségek csökkentése. A találmány szerint továbbá a gyantás melléktermékeket képező polimerek mennyiségét kívánjuk csökkenteni, és így a termékelegy feldolgozási technológiáját egyszerűsíteni. A fenti célokat a találmány szerint úgy érhetjük el, hogy az acetonitrilt 110—700C°-ra előmelegítve vezetjük be, és a képződött gáz alakú termékelegyet folyékony termékelegy felhasználásával, a reakcióban képződött gázok egyidejű eltávolítása közben hirtelen 40 C° és a termékelegy forráspontja közötti hőmérsékletre hűtjük le. A találmány szerinti eljárás végrehajtását vázlatosan az 1. folyamatábrán mutatjuk be. Az acetonitrilt-gőzt az 1 tartályból a 2 előmelegítőn keresztül vezetjük be a 3 reaktorba. A 2 előmelegítőben az acetonitrilt 110—700 C°-ra, előnyösen 200-700 C°-ra melegítjük. Ezzel az intézkedéssel jelentősen fokozhatjuk a 3 reaktor kapacitását. A 2 553 404 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban közölt adatok alapján arra számíthattunk, hogy az acetonitril az előmelegítés hőmérsékletén (elsősorban akkor, ha az előmelegítést a fenti hőmérséklet-tartomány felső határértékéhez közel eső hőmérsékleten végezzük) bomlást szenved, meglepő módon azonban azt tapasztaltuk, hogy bomlás egyáltalán nem megy végbe. Az acetonitrilt előnyösen 600—650 C°-ra előmelegítve vezetjük be a 3 reaktorba. A gáz alakú acetonitril előmelegítését lehetőleg gyorsan kell végeznünk, és biztosítanunk kell, hogy a fűtőfelületeken túlhevülés ne következzen be. Ennek érdekében az acetonitril-gőzt nagy sebességgel vezetjük keresztül a 2 előmelegítőn. Előmelegítőként előnyösen csöves hőcserélőt alkalmazunk. A gőzök átáramoltatási sebessége előnyösen 20-100 m/sec., célszerűen 50-70 m/sec. lehet. A klórciánt a 4 tartályból vezetjük a 3 reaktorba. A reaktorban az acetonitrilt és a klórciánt 1:1 és 7:1 közötti, előnyösen 1 : lés 6:1 közötti mólarányban, a másodperc törtrészeitől néhány másodpercig terjedő tartózkodási idő betartásával, 700-1200 C°-on reagáltatjuk egymással. Végül az 5 hűtőtérben a gáz alakú termékelegyet a 6 tartályból bevezetett folyékony, kondenzálható termékelegy felhasználásával hirtelen 40 C° és a termékelegy forráspontjához közel eső hőmérséklet közötti hőmérsékletre hűtjük le. A termékelegy forráspontja - az összetételtől függően — atmoszferikus nyomáson körülbelül 75 C“ és 78 C° közötti érték. Ha atmoszférikusnál nagyobb nyomáson dolgozunk, az elegy forráspontja és ezzel együtt a hirtelen lehűtés felső hőmérséklethatára a fentinél nagyobb érték. A gáz alakú termékelegyet előnyösen atmoszferikus nyomáson hütjük le 55 C° és 78 C° közötti, célszerűen 60 C° és 70 C° közötti hőmérsékletre. A kondenzált termékelegy egy részét kívánt esetben az 5 hűtőtérből a 8 vezetéken keresztül elvezethetjük, és a folyamatábrán külön nem jelölt hőcserélőkön átvezetve a kívánt hőmérsékletre hűtjük, majd visszavezetjük a 6 tartályba. A termékelegyet a 7 vezetéken keresztül vezetjük el az 5 hűtőtérből. A reagálatlan acetonitrilt elkülönítjük az elegyből, és körfolyamatban visszavezetjük a reakcióba, azaz az acetonitrilt előmelegítés után újból reagáltatjuk. A desztilláció során kapott nyers malonsavdinitrilt tisztított termékké dolgozzuk fel. A hirtelen lehűtés során a főtömegében sósavgázból álló hulladékgázt kiűzzük a reakcióelegyből. A hulladékgázzal elsodort kondenzálható komponenseket, elsősorban az acetonitrilt megfelelő reflux-rendszer felhasználásával elkülönítjük a gázból, és újból visszavezetjük a termékelegybe. A klórcián és acetonitril reakciójában képződött sósavat a berendezés e pontján gyakorlatilag problémamentesen távolíthatjuk el. A sósavgáz kiűzése miatt a termékelegy desztillálásakor regenerált acetonitril gyakorlatilag sósavmentes, vagy csak olyan kis mennyiségben tartalmaz sósav-szennyezést, hogy minden további nélkül visszavezethető az előmelegítő egységbe. így az eljárás során korróziós problémák nem merülnek fel. Az 1. ábrán a hirtelen lehűtéskor kialakuló véghőmérséklet és a gyantaképződés közötti összefüggést (abszcissza: véghőmérséklet, C°, ordináta: a nyers malonsavdinitril gyantatartalma %), míg a 2. ábrán az előmelegített acetonitril hőmérséklete és a téridőkihasználás közötti összefüggést (abszcissza: az előmelegített acetonitril hőmérséklete, C°, ordináta: téridőkihasználás, 1CT3 kg malonsavdinitril/liter • óra) mutatjuk be egy adott geometriájú reaktor esetén. A görbékből egyértelműen megállapítható, hogy a malonsavdinitril acetonitrilből és klórciánból üzemi méretekben csak a találmány szerinti módon állítható elő. A hirtelen lehűtéskor kialakuló véghőmérséklet a következőképpen befolyásolja a nyers malonsavdinitril gyantatartalmát és a hűtőtér és a rektifikáló tér üzembentarthatóságának idejét: a) A hirtelen hűtéssel kondenzáltatott termékelegyből csökkentett nyomáson lepároljuk az acetonitril fölöslegét. Az így kapott maradék - azaz a nyers malonsavdinitril - gyantatartalmát az 1. ábrán a hirtelen lehűtéskor kialakuló véghőmérséklet függvényében tüntettük fel. Amint az ábrából megállapítható, a 40 C°-tól 75 C°-ig terjedő hőmérséklettartományban a nyers termék gyantatartalma a véghőmérséklet növekedésével csökken. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
