178305. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vizes akrilamid oldatok tisztítására
5 178305 6 A fenti jelentős változások elméleti úton nem támaszthatók alá. Feltételezhető azonban, hogy a réztartalmú katalizátor jelenlétében az akrilnitril közvetlen hidrolízise közben igen kis mennyiségben képződött különböző anyagok denaturálódnak és ezek könnyen adszorbeáltathatók ioncserélő gyantákkal való megfelelő kezelés esetén, melynek eredményeképpen az akrilamid tárolásállósága vizes oldatban meghosszabbítható és a poliakrilamid tisztasága megnövelhető azáltal, hogy a különböző szennyező anyagokat adszorpció útján eltávolítjuk. Általában megállapítható, hogy a réztartalmú katalizátorból származó réz és/vagy rézvegyület finomszemcsés részecskéi kis mennyiségben a kezelt reakcióelegyben kimutathatók. Az ilyen finomrészecskék eltávolítása a szokásos szűrési műveletekkel és ezáltal a szennyezések kívánt kismértékre való csökkentése rendkívül nehéz, így például ioncserélő oszlopokon átvezetett tisztított akrilamid vizes oldatok bizonyos esetekben 1 ppm körüli mennyiségben igen finom részecskékkel vannak szennyezve és ezek a szennyezések a tisztított akrilamid vizes oldatának minőségét csökkentik. Ez a kedvezőtlen minőségrontó hatás azonban teljesen kiküszöbölhető, ha a találmány szerinti eljárást alkalmazzuk, sőt az ioncserélő gyantákkal történő kezelés közben általában bekövetkező hasonlóképpen kedvezőtlen akrilamid polimerizációs jelenség is elkerülhető. A találmány szerinti eljárás során az akrilamid vizes oldatában levő réz(I)-ionokat oxigénes kezeléssel réz(II)ionokká alakítjuk át. Jóllehet az ioncserélő gyantákkal való kezelés során az ionekvivalens mennyiség növekszik, a felhasznált ioncserélő kapacitása szokásos műveleti feltételek mellett kationcserélő gyantaoszlopokra számítva 2—20 1/óra áramlási sebességek mellett nem csökken és bizonyos esetekben még a kapacitás kismértékű emelkedése figyelhető meg. A találmány szerinti eljárásban felhasználható réztartalmú katalizátorok a következők : (1) drót vagy poralakú fémréz és rézion; (2) réz(II)-oxid, réz(II)-hidroxid, vagy réz(II)-só 100— 400 °C közötti hőmérsékleten hidrogénnel vagy szénmonoxiddal történő redukciójával előállított redukált réz; (3) réz(II)-oxid, réz(II)-hidroxid vagy réz(II)-sóknak folyékony fázisban hidrazinnal, alkálifém- vagy alkáliföldfém-bórhidriddel vagy formaldehiddel történő redukciója útján kapott réz; (4) réz(II)-vegyület, így réz(II)-oxid, réz(II)-hidroxid, vágy réz(II)-sónak a réznél elektropozitívebb tulajdonsággal rendelkező fémmel, így cinkkel, alumíniummal, vassal vagy ónnal történő redukciója útján kapott réz; (5) alumíniumból, cinkből vagy magnéziumból és rézből álló Raney-ötvözet elbontása útján kapott Raneyréz; (6) szerves rézvegyület, így réz(II)-formiát vagy réz(II)-ftalát, 100—400 °C közötti hőmérsékleten pirolízise útján kapott fémréz és (7) rézhidrid pirolízise útján kapott termék. Ezek a réztartalmú katalizátorok krómot, molibdént vagy hasonló fémet tartalmaznak a szokásos hordozókon kívül. A találmány szerinti tisztítási eljárást olyan akrilamid vizes oldatok esetében alkalmazzuk, amelyeket akrilmtrilből tetszés szerinti mennyiségben vízzel való hidrolízissel például az akrilnitril hidrolíziséhez szükséges sztöchiometrikus víz-mennyiség 2—50-szeresével 20— 200, előnyösen 50—100 °C közötti hőmérsékleten valamely fent említett réztartalmú katalizátor jelenlétében, készítettünk. Az alkalmazott nyomás atmoszferikus vagy az adott reakcióhőmérsékletnek megfelelően kialakult gőznyomásnak felel meg. A reakciót szakaszosan vagy folyamatosan állóágyas vagy szuszpendált ágyas katalizátorral való érintkezéssel hajtjuk végre. A reakció azonban végrehajtható az akrilnitril és a víz között réztartalmú katalizátor jelenlétében folyékony közegben is, akkor azonban a reakciókomponenseket oxigéntől vagy oxigéntartalmú gáztól messzemenő mértékben védjük. A fenti eljárásokkal kapott vizes akrilamid oldat rendszerint 6—45 súly% akrilamidot és a felsorolt szennyezéseket tartalmazza. Az akrilnitrilt és a vizes oldatban levő viszonylag durvaszemcsés katalizátorszennyezéseket desztillációval, illetve szűréssel távolítjuk el az ioncserélő gyantával történő kezelés előtt. Az előbbi reakcióelegyet ezután szokásos desztillációs műveletnek vetjük alá abból a célból, hogy a folyadékfázisban levő reagálatlan akrilnitrilt ledesztilláljuk és a vizes akrilamid-oldatot 30—50 súly%-ra bepároljuk. A desztillációs művelet elvégzésekor a folyékony reakcióközegnek és az oxigénnek vagy oxigéntartalmú gázzal való érintkezését kerüljük, a desztillációt 50— 120 °C közötti hőmérsékleten 50 íorr-tól 2 atmoszféráig terjedő nyomáson végezzük. A megadott hőmérséklet, illetve nyomásértékek azonban bizonyos mértékben függnek a folyadékfázis összetételétől. A reakcióelegyet a levegőtől úgy védjük, hogy zárt berendezést alkalmazunk vagy a berendezést inert gáz, például nitrogénnyomás alá helyezzük még abban az esetben is, hogyha a berendezést csak atmoszferikus nyomáson használjuk. Abban az esetben, ha a berendezésbe más folyamatokban képződött mosófolyadékot is adagolunk az oldószer visszanyerése céljából, akkor a mosófolyadéknak az oxigénnel vagy oxigéntartalmú gázzal való érintkezését kerüljük. A találmány szerinti eljárásban a reagálatlan akrilnitrilt és a reakcióelegyben levő víz egy részét teljesen oxigén távollétében desztilláljuk le, az oxigén jelenlevő megengedett legnagyobb mennyisége súlyrészben kifejezve a jelenlevő réz(I)-ionokra számítva rendszerint legfeljebb 1/30, előnyösen azonban 1/100. Megjegyezzük azonban, hogy az oxigén megengedett mennyisége a reakcióelegyben levő akrilamid és réz(I)-ionok koncentrációja, valamint a reakcióelegy hőmérséklete szerint változhat. A találmány szerinti eljárást olyan vizes akrilamid oldatok esetében alkalmazzuk, amelyek 1—80, előnyösen 5—60 súly% akrilamidot és rézre számítva 1—1000, rendszerint 5—600 ppm iemrezet vagy rézvegyületet tartalmaznak. Az akrilamid vizes oldatában levő rézvegyületek közé tartoznak a réz-oxidok, és -hidroxidok, valamint az ionos vegyületek, így a réz-sók. A fenti folyamatnak megfelelően az akrilamid vizes oldatát az ioncserélő gyantával való kezelés előtt oxigénnel vagy oxigéntartalmú gázzal hozzuk érintkezésbe. Jelentős műszaki előny érhető el már akkor is, ha az oxigén vagy az oxigéntartalmú gáz mennyisége viszonylag alacsony. Kielégítő eredmény elérése céljából az akrilamid vizes oldatban feloldott oxigén koncentrációját előnyösen legalább 4 ppm értéken tartjuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
