180855. lajstromszámú szabadalom • Javított eljárás akrilamid előállítására akrilnitril katalitikus hidratálásával
180855 6 alkalmazására akkor van szükség, ha egyébként a reakcióelegy az adott hőmérsékleten gőzzé alakulna. A nyomást célszerűen olyan értékre állítjuk be, hogy a reakcióelegy még éppen cseppfolyós maradjon, a nyomás további növelése ugyanis már csak az eljárás energiaigényét növeli külön előnyök biztosítása nélkül. A katalizátor élettartamának növelése érdekében a reakciót oxigénmentes atmoszférában hajtjuk végre. Előnyösen úgy járunk el, hogy a reaktort, valamint a reaktorba való bevezetés előtt a folyékony keveréket oxigénmentes közömbös gázzal (például nitrogénnel vagy argonnal) átöblítjük. A reakció ideje a kiindulási keverék akrilnitril-tartalmától és a reakció hőmérsékletétől függően változik. A reaktort elhagyó oldatból, amely a kívánt termék mellett csekély mennyiségű akrilnitrilt is tartalmazhat, szükség esetén például desztillációval eltávolíthatjuk a reagálatlan akrilnitrilt. Ezután az oldatot a gyantás és színező anyagok eltávolítása érdekében nagy fajlagos felületű anyagokkal, például aktív szénnel, szilikagéllel vagy molekulaszűrőkkel kezeljük. Ebben a műveletben egyidejűleg az emulgeátorokat is eltávolítjuk az oldatból. Az esetlegesen oldatban maradt csekély mennyiségű emulgeátor az akrilamid további feldolgozását nem zavarja, és a képződött polimer minőségét nem rontja. Ezután az oldatot a fémionok (elsősorban Cu+ és Cu2* ) eltávolítása érdekében célszerűen egy H vagy Na* formában lévő ioncserélő gyantán bocsátjuk át. A fémionokat ugyan csapadék formájában is leválaszthatjuk, ez a módszer azonban az előbbinél lényegesen körülményesebb. A fenti eljárással kapott, tisztított akrilamid-oldatot polimerizáláshoz vagy egyéb reakciókhoz (például llokkulálószerek stb. gyártásához) közvetlenül felhasználhatjuk. A találmány szerinti eljárást az oltalmi kör korlátozása nélkül az alábbi példákban részletesen ismertetjük. 5 1. példa Rézporból készült 1 x 5 x 10 cm méretű réztáblákat oxidálunk, majd a táblákat aprítjuk. 2000 cm3 térfogatú fém csőreaktorba 4,7 kg aprított rézoxidot töltünk, majd a rézoxidot 200—250 C°-on, 5%-os hidrogéntartalmú hidrogén/ nitrogén gázeleggyel fémrézzé redukáljuk. A reaktorba ezután folyamatosan, 930 g/óra sebességgel vizet és 70 g/óra sebességgel akrilnitrilt adagolunk; a beadagolt anyagáramokból előzetesen nitrogénnel kiűzzük az oxigént. A reakciót 120 C°-on végezzük, 200 órán át. A képződő termékből időről időre mintát veszünk, és a mintát gázkromatográfiásán elemezzük. A melléktermékek mennyisége nem haladja meg az (1%-ot a képződött akrilamidra vonatkoztatva. Az óránként képződő akrilamid (AA) mennyiségét az 1. táblázatban közöljük. 1. táblázat A fenti reakciót megismételjük azzal a különbséggel, hogy a reakcióelegyhez emulgeátorként 0,005 térfogatrész dodecilbenzolszulfonsav-kalciumsót adunk. A kapott eredményeket a 2. táblázatban soroljuk fel. 2. táblázat t (óra) 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 AA (g/ óra) t (óra) 90 92 92 89 90 85 87 80 82 84 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 AA (g / óra) t (óra) AA (g / óra) 84 86 82 83 84 84 80 84 82 85 190 83 200 82 2. példa Az 1. példában ismertetett reaktorba folyamatosan 3 : 1 térfogatarányú víz/akrilnitril elegyet adagolunk. Az elegyből előzetesen nitrogénnel eltávolítjuk az oxigént. A betáplálás sebessége 1 liter/óra, a reakció hőmérséklete 120—125 C° A beadagolt elegy homogenitásának biztosítása érdekében az elegyet állandóan, igen intenzíven keverjük. Különös gondot fordítunk arra, hogy a keverőedény kilépő nyílása és a reaktor bemenete közötti holt-térfogatot a lehető legjobban lecsökkentsük. Ez azonban csak az általunk alkalmazott laboratóriumi méretekben valósítható meg. Minthogy a megadott összetételű víz-akrilnitril elegy két fázist képez, a reakcióelegyet állandóan és intenzíven keverjük. Az eredményeket a 3. táblázatban közöljük. 3. táblázat 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
