199406. lajstromszámú szabadalom • Eljárás n,n'-diizo-propil-karbamid folyamatos előállítására
HU 199406 B Ugyancsak karbamidból és aldehidekből vagy ketonokból állítottak elő alkilezett karbamid -származékokat a 2 673 859 sz. amerikai egyésült államokbeli szabadalom szerint. Ezen eljárás értelmében az N,N’-diizo-propil-karbamidot karbamidból és tízszeres feleslegbén alkalmazott acetonból, Raney-nikkel katalizátoron, 150—160°C-on és 68 bar nyomáson állították elő. Az N,N’-diizo-propil-karbamid mellett N-izopropil-karbamid *is képződött jelentős mennyiségben a kátrányos mellékterméken kívül. A melléktermékből csak bonyolult tisztítási műveletekkel tudták az N,N’-diizo-propil-karbamidot elválasztani, mindössze 32%-os kitermeléssel. Az ismertetett eljárások mindegyikének alapvető hátránya, hogy kivétel nélkül korszerűtlen, szakaszos technológiát alkalmaznak, amelyek hosszú műveleti időket igényelnek, ezenfelül soknál melléktermékként kéntartalmú végyületek keletkeznek vagy a felhasznált reagens, például a szén-oxid-szulfid, okoz súlyos környezetvédelmi problémákat és legtöbb esetben a korróziós károk is tetemesek. A tiszta végtermék előállítását gátolja az is, hogy a reakciók során többféle melléktermék is keletkezik, aminek az eltávolítása bonyolult elválasztástechnikai műveleteket igényel. A szakaszos reduktív alkilezési technológia az üzemeltetési veszélyeken túl igen kedvezőtlen anyagfaj tagosokkal, nagymennyiségű melléktermékekkel, nagy élőmunkaráfordítással és sok technológiai művelettel nyerhetők csupán a kívánt karbamid-származékok. Célul tűztük ki olyan eljárás kidolgozását, mely a felsorolt hiányosságokat kiküszöböli és a mai igényeknek megfelelő technológiát biztosít az N,N’-diizo-propil-karbamid előállítására. Munkánk során vizsgáltuk a karba mid és aceton reduktív alkilezési reakcióját és megállapítottuk, hogy az eddig katalizátorként használt Raney-nikkel kevéssé alkalmas arra, hogy segítségével jó hozammal és gazdaságosan lehessen a kívánt célterméket előállítani és az eljárást folyamatossá tenni. Első lépésként ezért a megfelelő aktivitású és szelektivitású katalizátort kerestük. Kísérleteink során megállapítottuk, hogy a periódusos rendszer 8.B. csoportjaiba tartozó fémek erre a célra a legalkalmasabbak, amennyiben hordozóra visszük fel azokat. Katalizátorhordozóként legkiválóbbnak bizonyult a gamma-aiumínium-oxid és az aktív szén. A továbbiakban megállapítottuk, hogy a karbamid-aceton reakcióelegy nyomás alatti reduktív alkilezését olyan oldószerelegyben kell végezni, amely célszerűen megválasztott minőségű és mennyiségű szerves segédoldószer mellett előnyösen megfelelő mennyiségű vizet is tartalmaz. A speciális terner (aceton, alkohol, víz) oldószerelegy kialakításánál előnyösen alkalmazhatók szerves segédoldószerként 2—4 szénatomos alkoholok vagy 3 azok elegyei. Az eljárásunk szerinti megfelelő összetételű terner oldószerelegyben a reakció olyan sebességgel zajlik le, ami lehetővé teszi a korszerű folyamatos technológia megvalósítását, és a reakció olyan nagy szelektivitással megy végbe, hogy az oldószerelegyből csapadékként kiváló termék minden további tisztítási művelet nélkül felhasználható. Igen előnyösen befolyásolhatja a reduktív alkilezés során a szelektivitást és aktivitást az alkalmasan megválasztott lúgos tartományba eső hidrogénion-koncentráció is. Enélkül az alapanyagokból az aktivált köztitermék képződési sebessége kicsi, és nagynyomású folyadékkromatográfiás módszerrel kimutatható melléktermékek is keletkezhetnek, amelyek nemcsak a kitermelést csökkentik, hanem elszíneződést is okozzák. Alkalmasan megválasztott pH értéknél megfelelő anionokat és kationok jelenlétében a melléktermékek keletkezését sikerült kiküszöbölnünk. A reakcióelegy pH-jának beállítására igen alkalmasak a 7,5—10 pH értékű lúgok és az olyan sók, amelyek az adott közegben disszociációjuk és hidrolízisük során a 7,5—11 közötti pH értéket biztosítani tudják. Ilyenek lehetnek az ammónia, az alkáli-hidroxidok-, az alkálivagy alkáli-földfémek karbonátjai, acetátjai, fenolátjai, benzoátjai, vagy formiátjai. A találmány szerint úgy járunk el, hogy tiszta vagy max. 10 tömeg% biuret tartalmú karbamidot y-alumínium-oxidra vagy aktív szén hordozóra felvitt, palládium, platina, ródium vagy nikkel katalizátor jelenlétében 120—200°C hőmérsékleten, 5—14 MPa nyomású 7,5—11 pH értékre beállított terner oldószerelegyben tiszta vagy inertgázzal hígított hidrogéngázzal reduktív úton folyamatosan vagy szakaszosan alkilezünk. Katalizátorhordozóként legalkalmasabbnak bizonyult a y-alurriínium-oxid. Oldószerként 76—85 tömeg% 2—4 szénatomszámú alkoholból, 10— 20 tömeg% acetonból és 2—4 tömeg% vízből álló terner elegyet használunk. A reduktív alkilezést tiszta hidrogénen kívül olyan gázeleggyel is végezhetjük, mely legfeljebb 60%-ban tartalmaz nitrogéngázt vagy 1—4 szénatomszámú szénhidrogéneket. Eljárásunk előnye, hogy a kikísérletezett körülmények között a reakció nagy sebességgel megy végbe, hogy segítségével a technológia folyamatossá tehető és olyan termék nyerhető, melynél fölöslegessé váltak a bonyolult költséges terméktisztítási műveletek, és ezen felül még nőtt a termékhozam. Természetesen eljárásunk szakaszos üzemben is megvalósítható, ugyancsak kiváló eredménnyel. Az oltalmi kör korlátozása nélkül eljárásunk lényegét az alábbi kiviteli példákon mutatjuk be: 1. p«éldá Fixágyas berendezésbe 2 liter, 0,5 tömeg% Pt/AljO, összetételű katalizátorágyra — 1 m3/m3 h térsebességgel — folyamatosan óránként 2 m3/h 6 tömegrész karbamidból, 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 05
