178305. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vizes akrilamid oldatok tisztítására
3 178305 4 bői a szennyezéseket így a rezet stb. az oldatnak ioncserélő gyantával történő kétlépcsős kezelésével eltávolítjuk. ; A közvetlen hidrolízis-eljárás kidolgozása előtt az akrilamid vizes oldatából a szennyezéseket a 2 865 960 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerint savas formában levő aktivált kationcserélő gyantával és bázisos alakban levő aktivált anioncserélő gyantával távolították el. A 82 011/75 számú japán közrebocsátási irat szerint másfelől erre a célra specifikus erősen bázisos anioncserélő gyantát alkalmaztak. A 83 323/75 számú japán közrebocsátási irat szerint a közvetlen hidrolízissel előállított akrilamid nyers vizes oldatainak tisztítását úgy végzik, hogy az oldatot kationcserélő gyantát és anioncserélő gyantát tartalmazó kevertágyon vezetik keresztül. Elvégzett vizsgálataink szerint megállapítható, hogy ha a közvetlen hidrolízissel kapott reakcióelegyet erősen bázisos anioncserélő gyantával kezeljük, akkor a rézionból és aminvegyületekből álló szennyezések eltávolítása olyan mértékben nehézzé válik, hogy ez a poliakrüamid képződését akadályozza. Emiatt erősen savas kationcserélő gyanta és anioncserélő gyanta közös alkalmazása látszott szükségesnek. Ha azonban az akrilamid vizes oldatát először erősen bázisos anioncserélő gyantán, majd erősen savas kationcserélő gyantán vezetik át, akkor az erősen bázisos anioncserélő gyantán történő kezelés következtében a vizes oldat körülbelül 10 pH- értékre emelkedik, így az akrilamid oldat reakcióképesebbé válik, hidrolízis és polimerizációs reakció következtében szennyezések képződnek. Ha másfelől az eljárást fordítva végezzük és az akrilamid vizes oldatát először erősen savas kationcserélő gyantán, majd erősen bázisos anioncserélő gyantán vezetjük keresztül, akkor az akrilamid oldat pH-értéke a kezdeti 3—4 pH-értékig való csökkenés után ismét körülbelül 10-re emelkedik az erősen bázisos anioncserélő gyantán való kezelés eredményeképpen. Ennek következményeként az oldat könnyen hidrolizál és polimerizációs reakciók is végbemennek, vagyis szennyezések képződnek. Ha az akrilamid vizes oldatát egy kationcserélő gyantát és egy anioncserélő gyantát tartalmazó kevertágyon vezetik keresztül, akkor a vizes oldat pH-értéke az ioncserélő ágyról való eltávozása után csaknem semleges. Az akrilamid vizes oldatának denaturálódása azonban semmiképpen sem kerülhető el, ha az erősen bázisos anioncserélő gyantát alkalmazunk. A kevertágyon való művelet közben az ioncserélő gyanta (regenerálás) és az ágy elkészítése esetén gáz vagy folyadék erős fluidizáló reakciója következtében erősen károsodik és emiatt a gyanta osztályozása vagy keverése válik szükségessé. Az ioncserélő gyanta külön kezelése azért bonyolult, mivel a gyanta mechanikai súrlódása, kopása és törése miatt számottevő veszteséggel jár. Az előbb elmondottakból világosan kitűnik, hogy nyers akrilamid vizes oldatából tisztítással jó minőségű akrilamid vizes oldat kizárólag erősen savas kationcserélő gyantát és/vagy erősen bázisos anioncserélő gyanta alkalmazásával nem állítható elő, ha a reagálatlan akrilnitrilt és a víz egy részét a reakcióelegyből gyakorlatilag oxigén távollétében desztilláljuk le. A további kísérletek az ismert módszerek szerint azt mutatják, hogy az akrilamid vizes oldatának ioncserélő gyantákkal való tisztítása hosszú időt vesz igénybe, például néhány héttől kezdve több hónapig tartó idő szükséges, a polimerizációs sebességben a poliakrilamid gyártásnál számottevő változások következnek be és változik a poliakrilamid vizes közegben való oldhatósági tulajdonsága is. A találmány egyik célkitűzése olyan javított eljárás kidolgozása, amellyel polimer akrilamid gyártásra alkalmas akrilamid vizes oldata állítható elő. A találmány további célkitűzése az akrilamid vizes oldatának olyan tisztítása, ahol a tisztított oldatban a tárolás során az akrilamid polimerizációs sebessége az akrilamid polimerek gyártásánál nem változik és nem okoz változást az akrilamidpolimerek molekulasúlyában és vízoldhatóságában. A találmány szerinti eljárás értelmében az akrilamid vizes oldatának tisztítása azzal jellemezhető, hogy akrilnitrilnek rézre számítva 1—1000 ppm fémrezet és/vagy rézvegyületet tartalmazó katalizátor jelenlétében vízzel történő reagáltatása útján előállított nyers akrilamid vizes oldatából a reagálatlan akrilnitrilt és a víz egy részét lényegében oxigén távollétében ledesztilláljuk, majd az akrilamid vizes oldatát tisztítás céljából ioncserélő gyantákkal kezeljük. A találmány szerinti eljárás egyik jellemző vonása az, hogy az akrilamid vizes oldatát először oxigénnel vagy oxigéntartalmú gázzal érintkeztetjük, ezután erősen savas kationcserélő gyantával, majd gyengén bázisos anioncserélő gyantával történő kétlépcsős kezelésnek vetjük alá. A találmány szerinti eljárás előnyös foganatosítási módja szerint az akrilamid vizes oldatát oxigénnel vagy oxigéntartalmú gázzal úgy érintkeztetjük, hogy az oldott oxigén koncentrációja az oldatban legalább 4 ppm legyen, az oxigénes kezelést 0 és 70 °C közötti hőmérsékleten 0,3—20 kg/cm2 nyomáson végezzük. Az akrilnitrilnek folyékony fázisban réztartalmú katalizátor jelenlétében vízzel történő reakciója során kapott akrilamid vizes oldata a következő komponenseket tartalmazza: 1. reagálatlan akrilnitril; 2. fémionok, így réz- és rézkomplex-ionok, például a katalizátorkomponensből származó réz-amin-komplex ; 3. a kiindulási akrilnitrilben levő szennyezések, így acetonitril ; 4. melléktermékek, így szerves savak, például akrilsav. A szennyezések közül a reagálatlan akrilnitril a szokásos módon, például desztillációval könnyen eltávolítható. A rézion és a réz-komplexion formában levő réz szintén könnyen eltávolítható például akként, hogy az oldatot erősen savas hidrogén vagy ammóniumsó alakban levő kationcserélő gyantával kezeljük. A rézkomplex-ionban levő szerves szennyezések, a melléktermékek visszamaradt mennyisége, valamint a kiindulási anyagban levő akrilnitril szennyezései azonban erősen savas kationcserélő gyantával önmagában nem távolíthatók el. Olyan poliakrilamid előállítása, amelynek koaguláló hatása és oldhatósága tárolás közben nem szenved változást, nehéz feladatot jelent, ha az előbbi szennyezéseket tartalmazó akrilamid vizes oldatát alkalmazzuk a polimerizáció során. Ezzel ellentétben az akrilamid vizes oldatának tulajdonságai állás közben sem változnak meg, ha az oldatot a találmány szerint tisztítjuk és az ilyen tisztított akrilamid vizes oldatából előállított poliakrilamidot alkalmazzuk. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
