[发明专利]改善己二腈质量的方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于改善己二腈(ADN)的质量的方法和装置。本发明特别涉及用臭氧处理ADN，以与存在于ADN中的有害痕量杂质反应(或从ADN移除这样的杂质)，所述杂质对ADN形成随后用于尼龙聚合物的生产中的6-氨基己腈(ACN)和六亚甲基二胺(HMD)的氢化具有不利影响。

背景

在本领域中已知可以在多步方法中制备尼龙如尼龙66。在第一步中，用氰化氢(HCN)在均相镍催化剂的存在下将丁二烯(BD)氢氰化以制备己二腈(ADN)。随后，将有机杂质从ADN中移除以制备精制的ADN。用于移除有机杂质的合适方法包括萃取和蒸馏。参见Ostermaier的美国专利6,331,651，该美国专利通过引用结合在此。在下一个步骤中，将精制的ADN催化氢化，以制备HMD或包含ACN和HMD的混合物。合适的氢化催化剂包括铁基(iron-based)和阮内型非均相催化剂，比如阮内镍。在随后的步骤中，将ACN和HMD用于尼龙聚合物如尼龙6和尼龙66的制备。

在此方法中制备的ADN含有可能对ADN形成ACN和HMD的氢化具有不利影响的数种杂质。所述杂质包括：磷(III)化合物(“P(III)化合物”)；2-氰基亚环戊基亚胺(CPI)；和叔丁基儿茶酚(TBC)。

P(III)化合物被吸收在非均相催化剂的表面上，并且导致铁基催化剂的中毒和随后的失活。

在ADN的氢化过程中，CPI被氢化成氨基甲基环戊胺(AMC)。AMC难以从HMD分离，并且在将HMD转化成尼龙66聚合物时导致聚合物质量的劣化。

过去提出了将这些杂质中的一些移除。例如，美国专利6,331,651(“‘651专利”)描述了含有P(III)化合物的ADN，其在提供快速传质速率的反应器中用含有大于0.1重量％臭氧的空气处理，所述提供快速传质速率的反应器例如配置有气体分布器的搅拌槽、配置有静态混合机的管道式反应器、配置有喷射混合器或吸收塔的罐。‘651专利陈述了据信P(III)化合物通过臭氧处理转化成+5氧化态的磷化合物，其对含铁的氢化催化剂的损害较少。

加拿大专利672,712描述了一种用于纯化含可能通过若干不同方法产生的杂质的ADN的方法。确认的杂质中的一种是CPI。该方法包括使ADN与气态臭氧在介于0和110℃之间、优选20-50℃的温度下接触。

美国专利6,359,178公开了一种通过将己二腈氢化以制备六亚甲基二胺(HMD)的方法，其中以常规方式纯化ADN再循环流，例如用无机酸、有机酸、酸性离子交换剂处理或通过用氧化剂如空气、臭氧或过氧化氢处理。

USSR专利出版物276033讨论了通过使ADN在容器中与臭氧化的空气任选地在酸如磷酸的存在下接触而将其纯化。

Fisher等，WO 00/03972，公开了HMD的制备，其中以已知方法清洗ADN的再循环，例如通过用无机或有机酸，或氧化剂如空气、臭氧、过氧化氢或无机或有机过氧化物处理来清洗。

Heckle，美国专利4,952,541；Yamada等美国专利3,725,459；Pounder等美国专利3,758,545；Nishimura等，美国专利3,803,206，公开了用于纯化己二腈和丙烯腈或在这样的方法中使用的反应物的不同方法。

但是仍然存在对使用臭氧来降低或消除与ADN中杂质相关的问题的改进方法的需要。

发明概述

本发明涉及使用有效但不昂贵的反应器，以最有效地利用臭氧的方式使存在于ADN中的不适宜的痕量杂质与臭氧反应的方法和装置。这通过以下方法实现：将以下可以称为ADN进料的ADN(其通常为精制的ADN，为液体)和含臭氧的气体连续进料至以下可以称为PFSMR的本发明的并流活塞流静态混合机反应器中，所述的反应器提供臭氧与存在于ADN中的P(III)、CPI和TBC极为迅速且高选择性的反应。发现TBC也被吸收在非均相催化剂的表面上，这导致催化剂失活。还发现了当在该反应中使用铁催化剂时，TBC增加向不适宜的共产物六亚甲基亚胺(HMI)的ADN氢化反应的收率。因此，所需HMD的收率显著降低。除了上述杂质即P(III)、CPI和TBC以外，在精制的ADN中还存在显著量的本文中被称为DDN的癸烯二腈异构体(其为含有碳-碳双键的C₁₀二腈)。DDN氢化成可容易地与HMD分离的杂质，并且其对氢化催化剂寿命没有不利影响。