[0001] Sekundäre aliphatische Amine, insbesondere die sogenannten Fettamine mit langen Kohlenstoffketten,
werden in grobtechnischen Prozessen heute im wesentlichen nach zwei grundlegenden
Verfahrensweisen in mannigfaltigen Variationen hergestellt, nämlich durch die Hydrierung
von entsprechenden Nitrilen oder durch die sogenannte Aminolyse oder Ammonolyse, d.h.
die Umsetzung von Fettalkoholen mit Ammoniak oder primaren Aminen in Gegenwart von
Wasserstoff.
[0002] Die Hydrierung von langkettigen aliphatischen Nitrilen zu entsprechenden sekundären
Aminen ist seit langem bekannt. Sie wird großtechnisch bei mittleren bis hohen Drücken
von etwa 20 bis 300 bar und bei erhöhten Temperaturen von etwa 130 bis 260
0C vorgenommen, wobei sowohl zweistufige als auch einstufige Verfahren entwickelt wurden.
Als Hydrierungs-Katalysatoren dienen die verschiedensten Kontakte und Kontaktsysteme
auf der Basis von Nickel, Kobalt, Kupferchromit, die gegebenenfalls noch mit anderen
Metallen dotiert sein können und häufig in Form von Festbettkontakten eingesetzt werden.
Solche Verfahren zur Herstellung sekundärer Amine aus Nitrilen sind beispielsweise
bekannt aus'der DT-PS 963 518, der DT-PS 1 280 243, der DT-PS 1 941 290, der US-PS
2 781 399, der US-PS 2 784 232 und der GB-PS 836 364.
[0003] Daneben gewinnt die Umsetzung von Fettalkoholen mit Ammoniak für technische Prozesse
steigende Bedeutung. Ein solches Verfahren ist insbesondere bekannt aus der DT-AS
22 55 701. Danach können bei Temperaturen von 120 bis 250
0C langkettige Fettalkohole mit Ammoniak in Gegenwart von Wasserstoff an Hydrier-Dehydrierkatalysatoren
bei atmosphärem Druck in die entsprechenden sekundären Amine überführt werden.
[0004] Ferner ist aus der DT-AS 1 219 493 ein Verfahren bekannt, nach dem tertiäre Amine
mit 6 bis 26 C-Atomen in jeder aliphatischen Gruppe aus Gemischen der entsprechenden
aliphatischen Alkohole mit entsprechenden Nitrilen hergestellt werden, in dem bei
Temperaturen zwischen 160 und 280
0C und bei einem Druck zwischen 7 und 14 bar in Gegenwart von Hydrierungskatalysatoren
durch die in flüssiger Phase vorliegenden Ausgangsstoffe Wasserstoff geleitet wird.
Während der Reaktion gebildeter Wasserdampf bzw. gebildetes Ammoniak wird durch den
im Überschuß hindurchgeleiteten Wasserstoff aus der Reaktion entfernt. Primäre und
sekundäre Amine können unter diesen Bedingungen praktisch nur in unbedeutenden Mengen
als Nebenprodukte erhalten werden.
[0005] Aus der DT-AS 15 43 317 ist schließlich ein Verfahren bekannt, bei dem Alkohole und
Nitrile in Gegenwart von wasserfreiem Fluorwasserstoff zu Amiden umgesetzt und diese
Amide anschließend in Gegenwart von Hydrolysemitteln zu Gemischen von Carbonsäuren
und Aminen hydrolysiert werden. Für eine großtechnische Herstellung von Fettaminen
kommt dieses Verfahren allein schon wegen der umständlichen Isolierung des reinen
Amins aus dem Hydrolyse-Gemisch kaum in Betracht.
[0006] Sekundäre Amine mit langen C-Ketten besitzen insbesondere - bezüglich ihrer Weiterverarbeitung
zu den entsprechenden quartären Ammoniumsalzen und deren Einsatz als Weichmacher für
Textilien hohes technisches Interesse. Andererseits stößt ihre Herstellung nach den
verschiedenen Verfahren stets auf besondere Schwierigkeiten, da es in der Reaktionskette
primäres Amin - sekundäres Amin - tertiäres Amin relativ leicht gelingt, die Anfangs-
oder Endstufe zu gewinnen, aber wesentlich schwieriger ist, die Zwischenstufe, nämlich
das sekundäre Amin, in hohen Ausbeuten zu erhalten. Es bestand jedoch ein Bedürfnis,
die technisch interessante Reaktion von Fettalkoholen mit Fettnitrilen auch für die
Herstellung sekundärer Fettamine zu nutzen.
[0007] Es wurde nun gefunden, daß dies gelingt mit einem Verfahren zur Herstellung von sekundären
aliphatischen Amine aus aliphatischen Nitrilen und aliphatischen Alkoholen in flüssiger
Phase unter Hindurchleiten von Wasserstoff in Gegenwart von Hydrier-Dehydrierkatalysatoren
bei erhöhten Temperaturen und unter Abführung des Reaktionswassers, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß man bei Temperaturen von 120 bis 260°C unter praktisch drucklosen Bedingungen
aliphatische Alkohole der Formel
R10H, worin R
1 einen geradkettigen oder verzweigten, in α-Stellung jedoch höchstens einfach verzweigten
Alkyl-, Alkenyl- oder mehrfach äthylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffrest mit
8 bis 26 C-Atomen oder einen Alkoxyalkylrest der Formel R
2(OX)
m- mit einem Molekulargewicht von mindestens 130, in welcher R
2 ein geradketiger oder verzweigter Alkyl-, Alkenyl- oder mehrfach äthylenisch ungesättigter
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 26 C-Atomen, X ein Rest -CH
2CH
2-, -CH(CH
3)-CH
2- oder -CH
2-CH(CH
3)- und m eine ganze oder gebrochene Zahl zwischen 1 und 20 sein kann und innerhalb
von m auch Kombinationen der Reste X vorliegen können, bedeutet, oder Gemische solcher
Alkohole mit aliphatischen Nitrilen der Formel

worin R
3 einen geradkettigen oder verzweigten Alkyl-, Alkenyl- oder mehrfach äthylenisch ungesättigten
Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 26 C-Atomen oder den Rest eines Äthernitrils der Formel
R
4-(OX)
n-O(CH2)
p- mit einem Molekulargewicht von mindestens 130, in welcher R
4 ein geradkettiger oder verzweigter Alkyl-, Alkenyl- oder mehrfach äthylenisch ungesättigter
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 26 C-Atomen, X ein Rest der obengenannten Bedeutung,
n eine ganze oder gebrochene Zahl zwischen 1 und 20 oder null und p 1 oder 3 sein
kann, wobei innerhalb von n auch Kombinationen der Reste X vorliegen können, bedeutet,
[0008] oder mit Gemischen solcher Nitrile in einem Molverhältnis Alkohol:Nitril von 90:10
bis 10:90 mit mindestens 2 Mol Wasserstoff
.pro Mol Nitril in innigen Kontakt bringt, wobei während der gesamten Reaktionszeit
eine Ammoniakkonzentration von 3 bis 75 Vol.-% im Reaktionsgas aufrechterhalten wird.
[0009] Als Ausgangsstoffe für das erfindungsgemaße Verfahren sind auf der einen Seite aliphatische
Alkohole der Formel R
1 OH zu nennen, in der R
1 einen Alkylrest oder einen ein- oder mehrfach äthylenisch ungesättigten Kohlenwasserstoffrest
darstellt, der insgesamt 8 bis 26 C-Atome besitzt. Solche Alkohole können in der Kette
eine oder mehrere Kettenverzweigungen in Form sekundärer oder tertiärer C-Atome aufweisen,
jedoch besitzen sie in der α-Stellung zur OH-Gruppe höchstens eine Verzweigung, das
heißt es handelt sich um primäre oder sekundäre Alkohole. Nur beispielsweise seien
genannt: n-Octylalkohol, 2-Äthylhexanol, Isooctylalkohol, Isononylalkohol, Laurylakohol,
Isotridecylalkohol, Oleylalkohol, Cetylalkohol und Stearylalkohol. Geeignet sind ferner
Alkohole oder Gemische von Alkohoholen, die bei der Hydrierung von natürlichen Fettsäuren
beziehungsweise Fettsäureestern entstehen, wie zum Beispiel Talgfettalkohol oder Palmkernfettalkohole.
Hierzu gehören auch die einfach bis mehrfach ungesättigten Alkohole, die bei der Hydrierung
der mehrfach ungesättigten Fettsäureester der Tran- und Rapsölfettsäuren entstehen.
Genannt seien ferner auch die wohlfeilen primären Alkohole mit bis zu 24 C-Atomen,
erhalten durch den Äthylenaufbau nach dem Ziegler-Prozeß. Auch mehr oder weniger verzweigte
Alkohole, wie sie durch Oxosynthesen aus geradkettigen oder verzweigten, mittel- oder
endständigen ungesättigten Olefinen hergestellt werden, oder der aus Isononylaldehyd
zugängliche Isooctadecylalkohol können als Ausgangsalkohole Verwendung finden. Als
sekundäre Alkohole kommen beispielsweise solche in Frage, die nach den bekannten Verfahren
der Direktoxidation von geradkettigen und verzweigten Paraffinen in Gegenwart von
Borsäure zugänglich sind. Die Ausgangsalkohole können in Form beliebiger Gemische
vorliegen. Bevorzugt sind geradkettige und verzweigte primäre Alkohole, die gesättigt
oder ungesättigt mit 1 bis 2 äthylenischen Doppelbindungen sein können und die 14
bis 22, insbesondere 16 bis 18 C-Atome aufweisen.
[0010] Als Ausgangsalkohole im erfindungsgemäßen Verfahren eignen sich auch Ätheralkohole,
wie sie durch Oxäthylierung und/ oder Oxpropylierung von primären und sekundären Alkoholen
entstehen. In diesen Ätheralkoholen nimmt der Rest R, die Bedeutung R
2(OX)
m- an. Dabei können die Einheiten ausschließlich von Äthylenoxid oder Propylenoxid
abgeleitete Einheiten sein, oder es können auch Gemische solcher Einheiten sein, und
zwar in statistischer Verteilung oder in Form von Blöcken. m bedeutet den durchschnittlichen
; Oxalkylierungsgrad. Daher kann m sowohl eine ganze als auch eine gebrochene Zahl
sein, die für die Ausgangsalkohol-Komponente des erfindungsgemäßen Verfahrens zwischen
1 und 20, vorzugsweise zwischen 1 und 8 und insbesondere zwischen 1 und 3 liegt. R
2 kann ein geradkettiger oder verzweigter Alkyl-, Alkenyl- oder mehrfach äthylenisch
ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 26, vorzugsweise 8 bis 22 C-Atomen sein,
jedoch mit der Maßgabe, daß das Molekulargewicht des gesamten Rests R
2(OX)
m-
min-
destens 130 betragen soll, da nur solche Reste unter
J'den Reaktionsbedingungen des erfindungsgemässen Verfahrens einen genügend niedrigen
Dampfdruck des Alkohols bewirken, der verhindert, dass der Ausgangsalkohol mit dem
Reaktionswasser aus dem Prozess ausgetragen wird. Die genannten Ätheralkohole können
auch im Gemisch mit den obengenannten geradkettigen oder verzweigten, gesättigten
oder ungesättigten, primären oder sekundären Alkoholen eingesetzt werden.
[0011] Die zweite Reaktionskomponente im erfindungsgemässen Verfahren sind Nitrile der Formel

in denen der Rest R
3 gleichfalls einen Alkylrest oder einen ein- oder mehrfach äthylenisch ungesättigten
Kohlenwasserstoffrest darstellen kann, wobei hier jedoch zum Unterschied von den Ausgangsalkoholen
auch in a-Stellung ein tertiäres C-Atom stehen kann. Im übrigen gilt bezüglich der
Kettenverzweigungen in R
3 das gleiche, was für die Reste R
1 der Ausgangsalkohole gesagt wurde. Diese Reste R
3 weisen 8 bis 26 C-Atome auf. Bevorzugt sind geradkettige und verzweigte gesättigte
Nitrile oder solche mit bis zu 3 äthylenischen Doppelbindungen, die 14 bis 22, insbesondere
16 bis 18 C-Atome aufweisen. Auch die Ausgangsnitrile können in Form beliebiger Gemische
in den genannten Grenzen eingesetzt werden.
[0012] Die Herstellung der als Ausgangskomponenten im erfindungsgemässen Verfahren benötigten
Nitrile erfolgt nach bekannten Verfahren aus den gleichkettigen Carbonsäuren durch
Umsetzung mit Ammoniak unter dehydratisierenden Bedingungen. Ferner sind solche Nitrile
zugänglich durch die sogenannte Ammonoxidation von Kohlenwasserstoffen oder durch
die Nitrilierung von Alkoholen mit Ammoniak, dfe bevorzugt an Eisenkontakten erfolgt.
[0013] Als Ausgangsnitrile sind auch Äthernitrile geeignet, wobei der Rest R
3 dann die Bedeutung R
4-(OX) -O(CH2) - annimmt, n worin R
4 ein geradkettiger oder verzweigter Alkyl-, Alkenyl-oder mehrfach äthylenisch ungesättigter
Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 26 C-Atomen, vorzugsweise mit 8 bis 22 C-Atomen sein
kann.(OX) sind auch hier Einheiten, die durch Oxalkylierung mit Äthylenoxid und/oder
Propylenoxid entstehen und die wiederum, wenn beide Oxalkylatreste vertreten sind,
statistisch verteilt oder in der Art von Blockcopolymeren vorliegen können. Der Oxalkylierungsgrad
n kann die gleichen Werte annehmen wie m in den Ausgangs- ätheralkoholen, er kann
bei den Äthernitrilen jedoch auch null werden. Der Index p schliesslich kann 1 oder
3 sein. Auch für die Äthernitrile gilt die Massgabe, dass der gesamte Rest R
4-(OX)
n-O(CH
2)p- mindestens das Molekulargewicht 130 aufweisen soll. Die genannten Äthernitrile
sind nach bekannten Verfahren darstellbar, beispielsweise diejenigen, in denen p =
1, durch Umsetzung von Chlormethyl- äthern mit Kupfercyanid, wobei die entsprechenden
Chlormethyläther wiederum durch Umsetzung von Alkoholen oder oxalkylierten Alkoholen
mit Formaldehyd und HC1 gewonnen werden können. Äthernitrile, in denen der Index p
= 3ist, kann man gewinnen über die entsprechenden Ätheralkohole, die wiederum durch
Umsetzung von Alkoholen oder oxalkylierten Alkoholen mit Oxetan (1,3-Propylenoxid)
darstellbar sind.
[0014] Auch die in den vorstehend genannten Grenzen einsetzbaren Nitrile und/oder Äthernitrile
können in Form von Gemischen vorliegen.
[0015] Die Ausgangsalkohole und die Ausgangsnitrile liegen während der Umsetzung in flüssiger
Phase vor.
[0016] Die Umsetzung im Rahmen des erfindungsgemässen Verfahrens erfolgt unter drucklosen
Bedingungen, das heisst praktisch unter Normaldruck. Geringe Druckerhöhungen auf etwa
0,5 bis 1 bar überdruck, die sich beispielsweise aus Widerständen der Leitungen und
auch aus der Überwindung der Flüssigkeitshöhe als Folge des Einleitens der Gase ergeben,
werden hier dem praktisch drucklosen Bereich ebenso zugerechnet wie ein geringer Unterdruck,
der sich beispielsweise durch eine kleine Druckdifferenz der Gasumwälzpumpe auf der
Saugseite der Apparatur ergeben kann.
[0017] Die Temperatur während der Umsetzung nach dem erfindungsgemässen Verfahren soll zwischen
etwa 120 und etwa 260° C liegen, bevorzugt wird zur Erzielung wirtschaftlicher Reaktionsgeschwindigkeiten
in einem Temperaturbereich zwischen etwa 180 und etwa 260° C gearbeitet. Jedoch findet
auch im letzteren Bereich bei den darunter liegenden Temperaturen ab 120° C, die gegebenenfalls
bewusst langsam durchlaufen werden sollen, bereits eine merkliche Umsetzung zu den
gewünschten sekundären Aminen statt.
[0018] Als Katalysatoren werden für das erfindungsgemässe Verfahren solche Kontakte benötigt,
die gleichzeitig eine Hydrier- und eine Dehydrierfunktion besitzen. Dies sind bevorzugt
Nickelkontakte, die sowohl in Form der aktiven Raney-Nickel-Typen als auch in Korn-
oder Pulverform mit oder ohne Trägermaterial vorliegen können. Geeignet sind ferner
die entsprechenden Kobaltkontakte oder Nickel-Kobalt- oder Nickel-Kobalt-Kupfer-Mischkontakte,
ferner auch Kupferchromit-Katalysatoren, die gegebenenfalls mit Zuschlägen von Kupferoxid,
Alkali- oder Erdalkalimetallen, wie insbesondere Barium, versehen sein können. Besonders
geeignet für den erfindungsgemässen Prozess sind die Nickel- und Kobalt-Katalysatoren
der verschiedensten Arten mit und ohne Zuschläge anderer Metalle sowie mit Trägern
und Aktivatoren. Als Zuschläge und Träger seien genannt Mangan, Eisenoxid, Zinkoxid,
Aluminiumsilikate, Aluminiumoxid sowie Si0
2 in Form von Kieselgur oder als geblasenes Syntheseprodukt. Die Nickelkontakte verdienen
den Vorrang.
[0019] Wenig geeignet sind reine Edelmetallkontakte auf der Basis von Palladium und Platin,
die jedoch brauchbar gemacht werden können, indem sie mit Dehydrierkontakten, wie
z.B. Raney-Kupfer oder Kupfer-Chrom-Katalysatoren kombiniert werden. Nach solchen
Mischverfahren ist es grundsätzlich möglich, zwei verschiedene handelsübliche Kontakte
so abzumischen, dass die gewünschten Hydrier-Dehydrier-Eigenschaften erhalten werden.
[0020] Der bevorzugte Temperaturbereich des erfingungsgemässen Verfahrens hängt in gewissem
Masse von der Art des Katalysators ab. Beim Einsatz von Nickelkatalysatoren hat sich
der Temperaturbereich von 180 bis 200° C als besonders günstig erwiesen. Diese Temperaturen
sind insbesondere bei hochsiedenden Ausgangsalkoholen und Ausgangsnitrilen ab etwa
12 C-Atomen gut einstellbar. Bei Reaktanten mit kürzeren Ketten kann die optimale
Temperatur ab etwa 180° C nicht sofort eingestellt werden. Man beginnt in diesem Fall
die Umsetzung bei 120° C und leitet zunächst eine relativ geringe Menge des Reaktionsgases
in das Nitril-Alkohol-Gemisch ein. Bei dieser Temperatur beginnt bereits die Umsetzung
in hochsiedende sekundäre Amine oder in deren Vorprodukte. Mit fortschreitender Reaktion
kann dann sowohl die Temperatur als auch die Gasmenge langsam angehoben werden.
[0021] Verwendet man anstelle von Nickelkontakten die etwas trägeren Kupfer-Chrom-Katalysatoren,
so liegt die optimale Reaktionstemperatur bei etwa 230 bis 250° C. In diesem Fall
können Nitril-Alkohol-Gemische ab etwa 15 bis 16 C-Atomen oder solche etwa gleicher
Siedepunkte beziehungsweise entsprechender Dampfdrücke unmittelbar auf die Reaktionstemperatur
eingestellt werden, ohne dass hier eine langsame Aufheizperiode durchlaufen werden
muss.
[0022] Die Menge an Katalysator für das erfindungsgemässe Verfahren ist ausser vom Typ des
Kontaktes unter anderem von der gewählten Reaktionstemperatur abhängig. Sie bewegt
sich innerhalb des erfindungsgemässen Verfahrens in Grenzen zwischen 1 und 6 Gew.-%,
bezogen auf die Gewichtsmenge der Reaktanten und berechnet auf aktives Metall oder
Metalloxid. Beim Einsatz von beispielsweise annähernd äquimolaren Mischungen von Alkoholen
mit gemischten C16/C18-Nitrilen betrug die erforderliche Kontaktmenge an Raney-Nickel
unter sonst gleichen Bedingungen bei 180° C 5 Gew.-%, bei 200° C 2 Gew.-% und bei
210° C 1 Gew.-%. Bei 210° C machten sich in geringem Mass Nebenreaktionen bemerkbar.
[0023] Die genannten Zahlen gelten für den einmaligen Einsatz eines frischen Kontakts.
[0024] Während der Umsetzung sind dem Reaktionsgemisch pro Mol Nitril mindestens zwei Mol
Wasserstoff anzubieten, ein Uberschuss von Wasserstoff, der beliebig gross sein kann,
stört nicht. Dabei ist insbesondere auch die Menge an Wasserstoff zu berücksichtigen,
die gegebenenfalls für die Hydrierung von äthylenisch ungesättigten Doppelbindungen
der Ausgangsnitrile oder -alkohole erforderlich ist. Wasserstoff muss dem Reaktionsgemisch
von Anfang an angeboten werden, da andernfalls unerwünschte Nebenreaktionen auftreten.
[0025] Die im Reaktionsgas vorhandene Wasserstoffkonzentration errechnet sich aus der weiter
unten genannten Ammoniakkonzentration als Differenz gegen 100 %. Als Reaktionsgas
wird hier und im folgenden nur die Summe von Wasserstoff und Ammoniak verstanden.
[0026] Entscheidend für die Umsetzung von Alkoholen und Nitrilen zu sekundären Aminen nach
dem erfindungsgemässen Verfahren ist es, dass während der gesamten Reaktionszeit neben
Wasserstoff auch Ammoniak im Reaktionsgas vorhanden ist. Es muss daher dafür Sorge
getragen werden, dass der Ammoniak nicht unkontrolliert entweicht, da ein Ammoniakdefizit
die Ausbeute an sekundärem Amin entscheidend verschlechtert. Je nach dem angewandten
Molverhältns der Reaktanten kann die Ammoniakkonzentration zwischen.3 und 75 Vol.-%
im Reaktionsgas liegen. Sie kann sowohl innerhalb dieses Bereiches während der gesamten
Reaktionszeit konstant gehalten werden als auch innerhalb dieser Grenze schwanken.
Dabei können die genannten Grenzen für kurze Zeit insbesondere überschritten, gegebenenfalls
auch geringfügig unterschritten werden. Entscheidend ist jedoch, dass die Ammoniakkonzentration
so kontrolliert wird, dass sie im wesentlichen während der Reaktionsdauer innerhalb
dieser Grenzen aufrechterhalten wird. Wird die Grenze der Ammoniakkonzentration im
Reaktionsgas unterschritten, so muss für eine Erhöhung, wird sie überschritten, so
muss für eine Absenkung der Ammoniakkonzentration gesorgt werden. Dies gilt sowohl
für Ammoniakanteile, die von aussen zu- oder abgeführt werden, als auch für solche,
die aus den Reaktionspartnern selbst entstehen.
[0027] Der Anteil der Reaktionspartner Alkohol und Nitril kann im erfindungsgemässen Verfahren
in weiten Grenzen, bis etwa zu einem Molverhältnis Alkohol : Nitril zwischen 90 :
10 und 10 : 90, schwanken. Bevorzugt ist ein Molverhältnis Alkohol : Nitril zwischen
70 : 30 und 30 : 70 und insbesondere die Reaktion zwischen äquimolaren Anteilen beider
Partner, wobei unter äquimolar bezüglich der technischen Gegebenheiten (beispielsweise
der Reinheit und der Einheitlichkeit der Ausgangsstoffe) hier ein Molverhältnis Alkohol
: Nitril zwischen 60 : 40 und 40 : 60 verstanden werden soll. Für diesen letzteren
Fall soll sich die Ammoniakkonzentration etwa zwischen 3 und 60 Vol.-% und vorzugsweise
zwischen 3 und 50 Vol.-% bewegen. Vorteilhafterweise gilt, dass sich die Ammoniakkonzentration
bei einem grossen Überschuss an Nitril mehr im unteren Teil des Bereiches, bei grossem
Überschuss an Alkohol mehr im oberen Teil des Bereiches halten soll. Im letzteren
Fall besteht ferner die Massgabe, dass insgesamt pro Mol an überschüssigem Alkohol
mindestens.eine Menge von 1/2 Mol Ammoniak anzubieten ist.
[0028] Unter den Bedingungen des erfindungsgemässen Verfahrens und in Abhängigkeit von den
Molverhältnissen der eingesetzten -Ausgangskomponenten Nitril und Alkohol soll sich
die Gasgeschwindigkeit, mit der das Reaktionsgas, gegebenenfalls einschliesslich Inertgas,
die flüssige Phase passiert, beziehungsweise mit ihr in innigen Kontakt kommt, zwischen
200 und 600 1 Gas pro kg Reaktantengcmisch und Stunde bewegen. Diese Grenzen sind
nicht absolut kritisch, jedoch verläuft die Umsetzung bei niedrigeren Gasgeschwindigkeiten,
etwa 50 bis 100 1 pro kg und Stunde, langsamer. Auf der anderen Seite bringen Gasmengen
oberhalb von 600 1 pro kg und Stunde nur dann Vorteile, wenn dafür gesorgt wird, dass
sich die grösseren Mengen in der flüssigen Phase auch optimal fein verteilen können.
Über 1000 1 pro kg und Stunde hinaus sind der Gasmenge vorwiegend Grenzen von Seiten
der technischen Durchführbarkeit und der Wirtschaftlichkeit gesetzt. Der für die Reaktion
erforderliche innige Kontakt zwischen Flüssigkeit, Gas und Katalysator wird üblicherweise
dadurch hergestellt, dass das Gas unter sehr gutem Rühren oder Umpumpen der flüssigen
Phase mit dem suspendierten Kontakt direkt eingeleitet oder umgewälzt wird. Besonders
vorteilhaft sind für eine solche Umwälzung Strahlreaktoren. Bei diesen wird das flüssige
Reaktionsgut in einer Strahldüse innigst mit dem Katalysator und den reaktiven Gasen
vermischt, wodurch eine besonders schnelle Reaktion erfolgt. Die Strahldüse sorgt
gleichzeitig für den Umlauf der Gasphase und die Abscheidung des Reaktionswassers
ausserhalb des Kessels. Eine möglichst hohe Gasmenge ist auch für die schnelle und
problemlose Austragung des gebildeten Reaktionswassers von grosser Bedeutung. Zur
Beschleunigung der Austragung des Reaktionswassers und aus Gründen einer Kostenersparnis
kann das Reaktionsgas, das heisst das Gemisch aus Wasserstoff und Ammoniak, mit Anteilen
von Inertgasen wie Stickstoff oder Methan, verdünnt sein. Inertgase können in Anteilen
von 0 bis 50 Vol.-% im Gasgemisch zusätzlich zu den reaktiven Gasen Wasserstoff und
Ammoniak anwesend sein. Derartige Gase reduzieren zwar die Partialdrücke von Wasserstoff
und Ammoniak, aber andererseits fördern sie den wichtigen Austrag des Reaktionswassers.
[0029] Die Reaktion kann sowohl nach der sogenannten offenen'wie auch der sogenannten geschlossenen
Fahrweise durchgeführt werden. Die offene Fahrweise besteht darin, dass man unter
gutem Rühren durch das mit dem Reaktionsgemisch aus Alkohol und Nitril beschickte
Reaktionsgefäss, das gleichzeitig den Katalysator enthält, bei der erforderlichen
Reaktionstemperatur Wasserstoff hindurchleitet, wobei erforderlichenfalls der für
die Aufrechterhaltung der Ammoniakkonzentration im Reaktionsgemisch notwendige Anteil
an Ammoniak mit zugeführt wird. Der Ausgang der Apparatur ist über einen absteigenden
Kühler, der vorteilhafterweise eine Vorlage für die Aufnahme des Reaktionswassers
enthält, offen mit der Atmosphäre verbunden. Die überschüssigen Reaktionsgase verlassen
die Apparatur über eine Abgasleitung.
[0030] Die geschlossene Fahrweise, die auch als Kreisgasfahrweise bezeichnet werden kann,
ist die bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens. Sie unterscheidet
sich apparativ von der sogenannten offenen Fahrweise dadurch, dass Wasserstoff und
Ammoniak nach Auskondensation des Reaktionswassers mittels eines gut wirksamen Kondensators
durch eine Umwälzpumpe im Kreis geführt werden. Der verbrauchte Wasserstoff und Ammoniak
werden in die Apparatur nachgespeist. Man kommt bei der geschlossenen Fahrweise daher
bei gleich hohen Ausbeuten an sekundären Aminen mit wesentlich geringeren Mengen der
beiden Gase aus. Der Ammoniakverlust kann noch dadurch besonders niedrig gehalten
werden, wenn vorteilhafterweise das abgeschiedene Reaktionswasser auf etwa 90° C eingestellt
wird und die abziehenden Gase über einen Rückflusskühler kondensieren können. Statt
eines etwa 10 gew.-%igen Ammoniakwassers fällt bei dieser Massnahme eine 1 bis 3 ge.-%ige
Ammoniaklösung an.
[0031] Bei der Kreisgasfahrweise kann es sich als günstig erweisen, ein- oder mehrmals,
das heisst chargenweise, während des Prozesses oder auch kontinuierlich eine bestimmte
Gasmenge aus dem Kreislauf auszufahren und als Ersatz frisches
Gas einzufahren. Hierdurch kann die Anreicherung unerwünschter Gase, wie sie sich in
kleinen Mengen durch Nebenreaktionen bilden, verhindert werden. Die Aus- und Einfuhr
der Gase kann sowohl zur Regulierung der Ammoniak-, Wasserstoffals auch der Inertgaskonzentration
genutzt werden. Die Apparatur für die Kreisgasfahrweise des erfindungsgemässen Verfahrens
besitzt ausser dem Kondensator auch eine einschaltbare Vorrichtung, mit deren Hilfe
überschüssiger Ammoniak, der sich im Kreisgas befindet, ganz oder teilweise entfernt
weraen kann.
[0032] Die Vorrichtung zur Ammoniakregulierung befindet sich vorteilhafterweise im Nebenschluss
des Gaskreislaufes der Apparatur. Sie tritt in Funktion, sobald die gewünschte Ammoniakkonzentration
überschritten wird. Die genannte Vorrichtung kann beispielsweise ein mit flüssigem
Absorptionsmittel gefüllter Waschturm oder Rührbehälter, aber auch ein mit festen
Adsorbentien gefüllter Adsorptionsturm sein.
[0033] Als Adsorbens für Ammoniak in der genannten Vorrichtung kann beispielsweise Wasser
oder wässrige Schwefelsäure dienen. Auch konzentrierte Schwefelsäure ist verwendbar,
die im Bedarfsfall in einer bestimmten Stelle des Gasumlaufs dosiert eingespritzt
wird.
[0034] Die Überwachung der Ammoniakkonzentration im Reaktionsgas erfolgt beispielsweise
mit Hilfe eines Infrarot_analysengerätes, eines Prozesschromatographen oder auch mit
Hilfe eines sonstigen kontinuierlichen Analysengeräts, das nach chemischen oder physikalischen
Methoden Analysenwerte liefert. Das eingesetzte Analysengerät kann vorteilhafterweise
die Zuführung und Abführung von Ammoniak automatisch regeln.
[0035] Nach Absenkung der Ammoniakkonzentration durch die genannten Massnahmen ist es erforderlich,
die abgeführte Gasmenge durch Wasserstoff, gegebenenfalls im Gemisch mit Inertgasen,
im Kreislauf zu ersetzen.
[0036] Als besonders günstige Massnahme kann die Ammoniakkonzentration durch ein Kühlaggregat
eingestellt werden, das sowohl Ammoniak dem Kreislauf entnehmen, als auch Ammoniak
an ihn abgeben kann. Ein solches Aggregat kann sowohl im Hauptkreislauf als auch im
Nebenkreislauf installiert sein.
[0037] Bei der sogenannten offenen Fahrweise erübrigt sich eine Vorrichtung zur Ammoniakregulierung,
weil hier die Gase direkt und in der richtigen Zusammensetzung in die Apparatur eingeleitet
werden. Sowohl bei der offenen Fahrweise als auch bei der Kreisgasfahrweise ist es
wichtig, dass das entstehende Wasser schnell aus der flüssigen Reaktionsphase entfernt
wird und die auskondensierte Menge in einer Vorlage gemessen werden kann. Die abgeschiedene
Wassermenge und die Aufnahme des Wasserstoffs sind ein Mass für den Reaktionsablauf.
Die Beendigung der Reaktion nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann mit Hilfe der
titrierbaren Alkalität des gewünschten sekundären Amins festgestellt werden.
[0038] Die Schilderung der Verfahrensweisen erfolgte unter dem Gesichtspunkt eines chargenweisen
Verfahrens. Es ist aber ebenso möglich, das erfindungsgemässe Verfahren ganz oder
teilweise kontinuierlich durchzuführen, beispielsweise in einem Rohrsystem, in mehreren
hintereinandergeschalteten Reaktoren oder in kaskadenartig angeordneten Reaktionskesseln.
[0039] Innerhalb des erfindungsgemässen Verfahrens können auch ungesättigte Nitrile und
Alkohole, wie oben bereits erwähnt, eingesetzt werden. Die ungesättigten Alkylketten
können sowohl eine als auch mehrere Doppelbindungen enthalten. Es seien beispielsweise
genannt: Oleylalkohole mit Jodzahlen von 50 bis 95, Talgfettnitril mit einer Jodzahl
von etwa 50 " sowie die Nitrile von Tranöl- und Rapsölfettsäuren mit Jodzahlen grösser
als 100, ferner Oleylnitril und Sojaölnitril. Dabei kann das Verfahren so gelenkt
werden, dass sowohl gesättigte als auch die entsprechenden ungesättigten oder partiell
ungesättigte sekundäre Amine erhalten werden. Zur Erhaltung der Doppelbindungen eignen
sich am bestenrKupfer-Chrom-Katalysatoren. Ungesättigte oder partiell ungesättigte
sekundäre Amine können auch aus ungesättigten Nitrilen und Alkoholen mit Nickelkontakten
erhalten werden. In diesem Fall ist ein Reaktionsgas besonders vorteilhaft, das neben
Wasserstoff etwa 10 bis 60, vorzugsweise 20 bis 50 Vol.-% Ammoniak enthält.
[0040] Zu gesättigten sekundären Aminen aus ungesättigten Ausgangskomponenten gelangt man
am vorteilhaftesten, wenn sich der Ammoniakgehalt des Reaktionsgases im unteren Bereich
der angegebenen Grenzen bewegt und wenn man nach Beendigung der Bildung des sekundären
Amins das Reaktionsgas durch reinen Wasserstoff ersetzt. Gegebenenfalls kann dabei
die Temperatur erhöht und die Gasmenge vergrössert werden.
[0041] Das erfindungsgemässe Verfahren der Bildung des sekundären Amins dauert üblicherweise
1,5 bis 4, vorzugsweise 2 bis 3 Stunden. Für die völlige Hydrierung vorhandener Doppelbindungen
wird im Extremfall (bei hoher Jodzahl) nochmals in etwa die gleiche Zeit benötigt.
Eine Verkürzung der Nachhydrierungsphase kann erreicht werden, wenn man bei erhöhtem
Druck, etwa bei 4 bis 10 bar, arbeitet.
[0042] Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltene Ausbeute an Aminen, berechnet
als Gewichtsprozente, liegt bei etwa 90 bis 99 %, in den meisten Fällen beträgt sie
mehr als .95 %, ist also nahezu quantitativ. Die Differenz besteht aus nicht-aminischen
Bestandteilen, insbesondere kleinen Mengen von Abbauprodukten der Ausgangsalkohole
und -nitrile sowie Verunreinigungen bei Ausgangsmaterialien von technischer Qualität.
Der Anteil an den gewünschten sekundären Aminen liegt bei 80 bis 95 Mol-%, in den
meisten Fällen über 90 Mol-%, bezogen auf die Gesamtausbeute an Aminen gleich 100
Mol-%. Der Rest sind primäre und tertiäre Amine, wobei die primären Amine häufig völlig
abwesend sind. Die Farb
qualität der erhaltenen sekundären Amine ist sehr gut. Es werden mit Sicherheit Jodfarbzahlen
von 0,2 bis 2 Einheiten erhalten (Jodfarbzahlen nach DIN-Norm 6162). Die erhaltenen
sekundären Amine bedürfen im allgemeinen für die Weiterverarbeitung keines besonderen
Reinigungsprozesses durch ein Destillations- oder Absorptions-Verfahren.
[0043] Es war bekannt, dass die Hydrierung von Nitrilen zu sekundären Aminen nur unter mittleren
bis hohen Drücken befriedigend durchgeführt werden kann. Daher ist es als überraschend
anzusehen, dass die Umsetzung von Alkoholen und Nitrilen in wechselnden Molverhältnissen
drucklos durchgeführt werden kann und dennoch hohe Ausbeuten an den gewüischten sekundären
Aminen liefert. Es kann jedoch beim erfindungsgemässen Verfahren auch geringer Überdruck
angewendet werden.
[0044] Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren sekundären Amine sind vor
allem wertvolle Zwischenprodukte. Sie werden bevorzugt zur Herstellung von Weichmachern
für Textilien, von Komponenten für organophile Ammoniumbentonite sowie von Mikrobiociden,
speziell zur Bakterien-, Pilz-und Algen-Bekämpfung, verwendet. Ferner dienen sie zur
Herstellung von Antistatika, Konditionierungs- und Präparat tionshilfsmitteln, für
die Haarkosmetik und für Synthesefasern. Sekundäre Amine mit einer Gesamtzahl von
mehrmals 20 C-Atomen können auch zur Flüssig-Extraktion von Metallen, wie beispielsweise
Wolfram, in stark sauren Lösungen eingesetzt werden.
[0045] Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren sekundären Amine kann man
im Hinblick auf die beiden am Stickstoffatom gebundenen Reste in symmetrische sekundäre
Amine (beide Reste bestehen aus einem reinen Kohlenwasserstoffrest oder aus einem
Äthoxy- und/oder Propoxygruppen enthaltenden Kohlenwasserstoffrest) und unsymmetrische
sekundare Amine (ein Rest besteht aus einem reinen Kohlenwassestoff rest und der andere
aus einem Äthoxy- und/oder Propoxygruppen enthaltenden Kohlenwasserstoffrest) einteilen.
[0046] Während die symmetrischen sekundären Amine bekannt sind (vergl. deutsche Patentschriften
1 280 243 und 1 941 290 sowie deutsche Offenlegungsschrift 25 55 895), sind die ebenfalls
nach dem erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen unsymmetrischen sekundären Amine
bisher noch nicht beschrieben worden.
[0047] Die Erfindung betrifft daher auch sekundäre Amine der Formel I

worin R
1, R
2 und X die genannte Bedeutung haben und y eine Zahl von 1 bis 20 ist.
[0048] Vorzugsweise entsprechen die erfindungsgemässen unsymmetrischen sekundären Amine
der Formel I, worin
R1 ein geradkettiger oder verzweigter Alkyl-, Alkenyl- oder maximal dreifach äthylenisch
ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 8 bis 22 C-Atomen ist,
R2 ein geradkettiger oder verzweigter Alkyl-, Alkenyl- oder maximal dreifach äthylenisch
ungesättigter Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 22 C-Atomen ist,
X der Rest -CH2-CH2- ist, und
y eine Zahl von 1 bis 10, insbesondere von 1 bis 5, ist.
[0049] Von besonderem Interesse sind diejenigen unsymmetrischen sekundären Amine der Formel
I, worin R
1 und R
2 (gleich oder verschieden) verzweigte oder vorzugsweise geradkettige Alkylreste darstellen,
insbesondere R
1 ein Alkylrest mit 8 bis 22 C-Atomen und R
2 ein Alkylrest mit 4 bis 22 C-Atomen ist, sowie X und y die vorgenannte Bedeutung
haben. Diese Verbindungen entsprechen somit der Formel Alkyl(C
8-C
22) . NH . (
CH2 . CH
2 . C)
1-10 . Alkyl(C
4-C
22) .
[0050] Diese Verbindungen können aus den Produkten des erfindungsgemässen Verfahrens durch
fraktionierte Destillation oder im Falle nahe beieinanderliegender Siedepunkte durch
Extraktivdestillation isoliert werden.
[0051] Die erfindungsgemässen sekundären Amine der Formel I werden bevorzugt zur Herstellung
der entsprechenden quartären Ammoniumsalze eingesetzt, welche wertvolle Eigenschaften
als Textilhilfsmittel aufweisen.
[0052] Im folgenden wird die Erfindung durch Beispiele erläutert:
Beispiel 1
[0053] Die Apparatur besteht aus einem Reaktionstolben, der mit einer Gaseinleitung, mit
Rührer, Kontaktthermometer und mit einer bis 90° C heizbaren Raschig-Kolonne versehen
ist. Auf dieser Kolonne ist ein Wasserabscheider installiert, der im Bedarfsfall ebenfalls
bis 90° C aufgeheizt werden kann, wenn die Konzentration des gelösten Ammoniaks im
abgeschiedenen Reaktionswasser möglichst niedrig gehalten werden soll. Auf dem Wasserabscheider
befindet sich ein guter Intensivkühler. Daran schliesst sich ein Absorptionsgefäss
mit 1-norrnaler Schwefelsäure an, in dem ausgeschleuster Ammoniak titrimetrisch erfasst
werden kann. Das Reaktionsgas in der Apparatur wird durch eine Umwälzpumpe im Kreis
geführt. Für die Reaktion benötigter Wasserstoff wird so in den Kreislauf eingeschleust,
dass in der Apparatur ein überdruck bis zu 0,1 bar herrschen kann. Am Ausgang der
Apparatur kann Abgas abgenommen werden. Das H
2S0
4-Absorptionsgefäss lässt sich so schalten, dass das Kreisgas sowohl voll als auch
im Nebenschluss des Kreislaufs darüber geführt werden kann. Auch ist es möglich, die
Absorption des Ammoniaks ausserhalb des Kreisgases im Abgas in einem H
2S0
4-Absorptionsgefäss vorzunehmen.
[0054] In die eben beschriebene Apparatur werden 280,0 g = 1,00 Mol Stearylnitril (N-Gehalt
5 Gew.-% nach Kjeldahl) und 1,86,6 g = 0,71 Mol Stearylalkohol (OH-Zahl = 214) vorgelegt.
Dies entspricht einem Anteil 58,5 Mol-% an Nitril im Reaktionsgemisch. Man gibt dann
23,3 g = 5 Gew.-% (bezogen auf.die Mischung der Reaktanten) eines Nickelkatalysators
auf einen Träger mit 55 Gew.-% Nickel hinzu und spült die Apparatur mit Stickstoff.
Nach Verdrängung des Stickstoffs durch Wasserstoff wird der Ausgang der Apparatur
geschlossen und die Kreislaufpumpe eingeschaltet. Es werden 300 1 Kreisgas/kg . Stunde
gefahren. Nach Aufheizen auf 200° C wird'der Ansatz bei dieser Temperatur über 3 Stunden
gefahren, und während dieser Zeit werden 52,6 1 Wasserstoff zugeführt. Durch Abnahme
von 2 1 Abgas wird die Ammoniakkonzentration im Kreisgas im Bereich zwischen 3 und
25 Vol.-% gehalten. Nach Beendigung der Reaktion lässt man das Produkt im Kreisgasstrom
auf 100° C abkühlen und spült die Apparatur mit Stickstoff. In der Schwefelsäure-Vorlage
in der Abgasleitung werden insgesamt 0,131 Mol Ammoniak aufgefangen. Das entstandene
Reaktionswasser (16,3 g) enthält weitere 0,023 Mol Ammoniak. Sodann wird der Kolbeninhalt
bei ca. 80° C über ein Kieselgurfilter durch eine Nutsche abgesaugt. Es werden 96,3
Gew.-% Gesamtausbeute an Amin mit einer Aminzahl von 17,40 erhalten. Es ist zusammengesetzt
aus 92,1 Mol-% an sekundärem Amin, der Rest ist tertiäres Amin, primäres Amin wurde
nicht gefunden.
Beispiel 2
[0055] In der in Beispiel 1 beschriebenen Kreislaufapparatur werden vorgelegt:
280,0 g = 1,00 Mol Stearylnitril (N-Gehalt 5 Gew.-% nach Kjeldahl)
262,0 g = 1,00 Mol Stearylalkohol (OH-Zahl = 214) und 27,0 g (= 5 Gew.-%, bezogen
auf die Mischung der Reaktanten) eines Nickelkatalysators auf einem Träger (Gehalt
55 Gew.-% Ni). Nach Stickstoffspülung und Verdrängung des Stickstoffs durch Wasserstoff
werden, wie in Beispiel 1 beschrieben, 300 1 Kreisgas/kg Stunde in der Apparatur gefahren.
Dabei wird auf 200° C aufgeheizt und der Ansatz 2 1/2 Stunden gefahren, wobei während
dieser Zeit 50,61 Wasserstoff und aus einer Kältefalle 2,78 g = 0,163 Mol Ammoniak
in den Kreislauf eingefahren werden, wodurch die Ammoniakkonzentration über die Reaktionszeit
im Bereich von 12 bis 27 Vol.-% gehalten wird. Die Aufarbeitung erfolgt wie in Beispiel
1. Es fallen 20,1 g Reaktionswasser än, die 0,034 Mol Ammoniak enthalten. Im Absorptionsgefäss
der Abgasleitung werden weitere 0,147 Mol Ammoniak aufgefangen. Es resultiert eine
Gesamtamin-Ausbeute von 97,3 Gew.-% mit einer Aminzahl von 17,73. Das Produkt ist
frei von primärem Amin, es enthält 96,6 Mol-% sekundäres Amin und 7,4 Mol-% tertiäres
Amin.
Beispiel 3
[0056] In der Apparatur gemäss Beispiel 1 werden vorgelegt: 148,3 g = 0,969 Mol Decannitril
(entsprechend 74,8 Mol-% Nitril in der Mischung), 51,7 g = 0,327 Mol Decylalkohol
sowie 10,0 g eines Träger-Nickelkontaktes (55 % Nickel; 5 Gew.-% bezogen auf die Mischung).
[0057] Nach Spülen mit Stickstoff und Füllen der Apparatur mit Wasserstoff wird eine Kreisgasmenge
von 500 1 Kreisgas/kg . Stunde eingestellt und die Apparatur auf 180° C aufgeheizt.
Bei dieser Temperatur wird 5 1/2 Stunden gefahren, wobei während dieser Zeit 58 1
Wasserstoff eingeschleust werden. Bei Erreichen der Reaktionstemperatur von 180° C
enthält das Kreisgas 6 Vol.-% Ammoniak, nach 1/2 Stunde 20 Vol.-% und nach 1 Stunde
34 Vol.-%. Nun wird über den H
2S0
4-Absorptionsteil in der Abgasleitung Abgas abgenommen, wodurch das Ammoniakniveau
auf 35 Vol.-% gehalten wird. Nach 2 und 3 Stunden Reaktionszeit werden 35 Vol.-% Ammoniak,
nach 4 und 5 Stunden 30,5 beziehungsweise 25 Vol.-% gemessen. Am Ende der Reaktionszeit,
nach 5 1/2 Stunden, enthält das Kreisgas noch 15 Vol.-% Ammoniak. Bis zu diesem Zeitpunkt
werden 13,6 1 Abgas kontinuierlich aus der Apparatur abgefahren, die 0,181 Mol Ammoniak
enthalten. Ferner fallen 6,9 g Reaktionswasser an, enthaltend weitere 0,061 Mol Ammoniak.
Schliesslich werden beim Spülen der Apparatur weitere 0,029 Mol NH
3 aufgefangen. Die Gesamtamin-Ausbeute beträst 95,3 Gew.-% mit einer Aminzahl von 31,85.
Darin sind entl llten 3,1 Mol-% primäres Amin, 92,2 Mol-% sekundäres Amin und 4,7
Mol-% tertiäres Amin.
Beispiel 4
[0058] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:

[0059] Die Kreisgasmenge wird auf 500 l/kg . Stunde eingestellt, es wird auf 180° C erwärmt
und der Ansatz bei dieser Temperatur 4 1/2 Stunden gefahren, wobei während dieser
Zeit 36,4 1 Wasserstoff zugeführt werden. Bei Erreichen der Reaktionstemperatur sind
im Kreisgas 5 Vol.-% Ammoniak, nach 1 Stunde 20 Vol.-% und nach 3 Stunden 30 Vol.-%
enthalten. Abgas wird nicht entnommen. Danach fällt die Ammoniakkonzentration bei
3 Stunden auf 18 Vol.-%, bei 4 Stunden auf 6 Vol.-%. Am Schluss der Reaktionszeit
nach 4 1/2 Stunden werden noch 3 Vol.-% Ammoniak gemessen. Es entstehen 11,3 g Reaktionswasser,
die 0,065 Mol Ammoniak enthalten, weitere 0,011 Mol Ammoniak werden beim Spülen der
Apparatur aufgefangen. Die Gesamtamin-Ausbeute beträgt 97,4 Gew.-% mit einer Aminzahl
von 31,47. Davon sind 0,1 Mol-% primäres Amin, 91,0'Mol-% sekundäres Didecylamin und
8,9 Mol-% tertiäres Tridecylamin.
Beispiel 5
[0060] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:

[0061] Die Kreisgasmenge beträgt 500 l/kg . Stunde, die Reaktionstattperatur 180° C und
die Reaktionszeit 4 1/2 Stunden. Während dieser Zeit werden 15,4 1 Wasserstoff kontinuierlich
zugefahren und gleichzeitig damit aus einer Kältefalle über 3 1/4 Stunden 8,0 g =
0,471 Mol Ammoniak, wodurch sich während der gesamten Reaktionszeit eine Ammoniakkonzentration
zwischen 30 und 50 Vol.-% einstellt. Abgas wird nicht entnommen. Im Wasserabscheider
werden 19,5 g Reaktionswasser gesammelt, die 0,147 Mol Ammoniak enthalten, weitere
0,048 Mol Ammoniak werden beim Spülen der Apparatur aufgefangen. Das nach Abtrennung
des Kontaktes erhaltene Rohprodukt enthält 99,4 Gew.-% Gesamtamin mit einer Aminzahl
von 32,05. Darin sind 0,1 Mol-% primäres, 90,3 Mol-% sekundäres und 9,6 Mol-% tertiäres
Amin enthalten.
Beispiel 6
[0062] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:

[0063] Die Kreisgasmenge beträgt 500 l/kg . Stunde, die Reaktionstemperatur 180° C und die
Reaktionszeit 5 1/2 Stunden. Während dieser Zeit werden 32,9 1 Wasserstoff kontinuierlich
zugefahren. Nach dem Aufheizen enthält das Kreisgas zu Anfang 7 Vol.-% Ammoniak, nach
1/2 Stunde 25 Vol.-%, nach 1 Stunde 33 Vol.-% und nach 2 Stunden 35 Vol.-% Ammoniak,
ohne daß zusätzliche Ammoniakzufuhr erfolgt. Danach sinkt die Ammoniakkonzentration
im Kreisgas wieder ab und beträgt am Ende der Reaktionszeit noch 3 Vol.-%. Es werden
13,0
g Reaktionswasser erhalten, enthaltend weitere 0,034 Mol Ammoniak. Das nach Abtrennung
des Kontaktes erhaltene Rohprodukt enthält 95,8 Gew.-% Gesamtamin mit einer Aminzahl
von 30,2. Die Bestimmung ergibt, dass darin 84,0 Mol-% sekundäres Amin, 16,0 Mol-%
tertiäres Amin und kein primäres Amin enthalten sind, wobei im sek. Amin (Kp.
13 212 - 218° C) alle 3 möglichen Spezies gaschromatographisch nachzuweisen sind.
Beispiel 7
[0064] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:
107,0 g = 0,476 Mol Dodecyl-cyanmethyläther (entsprechend 52,4 Mol-% Nitril in der
Mischung),
93,0 g = 0,433 Mol Myristylalkohol sowie
5,7 g eines wasserfeuchten Raney-Nickels mit einem Nickelgehalt von 70 Gew.-%, entsprechend
2 Gew.-% Nickel bezogen , auf die Reaktionsmischung. Das eingesetzte Nitril und der
eingesetzte Alkohol besitzen nach der gaschromatographischen Analyse eine Reinheit
von etwa 97 %.
[0065] Die Kreisgasmenge beträgt 500 l/kg . Stunde, die Reakticnstemperatur 190° C und die
Reaktionszeit 6 1/2 Stunden. Nachdem die Apparatur nach der Stickstoffspülung mit
Wasserstoff gefüllt worden ist, wird zunächst auf 140° C aufgeheizt und dann gasförmiger
Ammoniak in einem Anteil von 10 % des Kreisgasvolumens eingeschleust. Während der
gesamten Reaktionszeit, also ab Erreichen von 190° C, werden insgesamt 24,1 1 Wasserstoff
eingefahren. Im Kreislauf erfolgt eine rasche Anreicherung von Ammoniak. Unmittelbar
nach Erreichen der Reaktionstemperatur beträgt die Ammoniakkonzentration 27 Vol.-%,
nach 1/2 Stunde Reaktionszeit 60 Vol.-% und nach 1 Stunde 67 Vol.-%. Danach sinkt
die Ammoniakkonzentration im Kreisgas wieder ab, nach 1 1/2 Stunden auf 43 Vol.-%,
nach 2 Stunden auf 19 Vol.-% und zum Ende der Reaktionszeit auf 2,9 Vol.-%. Es wird
kein Abgas ausgeschleust. In dem auf 90° C beheizten Wasserabscheider werden 8,2 g
Reaktionswasser, enthaltend 0,013 Mol NH
3, gesammelt. Weitere 0,012 Mol NH
3 werden beim abschliessenden Spülen der Apparatur ausgetragen. Nach Abtrennen des
Kontakts erhält man ein Rohprodukt, das 94,5 Gew.-% Gesamtamin mit einer Aminzahl
von 21,08 enthält. Dieses besteht zu 0,4 Mol-% aus primärem, zu 88,3 Mol-% aus sekundärem
und zu 11,3 Mol-% aus tertiärem Amin, wobei in sekundären Aminen alle 3 möglichen
Spezies gaschromatographisch nachzuweisen sind.
Beispiel 8
[0066] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:
105,0 g = 0,394 Mol Talgfettnitril (Jodzahl 57, N-Gehalt 5,25 % nach Kjeldahl),
95,0 g = 0,362 Mol vollständig hydrierter Talgfettalkohol (OH-Zahl 214), sowie
5,7 g wasserfeuchtes Raney-Nickel mit einem Nickelgehalt von 70 Gew.-%, entsprechend
2 Gew.-% Nickel, bezogen auf die Reaktionsmischung.
[0067] Die Kreisgasmenge beträgt 500 1/kg . Stunde. Nach dem Füllen der Apparatur mit Wasserstoff
wird unter kräftigem Rühren auf 200° C aufgeheizt. Bei einer Temperatur von 140° C
wird ein Anteil von 10 % des Kreisgasvolumens an gasförmigem Ammoniak eingefahren.
Die Reaktionszeit beträgt 2 1/2 Stunden bei einer Temperatur von 200° C, wobei während
dieser Zeit 22,1 1 Wasserstoff kontinuierlich in den Kreislauf eingespeist werden.
Die Ammoniakkonzentration beträgt zu Beginn der Reaktion 42 Vol.-%, sie fällt nach
1/2 Stunde auf 33 Vol.-%, nach 1 Stunde auf 18 Vol.-% und am Ende der Reaktion auf
11 Vol.-%. In dem auf 90° C beheizten Wasser- abscheider sammeln sich während dieser
Zeit 7,2 g Wasser, die 0,005 Mol Ammoniak enthalten. Nach Beendigung dieser Reaktion
resultiert ein Rohprodukt, das 98 Gew.-% Gesamtamin mit einer Jodzahl von 20 und einer
Aminzahl von 19,2 enthält, das zu 4,3 Mol-% aus primärem, 93,1 Mol-% aus sekundärem
und 2,6 Mol-% aus tertiärem Amin besteht, Die- ses Produkt wird bei 200° C 3 Stunden
lang in einem Kreisgas weiterbehandelt, das vorher durch Hindurchleiten durch verdünnte
Schwefelsäure von Ammoniak befreit wird. Während dieser Zeit werden weitere 3,9 1
Wasserstoff zugeführt. Nach 1 Stunde fällt die Jodzahl auf 6, nach 2 Stunden auf 2
und nach 3 Stunden auf 1. Das nunmehr erhaltene Amin hat eine Aminzahl von 19,09,
es ist frei von primärem Amin und enthält 95,3 Mol-% sekundäres und 4,7 Mol-% tertiäres
Amin.
Beispiel 9
[0068] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:
100,0 g = 0,382 Mol Talgfettnitril (Jodzahl 55, Stickstoffgehalt nach Kjeldahl 5,35
%)
100,0 g = 0,381 Mol hydrierter Talgfettalkohol (OH-Zahl 214) und
5,7 g eines wasserfeuchten Raney-Nickels, Nickelgehalt 70 %, entsprechend 2 %, bezogen
auf die Reaktionsmischung.
[0069] Die Kreisgasmenge beträgt 500 l/kg . Stunde, die Reaktionstemperatur 200° C und die
Reaktionszeit 5 1/2 Stunden. Während des Aufheizens werden wiederum bei 140° C etwa
10 % des Kreisgasvolumens an gasförmigem Ammoniak in den Kreislauf eingeschleust,
ferner wird kontinuierlich Wasserstoff zugeführt. Am Reaktionsbeginn sind im Kreisgas
40 Vol.-%, nach 1/2 Stunde 24 Vol.-%, nach 1 Stunde 11 Vol.-% und am Reaktionsende
weniger als 4 Vol.-% Ammoniak enthalten. Zu diesem Zeitpunkt liegt ein Gesamtamin
mit einer Ausbeute von 96,8 Gew.-% vor, das eine Jodzahl von 15 und eine Aminzahl
von 18,93 besitzt. Es ist zu 4,5 Mol-% aus primärem, zu 92,3 Mol-% aus sekundärem
und zu 4,5 Mol-% aus tertiärem Amin. Das Kreisgas wird dann noch 3 Stunden bei 200°
C weiter gefahren, ohne dass Ammoniak entnommen wird. Dabei wird weiterhin Wasserstoff
zugeführt, sodass die Gesamtmenge an zugeführtem Wasserstoff insgesamt 24,7 1 beträgt.
Die Ammoniakkonzentration nimmt während dieser Zeit wieder zu und liegt nach 3 Stunden
bei 7,4 Vol.-%. Die Jodzahl nimmt ab und liegt nach 3 Stunden bei 2. Nach 5 1/2 Stunden
Gesamtreaktionszeit resultiert schliesslich ein Gesamtamin mit einer Aminzahl von
18,93, das 1,0 Mol-% primäres, 92,7 Mol-% sekundäres und 6,3 Mol-% tertiäres Amin
enthält.
Beispiel,10
[0070] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:

[0071] Die Kreisgasmenge beträgt 500 l/kg . Stunde, die Reaktionszeit bei 200° C 2 1/2 Stunden.
Während dieser Zeit werden 32,2 1 Wasserstoff dem Kreislauf zugeführt. Im Kreislauf
erfolgt eine rasche Anreicherung an Ammoniak, daher wird ein Teil des Kreisgases im
Nebenkreislauf durch verdünnte H
2SO
4 geführt, um im Kreisgas die Ammoniakkonzentration zwischen 35 und 50 Vol.-% zu halten.
In der Schwefelsäure werden 0,102 Mol Ammoniak bestimmt, im Reaktionswasser (6,5 g)
sind weitere 0,009 Mol Ammoniak enthalten. Nach dieser Reaktionszeit resultiert ein
Gesamtamin in einer Ausbeute von 97,9 Gew.-% mit einer Aminzahl von 19,64, das aus
7,2 Mol-% an primärem, 90,9 Mol-% an sekundärem und 1,9 Mol-% an tertiärem Amin besteht
(Jodzahl 26). Anschliessend wird das Kreisgas eine weitere Stunde über verdünnte Schwefelsäure
gefahren, wobei weitere 0,097 Mol Ammoniak erhalten werden, ferner werden während
dieser Zeit weitere 4,2 1 Wasserstoff eingeschleust, zusätzliches Reaktionswasser
entsteht nicht. Nach dieser Zeit resultiert ein Amin mit einer Restjodzahl von 4 und
einer Aminzahl von'18,31, das frei von primärem Amin ist und zu 97,6 Mol-% aus sekundärem
Amin besteht, der Rest ist tertiäres Amin.
Beispiel 11
[0072] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:

[0073] Die Kreisgasmenge beträgt 500 l/kg . Stunde, die Reaktionstemperatur 200° C. Während
der Reaktionszeit werden 10,5 1 Wasserstoff kontinuierlich in den Kreislauf eingespeist,
zusätzlich werden ab Erreichen einer Temperatur von 140° C über 1 1/4 Stunden aus
einer Kältefalle 4,25 g = 0,241 Mol Ammoniak in den Kreislauf eingeführt. Während
der Zeit der Ammoniakeinspeisung liegt die Ammoniakkonzentration im Kreisgas zwischen
30 und 40 Vol.-%, sie sinkt dann bis zum Ende der Reaktionszeit nach 2 1/2 Stunden
auf 8 Vol.-% ab. Nach dieser Zeit resultiert ein Gesamtamin in einer Ausbeute von
97,1 Gew.-% mit einer Jodzahl 10 und einer Aminzahl 19,07. Dieses Gesamtamin enthält
3,9 Mol-% primäres, 91,7 Mol-% sekundäres und 4,5 Mol-% tertiäres Amin. Das Kreisgas
wird dann bei 200° C noch 1 Stunde lang weiter umgewälzt und dabei durch verdünnte
Schwefelsäure geführt, um den Ammoniak zu entfernen. Während dieser Zeit werden weitere
1,4 1 Wasserstoff zugeführt. Es resultiert schliesslich ein Amin mit einer Restjodzahl
von 3 und einer Aminzahl von 18,92, das 1,3 Mol-% primäres, 93,3 Mol-% sekundäres
und 5,4 Mol-% tertiäres Amin enthält.
Beispiel 12
[0074] In'der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:

[0075] Es wird eine Kreisgasmenge von 500 l/kg . Stunde eingestellt und auf 200° C aufgeheizt,
die Reaktionszeit beträgt 3,5 Stunden. Während des Aufheizens wird bei 140° C gasförmiger
Ammoniak in einer Menge von 10 % des Kreisgasvolumens in den Kreislauf geschleust.
Während der Reaktionszeit werden 18 1 Wasserstoff in den Kreislauf eingefahren. Die
Ammoniakkonzentration beträgt bei Erreichen der Reaktionstemperatur 200° C 39 Vol.-%,
nach 1/2 Stunde 28 Vol.-%, nach 1 Stunde 15 Vol.-% und am Ende der Reaktionszeit 3
Vol.-%. Es resultiert ein Gesamtamin in einer Ausbeute von 97,2 Gew.-% mit einer Aminzahl
von 16,79, das aus 1 Mol-% an. primärem, 94,3 Mol-% an sekundärem und 4,7 Mol-% an
tertiärem Amin besteht.
Beispiel 13
[0076] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:

[0077] Nach dem Füllen der Apparatur mit Wasserstoff wird ein Kreisgasumlauf von 500 l/kg
. Stunde eingestellt und unter kräftigem Rühren auf 180° C aufgeheizt. Bei einer Temperatur
von 140° C wird gasförmiger Ammoniak in den Kreislauf in einer Mege von 10 % des Kreisgasvolumens
eingeschleust. Die Reaktionszeit beträgt 8 Stunden, während dieser Zeit werden 22,3
1 Wasserstoff eingefahren. Unmittelbar nach Erreichen der Reaktionstemperatur beträgt
die Ammoniakkonzentration im Kreisgas 13 Vol.-%, nach 2,5 Stunden 35 Vol.-%, nach
5 Stunden 21 Vol.-% und am Ende 5 Vol.-%. Es resultiert ein Gesamtamin in einer Ausbeute
von 94,0 % mit einer Jodzahl von 20 und einer Aminzahl von 17,97, das zu 11,9 Mol-%
aus primärem, 86,4 Mol-% aus sekundärem und 1,8 Mol-% aus tertiärem Amin besteht.
Beispiel 14
[0078] In der Kreislaufapparatur, beschrieben in Beispiel 1, werden vorgelegt:

[0079] Kreisgasmenge 500 l/kg . Stunde, Reaktionstemperatur 250° C, Reaktionszeit 7 Stunden.
Bei 140° C wird Ammoniak in einer Menge von 10 % des Kreisgasvolumens zugegeben. Ferner
werden während der Reaktionszeit 20,9 1 Wasserstoff eingefahren. Die Ammoniakkonzentration
steigt langsam an, sie beträgt nach 4,5 Stunden 25 Vol.-%, und geht dann langsam wieder
zurück bis auf 13 Vol.-% am Reaktionsende. Es wird ein Gesamtamin mit 88,5 Gew.-%
Ausbeute, einer Jodzahl von 27 und einer Aminzahl von 16,38 erhalten. Dieses besteht
zu 10 Mol-% aus primärem, zu 82,3 Mol-% aus sekundärem und zu 7,7 Mol-% aus tertiärem
Amin.
Beispiel 15
[0080] Entsprechend Beispiel 6 wird Octannitril und Tetraäthylenglykol-mono-n-butyläther
in der Kreislaufapparatur 8 Stunden bei 200° C umgesetzt. Die Kreisgasmenge beträgt
500 1/kg . Stunde. Der Ammoniakspiegel im Kreisgas beträgt zu Beginn der Reaktion
46 Vol.-% und fällt auf 5 Vol.-% gegen .
[0081] Ende der Reaktion ab. Es werden 93,3 Gew.-% Gesamtamin mit einer Aminzahl von 24,85
erhalten. Davon sind 3,7 Mol-% primäres Amin, 80,5 Mol-% sekundäres Amin und 15,8.Mol-%
tertiäres Amin.
[0082] 147,4 g dieses Gesamtamins werden einer fraktionierten Destillation bei 9 mm Hg Druck
unterworfen, wobei folgende Fraktionen erhalten werden:

[0083] Die bei einer Kopftemperatur von 232 bis 236° C übergehende Fraktion enthält gemäss
gaschromatographischer Analyse 95 Gew.-% der Verbindung C
8H
17-NH-(CH
2CH
20)
4-n-C
4H
9. Die gaschromatographische Analyse wurde durchgeführt in einer 1,5 m hohen Säule
von 2 mm Durchmesser, versehen mit einer Füllung von 5 Gew.-% "Silicon Fluid QF
1" auf "Chrarnson3 G-AW-DMCS" (zu beziehen durch die Firma Merck AG, Darmstadt); Trägergasströmung:
20 ml/min Stickstoff; Temperaturprogression: 80 bis 250° C mit 2° C pro Minute Steigung;
Probenvolumen: 0,2 µl.