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Perfectionnements au traitement de composes hydrazinium.
La présente invention concerne le traitement de compo- sés hydraziniu'a.
Les émollients cationiques textiles sont très utili- sés en blanchisserie et pour la lessive domestique. On emploie plus de .3.500.000 kg d'agents d'apprêt cationiques par an. On a émis récemment l'hypothèse que certains sels d'hydrazinium, en rai- son de leurs propriétés chimiques inhérentes constitueraient des' émollients textiles efficaces et, en effet il s'est avéré qu'il en est ainsi.
Toutefois, un des grands inconvénients des sels d'hydra- zinium utilises à cet effet est que la plupart des composés effi- caces de ce groupe sont obtenus normalement sous la forme de,so- lutions, et sont donc d'un emploi assez incommode et, ce qui est plus important, se prêtent mal aux procédés courants d'emballage,
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dans lesquels les produits de lessivage en poudre sont conditionnés dans des emballages individuels solubles dans l'eau, permettant d'in- troduire farilement dans les machines à laver une quantité mesurée au préalable. La solution évidente de ce problème est dé sécher ces composés pour pouvoir les utiliser sous forme de poudres.
Mais de. nombreux sels d'hydrazinium n'ont pu, jusqu'à présent, être séchés avec succès.
Les composés hydrazinium sont habituellement préparés par un procède comportant deux réactions chimiques principales, ,à savoir la préparation de la chloramine et la réaction de la chlorami- ne avec une aminé tertiaire, comme indiqué ci-après:
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où, par exemple, R peut présenter un radical dérivant du suif hydrogéné (C16-C18) ou un radical méthyle et R' un radical dérivant du suif hydrogéné.
Les deux réactions se font simultanément dans un sol- vante Le rapport molaire de l'ammoniac au chlore dans la réaction est maintenu à environ 5 àlàtout moiaent pour éviter la forma- tion de dérivés azotés dangereux et non désirés. La réaction se fait en émettant les deux gaz par des ajutages jumelés jusqu'à admission du double environ de la quantité théorique de chlore nécessaire pour former le chlorure d'hydrazinium. A ce moment, la réaction est habituellement complète. Le courant de chlore est arrêté et après quelques mixtes le courant d'ammoniac l'est aussi. Le chlorure d'ammonium est soutiré sous forme de solide, après quoi le filtrat formé est introduit dans un appareil a distillation sous vide.
Le solvant y est évaporé de la solution à une température du liqui- de d'environ 60 C et sous une pression absolue de 380 mm de mercu- re. Il est désirable de travailler à basse température pour éviter
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l'altération de la couleur du produit final. L'évaporation jusqu'à un taux de solides d'environ 70%, auquel la matière est encore fluide, est achevée en environ 6 à 10 heures et le solvant récupéré est recyclé.
Toutefois, si le composa hydrazinium doit se trouver à l'état solide, des difficultés surgissent souvent au cours du stade de séchage final. Dans certains cas, le séchage n'est pas exagérément difficile. A titre d'illustration, le séchage du chlorure de 1,1-bis(perhydrosuif)-1-méthyl-hydrazinium est décrit coome exemple de procédé n'offrant pas de difficultés parti- culières. Le solvant concentra a des températures de 55-60 C et con- tenant environ 705 en poids du chlorure d'hydrazinium est pompé à ou aspiré dans un séchoir rotatif à vide maintenu sous une légère dépression. Le séchoir est rempli du liquide à la moitié environ de sa capacité. Pendant la période de chargement, le manchon est Main- tenu relativement frdid, habituellement au-dessous de 32,5 C.
Lorsque le chargement est terminé, le vide est graduellement poussé jusqu'au maximum. possible. La matière est agitée pendant ce temps, mais le manchon n'est pas chauffé. Le liquide contenu dans le se- choir se solidifie en 1 ou 2 heures en morceaux qui donnent finale- ment une poudre assei lisse et meubla. Lorsque la solidification est achevée, le séchage est poursuivi en maintenant une tempéra cure d'environ 49 C dans le manchon' et en entretenant le vide maximum dans le séchoir. La teneur résiduelle en matières volatiles est inférieure à 2%.
Toutefois, si le procédé décrit ci-dessus est appliqué certains composés hydrazinium, par exemple le chlorure de 1,1- diméthyl-1-perhydropsuif-hydrazinium, il n'est pas possible d'obte- : nir un produit satisfaisant parce que la solution se solidifie en gros morceaux pâteux qui ne se réduisent pas en poudre.
On a découvert à présent que des sels d'hydrazinium peu- vent être très avantageusement sèches par un procédé suivant lequel .
(1) on chauffe la solution à une température de 55-65 C jusque ce
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que la solidification soit en substance achevée, (2) on chauffe le sel obtenu à une température à laquelle il fond et on l'agite à l'état fendu, (3) on refroidit le sel à une température de 15,5 à 27 C et on le pulvérise, et (4) on chauffe le sel pulvérisé à une température de 45 à 55 C pour éliminer le solvant résiduel, les opérations reprises sous (3) et (4) étant exécutées dans un séchoir rotatif à vice. Grâce au nouveau procédé, mené les composés hydra- zinium qui sont difficiles à sécher par les procédés classiques sont pulvérisés par le séchoir rotatif en une matière granulaire fi- ne.
Lorsque le procédé est utilisé pour sécher des composés hydra- zinium qui peuvent être séchés de la Manière classique, on obtient des produits de qualité meilleurs que par des procédés habituels.
Les composés hydrazinium sont habituellement préparée sous forme de solutions aqueuses et l'invention est illustrée prin- cipalement par la séparation des composés de ces solutions.
Dans l'opération reprise sous (2) du procédé de l'inven.-; tion, le sel fondu est de préférence maintenu à une température de 70-80 C pendant 45 à 90 minutes.
En pratique, il est avantageux de conduire toutes les opérations dans un séchoir rotatif unique, le composé à sécher étant introduit dans le séchoir rotatif à vide à. des températures suffisamment élevées pour qu'il soit fluide ; lemanchon du séchoir étant maintenu à une température telle qu'il reste fluide. Le sol- vant est éliminé jusqu'à ce que le composé commence à écumer ou à s'épaissir. La température est alors portée au delà du point de fusion du 3el jusqu'à ce que la majeure partie du solvant résiduel ait été chassée; à ce moment, la température du manchon est ramenée à 15,5-27 C, par exemple en y faisant passer de l'eau.
A des tem- pératures supérieures, les composés hydrazinium humides sont citeux et ne tendent pas à se briser mais, au refroidissement ils devienent sensiblement plus durs et se brisent par agitation. La basse tempé- @ rature est Maintenue suffisamment longtemps pour que l'agitation du séchoir rotatif brise efficacement tous les morceaux et donne
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une matière granulaire fine. La température du séchoir est alors -portée à une valeur à laquelle les constituants volatils res- tants sont efficacement éliminés.
L'exemple suivant Illustre l'invention.
EXEMPLE.-
Dans un procédé suivant l'invention de séchage du chloré re de 1,1-diméthyl-1-perhydrosuif-hydrazinium, une solution con- centrée du sel est introduite dans un séchoir rotatif à vide à 55-65 C en utilisant le système à vide. Le manchon du séchoir est maintenu à environ 38 C ou moins. Le séchoir est rempli à un peu moins de 50% de son volume total, par exemple à 40-50%. et le vide poussé est appliqué jusqu'à ce que la matière fore une masse pâ- teuse épaisse. La matière ne devient pas rapidement une poudre granulaire fine comme le chlorure de 1,1-bis-(perhydrosuif)-2- méthyl-hydrazinium, mais se solidifie en gros morceaux pâteux.
Lorsque la masse pëteuse est forage, la température du manchon est augmentée, habituellement jusqu'à environ 74 C, et maintenu à cette valeur pendant environ 1 heure tandis que toute la masse est agitée. Après cette période de 1 heure, de l'eau froide est introduite dans le manchon du séchoir en poursuivant l'agitation de la masse. Le séchoir rotattf à vide fonctionne alors vraiment comme un pulvérisateur de grande dimension et les morceaux sont lentement broyés en une matière granulaire fine. A ce moment, le manchon est réchauffé jusqu'à une température maximum d'environ 49 C et le séchage est achevé. La teneur en constituants volatils est finalement inférieure à 2%
Le procédé ci-dessus peut être appliqué au traitement d'autres sels d'hydrazinium à longue chaîne difficiles à sécher.
De même, des composés ammonium quaternaires déjà. vendus comme émol- lients textiles, mais non sous tome sèche, peuvent être transformés en poudres dispersables sèches par le même procédé général.
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Improvements in the treatment of hydrazinium compounds.
The present invention relates to the treatment of hydraziniu'a compounds.
Cationic textile emollients are widely used in laundry and household laundry. Over 3,500,000 kg of cationic sizing agents are employed per year. It has recently been hypothesized that certain hydrazinium salts, due to their inherent chemical properties, would be effective textile emollients, and indeed it has been found to be so.
However, one of the great drawbacks of the hydrazinium salts used for this purpose is that most of the effective compounds of this group are normally obtained in the form of solutions, and are therefore rather inconvenient to use. and, more importantly, do not lend themselves well to common packaging methods,
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in which the powdered detergents are packaged in individual water-soluble packages, allowing a pre-measured quantity to be introduced into washing machines with ease. The obvious solution to this problem is to dry these compounds so that they can be used in the form of powders.
But of. many hydrazinium salts have so far not been able to be dried successfully.
Hydrazinium compounds are usually prepared by a process involving two main chemical reactions, namely the preparation of chloramine and the reaction of chloramine with a tertiary amine, as shown below:
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where, for example, R may present a radical derived from hydrogenated tallow (C16-C18) or a methyl radical and R 'a radical derived from hydrogenated tallow.
Both reactions take place simultaneously in a solvent. The molar ratio of ammonia to chlorine in the reaction is maintained at about 5 at all times to avoid the formation of dangerous and unwanted nitrogen compounds. The reaction is carried out by emitting the two gases through twin nozzles until the admission of approximately double the theoretical quantity of chlorine required to form hydrazinium chloride. At this time, the reaction is usually complete. The flow of chlorine is stopped and after a few mixtures the flow of ammonia is also. The ammonium chloride is withdrawn as a solid, after which the filtrate formed is introduced into a vacuum distillation apparatus.
The solvent is evaporated therein from solution at a liquid temperature of about 60 ° C. and under an absolute pressure of 380 mm of mercury. It is desirable to work at low temperature to avoid
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alteration of the color of the final product. Evaporation to a solids level of about 70%, at which the material is still fluid, is completed in about 6-10 hours and the recovered solvent is recycled.
However, if the hydrazinium compound is to be in the solid state, difficulties often arise during the final drying stage. In some cases, drying is not overly difficult. By way of illustration, the drying of 1,1-bis (perhydrosuif) -1-methyl-hydrazinium chloride is described as an example of a process which does not offer any particular difficulties. The solvent will concentrate at temperatures of 55-60 ° C and containing about 705 by weight of hydrazinium chloride is pumped to or drawn into a vacuum rotary drier maintained at a slight vacuum. The dryer is filled with liquid to about half of its capacity. During the loading period, the sleeve is kept relatively frdid, usually below 32.5 C.
When charging is complete, the vacuum is gradually pushed to the maximum. possible. The material is agitated during this time, but the sleeve is not heated. The liquid in the dryer solidifies in 1 or 2 hours into pieces which finally give a fairly smooth and soft powder. When solidification is complete, drying is continued by maintaining a temperature of about 49 ° C in the sleeve and maintaining the maximum vacuum in the dryer. The residual volatile matter content is less than 2%.
However, if the process described above is applied some hydrazinium compounds, for example 1,1-dimethyl-1-perhydropsulf-hydrazinium chloride, it is not possible to obtain a satisfactory product because the solution solidifies into large pasty pieces which do not turn into a powder.
It has now been found that hydrazinium salts can be very advantageously dried by a process whereby.
(1) the solution is heated to a temperature of 55-65 C until
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that solidification is substantially complete, (2) the resulting salt is heated to a temperature at which it melts and stirred in a split state, (3) the salt is cooled to a temperature of 15.5 to 27 C and pulverized, and (4) the pulverized salt is heated to a temperature of 45 to 55 C to remove the residual solvent, the operations under (3) and (4) being carried out in a rotary dryer with vice. Thanks to the new process, the hydrazinium compounds which are difficult to dry by conventional processes are pulverized by the rotary dryer into a fine granular material.
When the method is used to dry hydrazinium compounds which can be dried in the conventional manner, better quality products are obtained than by usual methods.
Hydrazinium compounds are usually prepared as aqueous solutions and the invention is illustrated primarily by the separation of compounds from such solutions.
In the operation repeated under (2) of the process of the invention; tion, the molten salt is preferably maintained at a temperature of 70-80 C for 45-90 minutes.
In practice, it is advantageous to carry out all the operations in a single rotary dryer, the compound to be dried being introduced into the vacuum rotary dryer at. temperatures high enough for it to be fluid; the dryer sleeve being maintained at a temperature such that it remains fluid. The solvent is removed until the compound begins to foam or thicken. The temperature is then raised above the melting point of 3el until most of the residual solvent has been removed; at this time, the temperature of the sleeve is reduced to 15.5-27 C, for example by passing water through it.
At higher temperatures, wet hydrazinium compounds are citrus and do not tend to break down, but on cooling they become noticeably harder and break up on agitation. The low temperature is maintained long enough for the agitation of the rotary dryer to effectively break up any pieces and give
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a fine granular material. The temperature of the dryer is then raised to a value at which the remaining volatile constituents are effectively removed.
The following example illustrates the invention.
EXAMPLE.-
In a process according to the invention for drying 1,1-dimethyl-1-perhydrosulfur-hydrazinium chlorine, a concentrated solution of the salt is introduced into a rotary vacuum dryer at 55-65 C using the vacuum system. empty. The dryer sleeve is kept at about 38 ° C or less. The dryer is filled to a little less than 50% of its total volume, for example 40-50%. and high vacuum is applied until the material bumps into a thick dough mass. The material does not quickly become a fine granular powder like 1,1-bis- (perhydrosulf) -2-methyl-hydrazinium chloride, but solidifies into large pasty pieces.
When the dough is drilling, the temperature of the sleeve is increased, usually to about 74 ° C, and held there for about 1 hour while the whole mass is agitated. After this period of 1 hour, cold water is introduced into the sleeve of the dryer while continuing to stir the mass. The vacuum rotary dryer then really works like a full-size pulverizer and the pieces are slowly ground into a fine granular material. At this time, the sleeve is warmed up to a maximum temperature of about 49 ° C and drying is complete. The content of volatile constituents is ultimately less than 2%
The above process can be applied to the treatment of other difficult to dry long chain hydrazinium salts.
Likewise, quaternary ammonium compounds already. sold as textile emollients, but not in dry form, can be made into dry dispersible powders by the same general process.