CH396018A - Verfahren zur Herstellung von Trichlorcyanursäure - Google Patents

Description

      Verfahren    zur Herstellung von     Trichlorcyanursäure       Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein  verbessertes Verfahren zur Herstellung von     Trichlor-          cyanursäure.     



  Nach     Chattaway    und     Wadmore,    J.     Chem.        Soc.     81, 200 (1902), ist es bekannt,     Trichlorcyanursäure     herzustellen, indem Chlorgas in eine Lösung von       Cyanursäure    in     Kaliumhydroxyd    eingeleitet wird.  Die     Verfasser    weisen jedoch darauf hin, dass nur  geringe Ausbeuten erhalten werden, wenn Mengen  von mehr als 3 g     Cyanursäure    nach diesem Ver  fahren chloriert werden.

   Entsprechend den Arbeiten  von     Chattaway    und     Wadmore    ist das von     Hands     und     Whitte    in J.     Soe.        Chem.        Ind.,    67, 66 (1948)  und in     Chem.        Abs.    42, 4946 g, erwähnte Verfahren,,  bei welchem ein dünner Film einer     Cyanuratlösung     mit Chlorgas in     Berührung    gebracht wird.

   Mit die  sem Verfahren     können        erfassbare    Mengen von       Cyanuraten    behandelt werden, jedoch beträgt die  Ausbeute bei der     Chlorierung    nur 53 % der theore  tischen Ausbeute.  



  Es wurde nun festgestellt, dass im     wesentlichen     jede Menge an     Alkalicyanurat    in wässriger Lösung,  beispielsweise     Cyanursäure    in einer Lösung eines       Alkalihydroxydes,    mit ausgezeichneter Ausbeute in       Trichlorcyanursäure    umgewandelt werden     kann,    und  zwar durch Zugabe der Lösung eines     Alkalicyanu-          rates    zu einer kalten Chlorlösung, in welcher die  Chlormenge     in        stöchiometrischem        überschuss    über  derjenigen Menge gehalten wird,

   welche zur Um  wandlung des     zugesetzten        Alkalicyanurates    in     Tri-          chlorcyanursäure    benötigt wird.  



  Demzufolge sieht die vorliegende Erfindung ein  Verfahren zur Herstellung von     Trichlorcyanursäure     vor und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine     wäss-          rige    Lösung eines     Trialkalicyanurates,    z.

   B.     Tri-          natriumcyanurat,    zu einer kalten     wässrigen        Chlor-          lösung    gegeben wird, wobei man die     Chlormenge    im    Reaktionsgemisch in einem     stöchiometrischen        LUber-          schuss    über derjenigen Menge hält, welche zur Um  wandlung des     Trialkalicyanurates    in     Trichlorcyanur-          säure    notwendig ist. Die     Cyanuratlösung    wird vor  zugsweise langsam zu der Chlorlösung zugesetzt,  während das Reaktionsgemisch gründlich gerührt  wird.

    



  Der bevorzugte Temperaturbereich zur Durch  führung der     Reaktion    liegt zwischen 0 und 10  C,  jedoch lässt sich die Reaktion bei jeder Temperatur  im Bereich von 0-25  C durchführen.  



  Bei     Durchführung    des erfindungsgemässen Ver  fahrens ist es überaus     erwünscht,    wenn das Verhält  nis von Reaktionsmedium (das heisst die     wässrige     Chlorlösung, welche jedes     Reaktionsprodukt    ent  hält) zu     Alkalicyanurat,    welches in diesem vorhan  den ist, zum gegebenen Zeitpunkt gross gehalten  wird.

   In diesem Zusammenhang wurde festgestellt,  dass die     wässrige        Cyanuratlösung        mit    guten Ergeb  nissen mit     einer    Geschwindigkeit von etwa 0,001     Mol          Cyanursäure    je Minute zu einem Reaktionsgemisch  gegeben werden kann, dessen Volumen im Bereich  von 100-1000 ml     liegt.    Es kann auch ein grösseres  Volumen des Reaktionsgemisches verwendet werden;  da jedoch     Trichlorcyanursäure    in Wasser etwas lös  lich ist, stellt die Verwendung von übermässiger  Flüssigkeit ein Problem bei der Wiedergewinnung  dar.  



  Bezüglich des     Alkalicyanurat-Reaktionsteil-          nehmers    wurde festgestellt, dass es erwünscht ist,  ausreichend     Alkalihydroxyd,    z. B.     Natriumhydroxyd,          Kaliumhydroxyd    oder     Lithiumhydroxyd,    in der Lö  sung vorzusehen, um das     Cyanurat        in.    Lösung zu  halten. Ein verhältnismässig geringer     überschuss    an       Alkalihydroxyd    ist für diesen Zweck ausreichend.

    Die     Alkalicyanuratlösung    kann durch Auflösen von       Cyanursäure    in einer     wässrigen    Lösung eines Alkali-           hydroxydes    gebildet werden. Es kann auch das feste       Alkaücyanurat    selbst in einer     Alkalihydroxydlösung     aufgelöst werden. Auf beiden Wegen ist die gleiche       wässrige        Trialkalicyanuratlösung    erhältlich, das heisst  eine     wässrige    Lösung, welche dreiwertige Cyanurat-         anionen    und     Alkalikationen    enthält.

   Vorzugsweise  enthält die     wässrige    Lösung     Trinatriumcyanurat    und       Natriumhydroxyd.     



  Es finden vermutlich (mit     Natriumhydroxyd)    die  folgenden Reaktionen statt:  
EMI0002.0013     
    Es ist nicht wesentlich, dass     die        wässrige    Chlor  lösung vollständig (l00     Ilö)    mit Chlor     gesättigt    ist.  An der Stelle, wo die beiden     Reaktionsteilnehmer-          lösungen        gemischt    werden, soll jedoch ein     überschuss     der     theoretisch    benötigten Chlormenge vorhanden  sein.  



  Geeignete Massnahmen zur     Aufrechterhaltung     eines     stöchiometrischen    Überschusses an Chlor im       Reaktionsgemisch    bestehen darin, dass man die Zu  fuhrgeschwindigkeit von     Chlor/Cyanurat    so einstellt,  dass sie mindestens etwas grösser ist als 3 Mole  Chlor je     Mol        Cyanuration    plus 1     Mol    Chlor je     Mol     freies     Alkalihydroxyd,    z. B.     Natriumhydroxyd,    wel  ches in der     zugesetzten        Cyanuratlösung    vorhanden  ist.

   Dieses gibt die Gewähr dafür, dass das gesamte  freie     Alkalihydroxyd        in        Alkal\hypochlorit    umgewan  delt wird und noch genügend Chlor übrigbleibt, um       mit    den gesamten     Cyanurationen    zu reagieren.         Die    Reaktion wird am bequemsten bei Atmo  sphärendruck durchgeführt; sie kann jedoch nach  Wunsch auch unter Vakuum oder unter     überdruck     durchgeführt werden.

      <I>Beispiel</I>  Zu einer auf etwa 5   C gekühlten und gerührten       wässrigen    Chlorlösung (400 ml), durch welche ständig  Chlor geleitet wurde, wurde eine     wässrige    Lösung  (25 ml)     Cyanursäure    (11,98 g) und     Natriumhydroxyd     (20 g) im Verlaufe von 1,5 Stunden zugegeben.  Während dieses Zeitraumes wurde das Reaktions  gemisch durch Kühlen von aussen auf 5-7  C ge  halten.

   Um jederzeit einen     überschuss    an Chlor in  dem Gefäss zu gewährleisten, wurde ein beachtlicher       Chlorüberschuss    (insgesamt 124 g)     zugesetzt.    Nach  Zugabe der     Cyanuratlösung    wurden die festen Be  standteile     abfiltriert    und über     Kalziumehlorid    ge-      trocknet. Das derart erhaltene Produkt (18,75 g) er  gab bei der Analyse 80,5 % verfügbares     Chlor,    was  eine Ausbeute an     Trichlorcyanursäure    von 76,5  des theoretischen     Wertes    bedeutete.  



  Molekulares Chlor     (C12)    wird als<B>100%</B> verfüg  bares Chlor bezeichnet. Seine Bleichwirkung beruht  auf der Bildung von     unterchloriger    Säure nach der  folgenden Formel:         C12    +     H20        -->        HCl    +     HOCI    (Bleichmittel).  



  Der tatsächlich     verfügbare        Chlorgehalt    einer       bestimmten    Gewichtsmenge     eines    Bleichmittels wird  definiert als das Gewicht an molekularem Chlor,  welches die gleiche     Bleichwirkung    hat, geteilt durch  das Gewicht der Verbindung gemäss der folgenden  Formel:  
EMI0003.0016     
    Das theoretisch verfügbare Chlor ist wie folgt     definiert:     
EMI0003.0018     
         in,        welcher    Z den Wert von 71 hat (Anzahl der  Mole an     OCI-,    welche von einem     Mol    der Verbin  dung bei der Hydrolyse erhalten werden).

   Beispiels  weise enthält reines     Natriumhypochlorit        (NaOCl)     47,6     Gew.    % Chlor und setzt bei     Berührung        mit     Wasser ein Äquivalent an     0C1-    in Freiheit.

   Dem  zufolge beträgt der theoretisch verfügbare Chlor  wert in     Natriumhypochlorit:     
EMI0003.0030     
    In dem vorstehenden Beispiel     kann    die not  wendige Chlorkonzentration einfach und von selbst  eingehalten werden, indem Chlor in das     Reaktions-          gemisch    mit einer solchen     Geschwindigkeit    eingeleitet       wird,    dass ein     überschuss    über der benötigten Sätti  gungsmenge     vorhanden    ist.  



  Die Struktur der     Cyanursäure    war Gegenstand  einer weitgehenden Erörterung in der Literatur. Aus  neueren Arbeiten lässt sich jedoch entnehmen, dass  sie hauptsächlich in der     Iso-Form    vorhanden ist,  bei welcher der Wasserstoff am Stickstoff gebunden  ist. Nach der Literatur ist die     Trichlorcyanursäure     ebenfalls in grossem Masse in der     Iso-Form    vorhan  den, so dass die korrekte Bezeichnung vermutlich       Trichlorisocyanursäure    lauten müsste.

   Das nach dem       erfindungsgemässen    Verfahren hergestellte     Produkt     ist identisch damit und dient den gleichen Verwen  dungszwecken wie die nach den bisher bekannten  Verfahren hergestellte     Trichlorcyanursäure.    Dem  entsprechend wird die Bezeichnung     Trichloriso-          cyanursäure    in ihrem üblichen Sinne verwendet, das  heisst ohne auf eine der beiden Strukturen     hinzu-          weisen.     



  Das nach dem     erfindungsgemässen    Verfahren her  gestellte Produkt,     nämlich        Trichlorcyanursäure,    kann  als Bleichmittel, sanitäres Mittel oder als Chlorie-         rungsmittel    für organische Verbindungen in der     Allyl-          stellung    dienen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von Trichlorcyanur- säure, bei welchem eine wässrige Lösung eines Alkalicyanurates mit Chlor in Berührung gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine wässrige Lö sung eines Trialkalicyanurates zu einer kalten wässri- gen Chlorlösung zugesetzt wird,

   wobei die im Reak tionsgemisch vorhandene Chlormenge in einem stöchiometrischen überschuss über derjenigen Menge gehalten wird, welche zur Umwandlung des Trialkali- cyanurates in Trichlorcyanursäure benötigt wird.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass das Reaktionsgemisch in einem Temperaturbereich von<B>0-25'</B> C und vorzugsweise von 0-10 C gehalten wird. 2. Verfahren nach Patentanspruch und Unter anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Cyanu- ratlösung eine wässrige Lösung ist, welche Trinatrium- cyanurat und Natriumhydroxyd enthält. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch und Unter ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trialkalicyanuratlösung zu der wässrigen Chlor lösung mit einer Geschwindigkeit von etwa 0,001 Mol Cyanursäure je Minute zu 100-1000 ml Reak tionsgemisch gegeben wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge- kennzeichnet, dass das Chlor in das Reaktionsgemisch mit einer derart grossen Geschwindigkeit eingeleitet wird, dass ein überschuss an Chlor über der benötig ten Sättigung des Reaktionsgemisches entsteht.