CS201059B1

CS201059B1 - Facility for continuous rearrangement of the n-nitrozodiphenylamine to 4-nitrozophenylamine

Info

Publication number: CS201059B1
Application number: CS262279A
Authority: CS
Inventors: Josef Pasek; Alois Jaros; Antonin Rezabek; Miroslav Mancik
Original assignee: Josef Pasek; Alois Jaros; Antonin Rezabek; Miroslav Mancik
Priority date: 1979-04-17
Filing date: 1979-04-17
Publication date: 1980-10-31

Description

Vynález se týká zařízení pro kontinuální provedení přesmyku N-nitrozodifenylaminu na 4-nitrozodifenylamin.The present invention relates to an apparatus for continuously converting N-nitrosodiphenylamine to 4-nitrosodiphenylamine.

Přesmyk N-nitrozodifenylaminu na 4-nitrozodifenylamin se uskutečňuje vždy za přítomnosti chlorovodíku a alifatického alkoholu. Z reakční směsi se vylučuje málorozpustný hydrochlorid 4-nitrozodifenylaminu. Přesmyk se nejčastěji uskutečňuje vsádkovým postupem v reaktoru s míchadlem. Kontinuální provedení přesmyku se však setkává s některými problémy.The rearrangement of N-nitrosodiphenylamine to 4-nitrosodiphenylamine takes place in each case in the presence of hydrogen chloride and an aliphatic alcohol. Low-soluble 4-nitrosodiphenylamine hydrochloride precipitates from the reaction mixture. The rearrangement is most often carried out by a batch process in a stirred tank reactor. However, the continuous execution of rearrangement encounters some problems.

Reakční směs představuje dost hustou suspenzi krystalků hydrochloridu 4-nitrozodifénylaminu, které mají tendenci k sedimentaci a k nalepování na stěny zařízení, zejména v potrubních spojích mezi jednotlivými reaktory kaskády. Při nevhodném způsobu spojení reaktorů se zařízení ucpává hydrochloridem, který se postupně mění na pryskyřnaté látky. Spojení jednotlivých reaktorů přepady předpokládá stupňovité uspořádání reaktorů, které je nevýhodné z hlediska uložení a propojení, montáže i·obsluhy. Vodorovné přetoky, umístěné pod hladinou reakční směsi se při nevhodné konstrukci zanášejí úsadami.The reaction mixture is a fairly dense suspension of 4-nitrosodiphenylamine hydrochloride crystals which tend to sediment and adhere to the walls of the apparatus, particularly in the pipeline connections between the individual cascade reactors. In the case of unsuitable connection of reactors, the device is clogged with hydrochloride, which gradually turns into resinous substances. The connection of the individual overflow reactors presupposes a stepwise arrangement of the reactors, which is disadvantageous in terms of placement and interconnection, assembly and operation. The horizontal overflows, located below the surface of the reaction mixture, are clogged with deposits in the case of inappropriate construction.

Dalším problémem je vliv distribuce dob zdržení na výtěžek žádaného produktu. Hydrochlorid 4-nitrozodifenylaminu je nestálý a mění se na pryskyřice obsahující atomyAnother problem is the effect of the distribution of residence times on the yield of the desired product. 4-Nitrosodiphenylamine hydrochloride is unstable and is converted into resins containing atoms

201 059 chloru vázané na uhlík a proto větší doba zdržení než optimální vede ke snížení Výtěžku a zhoršení kvality produktu. Naopák při křátší době zdržení nestačí výchozí látka zcela zreagovat, což rovněž vede k nižším výtěžkům. Tvar distribuce dob zdržení závisí ha konstrukci reaktoru, která je silně vymezena nutností pracovat ve smaltovaném zařízení. Distribuci dob zdržení může též zhoršovat zpětné promíchávání ve spojovacím potrubí mezi jednotlivými réaktory kaskády.201 059 of carbon-bound chlorine and therefore greater residence times than optimal leads to a reduction in yield and deterioration of product quality. On the other hand, at a shorter residence time, the starting material is not fully reacted, which also leads to lower yields. The shape of the residence time distribution depends on the design of the reactor, which is strongly limited by the need to work in an enamelled plant. Back-mixing in the connecting piping between individual cascade reactors may also impair the distribution of residence times.

Uvedené nedostatky odstraňuje zařízení pro kontinuální převedení přesmyku N-nitrozodifenylaminu na 4-hitrozodifenylamin za přítomnosti chlorovodíku v prostředí Směsi alifatického alkoholu s nepolárním rozpouštědlem v kaskádě reaktorů s rníehadlem podle vynálezu, jehož podstatou je, že reaktory kaskády jsou spojeny vodorovným přetokový® potrubím, umístěným pod hladinou reakčni směsi, přičemž délka přetokového potrubí jé 2 až 4násobkem jeho vnitřního průměru, který odpovídá rychlosti proudění reakčni směsi 1 až 10 cm 8^-¾ přičemž reaktory jsou opatřeny nejméně jednou narážkou umístěnou půdorysně pod úhlem 20 až 45 stupňů před hrdlem nebo hrdly přetokového potrubí, přičemž v přetokovém potrubí je možné umístit clonu s volným průřezem 5 až 20 % průřezu potrubí.The above-mentioned drawbacks are eliminated by a device for the continuous conversion of the N-nitrosodiphenylamine rearrangement to 4-hitrozodiphenylamine in the presence of hydrogen chloride in an aliphatic alcohol-non-polar solvent mixture in the reactive cascade of the invention. level of the reaction mixture, the length of the overflow line being 2 to 4 times its internal diameter, which corresponds to the flow rate of the reaction mixture of 1 to 10 cm 8 ^- ¾, wherein the reactors are provided with at least one stop at 20 to 45 degrees wherein an orifice having a free cross-section of 5 to 20% of the cross-section of the pipe can be provided in the overflow pipe.

Upravením kruhových narážek do reaktoru se zajistí zvýšení turbulence reakčni Směsi, čímž se zamezí nalepování krystalků na stěny zařízení. Jestliže je epCjoVSfei. potrubí mezi reaktory krátké a dostatečného průřezu, zasahuje do něho z obou stran míchací efekt míchadla. V dlouhém spojovacím potrubí se kapalina uklidní a potrubí se Ucpe. Turbulence v přetůkovém potrubí se zlepší, jestliže se do vhodné vzdálenosti před přetok ve směru otáčení míchadla umístí narážka. Narážky zlepšují též promíchávání ve vertikálním směru a zužuji tak interval dob zdržení.By adjusting the circular baffles to the reactor, the turbulence of the reaction mixture is increased, thereby preventing crystals from sticking to the walls of the apparatus. If epCjoVSfei. piping between the reactors of short and sufficient cross section, the mixing effect of the stirrer interferes with it from both sides. In the long connecting pipe, the liquid will settle and the pipe will clog. The turbulence in the overflow conduit is improved if a stop is placed at a suitable distance before the overflow in the direction of agitator rotation. The cues also improve mixing in the vertical direction, thus narrowing the residence time interval.

Tendence k nalepování krystalků se snižuje s rostoucí konverzí výchozí látky a největší nebezpečí hrozí proto v prvním a druhém reaktoru kaskády. V zařízení pro přeemyk N-nitrozodifenylaminu podle vynálezu je proto výhodně, aby reaktory s konverzí výchozí látky pod 80 % měly zvýšený výkon míchadla, vyjádřeno příkonem motoru 1,5 až 2,5 kW/m^ reakčního objemu.The tendency to adhere to the crystals decreases with increasing conversion of the starting material and the greatest danger is therefore in the first and second reactor cascades. It is therefore advantageous in the N-nitrosodiphenylamine rearrangement apparatus according to the invention that reactors with a starting material conversion below 80% have an increased stirrer performance, expressed as a power input of 1.5 to 2.5 kW / m 2 reaction volume.

Při menším objemu výroby se musí volit nižší rychlost proudění řeakční Směsi v pře—1 tokovém potrubí a sice 1 až 3 cm s , protože do úzkého potrubí turbulence méně zasetou je. V takovém případě se zvyšuje stupeň zpětného promíchávání mezi reaktory a tím es zhoršuje distribuce dob zdržení. V zařízení podle vynálezu je proto výhodné umístit do přetokového potrubí jednu clonu, jejíž volný průřez je 5 až 20 % průřeZu potrubí. Je výhodné, aby byla clona zhotovena z teflonu, na který se krystalky velmi málo nalepují.With a smaller production volume, a lower flow velocity of the reaction mixture in the overflow duct must be chosen, namely 1 to 3 cm s, since it is less sown in the narrow turbulence duct. In such a case, the degree of back-mixing between the reactors increases and thus deteriorates the residence time distribution. It is therefore advantageous in the device according to the invention to place one orifice in the overflow conduit, the free cross section of which is 5 to 20% of the cross-section of the conduit. It is preferred that the screen be made of Teflon, on which the crystals adhere very little.

Uspořádání reaktorů, dimenze spojovacího potrubí a umístění narážek je znázorněno na přiloženém výkrese.The arrangement of the reactors, the dimensions of the connecting pipes and the location of the stops are shown in the attached drawing.

PříkladExample

Do kaskády pěti smaltovaných reaktorů 1 opatřených rníehadlem a dvěma narážkami £ umístěnými půdorysně pod úhlem 30 stupňů před protilehlými hrdly 2 přetokových potrubí 2 se nastřikuje 3856 roztok N-nitrozodifenylaminu v toluenu a 3056 roztok chlorovodíku v me201 059 tanolu. Poměr obou surovinových proudů je takový, aby se dosáhlo molámího poměru chlorovodík HCl/K-nitrodifenylamin » 1,45. Účinný objem jednoho reaktoru 1 je 6 m³, nástřik N-nitrozodifenylaminu jako čisté složky je 900 kg za hodinu. Reaktory 1 jsou spojeny potrubím 2 o vnitřním průměru 200 mm a délce 60 mm. Příkon motoru míchadla je 11 kW. Chla zením v duplikátorech reaktorů 1 se udržuje reakčni teplota na 20 až 25 °C. Ze zvýšeného přepadu posledního reaktoru 1 kaskády přepadá reakčni směs na další zpracování.A cascade of five enamelled reactors 1 equipped with a ram and two baffles 5, placed at an angle of 30 degrees in front of the opposing orifices 2 of the overflow conduit 2, is sprayed with 3856 N-nitrosodiphenylamine solution in toluene and 3056 hydrogen chloride solution in me201059 tanol. The ratio of the two feed streams is such that a molar HCl / K-nitrodiphenylamine molar ratio of 1.45 is achieved. The effective volume of one reactor 1 is 6 m ³ , the feed rate of N-nitrosodiphenylamine as a pure component is 900 kg per hour. The reactors 1 are connected by a pipe 2 having an inner diameter of 200 mm and a length of 60 mm. The power input of the stirrer motor is 11 kW. Cooling in reactor duplicators 1 keeps the reaction temperature at 20-25 ° C. From the elevated overflow of the last cascade reactor 1, the reaction mixture overflows for further processing.

Vyjmutím 4-nitrozodifenylaminu do nadbytečného roztoku hydroxidu sodného, oddělením toluenové fáze a vysráženim vodného roztoku sodné sole kyselinou se získá 4-nitrozodifenylamin ve výtěžku 93 %, počítáno na N-nitrozodifenylamin. Čistota získaného produktu je vyjádřena obsahem chloru 0,2 % a teplotou tání 141 až 144 °C.Removal of 4-nitrosodiphenylamine in excess sodium hydroxide solution, separation of the toluene phase and precipitation of the aqueous sodium salt with acid gives 4-nitrosodiphenylamine in 93% yield, calculated on N-nitrosodiphenylamine. The purity of the product obtained is expressed as a chlorine content of 0.2% and a melting point of 141-144 ° C.

Claims

Apparatus for continuously performing a rearrangement of N-nitrosodiphenylamine to 4-nitrosodiphenylamine in the presence of hydrogen chloride in a mixture of an aliphatic alcohol with a non-polar solvent in a reactor cascade with stirrer, characterized in that the reactors (1) are connected by a horizontal overflow line (2) below the level of the reaction mixture, wherein the length of the overflow line (2) is two to four times its internal diameter corresponding to the flow rate of the reaction mixture of 1 to 10 cm s ^1, the reactors (1) being provided with at least one baffle. up to 45 degrees in front of the spigot (s) (3) of the overflow pipe (2).

2. Device according to claim 1, characterized in that an orifice (5) with a free cross section of 5 to 20% of the cross-section of the pipe (2) is arranged in the overflow pipe (2).