CS219911B2 - Method of preparation of the suspension or solution of the cyanurchloride in the organic solvent - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu přípravy suspenze nebo roztoku kyanurchloridu v organickém rozpouštědle.

Kyanurchlorid, který se získá trimerizací chlorkyanu pomocí katalyzátoru, především aktivního uhlí, je jak známo velice zajímavým meziproduktem pro různá průmyslová odvětví, jako pro přípravu barviv a produktů pro textilní průmysl a farmaceutický průrhysl, produktů pro zemědělství, ale také pro průmysl plastických hmot, kaučuku a trhavin.

Kyanurchlorid vznikne jak známo po trimerizaci v plynné fázi, společně s nezreagovaným chlorkyanem a chlorem a vedlejšími produkty.

Bylo dlouho obvyklé převést tuto plynnou reakční směs přímo na pevný kyanurchlorid, například uváděním plynné směsi do zvenčí chlazeného prostoru (v. „Ullmann”, Enzyklopádie der technischen Chemie, 3. vydání, 1954, sv. 5, str. 624 a 625 a 4, vydání 1975, sv. 9, str. 652), nebo uváděním do kulového mlýnu chlazeného vodou podle postupu dle US-PS 3 256 070.

Pevný kyanurchlorid vznikne obecně v práškovité formě a doposud se v této formě převážně dále zpracoval.

Pro zvýšení reakční rychlosti kyanurchloridu při dalším zpracování je žádoucí získat kyanurchlorid buď v jemně práškovité, nebo rozpuštěné formě.

Je známa řadě způsobů, podle kterých se vnese kyanurchlorid v pevné formě do organického rozpouštědla (DE-AS 1964 619), do vody (DE-OS 1 545 840) nebo do silně ochlazeného organicko-vodného systému (DE-AS 1 695 117), načež se nechá takto získaný kyanurchloridový roztok nebo suspenze co možná nejrychleji po jejich přípravě reagovat.

U přípravy suspenzí pevného kyanurchloridu v čistě organickém rozpouštědle vznikají však poměrně hrubozrnné suspenze, jejichž další zpracování je obtížné. Kyanurchloridové roztoky v organických rozpouštědlech mají obecně vždy nízkou koncentraci kyanurchloridu; při vyšších koncentracích se naopak tvoří suspenze kyanurchloridu.

Účelem vynálezu je způsob přípravy jemnozrné suspenze nebo roztoku kyanurchloridu v čistě organickém rozpouštědle.

Nyní bylo zjištěno, že se mohou připravit suspenze nebo roztoky kyanurchloridu za odstranění nebo velice silného snížení hydrolýzy kyanurchloridu inkontaktním rozprášením kapalného kyanurchloridu a organického rozpouštědla.

Způsob přípravy suspenze nebo roztoku kyanurchloridu v organickém rozpouštědle inkontaktním rozstříkáním kapalného kyanurchloridu a organického rozpouštědla se vyznačuje tím, že se kapalný kyanurchlorid, s výhodou zbavený chloru a chlorkyanu, přivádí při teplotě v rozmezí jeho oblasti tání protiproudně к organickému bezvodé mu rozpouštědlu směšovací rychlostí vznikající při vyvolaném turbulentním proudění, přičemž kapalný kyanurchlorid vstupuje do kapalné vrstvy organického rozpouštědla, která se rozprostírá od vstupního místa rozstřikovaného organického rozpouštědla, až ke vstupnímu místu rozstřikovaného kyanurchloridu a její největší tloušťka je na vstupním místě rozstřikovaného organického rozpouštědla.

Kyanurchlorid se případně přivádí za přítomnosti inertního plynu.

Jako organické rozpouštědlo se použije dioxan, benzen, toluen a methylenchlorid.

Kapalný kyanurchlorid se rozstřikuje pomocí rozprašovací trysky do trubkovité nádrže, přičemž rozprašovací tryska se nalézá na vrcholku této nádrže, a trubkovitá nádrž je nahoře uzavřená nebo uzavřitelná a zaobleně se zužuje dolů к výtokovému otvoru a v této nádrži vystupuje organické rozpouštědlo jednou nebo výhodně více tryskami, s výhodou tryskami z hladké oceli, které se nalézají nad zúžením a sestávají z jednoho nebo více rozstřikovacích útvarů uspořádaných tangeciálně v jedné nebo více řadách, které jsou mírně řízeny nahoru ve směru horního uzávěru nebo trysky nacházející se v horní části, a tvoří vrstvu kapaliny podél celých stěn, až к trysce pro kyanurchlorid — přičemž tlošťka této vrstvy je na zaobleném zúžení větší než na ostatních stěnách komory — a do které vstupuje rozstříkaný kyanurchlorid.

Kapalný kyanurchlorid se přivede do trysky s výhodou zahřívaným potrubím.

Použitím popsaného zařízení je možné, aby se organické rozpouštědlo na stěnách komory rozprostřelo tak, že vrstva kapaliny je na zaobleném zúžení silnější než na ostatních stěnách komory.

Výrazem „zaoblené zúžení” používaným v technice skla se rozumí zúžení, které neprobíhá příkře, nýbrž v ploché S-křivce, vycházeje ze stěny trubkovité nádrže к výtokovému otvoru. Příslušná zúžení se také vyskytují u lahví červeného vína jako přechod z vlastní láhve na hrdlo.

Zúžení může například u trubkovité nádrže začínat vždy tam, kde asi 50 % rozstřikovaných kapek naráží na vrstvu kapaliny vytvořenou na stěně. S výhodou se toto nachází ve spodní třetině trubkovité nádrže.

Velikost průměru výtokového otvoru není rozhodující. Přirozeně závisí na visknzitě vytékajícího prostředí a musí mít alespoň takovou velikost, aby mohl proudit vzduch.

Výtokový otvor s výhodou přechází ve výtokovou trubici, která má libovolný průměr, s výhodou však stejný nebo větší průměr než má výtokový otvor.

Tryska nebo trysky pro organické rozpouštědlo mohou být uspořádány sice na libovolném místě trubkovité nádrže nad zú žením, s výhodou se však nacházejí v oblasti přímo nad zaobleným zúžením.

Pro tangenciálně uspořádané rozstrikovací útvary přicházejí v úvahu trubičky nebo trysky a také za přítomnosti přívodního ^kroužku ve st^ěn^ác^{h k}omory ta^ké otvor^y v těchto stěnách. Výhodně se použijí trubičky.

Popsaná trubko/itá nádrž má velkou výhodu, že může být v chodu nejen při atmosférickém tlaku, nýbrž také za podtlaku. Může se tak bez dalšího nastavit podtlak až 0,001 MPa vycházeje z atmosférického tlaku.

Při podtlaku se odpaří část rozpouštědla, čímž následuje ochlazení vzniklého· roztoku nebo suspenze. Teplota směsi se může tímto způsobem snadno udržovat na nízké hladině, což je velice podstatné pro nepřetržité provádění.

Dosud nebylo nastavení teploty směsi tímto z^půso^bem -možné.

Jako organická rozpouštědla se rozumí takový ^kt-erá maj^í méně než ^0,1 hmot. % vody, to znamená, že se mohou použít zcela bezvodá rozpouštědla.

^Vho^dná roz^pou^št^ědla jsou: ^prim^é ne^bo rozvětvené alkany se 3 — 17 atomy uhlíku, cykloalkany, jako cyklopentan, cyklohexan, kromě toho- dekalin, benzen, toluen, xylen, ethylbenzen, methylenchlorid, chloroform, chlorid uN^Ký; mono^ Ш-, tri- a tetrachtorethylen, trichlorethan, chlorfluoralkan, jako- trichlortrilluorethan, chlorbenzen, chlorfluorbenzen, jako m-chlorbenzotrifluorid; dále ketony, jako aceton, methylethylketon, diethylketon, methylisobutylketon, cyklohexanon nebo estery, jako ethylester kyseliny octové nebo- ethery, jako diethylether, diisopropylether, dioxan nebo -alkoholy, jako- isopropylalkohol.

Obzvláště výhodný je dioxan, benzen, toluen, methylenchlorid. Je také možné použít za tlaku zkapalněné plyny.

Je ta^ké možné připravit suspenze ^kyanurchloridu ve směsích uvedených rozpouštědel.

Uvedená rozpouštědla se použijí při teplotě místnosti nebo- při nižších teplotách, až těsně před bodem tuhnutí.

Teploty směsí získaných způsobem podle vynálezu leží obecně v rozmezí 10 až 15 °C.

Teplota směsi závisí na mísícím poměru „rozpouštědlo — ^kyanurchloridová tavenina” ve směsi, který je obecně v rozmezí 6 : 1 až 1: 1 a na eventuálně použitém podtlaku.

Zarizern vhodné pro zfe^rn uvedenýc^{h k}yanurchloridových suspenzí nebo roztoků ^pracuje tásleďupcím z^půso^bem.

Kapalný kyanurchlorid — viz obr. 1 se přivádí přívodním potrubím 1 přes - koaxiálrn v^ytápěm 2 jednoskožkovou ne^bo dvojstožkovou tryskou 3 do mísící komory 5, to znamená trubkovité nádrže.

Rozpouštědla, která se mají přivést do- styku 5 rozStříkaným materiálem, proudí oddělenými převody ⁷ do^{- -} rozd&ovacfoo ^krouž ku s různými komorovými segmenty 9, viz také obr. 2.

Z těchto komorových segmentů 9 se roz^poušt^ědlo tan^genc^iálně rozstřmuje ^přes mírně nahoru řízené rozstřikovací útvary 8 do mísící komory 5.

Při použití jen jednoho přívodu 7 a jen jednoho rozstřikovacího- útvaru 8, například otvory v mfeirn ^komoře ^{5 p}rech^áz^{í př}ívo^d 7 přímo do útvaru 8 a komorové segmenty 9 odpadají.

Proud rozpouštědla má kromě složek v obvodovém směru jednu rychlostní složku v osovém směru. Kapalina se tak dostane na stonu rrnrifri komor^{y 5}. ^Zde vytvori kapalinovou vrstvu 4.

Když se přivádějí přívody 7, rozstřikovacími útvary 8 a komorovými segmenty 9 do mísící komory 5 různá rozpouštědla, nastává zde intenzívní promíchání těchto- přivedených kapalin, přičemž intenzita smíchání se může ještě zvýšit uvedením plynu nebo rozpouštědlových brýd přes rozstřikovací útvar 8.

Do- kapalinové vrstvy 4 se rozprašuje kyanurchlorid v^tupujto z trys^ky 3’. Úhel rozstřiku pro kyanurchlorid rozprášený z trysky 3 může být v rozmezí 15 až 150°, s výhodou v rozmezí 15 až 120°.

Forma rozstoiku se mění od vnitřního kužele přes plný kužel až k neuspořádané mlze, podle typu trysky.

Při dopadnutí rozstřikovaných - kapiček ztuhne a/nebo se roz^pustí rozstonaný ^kyanurchlorid v kapalinové vrstvě. Přivedená energie se odevzdá do- kapalinové vrstvy, nezávisle na tla^i v trucovité nádržk

Odtékající směs, která opouští mísící komoru 5 výtokovým otvorem 12, se vede do nádrže 14, která může být buď přímo, nebo potrubím 13 připojena — eventuálně uvolnitelně — na výtokový otvor 12 komory 5.

Tnuto způso^bem je možné nastavit v ^- mísl· cí komoře 5 a nádrži 14 známým zařízením, které je spojeno potrubím 16 s- nádrží 14, libovolný tlak tj. libovolný podt^ ne^bo přetlak, viz obr. 3 (známá zařízení k nastavení tlaku nejsou však na obr. 3 znázorněna).

Směs se odebírá na výtoku 15. Nádrž 14 může však také sloužit případně jako· reakční nádrž pro další zpracování nebo reakci.

Je však také možné nastavit podtlak nebo přetlak pomocí známého- zařízení přímo v potruM . I³ a odtékají sm^ěs je možno z potrubí 13 odvádět známým způsobem, přičemž se nepoužije připojená nádrž 14.

Mísící komora 5 a nádrž 14 znázorněná na obr. 1 -a 3 případně také potrubí 13, se mohou známým způsobem podle potřeby zahřívat nebo chladit, v. např. Ullmann: Enzyklopadie der technischen Chemie, sv. 1, 3, vydání, 1951, str. 743 ff a 796 ff.

Jako konstrukční materiály _ přicházejí v úvahu známé látky, viz citovaná literatura.

Objem mísící komory 5 se stanoví vlastnostmⁱ použitých, kapalm, přtóemz dr^áha rozstříkaných částic až k dopadnutí na kapalinovou vrstvu 4 se má udržovat co nejkratší.

Tím je možné prosadit ve velmi malé trubkovité n^ádr^{ži p}oměrné velk^á mno^žství, například je prosazené množství v příkladu 1 cca 1,2 1.

Nastavením určitého tlaku, jako· například podtlaku v trubkovité nádrži, se může tepelná energie rozstříkaného kyanurchloridu odvést stykem s vrstvou kapaliny.

Vyrobená suspenze nebo roztok kyanurchloridu v příslušném rozpouštědle opouští mísící komoru 5 výtokovým otvorem 12.

Pro lepší vytvoření kapalinové vrstvy jsou rozstřikovací útvary 8 tangenciálně mírně nařízené nahoru ke stěně mísící komory. Přesný úhel ohybu se stanoví v závislosti na rozpouštědle tak, že kapalinová vrstva dosáhne přímo trysky, ale nedotkne se jí.

Zaobleným zúžením, a tím docílenou silnější vrstvou kapaliny na tomto místě stěny se dosáhne, že se přes výtokový otvor ostatní stěny komory vždy pokryjí stejnoměrnou, tj. nepřerušenou vrstvou rozpouštědla. Tím se zaručí vysoká rychlost míšení. Rozprašovací kužel kapalného kyanurchloridu je označen číslem 6.

Počet ^přívodů 7 z^sí na ^prov^áděn^ém případě.

Při uvádění jen jediné látky dostačuje jeden přívod, k lepšímu rozprostření této ·látky mů^že v^šak ^být vhodn^{é p}oužít více pHvodů, viz napnMad obr. ^2; do^konce při přivdám vfce slo^žek, ^kter^é mohou ^být přiváděny také současně jako směs, je vhodný například rozdělovači kroužek zobrazený na obr. 2.

Kapalný kyanurchlorid se získá známým způsobem, například podle DE-PS 2 332 636.

S výhodou se použije podle způsobu dle vynálezu kapalný kyanurchlorid, jehož teplota· je 170 stupňů C, a který je zbavený chloru a chlorkyanu. K odstranění chloru a chlorkyanu jsou vhodné známé způsoby, jako· například deflegmatizace.

Technický pokrok způsobu podle vynálezu spo^čív^á v tom, že z^aná k^yanurchlorl· dová suspenze je jemnozrnná a spolehlivě se zabrání každému tvoření hrudek — kter^é mů^že ^ta^ké nasta^t je^dnoduc^hým vtétárnm kapalného kyanurchloridu do organického rozpouštědla.

Tím se odstraní nebezpečí zbytečně prodloužené reakční doby kyanurchloridu při rásleďujfcfch reafofch, ^která moWa ^dříve snadno- vést k vedlejším reakcím.

Je však také podstatné, že se mohou poprv^é phpravtt nepřetržhým z^působem ^buď roztoky, nebo suspenze kyanurchloridu, a sice podle momentální potřeby.

^K p^říprav^ě roztoků nebo suspenz^{í ky}anurchloridu se mohou po-uSt dokonce roz^pouš tědla, která jsou bezvodá, avšak reakcí s kyanurchloridem nebo samokondenzací mohou oďštépovat vo^d^ ja^ko na^př^íkla^d ketony, alkoholy nebo estery, protože jejich doba prodlení v trubkovité nádrži a teplota přípravy se může udržovat na nízké hladině.

Způsob podle vynálezu mohou blíže objasnit následující příklady.

Příklad 1

Vyhřívaným přívodním potrubím 1 se uvá^{dí k}a^palný k^yanurchlorid o te^ploté cca ¹⁶⁵ stupňů Celsia do jednosložkové trysky 3. Tryska má ^úhe^l rozstř^iku cco ⁹⁰°. ^přeltlak je 0,65 MPa. Tryskou 3 se rozstříká do· mísím ^kom^r^{y 5 320 kg}/h ^kyanurc^hloridu. Mísící komora 5 má průměr 100 mm a tlak asi 0,013 MPa.

1070 1/h toluenu se vede čtyřmi různými přívody 7 do komorových segmentů 9 a tvoří po· výstupu z 8 trubiček jako rozstřikovacích útvarů 8 kapalinovou vrstvu 4 v mísící komoře 5.

Kyanurchloridová a toluenová suspenze opouští mísící komoru 5 výtokovým otvorem 12 při 25,7% koncentraci kyanurchloridu.

Fotograficky stanovené spektrum zrna mělo 90 % částic <Z než 10 μΐη.

Příklad 2

Vyhřívaným přívodním potrubím 1 se uvádí kapalný kyanurchlorid o teplotě cca 170 stupňů Celsia do jednosložkové trysky 3. Tato tryska má otvor 2,6 mm a úhel rozstřiku cca 78°. Předtlak kapalného· kyanurchloridu jé 0,45 MPa. Tryskou 3 se rozstříká 340 kg/h kapalného kyanurchloridu do mísící komory 5. Tato mísící komora 5 má průměr 100 mm, tlak je 0,013 MPa.

¹¹⁰⁰ Vh acetonu se uve^de ^čt^yřmⁱ různými přívody 7 do komorových segmentů 9 a po výstupu z osmi trubiček jako rozstřikovacích útvarů 8 tvoří v mísící komoře 5 kapalinovou vrstvu 4.

^Sus^penze ^kyanurchlor^idu a acetonu opotótí mísící komoru 5 výtokovým otvorem 12. Koncentrace kyanurchloridu v suspenzi je 28,^{4 h}mot. %, te^plota odtélkajta sus^penze byla 14 °C.

^Foto-gra^flc^ky stanoven^é sjpektrum zrna nemělo žádné částice nad 100 μΐη.

Příklad 3

Vyhřívaným přívodním potrubím 1 se uvá^{dí k}a^pa^lný tyanurcMorid o to^ploté cca ¹⁷⁰ stupňů Celsia do jednosložkové trysky 3. Tryska má otvor 0,8 mm a úhel rozstřiku cca 78 °C. Předtlak taveniny je 0,6 MPa. Tryskou 3 se rozstříká 49 kg/h kyanurchloridu do mísicí komory 5. Mísící komora 5 m^{á p}rům^ěr ⁸⁰ mm a ttak O,⁴ MPa.

Čtyřmi protilehlými přívody 7 se vede osmi trubičkami jako rozstřikovacími útvary 8 do mísicí komory 5 kapalný n-butan v množství 610 1/h.

Odtékající směs se vede do pomocné ná drže. Z této nádrže se převede do relaxační nádrže, kde se při tlaku 0,01 MPa n-butan odpaří. Zbylý práškovitý kyanurchlorid má zrnitost z více než 95 % < než 100 ^m.

Claims (4)

1. P R E D Μ E T

   1. Způsob přípravy suspenze nebo roztoku kyanurchloridu v organickém rozpouštědle inkontaktním rozstříkáním kapalného kyanurchloridu a organického rozpouštědla, vyznačený tím, že se kapalný kyanurchlorid, s výhodou zbavený chloru a chlorkyanu, přivádí při teplotě v rozmezí jeho oblasti tání protiproudně к organickému bezvodému rozpouštědlu směšovací rychlostí vznikající při vyvolaném turbulentním proudění, přičemž kapalný kyanurchlorid vstupuje do kapalné vrstvy organického rozpouštědla, která se rozprostírá od vstupního místa rozstřikovaného organického rozpouštědla až ke vstupnímu místu rozstřikovaného kya nurchloridu a její největší tloušťka je na vstupním místě rozstřikovaného organického rozpouštědla.
2. 2. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že se kyanurchlorid přivádí za přítomnosti inertního plynu.
3. 3. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že jako organické rozpouštědlo se použije dioxan, benzen, toluen nebo methylenchlorid.
4. 4. Způsob podle bodu 1, vyznačený tím, že poklesem atmosférického tlaku na 0,001 MPa se sníží teplota směsi a nastaví se podle volby.