CS221530B2 - Method of preparation of the suspensions or solutions of the kyanurchloride in organic solvent containing water - Google Patents

Description

Vynález se týká způsobu přípravy suspenzí nebo roztoků kyanurchloridu v organickém rozpouštědle obsahujícím vodu.

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 průmysl, produktů pro' zemědělství, ale také pro .průmysl plastických hmot, kaučuku a trhavin. ,

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

Bylo dlouhou dobu běžné převést tuto plynnou reakční směs přímo' na pevný kyanurchlorid, například uváděním plynné směsi do zvenčí chlazeného prostoru (v. „Ullmann“, Euzykliopádie 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 č. 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 rozpouštěné formě.

Je známa řada způsobů, podle kterých ' se vnese kyanurchlorid v pevné formě do organického rozpouštědla (DE-AS 1 964 619) do vody (DE-OS 1 545 840) net» do. silně ochlazeného organickovodného systému (DE-AS 1 695 117), načež se nechá takto získaný kyanurchtoridový roztok nebo suspenze co. možná nejrychleji po jejich přípravě reagovat.

Problém při přípravě těchto suspenzí nebo roztoků je však snadná hydrolyzovatelnost kyanurchloridu na kyselinu kyanatou, která začíná již za přítomnosti nepatrného množství vody — jako např. v technických rozpouštědlech a případně může postupovat až k explosi, nehledě na ztráty samotného kyanurchloridu, v. R. Rys., A. Schmitz a H. Zollinger·; Helv. Chim. Acta 54, 1, 14 (1971), str. 163 ff.

Obzvláštní význam mají však pro snadnou dostupnost k přípravě kyanurchloridových suspenzí nebo roztoků přímá technická rozpouštědla, také organicko-vodné systémy.

Je .ovšem známé, že se získají neutrální, vodné suspenze kyanurchloridu, když se nechá roztavený kyanurchlorid vtéci do vody, v. DE-PS 1 670 731.

Takto získaná suspenze byla však čistě vodného typu, tj. bez organického rozpouštědla, což jak známo zvyšuje za přítomnosti vody možnost rozpuštění kyanurchloridu a tím nebezpečí hydrolýzy na kyselinu kyanatou.

Tato, hydrolýza může dosáhnout ve vodných organických rozpouštědlech takové rychlosti, že nastane explose.

Způsob podle DE-PS 1 670 731 se nemohl použít v organíckovodných systémech, protože doby prodlení kyanurchloridových suspenzí v uvedených aparaturách byly příliš dlouhé, obzvláště, když se Současně bere zřetel na teplotu směsi rozpouštědla a kyanurchloiridu.

Podle údajů ' v uvedeném patentním spise byla teplota vodné suspenze při poměru míšení vody ke kyanurchloridu 4:1 téměř 50 stupňů Celsia při použití vody o teplotě 20 stupňů Celsia, aby se připravila z kyanurchlloridiové taveniny suspenze. Při menším poměru míšení byla teplota směsi ještě mnohem vyšší.

Větší poměry míšení než 4 :1 neměly podle údajů v uvedeném patentním spise za následek žádný značný pokles teploty směsi, protože · se tato blížila mezní hodnotě, která leží při použití vody 20 °C teplé při teplotě asi 45 °C.

Protože mohly použité aparatury pracovat pouze při atmosférickém tlaku, bylo nemožné snížením tlaku současně snížit teplotu a tím nařídit nižší teplotu směsi.

Účelem vynálezu je proto způsob přípravy kyanurchloridových suspenzí nebo roztoků v organickém rozpouštědle obsahujícím vodu za odstranění nebo silného snížení hydrolýzy kyanurchloridu.

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

Způsob 'přípravy ' suspenzí nebo .. roztoků kyanurchloridu v ' organickém rozpouštědle obsahujícím ' vodu ' inkontaktním rozstřikováním '' kapalného ' kyanurchloridu a organického rozpouštědla obsahujícího vodu se vyznačuje ' tím, že se . kapalný kyanurchlorid, s výhodou zbavený chloru a chlorkyanu, přivádí při teplotě . v rozmezí . jeho .oblasti tání protiproudně k organickému rozpouštědlu obsahujícímu vodu směšovací rychlostí vznikající při turbulentním proudění vyvolaném mechanickým prostředkem, plynem nebo třepáním, přičemž kapalný kyanurchlorid vstupuje do kapalné vrstvy organického rozpouštědla obsahujícího vodu, která se rozprostírá od vstupního místa rozstřikovaného organického rozpouštědla obsahujícího vodu až ke vstupnímu místu rozstřikovaného kyanurchloridu a její největší tloušťka je na vstupním. místě rozstřikdvvného organického rozpouštědla obsahujícího' vodu.

Kyanurchlorid se přivádí případně za přítomnosti inertního plynu.

Jako rozpouštědlo obsahující vodu se použije takové, které má obsah vody v rozmezí 0,1 až 50 hmot. %, například alifatické nebo cykloalifatické ketony s 1 až 6 atomy vodíku.

Způsob se provádí tak, že se kapalný kyanurchlorid rozstříká rozprašovací tryskou, která se nachází na vrcholku trubkovité nádrže, do této nádrže, přičemž tatlo trubkovitá nádrž je nahoře uzavřená nebo uzavritelná a zaobleně se zužuje dolů к výtokovému otvoru a ve které další složka vystupuje jednou nebo s výhodou více tryskami, s výhodou tryskami z hladké oceli, které se nacházejí nad zúžením a sestávají z jednoho nebo více rozstřikovacích útvarů uspořádaných tangenciálně 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 komory až к trysce pro kyanurchlorid, přičemž tloušťka této vrstvy je větší na zaobleném zúžení než na ostatních stěnách komory.

Kapalný kyanurchlorid se přivede do trysky s výhodou vytápěným potrubím.

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

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

Zúžení může s výhodou u trubkovité nádrže začínat vždy tam, kde asi 50 % rozstříkaných částic naráží na vrstvu kapaliny vytvořenou na stěně. S výhodou se toto nachází ve ispodní třetině trubkové nádrže.

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

Výtokový otvor se s výhodiou převádí na výtokovou trubici, která má libovolný průměr, s výhodou však stejný nebo větší průměr než má výtokový otvor.

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

Pro tangenciálně uspořádané riozstřikovací útvary přicházejí v úvahu trubičky nebo trysky a za přítomnosti přívodního' kroužku ve stěnách komory také otvory v těchto stěnách.

Výhodně se použijí trubičky.

Popsaná trubkovitá 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.

Odtékající směsi, která opouští mísicí ko6 moru 5 výtOikovým otvorem 12, se vede do niádrže 14, která může být buď přímo, nebo výtotovým potrubím 13 připojena —- eventuálně uvolnltelně — na výtokový otvor 12 mísicí komory 5.

Tímto způsobem je možné nastavit v mísící komoře 5 a nádrži 14 známým zařízením, které je spojeno potrubím 16 s nádrží 14 libovolný tlak, tj. libovolný podtlak nebo přetlak, viz obr. 3 (známá zařízení к 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 známým zařízením přímo ve výtokovém potrubí 13 a odtékající směs z výtokového potrubí 13 odvádět známým způsobem za odstranění připojené nádrže 14.

Mísicí komora 5 a nádrž 14 znázorněné na· obr. 1 a 3, případně také výtokové potrubí 13, se mohou známým způsobem podle potřeby zahřívat nebo chladit, v. např. Ullmann: Enzykllopádie der technischen Chemie, sv. 1, 3. vydání, 1951, str. 743 ff a 769 ff.

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

Objem míslicí komory 5 se stanoví vlastnostmi použitých kapalin, přičemž dráha roizstríkaných částic až к dopadnutí na kapalinovou vrstvu 4 se má udržovat co· nejkratší.

Tím je možné prosadit ve velmi malé trubkovité nádrži poměrně velké výkony, například je objem v příkladu 1 cca 1,21.

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 velíce podstatné pro nepřetržité provádění.

Jako rozpouštědla obsahující vodu se například použijí přímé nebo rozvětvené alkany se 3 až 17 atomy uhlíku, cykloalkany, jako cyklopentan, cyklohexan, kromě toho dekalin, benzen, toluen, xylen, ethylbenzen, methylenchlorid, chloroform, chlorid uhličitý, mono-, di-, tri- a tetrachlorethylen, trichlormethan, chlorfluoralkan jako trichlortrifluorethan, chlorbenzen, chlorfluorbenzen, jako m - c hl oř b enzotr i f 1 uor.i d, dále ketony, jako' aceton, methylethylketlon, dlethylketon, methylisobutylketon, cyklohexanon nebo estery, jako ethylester kyseliny octové nebo ethery, jako diethylether, diisiopropylether, ditoxan nebo alkoholy, jako isopropylalkohol.

Je-li nutné, mohiou se přpravit také suspenze nebo roztoky kyanurchloridu ve směsích těchto látek.

Výhodným rozpouštědlem je aceton, nebo· technický aceton, methylethylketon, methylisobutylketon, diloxan, benzen, toluen nebo směs aceton-toluen.

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

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

Teplota směsi závisí přirozeně jak na mísícím poměru „rozpouštědlObkyanurchlioTidová tavenina,“ který je obecně v rozmezí 6 : 1 až 1 : 1, tak také na množství vlody, které je přítomno v organickém rozpouštědle, a na event. použitém podtlaku.

Stoupající teplota směsi a stoupající obsah vody napomáhají přirozeně hydriolýze; přitom se zdá, že stoupající obsah vody je nejsilněji působícím parametrem.

Zařízení vhlodné pro získání uvedených kyanurchloridových suspenzí nebo roztoků pracuje následujícím způsobem.

Kapalný kyanurchlorid — viz obr. 1 — se přivádí přívodním potrubím 1 přes koaxiální vytápění 2 jednosložkiolvou nebo dvojsliožkovOu tryskou 3 do mísící komory 5, to znamená trubkovité nádrže.

Rozpouštědla, která se mají přivést dio styku s rozstřikovaným materiálem, proudí oddělenými přívody 7 do rozdělovacího kroužku s různými komorovými segmenty 9, viz také obr. 2.

Z těchto komorových segmentů se rozpouštědlo tangenciálně rozstřikuje přes mírn& nahoru řízené rozstřikiovací útvary 8 do mísící komory 5.

Při použití jen jednoho přívodu 7 a jen jednoho například otvoru jako rozstřikiovacího útvaru 8 v mísící komoře 5 přechází přívod 7 přímo d<o útvaru 8 a komorové segmenty 9 odpadají.

Proud rozpouštědla má kromě složek v obvodovém šměru jednu rychlostní složku v osovém směru. Kapalina se tak dostane na stěnu míísicí komory 5. Zde vytvoří 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, jeho intenzita se může ještě uvedením plynu nebo rozpouštědlových brýd přes rozstřikiovací útvar 8.

Do kapalinové vrstvy 4 se rozprašuje kyanurchlorid vystupující z trysky 3. Úhel rozstřiku pro kyanurchliorid rozprášený z trysky 3 může být v rozmezí 15 až 150°, s výhodnou v rozmezí 15 až 120°.

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

Při dopadnutí rozstříkaných částeček ztuhne a/nebo se rozpustí roizstříkaný kyanurchlorid v kapalinové vrstvě. Přivedená energie se odevzdá do kapalinové vrstvy, nezávisle na tlaku v trubkovité nádrži.

Nastavením určitého' tlaku, jako například podtlaku v mísící komoře 5, se může tepelná energie rozstříkaného kyanurchloridu odvést stykem s vrstvou kapaliny.

Vyrobená suspenze nebo roztok kyanurchloridu v příslušném rozpouštědle opouští komoru výtoikiovým otvorem 12.

Prio lepší vytvoření kapalinové vrstvy jsiou nozstřikiovací útvary 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. nepřerušovanou vrstvou rozpouštědla. Tím se zaručí vysoká rychlost míšení.

Rozprašlovací kužel kapalného kyanurchloridu je označen číslem 6.

Počet přívodů 7 závisí na prováděném případě.

Tak při uvádění jen jediné látky dostačuje jeden přívod, к lepšímu rozdělení této látky může však být výhodné použít více přívodů, víz například obr. 2; při použití více složek, které mohou být přiváděny také současně jako směs, je vhodný například rozdělovači kroužek popsaný na obr. 2.

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

S výhodou se použije podle způslobu dle vynálezu kapalný kyanurchlorid, jehož teplota je 170 °C, ,a který je zbaven chloru a cihlorkyanu. К odstranění chloru a chlor kyanu jsou vhodné známé způsoby, jaklo například deflegmatizace.

Suspenze a roztoky kyanurchloridu připravené způsobem podle vynálezu mají při opouštění aparatury velice nepatrný hydrolyzační stupeň, protože se miohou udržlovat doby prodlení a teplota přípravy na nízké hladině.

Tyto suspenze nebo roztoky se mfohou podle obsahu vody skladovat až hodiny při teplotě, při které opouštějí aparaturu.

Vzniklé suspenze jsou kromě toho velmi jemnozrnné, zabrání se každému tvoření hrudek.

Tímto způsobem se mohou připravit nepřetržitým způsobem buď rioztoky, nebo suspenze piodle momentální potřeby.

Vynález bude objasněn v následujících příkladech.

Příklad 1

Vytápěným přívodním potrubím 1 se uvádí kapalný kyanurchlorid o teplotě cca 170 °C dO' jednosložkové trysky 3. Tryska má otvlor 2,6 mm a úhel rozstřiku cca 78°. Předtlak taveniiny je 0,45 MPa. Tryskou 3 se rozstříká do mísící komory 5 340 kg/h kapalného kyanurchloridu. Mísící komora 5 má průměr 100 mm a tlak 0,013 MPa.

1100 1/h acetonu, který obsahuje 2 hmot, procent vody, se vede čtyřmi různými přívody 7 do- komorových segmentů 9 a tvoří po výstupu z osmi trubiček jako rozstřiko221530 vací útvar 8 kapalinovou . vrstvu 4 v mísící komoře 5.

Suspenze kyanurchloridu a acetonu popouští mísící komoru 5 výtokovým otvorem 12. Koncentrace kyanurchloridu v suspenzi je 28,4 hmot %; teplota vtékající suspenze byla 14 °C.

Po jedné hodině stání směsi byl hydro^lyzacm stupeň kyanurchloridu pod 0^,3 %.

Fotograficky stanovené spektrum zrna nevykazlovalo žá-dn^é částice na^{d 100} .^m.

Příklad 2

Provedení pokusu je oproti příkladu 1 změněno' v tom, že otvor trysky pro kyanur chlorid je 1,0 mm; úhel rozstřiku cca 45°; předtlak kyanurchloridu 0,19 MPa; množství kyanurchloridu 33,4 kg/h; průměr mísící komory 50 mm a množství acetonu 82 1/h. PMvod acetonu se ^prov^ádí jen jedinou trubičkou jako rozstřikovacím útvarem 8 a přívodem 7, zatímco se další trubičkou jako rozstřikovacím útvarem 8 a dalším přívodem ^{7 při}v^{ádí 300} Vh ^dus^íku. Obsah vo^dy přivedenou acetonu ^{byl 0,}5 hmot. °/o.

Výsledná koncentrace kyanurchloridu byla ³⁴ hmot. %. Teplota edtékajírn suspenze byla cca 13 °C.

Po jedné hodině stání směsi při teplotě směsi byl hydrolyzační stupeň kyanurchioridu pod ^0,3 °/o.

Příklad 3

Provedení pokusu byl.o· oproti příkladu 2 změněno následujícím způsobem:

^Obsah vody v acetonu b^{yl 20} hmot. % a výsledná koncentrace kyanurchloridu byla 3⁴ hmot. %. K^yanurchlori^dová suspenze byla v 5 minutách ochlazena na —20 °C a po jedné hodině stání měla hydrolyzační stu^pe^ň kyanurchloridu pod ^0,5 %.

Fotograficky stanovené spektrum zrna nevykazovalo žádné částice nad 100 /zm.

Příklad 4

Oproti příkladu 1 byly provedeny následující změny:

Otvor trysky pro kyanurchlorid byl 1,1 milimetru, předtlak 0,6 MPa a množství kyanurchloridu ⁴°,5 ^kg/^h. Dvěma přívod^{y 7} a čtyřmi trubičkami jako rozstřikovacím útvarem 8 bylo přivedeno do mísící komory 5 608 ^kg/h acetonu a dvěma přívody 7 a čtyřmi trubičkami jako rozstřikovacím útvarem 8 259 kg/h toluenu.

Výsledná kyanurchloridová koncentrace b^yl.a ^4,5 %.

Po jedné .hodině stání roztoku kyanurchloridu byl hydrolyzační stupeň kyanurchltoridu pod ^0,3 %.

P ř . í k 1 a d 5

Provedení pokusu se lišilo· od příkladu 1 v následujícím:

Otvor trysky pro kyanurchlorid byl 1,85 milimetru, předtlak 0,6 MPa a množství kyanurchloridu l^{18 kg/h}. ^Místo acetonu se ^pou^žno 9⁸⁰ k^g/h meth^yleth^ylketonu.

Výsledná kyanurchloridová koncentrace v tomto· ^prost^ed^í b^yla ^10,7 %.

Claims (5)

1. Způsob přípravy suspenzí nebo roztoků kyanurchloridu v organickém rozpouštědle obsahujícím vodu inkontaktním nozstříkáním kapalného kyanurchloridu a organického rozpouštědla obsahujícího· vodu, vyznačený tím, že se kapalný kyanurchlorid, s výhodou zbavený chloru a chlorkyanu, přivádí při teplotě v rozmezí jeho oblasti tání protiprioudně k organickému rozpouštědlu obsahujícímu vodu směšovací rychlostí vznikající při turbulentním proudění vyvolaném mechanickým prostředkem, plynem nebo třepáním, přičemž kapalný kyanurchlorid vstupuje dO kapalné vrstvy organického rozpouštědla obsahující vodu, která se rozprostírá od vstupního místa rozstřikovaného organického rozpouštědla obsahujícího vodu, až ke vstupnímu místu rozstřikovaného kyanurchloridu a jej největs^í tloušť ka je na vstupním místě rozstřikovaného organického rozpouštědla obsahujícího vodu.

2. Způsob podle bodu 1, · vyznačený tím, že se kapalný .kyanurchlorid přivádí za přítomnosti inertního plynu.

³. ^Způsob ^po^dle bo^du 1 vyznačený ^tím^, že jako rozpouštědlo obsahující vodu se použije takové, které má obsah vody v rozmezí 0Д a^{ž 50} hmlot %.

4. Způsob podle bodů 1 až 3, vyznačený tím, že jako rozpouštědlo obsahující vodu se použijí alifatické nebo cykloalifatické ketony s 1 až 6 atomy uhlíku.

5. Způsob· podle bodů 1 až 4, vyznačený tím, že poklesem atmosférického tlaku v trubkovité nádrži na 0,001 MPa se sníží teplota směsi a nastaví se podle volby.