DD146183A5

DD146183A5 - Verfahren zur gewinnung von cyanurchlorid(ii)

Info

Publication number: DD146183A5
Application number: DD215677A
Authority: DD
Inventors: Goedecke; Liebert; Nischk; Ploetz; Puschner
Original assignee: Degussa
Priority date: 1978-10-05
Filing date: 1979-09-20
Publication date: 1981-01-28
Also published as: CH641787A5; HU182945B; AT364370B; CS219906B2; GB2035305B; IL58263A; US4245091A; SE446000B; GB2035305A; IT7968619A0; DE2843381A1; BE879181A; JPS5551074A; JPH0127067B2; BR7905299A; FR2439776B1; ES481918A1; IN153152B; IL58263A0; RO77778A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Cyanurchlorid in fester und fluessiger Form aus dem Reaktionsgemisch, das nach der Trimerisierung von Chlorcyan anfaellt. Das erfindungsgemaesze Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dasz man das Reaktionsgemisch in eine Apparatekombination einleitet, worauf das im Reaktionsgemisch enthaltende Cyanurchlorid je nach Temperaturregelung teilweise kondensiert, man d. fluessige Cyanurchlorid abnimmt, waehrend man das noch Cyanurchlorid enthaltende Restgas zur Gewinnung in fester Form einer Abscheidekammer zufuehrt, und dort das restliche Cyanurchlorid nach bekannten Verfahren gewinnt. Der technische Fortschritt des erfindungsgemaeszen Verfahrens liegt besonders in der Flexibilitaet des Verfahrens, mit dem wahlweise fluessige und feste Anteile an Cyanurchlorid aus dem Reaktionsgemisch gewonnen werden koennen.

Description

Verfahren zur Gewinnung von Cyanurchlorid

Anwendungsgebiet der Erfindung

Cyanurchlorid, das durch Trimerisieren von Chlorcyan mit Hilfe von Katalysatoren, vor allem Aktivkohle, gewonnen '•wird,' ist bekanntlich ein sehr interessantes Zwischenprodukt für verschiedene industrielle Sektoren, wie die Herstellung von Farbstoffen und Produkten für die Textilindustrie , sowie für Pharmazieutika, Produkte für die Landwirtschaft, aber auch solche für die Kunststoff-, Kautschuk« und SprengstoffIndustrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Cyanurchlorid fällt bekanntlich nach der Trimerisierung gasförmig an, zusammen mit nicht umgesetztem Chlorcyan und Chlor, sowie Nebenprodukten«

Es war lange Zeit üblich, dieses Reaktionsgasgemisch direkt in festes Cyanurchlorid zu überführen, z.B. durch Einleiten des Gasgemisches in von außen gekühlte Räume (s. "Ullmann", Enzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, 1954, Bd. 5, Seite 624 und 625 und 4, Auflage 1975, Band 9, Seite 652).

Oder durch Einführung in eine mit Wasser gekühlte Kugelmühle gemäß dem Verfahren der US-PS 3 256 070.

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cm /

— 2

Festes Cyanurchlorid fällt im allgemeinen pulverförmig an und -wird bisher überwiegend in dieser Form weiterverarbeiten

Ein Nachteil des festen Cyanurchlorids ist aber seine oft nicht einfache Handhabung_β

Bei seiner Abfüllung und Lagerung_f wie auch bei seiner Weiterverarbeitung -waren Vorsichtsmaßnahmen not?jendig_e

Außerdem war die Abscheidung in fester Form auch mit gewissen technischen Schwierigkeiten verbunden, da sich Cyanurchlorid zum Teil in Form grober Kristalle an den Wänden und Einbauten der Abscheidegefäße.und.Austragsaggregate absetzte.

Diese groben Kristalle mußten mechanisch abgeschlagen werden und führten dann zu einer deutlichen Qualitätsverschlechterung des Endproduktes,

Um die Abscheidung grober Kristalle zu vermeiden,, wurden inerte Kühlflüssigkeiten bei der Abscheidung des festen Oyanurchlorides über Düsen versprüht, s* DE-PS 1 266 308.

Dabei tragen aber .Verkrustungen an den Düsen und damit Verstopfungen auf· .

Aus Gründen der Arbeitshygiene und des Umweltschutzes sowie auch mit dem Aufkommen von immer mehr automatisierten Verfahren war es erforderlich, Cyanurchlorid in einer besser zu handhabenden und zu verarbeitenden Form zu gewinnen«

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Hierfür bot sich Cyanurchlorid in flüssiger oder gelöster Form an« Das Vorliegen von Cyanurchlorid in gelöster Form erfordert aber einen ziemlich großen Aufwand für die Bereitstellung und Rückgewinnung des Lösungsmittels,

Außerdem traten Abgasprobleme auf, die das Verfahren zusätzlich komplizierten, s. US-PS 3 539 565·

Auch muß sich das verwendete Lösungsmittel in jedem Fall nach dem späteren Verarbeitungszweck richten, und die Löslichkeit von Cyanurchlorid in den einzelnen Lösungsmitteln ist recht unterschiedlich*

Des weiteren sind Verfahren bekannt, die gasförmiges Cyanurchlorid unter Zuhilfenahme einer Hilfsflüssigkeit verflüssigen·

Diese Hilfsflüssigkeit - wie z.B. Phosphoroxychiorid - soll das Austreten des CyanurChlorids aus der Fraktionierkolonne verhindern«

Die Verwendung einer solchen Hilfsflüssigkeit erfordert aber eine aufwendige Apparatur zur Aufarbeitung und Rezyklierung der eingesetzten Hilfsflüssigkeit«sowie zur Reinigung des Abgases,

Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß gelegentliche Durchbrüche der Hilfsflüssigkeit in die flüssige Cyanurchloridphase zu erheblichen Qualitätseinbußen führten.

Trotzdem wäre es aufgrund der steigenden Bedeutung des flüssigen Cyanurchlorides und des hohen Marktanteils von pulverförmiger. Cyanurchlorid wünschenswert, wenn

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ein Verfahren existieren isöirde, nach dem beide Phasen in der gleichen Apparatur und auf einfachem Wege gewonnen -werden könnteno

Ziel der Erfindung

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Ziel der Erfindung ist also die Schaffung eines Herstellungsverfahrens für Cyanurchlorid» bei dem Cyanurchlorid weitgehend wahlweise in flüssiger oder fester Form gewonnen werden kann»

Der technische Fortschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt einmal - wie schon gesagt - in der Flexibilität des Verfahrens, mit dem wahlweise flüssige und feste Anteile an Cyanurchlorid aus dem Reaktionsgasgemisch im Anschluß an die Trimerisierung von Chlorcyan gewonnen werden könnenο

Zum anderen erfordert das technisch leicht durchführbare Verfahren nur wenige Verfahrensstufen, da das Verfahren ohne zusätzliche chemische Hilfsstoffe auskommt«

Darüber hinaus zeichnen sich die Endprodukte durch große Reinheit und - was das Festprodukt betrifft - durch eine besondere Feinkörnigkeit und sogar verbesserte Rieselfähigkeit aus*

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Gewinnung von Cyanurchlorid zur Verfügung zu stellen.

Es wurde nun gefunden» daß sich Gyanurchlorid kontinuier-

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lieh aus dem nach der Trimerisierung von Chlorcyan anfallenden Eeaktionsgasgemisch in fester und flüssiger Form gewinnen läßt, wenn man zur Gewinnung des Cyanurchlorids in flüssiger und fester Form das Reaktionsgasgemisch in eine Apparatekombination, im wesentlichen bestehend aus einer Abtriebskolonne und einem ihr nachgeschalteten Kondensator, bevorzugt einem Kopfkondensator} vorzugsweise oberhalb der Abtriebskolonne einleitet, und den Sumpf der Abtriebskolonne auf Siedetemperatur des Cyanurchlorids hält, v.orauf das im Reaktionsgasgemisch enthaltene Cyanurchlorid je nach Einregelung der Temperatur am Austritt des Kondensators im Bereich von 146 bis 190 ⁰C teilweise kondensiert, wonach man zur Gewinnung in flüssiger Form das flüssige Cyanurchlorid am unteren Ende der Abtriebskolonne als solches abnimmt, während man das den Kondensator verlassende, noch Cyanurchlorid enthaltende Eestgas, dessen Menge an Cyanurchlorid der am ' Austritt des Kondensators eingestellten Temperatur entspricht, zur Gewinnung in fester Form einer Abscheidekammer zuführt, und dort das restliche Cyanurchlorid nach bekannten Verfahren gewinnt·

Die Mengenanteile "flüssig-fest" an Cyanurchlorid, die man bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erhält, werden durch die Wahl der Gastemperatur am Austritt des Kondensators eingestellt.

Soll auch das pulverförmige, z.B. durch Desublimation gev^onnene Cyanurchlorid schließlich in flüssiger Form erhalten werden, so kann das in der Abscheidekammer erzeugte Festprodukt entweder aufgeschmolzen oder z.B. der Abtriebskolonne zugeleitet werden.·

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Es ist aber auch möglich, das Festprodukt direkt dem geschmolzenen Produkts das die Abtriebskolonne verläßt, zuzuführen s wobei es selbst ebenfalls aufgeschmolzen -wird«¹ Im Extremfall ist es also - falls gewünscht. - möglich, das gesamte, in dem Reaktionsgasgemisch enthaltene Cyanurchlorid in flüssiger Form zu gewinnen.

Das flüssige Cyanurchlorid wird außerdem vorzugsweise frei von Chlor und Chlorcyan gewonnen, z_eB« durch Aus·» treiben der gelösten Gase aus dem verflüssigten Cyanurchlorid®

Es ist durch das erfindungsgemäße Verfahren also ohne weiteres möglich, je nach Wunsch, einen Teil des Cyanur-Chlorids in flüssiger und den Rest in fester Form oder aber das gesamte Cyanurchlorid in flüssiger Form zu erhaltene

Ein solch flexibles Verfahren, das sich in ein und derselben Anlage durchführen läßt, war bisher noch nicht bekannte

Überraschenderweise hat sich aber auch gezeigt, daß selbst der pulverformige Anteil des Cyanurchloridsjder in der Abscheidakammer anfällt_s dem nach bekannten Verfahren gewonnenen pulverförmigen Cyanurchlorid überlegen istg da er aufgrund des hohen Restgasanteils, der den Kondensator verläßt, feinteiliger anfällt»

Die Restgasmenge, die den Kondensator verläßt, hängt bekanntlich ab von dem (Trimerisierungsgrad des Chlor» cyans im Reaktionsgasgemisch, d_eh© von der Beschaffenheit

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des Katalysators und damit den Bedingungen im Trimerisierungsteil»

Als Abtriebskolonne dienen herkömmliche Destillationskolonnen.

Als Kondensatoren werden bekannte Wärmeaustauscher, vorzugsweise Wärmeaustauscher mit Rohrbündeln, eingesetzt. Diese Kondensatoren können der Abtriebskolonne entweder nachgeschaltet oder - wie schon gesagt - bevorzugt als Kopfkondensatoren angeordnet seih.

Die Wärmeabführung geschieht vorzugsweise durch bekannte Wärmeübertragungsmedien.

Zwar ist es möglich, das Reaktionsgasgemisch direkt in die Abtriebskolonne einzuführen, aber es hat sich als energetisch günstig erwiesen, das Reaktionsgas oberhalb der Abtriebskolonne in die Apparatekombination einzuleiten. Besonders günstig ist der Einbau eines Zwischenelementes in die Apparatekombination, und zwar zwischen der Gaseinführung oberhalb der Abtriebskolonne und dem Kondensator,

In diesem Zwischenelement erfährt das zu kondensierende Reaktionsgasgemisch eine Zwischenkühlung, bevor es in den Kondensator eintritt· .

Das erfindungsgemäße Verfahren arbeitet umweltfreundlich, da die in den Restgasen enthaltenen schädlichen Komponenten, wie z.B. Chlor und Chlorcyan, durch übliche Wasohprozesse ent~fernt und gegebenenfalls wieder in die Chlor»

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cyanherstellung zurückgeführt werden können·

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von Abbildung 1 und dem Beispiel näher erläutert«

In Abbildung 1 wird durch die Rohrleitung 1 das überhitzte Reaktionsgasgemischs das sich aus Cyanurchloriddampf und dem Restgas aus Chlor, Chlorcyan und Inertgasen zusammensetzt und das den hier nicht gezeigten Trimerisie» rungsreaktor verläßt_s in die Apparatekombination 2 geleitete

Die Apparatekpmbination besteht aus cfer Abtriebskolonne 2 b und dem Kopfkondensator 2 C₀

Gegebenenfalls kann durch Einschiebung des Zwischenelementes 2 a die Abkühlung des Dampfgemisches auf Sattdampf*= temperatur erfolgen _t wobei ein Teil des aus dem Kondensator ablaufenden Cyanurchloridkondensates erneut verdampft«,

Ohne Zwischenelement 2 a wird das Dampfgemisch direkt unterhalb des Kopfkondensaters 2 c eingeführt und dort gekühlte

Ein Teil des in die Apparatekombination 2 eintretenden Cyanurchloriddampfgemisches wird im Kopfkondensator 2 c verflüssigt, der restliche Anteil wird gemeinsam mit den nicht kondensierten Gasen über die Leitung 4 der Abscheide« kammer 5 zur Festabscheidung zugeführt_e

Das Verhältnis von kondensiertem zu gasförmig bleibendem

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Cyanurchlorid vdrd mit Hilfe der Temperaturmeß- und Regelst eile 3 am Austritt des Kopfkondensators 2 c eingestellt·

Der in der Abscheidekammer 5 anfallende Feststoff gelangt über Leitung 6 in den Vorratsbehälter 7 und kann über Leitung 7a entnommen γ,/erden. ...

Aus dem Vorratsbehälter 7 werden die auszuschleusenden Eestgase über die Leitung 8 abgesaugt und an eine Abgasreinigungsstufe abgegeben (nicht dargestellt).

Im Abtriebsteil der Abtriebskolonne 2 b werden die im verflüssigten Cyanurchlorid gelösten Restgase, vor allem Chlor und Chlorcyan, entfernt·

Dazu ist eine Sumpftemperatur erforderlich, die größer oder gleich der Siedetemperatur des flüssigen Cyanurchlorids bei dem entsprechenden Kolonnendruck ist und die mit Hilfe des Verdampfers 9 aufrechterhalten wird»

Die so hergestellte, von Restgasen gereinigte Cyanurchloridschmelze wird durch die Leitung 10 dem Vorratsbehälter 11 zugeführt, aus dem sie über Leitung 11 a entnommen werden kann₀ ' .

Für den Pail, daß auch das in der Abscheidekammer 5 hergestellte feste Cyanurchlorid in flüssiger Form vorliegen soils wird das feste Cyanurchlorid entweder über Leitung 16 dem Sumpf der Abtriebskolonne 2 b oder über Leitung 17 dem Vorratsbehälter 11 zugeführt«

Alle Apparateteile und Leitungen, die Cyanurchloridschmel-

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zen enthalten oder führen^ müssen auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes von Cyanurchlorid beheizt werden«

Bin Gemisch aus 981 kg Cyanurchloriddampf und 70 kg Re st gas (ITps Cl₂, ClCF, CO₂) wird der Abtriebskolonne 2 b stündlich zugeführte Der Druck des Gemisches beträgt 794· Torr und seine Temperatur 225 ⁰C.

Nach der Abkühlung auf die Sattdampftemperatur von-191 ⁰C in dem Zwischenelement 2 a wird das Gemisch im Kopfkondensator 2 c auf 150 ⁰C abgekühlt» Zur Abscheidung der gelösten Restgase im verflüssigten Cyanurchlorid v/ird dem in der Kolonne herablaufenden Flüssigkeitsstrom ein Cyanurchloriddampfstrom von 196 kg/h aus dem Sumpf entgeg enge führt _e

Im Sumpf der Kolonne fallen 891 kg/h praktisch reiner Cyanurchloridschmelze an_e

Das mit Cyanurchlorid gesättigte Restgas von 150 ⁰C verläßt den Kopfkondensator -2 c und wird über die Leitung 4- der Abscheidekammer 5 zugeführt»

Nach der Abscheidung des partikelförmigen Cyanurchloridmassenstroms von 90 kg/h aus dem Gemisch von gasförmigem Cyanurchlorid und Restgas v;erden die feinteiligen Cyanurchloridpartikel und das Restgas durch die Lei tung 6 in den Vorratsbehälter 7 geförderte

Falls gewünschtg kann der angefallene ^Feststoffteil ent-

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weder über Leitung 16 in den Sumpf der Abtriebskolonne 2 b bzw« über Leitung 17 in den Vorratsbehälter 11 geführt v/erden. In diesem Fall liegen die gesamten eingeführten 981 kg Cyanurchlorid als Schmelze vor*

Der Restgasmassenstrom mit einem Cyanurchloridanteil von kleiner als 0,1 Gew_e-% wird aus dem Vorratsbehälter der Abgasreinigung über die Leitung 8 zugeführt·

Das Restgas setzt sich wie folgt zusammen:

Cl CN

Cl₂ 54 Gew.%

CO₂ 27 Gew.%

N₂ 5? Gew.%

Die Kornverteilung des Cyanurchlorids, das in der Abschei· dekammer angefallen war, entsprach folgenden Werten:

	<	50	um	29	,0	Ge?;	*%
			f
50		71	um	17	,9	Gew	.%
72	am	160	,um
101		160	um	4	,8	Gew	>%
	>	160	um'·		,3	Gew

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Claims

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fp λ esa -{ape

S> @ / f ►» 12 -

Erfindu&gsanspruch

1_e Verfahren zur Gewinnung von Cyanurchlorid in fester und flüssiger Form aus dem Reaktionsgemische das nach der Trimerisierung von Ghlorcyan anfällt_s gekennzeichnet dadurchj daß man zur Gewinnung des Cyanurchlorids in flüssiger und fester Form das Reaktionsgasgemisch in eine Apparatekombination₉ im wesentlichen bestehend aus einer Abtriebskolonne und einem ihr nachgeschalteten Kondensator, bevorzugt einem Kopfkondensator, vorzugsweise oberhalb der Abtriebskolonne einleitet, und den Sumpf der Abtriebskolonne auf Siedetemperatur des Cyanurchlorids hält, worauf das im Reaktionsgasgemisch enthaltene Cyanurchlorid je nach Sinregelung der Temperatur am Austritt des Kondensators im Bereich von 146 bis 190 ⁰C teilvi/eise kondensiert_s wonach man zur Gewinnung in flüssiger Form das flüssige Cyanurchlorid am unteren Ende der Abtriebskolon« n© als solches abnimmt,während man das den Kondensator verlassende, noch Cyanurcnlorid enthaltende Restgass dessen Menge an Cyanurchlorid der am Austritt des Kondensators eingestellten Temperatur entspricht_s zur Gewinnung in fester Form einer Abscheidekammer zuführt, und dort das restliche Cyanurchlorid nach bekannten Verfahren gewinnt*

2» Verfahren nach Punkt 1_S gekennzeichnet dadurch_s daß man das in flüssiger Form anfallende Cyanurchlorid im Anschluß an die Kondensation in der Abtriebskolonne von gelöstem Chlor und Chlorcyan befreit,

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Verfahren nach Punkten 1 und 2_t gekennzeichnet dadurch^ daß die Mengenanteile des letztlich in flüssiger oder fester Form abgeschiedenen Gyanurchlorids durch Wahl der Gastemperatur am Austritt des Kondensators eingestellt werden.

Hierzu 1 Seife Zeichnungen