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Verfahren zur Gewinnung von festem Cyanursäurechlorid Die vorliegende
Erfindung betrifft ein neues Verfahren, um festes Cyanursäurechlorid aus einem Dampfstrom,
der dampfförmiges Cyanursäurechlorid enthält, zu g-winnen.
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Bei dem bekannten Verfahren zur katalytischen Umwandlung von Chlorcyan
in Cyanursäurechlorid mittels eines festen Katalysatorbettes erhält man dampfförmiges
Cyanursäurechllo,ri,d, das noch etwas nicht umgewandeltes Chlorcyan enthält. Die:
Menge an Chlorcyan, die in den. abströmenden Gasen anwesend ist, kann gesteuert
werden, indem man die Bedingungen in dem Reaktor so@ abändert, daß eine mehr oder
weniger vollständige- Umwandlung von Chlorcyan in Cyanursäurechlorid erfolgt.
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Wenn die Umwandlung in dem gewünschten Ausinafl erfolgt ist, so. erhebt
sich das Problem, festes Cyanursäurechlo,rid aus dem Dampfstrom zu gewinnen. Dies
kann in verschiedener Weise geschehen.
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Bei einem der Verfahren. bedient man sich eines Desublimators. Dabei
wird der Cyanursäurechloriddampf in diesen geleitet, worin. das Cyanursäurechlorid
unter Umgehung der flüssigen Phase direkt in einen festen Stoff übergeführt wird.
Ein solches Verfahren ist bisher vielfach angewendet worden. Es erfordert jedoch
eine große Kühlfläche und außerdem Gefriermittel, damit die Wände des Gefäßes kalt
genug sind, um die Desublimierung zu bewirken. Da ein Ausfrieren im Vergleich mit
Wasserkühlung verhältnismäßig kostspielig ist, so bedeutet dies einen Nachteil des
Verfahrens. Außerdem wird ein aus sehr feinen staubförmigen Teilchen bestehendes
Produkt erhalten. Schließlich kann die Verwendung eines Desublimators große Mengen
an Verdünnungsgas erforderlich machen., um die Bedingungen herzustellen, die die
direkte Umwandlung von dampfförmigem in festes Cyanursäurechlorid ermöglichen. Das
Verdünnungsgas muß in den. Reaktor zurückgeleitet oder sonstwie fortgele:itet werden,
wobei die Handhabung dieses Ma.türials weitere Schwierigkeiten bietet. Schließlich
ergibt sich bei Verwendung eines Desublimators das Problem, die Wände von abgelagertem
Material freizuhalten, damit die gewünschte Wärmeübertragung stattfinden kann.
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Ein weiteres Verfahren zur Gewinnung von festem aus dampfförmigem
Cyanursäurechlorid besteht in der Kondensation von Cyan.ursäurechloriddampf mit
flüssigem Chlorcyan. Auch dabei muß jedoch ausgefroren werden; außerdem wird ein,
außerordentlich feines, schwer zu handhabendes Produkt gebildet.
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Ein weiteres Verfahren besteht darin., daß man den Cyanursäurechloriddampf
unter solchen Bedingungen durch einen rohrförmigen Kühler leitet, daß hohe Strömungsgeschwindigkeiten
auftreten. Der Hauptnachteil dieser Methode besteht darin, daß bei dem praktisch
auftretenden Druckabfall die Geschwindigkeit nicht ausreichen kann, um die: Rohre
von Verschmutzung freizuhalten.
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Zweck der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, das die oben angegebenen.
Nachteile nicht aufweist und bei welchem insbesondere als Mittel zur Abführung von.
Wärme die! übliche, Wasserkühlung angewendet wird. Bei dem anspruchsgemäßen Verfahren
treten die Schwierigkeiten des Verschmutzens und der Bildung eines sehr feinen Produktes
nicht auf.
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Dies wird in, überraschend einfacher Weise erreicht, indem man den
Cyanursäurech.lo,riddampf mit Toluol in Berührung bringt. Die Menge an Toluol wird
so gewählt, daß dieses im wesentlichen vollständig in Dampf umgewandelt wird, während
gleichzeitig im wesentlichen der gesamte Cyanursäurechloriddampf in flüssiges Cyanursäurechlorid
umgewandelt wird. Das flüssige Cyanursäurechlorid wird dann. durch übliche Maßnahmen
gekühlt, um festes Cyanursäurechlorid in irgendeiner gewünschten Form zu gewinnen.
Das dampfförmige To1uol wird wieder verflüssigt, das flüssige Toluol zurückgeleitet
und durch weitere Mengen `an zuströmendem Cyanursäurechloriddainpf wieder verdampft.
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Die erste Stufe des Verfahrens besteht darin., daß man den Cyanursäurechlorid
enthaltenden Dampf mit Toluol, einem inerten flüssigen Wärmeaustauschmittel, in
Berührung bringt. Die Berührung erfolgt vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise,
in einer Kolonne. Der Dampfstrom tritt am unteren Ende der Kolonne ein, während
das Wärmeübertragungsmittel
am oberen Ende der Kolonne zuströmt,
Die Berührung beider Medien erfolgt direkt. Die Menge an Toduod wird, wie schon
erwähnt, so gewählt, daß die von dem eintretenden Dampfstrom an das Toluol abgegebene
Wärme ausreicht, um die Kondensation von dampfförmigem in flüssiges Cyanursäurechlorid
zu ermöglichen. Die diese Menge übersteigende 1lenge an Toluol strömt durch die
Kolonne abwärts und erleichtert dadurch die Sammlung von Cyanursäurechlorid an ihrem
unteren Ende. Wenn das Dampfvolumen sich zufolge von Veränderungen im Reaktor ändert
oder wenn der Cyanursäurechloridgehalt des Da.mpfstrome;s sich ändert, so kann die
Menge an Toluol leicht entsprechend geändert werden. .'Nicht verdampftes Toluod
strömt als Flüssigkeit zum unteren Ende der Kolonne, wo es durch einen Verdampfer
leicht in Dampf umgewandelt werden kann. Dadurch wird das Toluol entweder allein
durch die Wärme des Cyanursäurechloriddampfes oder durch die Wärme des Cyan,ursäurc,chloridd.ampfes
plus der Wärme des Verdampfers im wesentlichen vollständig in Dainpf umgewandelt.
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Das To'luol dient bei diesem Verfahren als inertes flüssiges Wärmeiibertragungsmi.ttel.
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Bei der bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens, bei der eine
Kolonne verwendet wird, sammelt sich das. flüssige Cyanursäurechlorid am Boden de-s
Turms. Es ist zweckmäßig, am Boden des Turmes einen Verdampfer oder ein Wärmeaustauschelement
anzuordnen, damit von dem dort angesammelten Cyanursäurechlorid Wärme abgeführt
oder damit ihm Wärme zugeführt werden kann. Der Wärmeaustauscher kann verwendet
werden, um etwa bis zum Boden gelangtes Wärmeaustauschmittel zu verdampfen. Durch
einen solchen Wärmeaustauscher ist eine weitgehende Steuerung der in der Kolonne
he:rrschen.-den Bedingungen möglich, da er dazu verwendet werden kann, zusätzlich
zu dem durch die Wärme des .Cyanursäurechlorids verdampften Toluol noch weiteres
Toluol zu verdampfen.
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Das flüssige Cyanursäurechlorid kann dann gekühlt und in üblicher
Weise kristallisiert werden. Bei der bevorzugten Durchführungsform, bei der eine
Kolonne verwendet wird, wird das flüssige Cyanursäurechlorid vom Boden der Kolonne
entfernt und zu einer Kühlwalze geleitet, um das feste Cyanursäurechlorid in Form
von Schuppen, zu gewinnen. Alternativ kann das flüssige Cyanursäurechlorid direkt
in. eine inerte gekühlte Flüssigkeit geleitet und das entstehende feste Cyanursäurechlorid
direkt aus dieser gewonnen werden. Auf diese Weise erhaltenes festes Cyanursäurechlorid
ist nicht so feinkörnig wie durch Einleiten von Cya,ri@ursäurechlori.ddampf in eine
gekühlte Flüssigkeit erhaltenes festes Cya,nursäurechlorid. Zweckmäßigkeit und die
gewünschte Partikelgröße des festen Cyanursäurechlorids sind maßgebend dafür, welche:
der verschiedenen Methoden des Kühlens und Gewinnens von festen Materialien anzuwenden.
ist.
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Wie schon erwähnt, wird im wesentlichen das gesamte Toluol durch die
Wärme des eintretenden Dampfstromes in inerten Dampf umgewandelt. Wenn beispielsweise,
wie in der bevorzugten Durchführungsform des Verfahrens, eine Kolonne verwendet
wird, so tritt das inerte Dampfgemisch. am oberen Ende der Kolonne aus. Dann wird
es gekühlt und dadurch. wieder in den flüssigen Zustand übergeführt. Dieses Kühlen
kann leicht in einem gewöhnlichen Kühler erfolgen, der bei normalen Bedingungen
mit Kühlwasser gekühlt wird. Darin liegt einer der besonderen Vorteile der vorliegenden
Erfindung. Im wesentlichen, wird die gesamte Wärmemenge des eintretenden Dampfstromes
durch die einfachste aller Kühlm-e.thoden., nämlich durch einen wassergekühlten
Kühler, abgeführt. Das Toluol dient also als Zwischenmedium, um Wärme von dein eintretenden
Dampfstrom abzuführen und diese Wärme an das Kühlwasser abzugeben.
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Das gekühlte Toluol wird dann in Form einer Flüssigkeit zum oberen
Ende der Kolonne zurückgeleitet, worauf es wieder der Verdampfung unterliegt. Damit
ist der Zyklus bezüglich des Wärmeübertragungsmittels geschlossen.
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Nicht umgewandeltes Chlorcyan und andere, nicht kondensierbare I)estandteile
streichen als Gas durch den wassergekühlten Kühler. Zufolge, des Dampfdruckes des
Toluo@ls wird ein Teil dieses Wärmeübertragungsmittels als Dampf mit dem Clorc.yan
fortgespült. Es kann erwünscht sein, diesen Dampf zu destillieren, um einerseits
das Toluol und andererseits das Chlorcyan wieder zu gewinnen.. Dadurch wird vermieden,
daß zu große Mengen an Toluol in dem Chlorcyan verlorengehen. Das bei dieser Fraktionierung
erhaltene Chlorcyan kann gewünschtenfalls gekühlt und dann wieder dem Reaktor zugeleitet
@verden.
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Wenn die von dem Reaktor abströmenden Gase ge,-ringere Mengen an Cyanursäurechloriddampf
und im übrigen Chlorcyan enthalten, dann ist nach Abzug von dem Kühler, in dein
das Wärmeübertragungsmittel gekühlt wurde, eine größere Menge Gas zu fraktionieren.
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Einer der großen Vorteile des Verfahrens der vorliegenden Erfindung
besteht darin, daß durchweg eine einfache und leicht verfügbare Anlage verwendet
werden kann. Das Verfahren wird im wesentlichen bei Atmosphärendruck durchgeführt.
Jedoch können auch erhöhte Drücke angewandt werden. Außerdem machen die! wenigen
Verfahrensstufen nur ein Minimum an Überwachung erforderlich.
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Die Erfindung soll im folgenden an Hand eines Beispiels näher erklärt
werden. Beispiel In eine Kolonne von 75 cm Durchmesser und 6 m Höhe wird ein von
einem Reaktor, in dem Chlorcyan in Cyanursäurechlorid umgewandelt wird, kommender
Gasstrom eingeleitet. Der Dampfstrom tritt in der Näh des unteren Endes der Kolonne
ein. Die Beschickungsgeschwindigkeit beträgt 768 kg Cyanursäurechlorid pro Stunde,
dem 54,6 kg nicht umgewandeltes Chlorcyan beigemischt sind. Die Temperatur des Dampfstromes
beträgt 400°.
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Am oberen Ende der Kolonne werden pro Stunde 1042 kg Toluol als inertes
Wärmeübertragungsmittel zugeführt.
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Nach Einstellung der Betriebsbedingungen hat sich am Boden der Kolonne
flüssiges Cyanursäurechlorid angesammelt. Ein Wärmeaustauscher am unteren Ende der
Kolonne dient dazu, das flüssige Cyanursäurechlorid bei einer Temperatur nahe seinem
Siedepunkt, 194°, zu halten. Das flüssige Cyanursäurechlorid wird mit einer Geschwindigkeit
von 768 kg pro Stunde abgezogen und zu einem mit einer Dampfschlange ausgestatteten
757-1-Behälter geleitet. Aus diesem wird das flüssige Cyanursäurechlorid mit einer
Geschwindigkeit von 11,4 1 pro Minute entnommen und einer völlig geschlossenen Kühlwalze
(128 - 90 cm) zugeführt. Die Walze wird mit Wasser gekühlt, das mit einer Geschwindigkeit
von 75,71 pro Minute zugeführt wird. Ein Schneckenförderer entfernt das
feiste
Cyanursäurechlo,rid in Form von Schuppen, die dann verpackt werden.
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Am oberen Ende der beschriebenen Kolonne tritt ein Dampfstrom mit
einer Temperatur von etwa 110° aus, der das gesamte verdampftes Toluol und als Beimischung
das gesamte, nicht umgewandelte Chlorcyan enthält. Dieser Strom wird zu einem Kühler
geleitet. Aus diesem Kühler fließt das Kondensat zu einem Abscheider. Diel 1042
kg Toluol plus gelöstes Chlorcyan -,verden zum oberen Ende der Kolonne zurückgeleitet.
Die 54,6 kg dampfförmiges Chlorcyan werden zusammen mit 72,6 kg Toluoldampf vom
oberen Ende des Abscheiders entnommen. Diese 72,6 kg Toluol sind auf den. Dampfdruck
von Toluol bei 88°, der Temperatur, auf die das Toluol gekühlt wird, zurückzuführen.
Das Toluol-Chlorcyan.-Gemisch wird in eine 3 m hohe: Kolonne mit einem Durchmesser
von 30 cm in der Mitte eingeleitet. Durch einen Wärmeaustauscher am Boden wird das
angesammelte Toluol bei seinem Siedepunkt von. 110° gehalten. Das Toluol wird dann
in Form einer Flüssigkeit mit einer Geschwindigkeit von 72,6 kg pro Stunde zu dem
Abscheiderzurückgeleitet und von dort wieder der Kolonne zugeleitet, in der es mit
Cyanursäurechloriddampf in Berührung gebracht wird. Vom oberen Ende der Toluol -Chlorcyan
-Trennkolonne werden stündlich 54,6 kg Chlorcyan entfernt und zu dem Reaktor zurückgeleitet.