DE2718391C2 - Process for the production of methyldichlorophosphine - Google Patents

Process for the production of methyldichlorophosphine

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DE2718391C2
DE2718391C2 DE19772718391 DE2718391A DE2718391C2 DE 2718391 C2 DE2718391 C2 DE 2718391C2 DE 19772718391 DE19772718391 DE 19772718391 DE 2718391 A DE2718391 A DE 2718391A DE 2718391 C2 DE2718391 C2 DE 2718391C2
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methyldichlorophosphine
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quenching
liquefied
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Friedhelm 5042 Erftstadt Bylsmar
Klaus Dipl.-Chem. Dr. Gehrmann
Alexander Dipl.-Chem. Dr. Ohorodnik
Wernfried 5040 Bruehl Riechmann
Stefan 5040 Bruehl Schaefer
Karl-Heinz 5030 Huerth Steil
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    • C07F9/00Compounds containing elements of Groups 5 or 15 of the Periodic System
    • C07F9/02Phosphorus compounds
    • C07F9/28Phosphorus compounds with one or more P—C bonds
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Description

ClCl

2CH, - P2CH, - P

> PCl3 + CIP- > PCl 3 + CIP

CH3 CH 3

CH,CH,

CICI

CHj-PCHj-P

CH3 CH 3

CH,CH,

ClCl

CICI

PCi3 + P(CH3I3 PCi 3 + P (CH 3 I 3

Verbindungen bilden, die bevorzugt Feststoffe salzartiger, weitgehend Undefinierter Art liefern, zeigt, daß man mit herkömmlichen Mitteln allein, wie z. B. Destillationen, Verschmutzungen der Apparate nicht verhindern, d. h. also deren Funktionsfähigkeit nicht gewährleisten kann. Die sich hieraus ergebenden Nachteile wurden bereits ausführlich in der Patentanmeldung P 26 31 608.5 erörtert und brauchen daher hier nicht wiederholt zu werden. Sie sind vermeidbar, wenn man dem zu handhabenden Methyldichlorphosphan oder dessen Gemischen geringe Mengen eines nichtionischen Tensids beimischt. Zu dieser Stoffklasse gehören beispielsweise äthoxylierte unverzweigte Fettalkohole, höhere Äthylenoxid-Polymerisate wie auch Äthylenoxid- Propylenoxid-Polymerisate.Forming compounds which preferably deliver solids of a salt-like, largely undefined type, shows that one with conventional means alone, such as. B. Do not prevent distillations or contamination of the apparatus, d. H. thus cannot guarantee their functionality. The resulting disadvantages were already discussed in detail in the patent application P 26 31 608.5 and therefore do not need here to be repeated. They are avoidable if you have to handle the methyldichlorophosphine or mixed with small amounts of a nonionic surfactant. Belong to this class of substances for example ethoxylated unbranched fatty alcohols, higher ethylene oxide polymers as well as ethylene oxide Propylene oxide polymers.

Im einzelnen betriff» die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Methyldichloiphosphan durch Umsetzung von Methan und Phosphortrichlorid bei Temperaturen oberhalb 500° C, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man das die Reaktionszone verlassende heiße Reaktionsgas von Feststoffen mechanisch befreit Und mit verflüssigtem Reaktionsgemisch abschreckt, das 0,3 bis 5 Gewichts-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gewichts*%( eines nichtioriischen Tensids gelöst enthältIn detail, the invention relates to a process for the production of methyldichloiphosphine by reaction of methane and phosphorus trichloride at temperatures above 500 ° C, which is characterized is that the hot reaction gas leaving the reaction zone is mechanically freed from solids And quenched with liquefied reaction mixture, the 0.3 up to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight ( contains a non-organic surfactant dissolved

Das Verfahren der Erfindung kann weiterhin wahlweise und bevorzugt dadurch gekennzeichnet sein, daßThe method of the invention can further optionally and preferably be characterized in that

a) die Reaktionszone aus einer Vorheizzone und einer Hauptheizzone besteht und von außen elektrisch beheizt wird, wobei einerseits der Ausgang der Vorheizzone mit dem Eingang zur Hauptheizzone sowie andererseits der Ausgang der Hauptheizzone mit dem Eingang zur Abschreckzone, jeweils außerhalb der elektrisch beheizten Reaktionszone, über je eine Feststoffabscheidezone verbunden sind;a) the reaction zone consists of a preheating zone and a main heating zone and electrically from the outside is heated, on the one hand the exit of the preheating zone with the entrance to the main heating zone and on the other hand the exit of the main heating zone with the entrance to the quenching zone, respectively outside the electrically heated reaction zone, each connected via a solids separation zone are;

b) man das heiße, von Feststoffen befreite Reaktionsgas in einer nach dem Prinzip des Venturirohres arbeitenden Abschreckzone abschreckt;b) the hot, solids-free reaction gas in a venturi tube principle working quenching zone quenching;

c) man das Reaktionsgas durch Abschrecken in eine Gasphase und verflüssigtes Reaktionsgemisch trennt, welches man mit dem löslichen nichtionischen Tensid versetzt und als Abschreckflüssigkeit im Kreislauf über eine Kühlzone wieder in die Abschreckzone zurückpumpt;c) the reaction gas is converted into a gas phase and liquefied reaction mixture by quenching separates, which is mixed with the soluble nonionic surfactant and as a quenching liquid pumped back into the quenching zone via a cooling zone;

d) man die im wesentlichen aus nichtumgesetztem Methan und Chlorwasserstoff bestehende Gasphase von anhaftendem dampfförmigem Phosphortrichlorid und Methyldichlorphosphan durch Auskondensieren mit Hilfe einer zweistufigen Kühlung bei Temperaturen bis zu - 55° C befreit, wobei man das Kondensat in den Kreislauf des als Abschreckflüssigkeit fungierenden verflüssigten Reaktionsgemisches zurückführt, und die Gasphase in einer Waschzone durch Berieselung mit Wasser und anschließend mit verdünnter Natronlauge von Chlorwasserstoff befreit, woraufhin man das verbleibende gereinigte Methangas komprimiert trocknet und in die Reaktionszone zurückführt;d) the gas phase consisting essentially of unreacted methane and hydrogen chloride of adhering vaporous phosphorus trichloride and methyldichlorophosphine by condensation freed with the help of a two-stage cooling at temperatures up to - 55 ° C, whereby one the condensate in the circuit of the liquefied reaction mixture acting as a quenching liquid recirculates, and the gas phase in a washing zone by sprinkling with water and then freed from hydrogen chloride with dilute sodium hydroxide solution, whereupon the remaining purified methane gas, compressed, dried and returned to the reaction zone;

e) man kontinuierlich einen beliebigen Teilstrom des im Kreislauf als Abschreckflüssigkeit umgepumpten verflüssigten Reaktionsgemische abzieht und daraus eine solche Menge eines Phosphortrichlorid/Methyldichlorphosphan-Gemisches abdestilliert und, versetzt mit dem löslichen nichtionischen Tensid, in den Kreislauf der Abschreckflüssigkeit zurückführt, wie zur Aufrechterhaltung dieses Kreislaufs erforderlich ist; daß man als Destillationssumpf eine der kontinuierlichen Neubildung von Methyldichlorphosphan entsprechende Menge verflüssigtes Reaktionsgemisch abzieht und in einem Dünnschichtverdampfer von den nichtflüchtigen Verunreinigungen abdestilliert; und daß man aus dem Phosphortrichlorid und Methyldichlorphosphan enthaltenden Destillat reines Methyldichlorphosphan gewinnt.e) one continuously any partial stream of the liquefied reaction mixtures pumped around as a quenching liquid withdraws and from it such an amount of a phosphorus trichloride / methyldichlorophosphine mixture distilled off and, mixed with the soluble nonionic surfactant, in the circuit of the quenching liquid returns as necessary to maintain this cycle; that one as a distillation sump an amount corresponding to the continuous formation of new methyldichlorophosphine The liquefied reaction mixture is drawn off and stored in a thin-film evaporator from the non-volatile Impurities distilled off; and that one of the phosphorus trichloride and methyldichlorophosphine containing distillate wins pure methyldichlorophosphine.

Das eingesetzte nichtionische Tensid kann ein 'äthoxylierter unverzweigter Fettalkohol mit 6 bis 30 C-Atomen, insbesondere ein Äthylenoxid-Polymerisat oder ein Äthylenoxid-Propylenoxid-Polymerisat sein.The nonionic surfactant used can be an ethoxylated unbranched fatty alcohol with 6 to 30 C atoms, in particular an ethylene oxide polymer or an ethylene oxide-propylene oxide polymer.

Im übrigen kann das Verfahren zur Herstellung von Methyldichlorphosphan gemäß den älteren deutschen Patentanmeldungen P 26 29 299.9 und P 27 01 389.4 bevorzugt so durchgeführt werden, daß man Methan und Phosphortrichlorid in Gegenwart von 2 bis 7 Mol-% Tetrachlorkohlenstoff, berechnet auf Phosphor· Irichloi'id, als Starter in einer Reaktionszone umsetzt, wobei man bei konstanten Verweilzehen von 0,1 bis 0,9 Sekunden durch Variieren der Reaktionstemperatur zwischen 500 und 6500C den Tetrachlorkohlenstoff zu bis 80% umsetztIn addition, the process for the preparation of methyldichlorophosphine according to the earlier German patent applications P 26 29 299.9 and P 27 01 389.4 can preferably be carried out in such a way that methane and phosphorus trichloride are used in the presence of 2 to 7 mol% carbon tetrachloride, calculated on phosphorus Irichloi ' id, as a starter in a reaction zone, converting the carbon tetrachloride by up to 80% by varying the reaction temperature between 500 and 650 ° C. with constant dwell times of 0.1 to 0.9 seconds

Das Verfahren der Erfindung sei nunmehr beispielhaft anhand des in der Zeichnung dargestellten Fließschemas näher erläutert:The method of the invention is now exemplified with reference to that shown in the drawing Flow sheets explained in more detail:

Ober Leitung 1 wird PCl3 und über Leitung 2 CCl4 in einem solchen Mengenverhältnis eingeleitet, daß dus Flüssigkeitsgemisch einen bestimmten, zwischen 2 und 7 Mol-% CCU liegenden Gehalt aufweist Über Leitung 3 wird Methan in die Apparatur eingeleitet und gelangt schließlich über die Leitung 4 zusammen mit dem PCls/CCU-Gemisch in den Umlaufverdampfer 5, wo eine Sättigung des Methans mit PCWCCU bei einer vorwähibaren, erhöhten Temperatur stattfindet Auf PCl 3 is introduced via line 1 and CCl 4 via line 2 in such a proportion that the liquid mixture has a certain CCU content between 2 and 7 mol%. Methane is introduced into the apparatus via line 3 and finally arrives via the line 4 together with the PCls / CCU mixture in the circulation evaporator 5, where the methane is saturated with PCWCCU at a preselectable, elevated temperature

ίο diese Weise strömt stets ein Gasgemisch in einem gewünschten, konstanten Mol-Verhältnis von CH4: PCl3: CCl4 über Leitung 6 in den elektrisch beheizten Rohrreaktor 7 ein. Dieser besteht aus einer Vorheizzone 7a und einer Hauptheizzone Tb. In der Vorheizzone 7a wird das Ausgangsgemisch auf Reaktionstemperatur (501 bis 65O0C) gebracht, während es in der Hauptheizzone Tb auf konstanter Reaktionstemperatur gehalten wird. Eine derartige Zweiteilung ist für die Einhaltung definierter Verweilzeiten günstig. Die beiden Teile des ;«jhrreaktors 7 sind so angeordnet, daß der Ausgang der VorLeizzone 7a mit dem Eingang der Hauptheizzone 76 über eine außerhalb des eigentlichen Heizraumes des Reaktors 7 ge'egene erste Feststoffabscheidezone Tc verbunden ist Der Ausgang der Hauptheizzone Tb mündet — wiederum außerhalb des Heizraumes — in eine zweite Festsioffabscheidezone Td Durch diese Maßnahme wird das Eindringen von Feststoffen in den nachfolgenden Flüssigkeitskreislauf wirksam verhindertIn this way, a gas mixture always flows in a desired, constant molar ratio of CH 4 : PCl 3 : CCl 4 via line 6 into the electrically heated tubular reactor 7. This consists of a preheating zone and a main heating zone 7a Tb. In the preheating zone 7a, the starting mixture to the reaction temperature is brought (501 to 65O 0 C), while it is held in the main heating Tb at a constant reaction temperature. Such a division in two is beneficial for compliance with defined dwell times. The two parts of the reactor 7 are arranged in such a way that the outlet of the pre-heating zone 7a is connected to the inlet of the main heating zone 76 via a first solids separation zone Tc located outside the actual heating space of the reactor 7. The outlet of the main heating zone Tb opens - again outside of the boiler room - into a second solid matter separation zone Td This measure effectively prevents solid matter from entering the downstream liquid cycle

Das heiße, gasförmige Reaktionsgemisch gelangt sodann aus der zweiten Feststoff abscheidezone Td über Leitung 8 in ein nach Art eines Venturirohres gestaltetes Quenchsystem 9. Als Quenchflüssigkeit verwendet man im kontinuierlichen Verfahren verflüssigtes Reaktionsgemisch, dem über Leitung 33 ein darin lösliches nichtionisches Tensid zugesetzt wurde. Das verflüssigte Reaktionsgemisch wird aus der Blase der Quenchkolonne 11 über Leitung 12 mit Hilfe der Pumpe 13 abgezogen und nach Vorkühlung im Wärmetauscher 14 im Kreislauf in das Quenchsystem 9 eingeleitet Im Quenchsystem 9 wird das heiße, gasförmige Reaktionsgemisch abgeschreckt und in eine Gasphase und eine Flüssigphase (verflüssigtes Reaktionsgemisch) getrennt Beide Phasen gelangen über Leiiung 34 in die Quenchkolonne 11. Die Gasphase besteht im wesentlichen aus nichtumgesetztem Methan, dem nach der ReaktionsgleichungThe hot, gaseous reaction mixture then passes from the second solids separation zone Td via line 8 into a quench system 9 designed in the manner of a Venturi tube. The quenching liquid used in the continuous process is liquefied reaction mixture to which a nonionic surfactant soluble in it was added via line 33. The liquefied reaction mixture is withdrawn from the bubble of the quench column 11 via line 12 with the aid of the pump 13 and, after precooling in the heat exchanger 14, is introduced into the quench system 9 in the circuit. liquefied reaction mixture) separately. Both phases pass via line 34 into the quench column 11. The gas phase consists essentially of unconverted methane, which according to the reaction equation

CCI4
CH4 +- PCI * CH1PCI2
CCI 4
CH 4 + - PCI * CH 1 PCI 2

HClHCl

gebildeten Chlorwasserstoff sowie dampfförmigen Ante ie:5 von PCl3 und CH3PCl2. Da HCl die Reaktion hemmt muß das Methan vor seiner Rückführung davon befreit werden.Hydrogen chloride formed and vaporous portions ie: 5 of PCl 3 and CH 3 PCl 2 . Since HCl inhibits the reaction, the methane must be freed from it before it can be recycled.

Um die Produktionsverluste bei diesem Vorgang möglichst gering zu halten, ist es zweckmäßig, die dampfförmigen Anteile an PCl3 und CH3PCl2 vorher aus der Gasphase herauszuholen. Dies geschieht in der Quenchkolonne 11, indem die Gasphase zunächst im Kühler 11a auf - 1O0C bis + 1O0C und anschlieDend im Kühler 116 auf -4O0C bis -55°C gekühlt wird. Das so erhaltene Kondensat wird über Leitung 15 in die Quenchkolonne 117iirückgeführt.In order to keep the production losses as low as possible during this process, it is expedient to remove the vaporous proportions of PCl 3 and CH 3 PCl 2 from the gas phase beforehand. This is done in the quench column 11 by the gas phase in the first cooler 11a - is cooled and 1O 0 C to + 1O 0 C anschlieDend in cooler 116 to -4o 0 C to -55 ° C. The condensate obtained in this way is returned via line 15 to the quench column 117iir.

Durch Leitung 10 kann die Quenchkolonne 11 bei Ingangsetzung des kontinuierlichen Verfahrens einmal mit reinem PCI3 als anfänglicher Quenchflüssigkeit beschickt werden.The quench column 11 can pass once through line 10 when the continuous process is started be charged with pure PCI3 as the initial quench liquid.

Die von Phosphorverbindungen weitgehend befreite Gasphase wird hinter dem Kühler lib über die Leitung i6 von unten in die Waschkolonne 17 eingeleitet. Die HCl enthaltenden Gase durchströmen einen mit Füllkkörpern ausgestatteten unteren Kolonnenteil, der im Gegenstrom von oben über Leitung 18 mit Wasser beaufschlagt wird. Hierdurch wird die Hauptmenge des Chlorwasserstoffes entfernt. Die Feinreinigüng des Methans erfolgt im mittleren Kolonnenteil, der mit Glockenboden versehen ist und im Gegeniitrom von ι ο oben über Leitung 19 mit verdünnter Natronlauge beschickt wird. Die vereinten Abwässer, welche NaCl und HCl enthalten, verlassen den Boden der Waschko-Ionne 17 über Leitung 35.The phosphorus compounds largely freed gas phase is behind the radiator lib introduced via line i6 from below into the washing column 17th The HCl-containing gases flow through a lower part of the column which is equipped with random packings and which is exposed to water in countercurrent from above via line 18. This removes most of the hydrogen chloride. The methane is finely cleaned in the middle part of the column, which is provided with a bell bottom and is charged with dilute sodium hydroxide solution via line 19 in counter flow from ι ο above. The combined wastewater, which contains NaCl and HCl, leaves the bottom of the washing tub 17 via line 35.

Das gereinigte Methan verläßt die Waschkolonne 17 über Leitung 20 und vereinigt sich mit dem über LeitungThe purified methane leaves the scrubbing column 17 via line 20 and combines with that via line

3 zugeführten Frischmethan. Das gesamte Methan wird mittels Pumpe 21 komprimiert, in dem mit einem Trockenmittel, z. B. Silicagel, gefüllten Trockner 22 von Wasser bis auf einen Restgehalt von höchstens 25 ppm, vorzugsweise nur 10 ppm H2O, befreit und über Leitung3 supplied fresh methane. All the methane is compressed by means of pump 21, in which with a Desiccants, e.g. B. silica gel, filled dryer 22 of water to a residual content of at most 25 ppm, preferably only 10 ppm H2O, exempted and on line

4 dem Umlaufverdampfer 5 zugeführt. Bei Ingangsetzung des kontinuierlichen Verfahrens können über Leitung 36 Luft/Stickstoff- und Methan/Stickstoff-Gemische ausgeschleust werden.4 fed to the circulation evaporator 5. When the continuous process is started, over Line 36 air / nitrogen and methane / nitrogen mixtures are discharged.

Der verflüssigte Teil des Reaktionsgemisches wird auf der Druckseite der Pumpe 13 vor dem Kühler 14 entnommen und über Leitung 23 einen: Umlaufverdampfer 24 zugeführt. Dieser Umlaufverdampfer 24 wird so betrieben, daß im Sumpf das jeweils neu gebildete Methyldichlorphosphan, nichtumgesetztes PCI3 sowie alle Nebenprodukte verbleiben, während über Kopf ein Gemisch aus Methyidichlorphosphan und PCI3 abdestilliert, im Kühler 25 kondensiert und mittels Pumpe 26 über Leitung 27 in die Quenchkolonne 11 zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird ein Teil der Nebenprodukte, die im Quenchkreislauf 9 bis 14 zu Störungen führen würden, bereits vorher ausgeschleust.The liquefied part of the reaction mixture is on the pressure side of the pump 13 upstream of the cooler 14 taken and fed via line 23 to a: circulation evaporator 24. This circulation evaporator 24 is operated so that the newly formed methyldichlorophosphine in the sump, unreacted PCI3 and all by-products remain, while a mixture of Methyidichlorphosphan and overhead PCI3 is distilled off, condensed in the cooler 25 and by means of pump 26 via line 27 into the quench column 11 is returned. In this way, some of the by-products in the quench circuit 9 to 14 are increased Disruptions would result, already diverted beforehand.

Das Sumpfprodukt des Umlaufverdampfers 24 gelangt über die Leitung 28 in einen Dünnschichtverdämpfer 29, wo es in ein Destillat, bestehend aus einem PClj/Methyldichlorphosphan-Gemisch, und einen Rückstand zerlegt wird, der über Leitung 32 kontinuierlich abgezogen und verworfen wird. Das Destillat wird im Kühler 30 verflüssigt und über Leitung 31 entnommen. Es enthält 15 bis 25 Gewichts-% Methyldichlorphosphan 1 bis 2 Gewichts-% CCU, Rest PCI3. Aus diesem gereinigten Vorprodukt läßt sich das gewünschte Methyldichlorphosphan in reiner Form in an sich bekannter Weise destillativ oder gemäß dem so Verfahren der US-PS 35 19 685 gewinnen.The bottom product of the circulation evaporator 24 reaches a thin-film evaporator via the line 28 29, where it turns into a distillate consisting of a PClj / methyldichlorophosphine mixture, and a Residue is decomposed, which is continuously drawn off via line 32 and discarded. The distillate will Liquefied in the cooler 30 and removed via line 31. It contains 15 to 25% by weight Methyldichlorophosphine 1 to 2% by weight CCU, remainder PCI3. This can be done from this purified precursor desired methyldichlorophosphine in pure form in a manner known per se by distillation or according to the so Process of US-PS 35 19 685 win.

Mit dem geschilderten Verfahren kann man bei PCb-Umsätzen von 20 bis 26% Methyldichlorphosphan während beliebig langer Betriebsperioden störungsfrei herstellen. Unerläßt man jedoch den Zusatz des nichtionischen Tensids über Leitung 33, so kann man bei PCI3-Umsätzen von 10 bis 15% nur einige Tage und bei Umsätzen von 20% nur einige Stunden störungsfrei arbeiten.With the process described, methyldichlorophosphine can be produced without problems for any length of time with PCb conversions of 20 to 26%. If, however, the addition of the nonionic surfactant via line 33 is omitted, then with PCI 3 conversions of 10 to 15% it is only possible to work trouble-free for a few days and with conversions of 20% for only a few hours.

Beispiel 1example 1

Über die Leitung 3 wird zunächst die Luft durch Stickstoff, dann der Stickstoff durch Methan ersetzt, indem man aus dem Gaskreislauf über Leitung 36 eine entsprechende Gasmenge ausschleust Anschließend werden die Blase der Quenchkolonne 11 sowie der dazugehörende Quenchkreislauf 12, 13, 14, 9 über die Leitung 10 mit PCI3 gefüllt und durch Einschalten derVia line 3, first the air is replaced by nitrogen, then the nitrogen by methane, by subsequently discharging a corresponding amount of gas from the gas circuit via line 36 the bubble of the quench column 11 and the associated quench circuit 12, 13, 14, 9 via the Line 10 filled with PCI3 and switched on

eoeo

65 Pumpe 13 sowie des Wärmetauschers 14 in Betrieb genommen. Inzwischen wird die Vorheizzöne 7a allmählich auf 5010C und die Hauptheizzone Tb auf 535°C elektrisch aufgeheizt, während der Kühler 11a auf -5°C der Kühler Wb auf -50°C eingestellt werden. 65 pump 13 and the heat exchanger 14 put into operation. Meanwhile, the Vorheizzöne 7a is electrically heated gradually to 501 0 C and the main heating zone Tb to 535 ° C, while the condenser 11a is set to -5 ° C, the cooler Wb to -50 ° C.

Ober die Leitung 1 werden nun 100 kg/h PCIj1 über die Leitung 2 4 kg/h CCl4 und über die Leitung 4 90 NmVh Methan in den Umlaufverdampfer 5 bei einer konstanten Flüssigkeitstemperatur von 40" C eingeleitet. Das ergibt unter Berücksichtigung der apparativen Druckverhältnisse ein molares PClj/Methan-Verhältnis im Reaktor von 1 :4,3. Die Verweilzeit der Ausgangsmischung in der Hauptheizzone 7b des Rohrreak'nrs 7 betrug 0,4 see. Das bei der Reaktion verbrauchte Methan (3,3 Nm3/h) wird kontinuierlich über die Leitung 3 ergänzt. Um den dampfförmigen Austrag von PCU und CH3PCI2 möglichst gering zu halten, wird die Gasphase in der Quenchkolonne 11 bis auf -500C abgekühlt. Erst dann wird das Methan in einer kombinierten NaOH-Wasserwäsche 17 von HCl befreit. Ein Teil der Feuchtigkeit im nichtumgesetzten, zurückgewonnenen Methan wird durch Kompression 21 entfernt Vor der Rückführung in den Umlaufverdampfer 5 wird das gereinigte Methan in dem mit Silicagel gefüllten Trockner 22 bis auf weniger als 10 ppm Wasser getrocknet100 kg / h PCIj 1 are now introduced via line 1, via line 2, 4 kg / h of CCl 4 and via line 4, 90 NmVh methane into the circulation evaporator 5 at a constant liquid temperature of 40.degree Pressure ratios a molar PCl / methane ratio in the reactor of 1: 4.3. The residence time of the starting mixture in the main heating zone 7b of the pipe reactor 7 was 0.4 seconds. The methane consumed in the reaction (3.3 Nm 3 / h ) is added continuously via line 3. in order to maintain the vaporous effluent from PCU and CH3PCI2 low as possible, the gas phase is cooled in the quenching column 11 to -50 0 C. Only then is the methane in a combined NaOH-water wash 17 of Part of the moisture in the unconverted, recovered methane is removed by compression 21 he dried as 10 ppm water

Gleichzeitig mit der Inbetriebnahme des Quenchkreislaufes werden der flüssigen Phase über die Leitung 33 1,5 kg/h eines äthoxylierten, unverzweigten C15/C18-Fettalkohols (Moiverhältnis: 7 CX -HvGruppen zu 1 OH-Gruppe) zudosiert Durch diese Maßnahme wird die Abscheidung fester Nebenprodukte besonders an den Oberflächen des Wärmetauschers 14 und des Umlaufverdampfers 24 verhindert Ein weiterer Teil der Nebenprodukte, die den Verfahrensablauf stören, wird aus dem Quenchkreislauf entfernt, indem man über die Leitung 23 einen beliebigen Teilstrom des verflüssigten Reaktionsgemisches abzieht und in den Umlaufverdampfer 24 einführt, wobei alle nichtflüchtigen Nebenprodukte, die zu Störungen führen, im Sumpf verbleiben, während über Kopf im Kühler 25 ein feststofffreies" Methyldichlorphosphan/PCh-Gemisch anfällt, das mittels der Pumpe 26 über die Leitung 27 in den Quenchkreislauf zurückgeführt wird.Simultaneously with the commissioning of the quench circuit, the liquid phase is transferred through the line 33 1.5 kg / h of an ethoxylated, unbranched C15 / C18 fatty alcohol (Moiveratio: 7 CX -Hv groups to 1 OH group) the deposition of solid by-products, especially on the surfaces of the heat exchanger 14 and the Circulation evaporator 24 prevents another part of the by-products that disrupt the process flow removed from the quench circuit by any partial flow of the liquefied via line 23 The reaction mixture is withdrawn and introduced into the circulation evaporator 24, with all non-volatile by-products, which lead to disturbances, remain in the sump, while overhead in the cooler 25 a solids-free " Methyldichlorphosphine / PCh mixture is obtained by means of the pump 26 is returned to the quench circuit via line 27.

Nachdem in allen Teilen der Vorrichtung die gewünschten Betriebs werte erreicht worden sind, wird aus dem Sumpf des Umlaufverdampfers 24 kontinuierlich über die Leitung 28 die Menge Reaktionsgemisch entnommen, die der Neubildung von Methyld'chlorphosphan entspricht Unter den genannten Reaktionsbedingungen beträgt der Umsatz von PCI3 zu Methyldichlorphosphan 20,2 Mol-%.After the desired operating values have been achieved in all parts of the device, is from the bottom of the circulation evaporator 24 continuously via line 28 the amount of reaction mixture taken, which corresponds to the formation of methyld'chlorphosphine. Under the reaction conditions mentioned, the conversion of PCI3 to methyldichlorophosphine is 20.2 mole percent.

Über die Leitung 28 werden 101,7 kg/h Reaktionsgemisch folgender Zusammensetzung entnommen:101.7 kg / h of reaction mixture are passed through line 28 taken from the following composition:

163 Gewichts-% Methyldichlorphosphan, 2,1 Gewichts-% Tetrachlorkohlenstoff, 1,0 Gewichts-% Chloroform,
0,2 Gewichts-% Phosphoroxichlorid, 1,5 Gewichts-% nichtflüchtige Anteile aus dem Zusatz des äthoxylierten Cie/Cie-Fettalkohols,
163% by weight methyldichlorophosphine, 2.1% by weight carbon tetrachloride, 1.0% by weight chloroform,
0.2% by weight of phosphorus oxychloride, 1.5% by weight of non-volatile components from the addition of the ethoxylated Cie / Cie fatty alcohol,

0,2 Gewichts-% unbekannte Komponenten, Rest Phosphortrichlorid-0.2% by weight of unknown components, remainder phosphorus trichloride

Im Dünnschichtverdampfer 29 werden 1,5 kg/h nichtflüchtige Verunreinigungen über die Leitung 32 alsIn the thin film evaporator 29 are 1.5 kg / h non-volatile impurities via line 32 as

Sumpf abgenommen, während hinter dem Kühler 30 100,2 kg/h Rohprodukt mit einem Gehalt von 17 Gewichts-% Methyldichlorphosphan anfallen.Sump removed, while behind the cooler 30 100.2 kg / h of crude product with a content of 17 % By weight of methyldichlorophosphine are incurred.

in dieser Vorrichtung ist unter den angeführten Bedingungen die Herstellung von Methyldichlorphosphan störungsfrei beliebig lange zu betreiben. Aus dem hierbi1· erhaltenen Rohprodukt kann das Methyldichlorphosphan in an sich bekannter Weise isoliert werden.In this device, the production of methyldichlorophosphine can be operated for any length of time under the stated conditions. The methyldichlorophosphane can be isolated in a conventional manner from the hierbi 1 · obtained crude product.

Beispiel 2Example 2

In der gleichen Vorrichtung und unter gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 wurden iüF Verhinderung der Abscheidung fester Nebenprodukte 1,5 kg eines höher äthoxylierteri, unverzweigten CVCie-Fettalköhols (Molverhältnis: 80 OC2H5-Gruppen zu 1 OH-Gruppe) eingesetzt.In the same apparatus and under the same conditions as in Example 1 were IUEF prevent the deposition of solid by-products 1.5 kilograms of a higher äthoxylierteri, unbranched CVCie-Fettalköhols (molar ratio: 80 OC 2 H 5 groups to 1 OH group) is used.

Β·.:ί einem PCb-Umsätz zu Methyldichlorphosphan von 24 Mol-% konnte ein störungsfreier Dauerbetrieb verwirklicht werden.Β ·.: Ί a PCb conversion to methyldichlorophosphine of 24 mol%, trouble-free continuous operation could be achieved.

1010

1515th

2020th

Beispiel 3Example 3

Analog Beispiel 1 wurde zur Verhinderung der Abscheidung fester Nebenprodukte 1,4 kg eines Äthyienoxid-Polymerisats, Molekulargewicht 4000, eingesetzt. As in Example 1, 1.4 kg of an ethylene oxide polymer, molecular weight 4,000, were used to prevent the deposition of solid by-products.

Bei einem PCb'Umsatz zu Methyldichlorphosphan von 21 Mof-% konnte ein störungsfreier Dauerbetrieb verwirklicht werden.With a conversion of PCb to methyldichlorophosphine of 21 Mof-% a trouble-free continuous operation could be realized.

Beispiel 4Example 4

Analog Beispiel 1 wurden zur Verhinderung von Feststoffabscheidungen 1,4 kg eines Äthyienoxid-Propylenoxid-Mischpolymerisates (Molverhältnis = 38 :62) eingesetzt.Analogously to Example 1, 1.4 kg of an ethylene oxide-propylene oxide copolymer were added to prevent solid deposits (Molar ratio = 38: 62) used.

Bei einem PCb'Umsatz zu Methyldichlorphosphan von 26 MoM/o waren im Dauerbetrieb keine Störungen zu beobachten.With a conversion of PCb to methyldichlorophosphine out of 26 MoM / o no disturbances were observed in continuous operation.

Beispiel 5Example 5

Bei der kontinuierlichen Herstellung von Methyldichlorphosphan in derselben Vorrichtung Und unter den gleichen Reaktionsbedingungen wie im Beispiel 1 wurde die Zufuhr von hj.Ghtionisshem Tensid über die Leitung 33 abgestellt Bereits 2 Stunden nach dem Abstellen waren der Wärmetauscher 14 und der Umlaufverdampfer 24 durch Feststoffabscheidungen so belegt, daß die Leistung dieser Wärmetauscher auf etwa 85% der Normalleistung abfiel. Nach 10 Stunden Betriebszeit ohne Zugabe eines nichtionischen Tensids mußte der Betrieb eingestellt werden.In the continuous production of methyldichlorophosphine in the same device And among the The same reaction conditions as in Example 1 were used to supply hj.Ghtionisshem surfactant via the line 33 shut down Already 2 hours after shut down, the heat exchanger 14 and the circulation evaporator were 24 so documented by solid deposits that the performance of this heat exchanger to about 85% of the Normal performance dropped. After 10 hours of operation without adding a nonionic surfactant, the had to Operation can be stopped.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (6)

Patentansprüche: Methyldichlorphosphan enthaltenden Destillat reines Methyldichlorphosphan gewinnt 30 35Claims: methyldichlorophosphine-containing distillate pure methyldichlorophosphine wins 30 35 1. Verfahren zur Herstellung von Methyldichlorphosphan durch Umsetzung von Methan und Phosphortrichlorid bei Temperaturen oberhalb 500°C, dadurch gekennzeichnet, daß im an das die Reaktionszone verlassende heiße Reaktionsgas von Feststoffen mechanisch befreit und mit verflüssigtem Reaktionsgemisch abschreckt das 0,3 bis 5 Gewichts-%, vorzugsweise 0,5 bis 3 Gewichts-%, eines nichtionischen Tensids gelöst enthält1. Process for the production of methyldichlorophosphine by reacting methane and Phosphorus trichloride at temperatures above 500 ° C, characterized in that im an the hot reaction gas leaving the reaction zone is mechanically freed from solids and with liquefied reaction mixture quenched 0.3 to 5% by weight, preferably 0.5 to 3% by weight, contains a nonionic surfactant dissolved 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Reaktionszone aus einer Vorheiz- iD zone und einer Hauptheizzone besteht und von außen elektrisch beheizt wird, wobei einerseits der Ausgang der Vorheizzone mit dem Eingang zur Hauptheizzone sowie andererseits der Ausgang der Hauptheizzone mit dem Eingang zur Abschreclczone, jeweils außerhalb der elektrisch beheizten Reaktionszone, über je eine Feststoffabscheidezone verbunden sind.2. The method according to claim 1, characterized in that the reaction zone consists of a preheating i D zone and a main heating zone and is electrically heated from the outside, on the one hand the output of the preheating zone with the input to the main heating zone and on the other hand the output of the main heating zone with the input are connected to the quenching zone, each outside the electrically heated reaction zone, via a solids separation zone. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß man das heiße, von Feststoffen befreite Reaktionsgas in ein-:r nach dem Prinzip des Venturirohres arbeitenden Abschreckzone abschreckt 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the hot, solids The released reaction gas is quenched in a quenching zone that works on the principle of the Venturi tube 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß man das Reaktions0is durch Abschrecken in eine Gasphase und verflüssigtes Reaktioni"emisch trennt, welches man mit dem löslichen nichtionischen Tensid versetzt und als Abschreckf!r-ssigkeit im Kreislauf über eine Kühlzone wieder in die Abschreckzone zurückpumpt4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that 0 is emic separating the reaction by quenching in a gas phase and liquefied Reaktioni "which is added with the soluble nonionic surfactant and as Abschreckf! R -ssigkeit circulated via a cooling zone again pumped back into the quenching zone 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß man die im wesentlichen aus Cl — P nichtumgesetztem Methan und Chlorwasserstoff bestehende Gasphase von anhaftendem dampfförmigem Phosphortrichlorid und Methyldichlorphosphan durch Auskondensieren mit Hilfe einer zweistufigen Kühlung bei Temperaturen bis zu — 55°C befreit wobei man das Kondensat in den Kreislauf des als Abschreckflüssigkeit fungierenden verflüssigten Reaktionsgemisches zurückführt, und die Gasphase in einer Waschzone durch Berieselung mit Wasser und anschließend mit verdünnter Natronlauge von Chlorwasserstoff befreit, woraufhin man das verbleibende gereinigte Methangas komprimiert, trocknet und in die Reaktionszone zurückführt.5. The method according to claim 4, characterized in that one consists essentially of Cl - P unreacted methane and hydrogen chloride existing gas phase of adhering vapor Phosphorus trichloride and methyldichlorophosphine by condensing out with the help of a two-stage cooling at temperatures down to - 55 ° C freed with the condensate in the Recirculation of the liquefied reaction mixture functioning as a quenching liquid, and the gas phase in a washing zone by sprinkling with water and then with diluted Sodium hydroxide solution freed from hydrogen chloride, whereupon the remaining purified methane gas compressed, dried and returned to the reaction zone. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet daß man kontinuierlich einen beliebigen Teilstrom des im Kreislauf als Abschreckflüssigkeit umgepumpten verflüssigten Reaktionsgemisches abzieht und daraus eine solche Menge eines Phosphortrichlorid/Methyldichlorphosphan-Gemisches abdestilliert und, versetzt mit dem löslichen nichtionischen Tensid, in den Kreislauf der Abschreckflüssigkeit zurückführt, wie zur Aufrechterhaltung dieses Kreislaufs erforderlich ist; daß man als Destillationssumpf eine der kontinuierlichen Neubildung von Methyldichlorphosphan entsprechende Menge verflüssigtes Reaktionsgemisch abzieht und in einem Dünnschichtverdampfer Von den nichtflüchtigen Verunreinigungen abdestilliert; und daß man aus dem Phosphortrichlorid und Die ältere deutsche Patentanmeldung P ?fi 31 6083 beschreibt bereits ein Verfahren zur Herstellung von Methyldichlorphosphan durch Umsetzung von Methan mit Phosphortrichlorid bei Temperaturen oberhalb 5000C1 welches dadurch gekennzeichnet ist daß man das die Reaktionszone verlassende heiße Reaktionsgas von Feststoffen mechanisch befreit und in einer Quenchzone mit verflüssigtem Reaktionsgemisch, das 03 bis 3 Gewichts-% einer organischen Bariumverbindung als Stabilisator gelöst enthält abschreckt6. The method according to any one of claims 4 or 5, characterized in that any partial stream of the liquefied reaction mixture pumped around in the circuit as a quenching liquid is continuously withdrawn and such an amount of a phosphorus trichloride / methyldichlorophosphine mixture is distilled off and mixed with the soluble nonionic surfactant in recycle the quench fluid as necessary to maintain that cycle; that an amount of liquefied reaction mixture corresponding to the continuous formation of new methyldichlorophosphine is withdrawn as the distillation bottom and the non-volatile impurities are distilled off in a thin-film evaporator; and that one from the phosphorus trichloride and The older German patent application P? fi 31 6083 already describes a process for the preparation of methyldichlorophosphine by reacting methane with phosphorus trichloride at temperatures above 500 0 C 1 which is characterized in that the hot reaction gas leaving the reaction zone from Solids are mechanically freed and quenched in a quenching zone with a liquefied reaction mixture which contains 03 to 3% by weight of an organic barium compound dissolved as a stabilizer Es wurde nun gefunden, daß man Verschmutzungen wichtiger Apparateteile, wie z. B. der Wärmetauscher, nicht nur durch Zugabe ionischer Tenside vom Typ der löslichen Barium-Phenolat-Sulfonat-Gemische, sondern auch durch nichtionische Tenside ebenso wirksam verhindern kann.It has now been found that soiling of important parts of the apparatus, such as. B. the heat exchanger, not only by adding ionic surfactants of the soluble barium phenolate sulfonate mixture type, but can also be effectively prevented by using nonionic surfactants. Die Tatsache, daß sowohl reines Methyldichlorphosphan als auch frisch destillierte Methyldichlorphosphan-Phosphortrichlorid-Gemische bereits in der Nähe dieser Siedepunkte, also im Bereich oberhalb 70° C nach dem Reaktionsschema:The fact that both pure methyldichlorophosphine and freshly distilled methyldichlorophosphine-phosphorus trichloride mixtures already in the vicinity of these boiling points, i.e. in the range above 70 ° C after Reaction scheme:
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