HU182945B - Process for the precipitation of cyanuric chloride - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás cianurklorid leválasztására szilárd vagy folyékony formában, klórcián trirnerizációja után keletkező reakciógáz-elegyből.

Ismeretes, hogy a cianurklorid, amely katalizátorok, mindenekelőtt aktív szén, segítségével klórcián trimerizálása útján állítható elő, nagyon értékes közbenső termék különböző iparágak számára, így színezékek és a textiliparban felhasználható termékek, valamint gyógyszerkészítmények, továbbá a mezőgazdaság által igényelt anyagok, úgyszintén a műanyag-, gumi- és a robbanóanyag-iparban alkalmazásra kerülő termékek előállítására.

A cianurklorid, mint ismeretes, a trimerizálás után gáz alakban keletkezik és átalakulatlan klórciánnal, klónál, valamint melléktermékkel együtt van jelen.

Ezt a reakeióelegyet hosszú idő óta szokásosan közvetlenül szilárd cianurkloriddá alakítják, például oly módon, hogy a gázelegyet kívülről hűtött terekbe vezetik („Ullmann”, Enzyklopádie dér technischen Chemie, .3. kiadás, 1954, 5. kötet 624. és 625. oldal, valamint 4. kiadás, 1975,9. kötet 652. oldal).

Más megoldás, így a 3,256.070 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint a reakeióelegyet vízzel hűtött golyósma'lomba viszik.

A szilárd cianurklorid általában por alakban keletkezik, amelyet az eddigiekben ilyen formában használtak tovább feldolgozásra.

A szilárd cianurklorid hátránya azonban az, hogy nem kezelhető egyszerűen.

A cianurklorid lefejtésénél és tárolásánál, úgyszintén a továbbfeldolgozásnál biztonsági rendszabályok bevezetése vált szükségessé.

Ezenkívül a szilárd formában való elkülönítés szintén bizonyos technikai nehézségekkel jár együtt, mivel a cianurklorid részben durva kristályok alakjában rárakódik a leválasztó edények falára és a beépített részeire, valamint a kihordó készülékre.

Ezeket a durva kristályokat mechanikusan le kell verni és ez a végterméK jelentős minőségromlásához vezet.

A durva kristályok lerakódásának az elkerülésére a szilárd cianurklorid elkülönítésekor közömbös hűtőfolyadékot permeteznek be fúvókák segítségével, ahogy az 1,266.308 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírás ismerteti.

Eközben azonban kéregképződés megy végbe a fúvókákon és eltömődés jelentkezik.

Munkaegészségügyi és környezetvédelmi okokból, valamint az egyre több automatizált eljárás megjelenésével szükségessé vált a cianurklorid jobban kezelhető és jobban feldolgozható formában való előállítása.

Erre a célra kínálkozott a cianurklorid folyékony vagy oldott alakban való előállítása. Cianurklorid oldott formában való jelenléte azonban meglehetősen nagy mennyiségű oldószer tartalékolását és visszanyerését teszi szükségessé. Ezenkívül hulladékgáz-problémák lépnek fel, amelyek az eljárást bonyolultabbá teszik, ahogy ez a 3,539.565 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásból látható.

Ezenkívül az alkalmazott oldószernek minden esetben a későbbi feldolgozási célokhoz kell igazodnia és a cianurklorid oldhatósága az egyes oldószerekben meglehetősen eltérőismeretesek továbbá olyan eljárások is, amelyeknél a gáz alakú cianurkloridot valamely közvetítő folyadék segítségével folyósítják.

Ezek a közvetítő folyadékok — így például a foszfor5 oxiklorid — minden valószínűség szerint akadályozzák a cianurklorid kilépését a frakcionáló kolonnából.

Ilyen közvetítő folyadék alkalmazása költséges készüléket igényel a használt közvetítő folyadék feldolgozására és visszakeringtetésére, valamint a hulladékgáz tisz10 títására.

Ezen túlmenően kitűnt az is, hogy a közvetítő folyadéknak a folyékony cianurkloridfázisba való alkalmankénti bejutása jelentős mérvű minőségromláshoz vezet.

Ennek ellenére a folyékony cianurklorid és a por 15 alakú cianurklorid áruhányadának növekvő jelentősége miatt kívánatos lenne, ha olyan eljárás létezne, amelynek segítségével mindkét fázis ugyanabban a készülékben és egyszerű úton lenne előállítható.

A találmánnyal az a célunk, hogy olyan eljárásmódot 20 alakítsunk ki cianurklorid előállítására, amelynek alapján a cianurkloridot tetszés szerint folyékony vagy szilárd formában tudjuk előállítani.

Azt találtuk, hogy folyamatosan állíthatunk elő cianurkloridot klórcián trimerizációja után keletkező 25 reakdó-gázelegyből szilárd vagy folyékony formában, ha a reakció-gázelegyet egy lehajtóoszlopból és egy utána kapcsolt kondenzátorból, célszerűen egy fejkondenzátorból álló berendezésbe — előnyösen a lehajtó oszlop felett bevezetjük, a lehajtóoszlop fenékmaradékát a 3θ cianurklorid fonáshőmérsékletén tartjuk, a reakciö-gázelegyben lévő cianurkloridot a kondenzátor kivezetésénél beállított 146—190 °C hőmérséklet-tartományban részben kondenzáljuk, a folyékony cianurkloridot a lehajtóoszlop alsó végén folyadék alakjában levesszük, 35 míg a kondenzátorból távozó, még cianurkloridot tartalmazó. maradék gázt egy leválasztókamrába vezetjük és a maradék cianurkloridot ismert módon kinyerjük.

A cianurklorid „folyékony—szilárd” mennyiségi arányát, amelyet a találmány szerinti eljárásnál kapunk, 40 a kondenzátor kivezetésénél a gázhőmérséklet megfelelő megválasztásával állítjuk be.

Amennyiben a por alakú, például deszublimációval kapott cianurkloridot végül folyékony formában akarjuk előállítani, a leválasztókamrában kapott szilárd terméket 45 vagy megolvasztjuk vagy például a lehajtóoszlophoz továbbítjuk.

Lehetőség van arra is, hogy a szilárd terméket közvetlenül a megolvadt termékhez, amely a lehajtóoszlopot elhagyja, vezessük, miközben a szilárd termék maga is 50 megolvad.

Szélső esetben tehát — amennyiben szükséges — a reakció-gázelegyben lévő összes cianurkloridot folyékony formában kaphatjuk.

A találmány szerinti eljárás alkalmazásával minden 55 további nélkül lehetővé válik az, hogy - kívánság szerint — a cianurklorid egy részét folyékony formában, a fennmaradó részt pedig szilárd alakban állítsuk elő vagy az öszszes cianurkloridot folyékony formában kapjuk.

Ilyen rugalmas eljárás, amely egy és ugyanazon beθθ rendezésben végbevihető, mind ez ideig nem volt ismeretes.

Meglepő módon kiderült az is, hogy a cianurkloridnak a leválasztókamrában keletkező por alakú része is felülmúlja az ismert eljárásokkal előállított por alakú cianur65

182 945 kloridot, mivel a kondenzátort elhagyó nagy maradékgázhányad miatt az eddigieknél finomabb eloszlású por alakú cianurkloridot kaphatunk.

A kondenzátorból távozó maradékgáz mennyisége, mint ismeretes, függ a reakcióelegyben lévő klórcián 5 trimerizáció-fokától, azaz a katalizátor viselkedésétől és ezzel a trimerizációs körülményektől.

Lehajtóoszlopként hagyományos desztilláló kolonnák szolgálnak.

Kondenzátorokként ismert hőcserélőket, előnyösen 10 csőköteges hőcserélőket alkalmazunk. Ezeket a kondenzátorokat vagy a lehajtóoszlop után kapcsoljuk vagy — ahogy már említettük — előnyösen fejkondenzátorokként alkalmazzuk.

A hőelvezetés előnyösen ismert hőátadó közegek 15 segítségével történik.

A reakció-gázelegyet közvetlenül bevihetjük ugyan a lehajtóoszlopba, de energetikailag kedvezőnek bizonyult az, ha a reakciógázt a lehajtóoszlop felett vezetjük a berendezésbe. Különösen kedvező egy közbenső elem- 20 nek a beépítése berendezésbe, mégpedig a lehajtóoszlop feletti gázbevezetés és a kondenzátor közé.

Ebben a közbenső elemben a kondenzálandó gázelegy közbenső hűtést kap még mielőtt belép a kondenzátorba.

A találmány szerinti eljárás műszaki előnye - ahogy 25 már említettük — az eljárás rugalmasságában van, amelynek a segítségével tetszés szerint folyékony vagy szilárd cianurkloridot nyerhetünk klórcián trimerizációjánál keletkező reakciógázok elegyéből.

Másrészt a technikailag könnyen véghezvihető eljárás 30 csak kevés eljárási lépésből áll, mivel az eljárás minden kiegészítő kémiai segédanyag nélkül végezhető.

Ezen túlmenően a végtermékek nagy tisztaságukkal — és különösen a szilárd anyagok - finomszemcsés 35 alakjukkal és megnövekedett szabadon folyó képességükkel tűnnek ki.

A folyékony cianurkloridot ezenkívül klórtól és klórciántól mentesen kapjuk előnyösen, mert az oldott gázokat kihajtjuk a folyósított cianurkloridból. 40

Az eljárás továbbá a környezetet nem károsítja, mivel a maradék gázokban lévő káros komponenseket, így például a klórt és a klórciánt, szokásos mosással eltávolítjuk és adott esetben ismét visszavezethetjük a klórciánelőállítási folyamatba. 45

A találmány szerinti eljárást a csatolt 1. ábrán és a példákon közelebbről is bemutatjuk.

Az 1. ábra szerint a túlhevített reakciógáz-elegyet, amely cianurkloridgőzből és klórt, klórciánt és közömbös gázokat tartalmazó maradék gázból tevődik össze, ⁵θ és amely a rajzon fel nem tüntetett trimerizációs reaktort elhagyja, az 1 csővezetéken át a 2 berendezésbe vezetjük.

A berendezés a 2b lehajtóoszlopból és a 2c fejkondenzátorból áll. Adott esetben a 2a közbenső elem be- 55 helyezése útján a gőzelegyet telítettgőz-hőmérsékletre hűthetjük, mimellett a kondenzátorból lefolyó cianurklorid-kondenzátum egy része ismét gőzzé alakul.

A 2a közbenső elem nélkül a gőzelegyet közvetlenül a 20 kondenzátor alatt vezetjük be és ott lehűtjük. θθ

A 2 berendezésbe belépő cianurklorid-gőzelegy egy része a 20 kondenzátorban elfolyósodik, a megmaradó rész a nem kondenzált gázokkal együtt a 4 vezetéken át az 5 leválasztókamrába kerül a szilárd részek leválasztására. ®5

A kondenzált és a gáz alakban maradó cianurklorid viszonyát a 2c kondenzátorból kilépő vezetéknél elhelyezett 3 hőmérsékletmérő- és szabályozó berendezés segítségével állítjuk be.

Az 5 leválasztókamrában leváló szilárd anyag a 6 vezetéken keresztül a 7 tárolótartályba kerül és onnan a 7a vezeték segítségével elvezethető.

A 7 tárolótartályból zárrendszer segítségével a maradék gázokat eltávolítjuk egy 8 vezetéken át és hulladékgáz-tisztítóba (nincs feltüntetve) továbbítjuk.

A 2b lehajtóoszlop lehajtó szakaszában az elfolyósított cianurkloridban oldott maradék gázokat, mindenekelőtt a klórt és a klórciánt, eltávolítjuk.

Ehhez olyan fenékmaradék-hőmérséklet szükséges, amely nagyobb vagy egyenlő a folyékony cianurklorid forráshőmérsékletével a megfelelő kolonnanyomáson és amely a 9 elgőzölögtető segítségével tartható fenn.

Az így előállított, maradék gázoktól megtisztított cianurklorid-olvadékot a 10 vezetéken át a 11 tárolótartályba visszük, amelyből a 1 la vezeték útján vesszük el.

Olyan esetben, ha az 5 leválasztókamrában előállított szilárd cianurkloridot folyékony formában kívánjuk használni, akkor a szilárd cianurkloridot a 16 vezeték útján a 2b lehaj tóoszlop fenékmaradékához visszük vagy a 17 vezetéken keresztül all tárolótartályba szállítjuk.

Azokat a készülékrészeket és vezetékeket, amelyek cianurklorid-olvadékot tartalmaznak vagy szállítanak, a cianurklorid olvadáspontja feletti hőmérsékletre kell melegíteni.

1. példa

981 kg cianurkloridgőzből és 70 kg maradék gázból (N₂, Cl₂, C1CN, CO₂) álló elegyet vezetünk óránként a 2b lehajtóoszlopba. Az elegy nyomása 794 torr, hőmérséklete pedig 225 °C.

Miután az elegy a 2a közbenső elemben 191 °C-os telítettgőz-hőmérsékletre lehűlt, azt a 2c kondenzátorban 150°C-ra hű tjük. Az elfolyósított cianurkloridban oldott maradék gázok leválasztása érdekében az oszlopban lefelé haladó folyadékárammal szemben 196kg/óra mennyiségű cianuikloridgőzáramot vezetünk a fenékmaradékból.

Az oszlop fenékmaradékában 891 kg/óra mennyiségű gyakorlatilag tiszta cianurklorid-olvadék keletkezik.

A cianurkloriddal telített 150 °C-os maradékgáz elhagyja a 2c fejkondenzátort és a 4 vezetéken keresztül az 5 leválasztókamrába (deszublimációs kamra) kerül.

Miután 90 kg/óra mennyiségű, részecskékből álló cianurklorid-anyagáram levált a gáz alakú cianurklorid és a maradék gáz elegyéből, a finomeloszlású cianurkloridrészecskék és a maradék gáz a 6 vezeték útján a 7 tárolótartályba jut.

Kívánt esetben a kivált szilárdanyagrész vagy a 2b lehajtóoszlop fenékmaradékába juttatható a 16 vezetéken át, illetve a 17 vezeték segítségével all tárolótartályba vezethető. Ebben az esetben az egész 981 kg bevitt cianurklorid-olvadék alakjában van jelen.

A 0,1 súly%-nál kisebb cianurídoridtartalmú maradékgázáramot a 7 tárolótartályból a 8 vezeték segítségével a hulladékgáz-tisztítóba további tjük.

A maradék gáz összetétele a következő:

C1CN 14 súly%

Cl₂ 54 súly%

Cöz 27 súly%

N₂ 5 súly%

-3182 945

A leválasztókamrában keletkező cianurklorid szemcseeloszlása a következő értékeknek felel meg:

< 50 gm 29,0súly%

50- 71 Mm 47,0súly%

72—100 gm 17,9 súly%

101 -160 Mm 4,8 súly% >160 Mm 1,3 súly%

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás cianurklorid leválasztására szilárd vagy folyékony formában, klórcián trimerizációja után keletkező reakciógáz-elegyből, azzal jellemezve, hogy a reakciógáz-elegyet egy lehajtó oszlopból és egy utána kapcsolt kondenzátorból, célszerűen egy fejkondenzátorból álló berendezésbe — előnyösen a lehajtóoszlop felett - bevezetjük, a lehajtóoszlop fenékmaradékát a cianurklorid fonáshőmérsékletén tartjuk, a reakciógáz-elegyben lévő cianürkloridot a kondenzátor kivezetésénél beállított 146—190 °C hőmérséklet-tartományban részben kondenzáljuk, a folyékony cianürkloridot a lehajtóoszlop

   5 alsó végén folyadék alakjában levesszük, míg a kondenzátorból távozó, még cianürkloridot tartalmazó maradékgázt egy leválasztókamrába vezetjük és a maradék cianurkloridot ismert módon kinyeq ük.
2. 2.. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási mód10 ja, azzal jellemezve, hogy a folyékony formában keletkező cianürkloridot a kondenzációt követően a lehajtóoszlopban az oldott klórtól és klórciántól megszabadítjuk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosí15 tási módja, azzal jellemezve, hogy a folyékony vagy szilárd formában elkülönülő cianurklorid mennyiségi arányát a kondenzátor kivezetésénél a gázhőmérséklet szabályozásával állítjuk be.