HU184071B - Process for producing aquous suspensions or solutions of cyanure chloride - Google Patents

Description

A találmány eljárás cianurklorid vizes szuszpenzióinak előállítására, folyékony cianürkloridnak vízzel való érintkeztetésével.

Ismeretes, hogy a cianurklorid, amely klórciánnak katalizátorok, mindenek előtt aktivszén, segítségével történő trimerizálásával állítható elő, nagyon értékes közbenső termék különböző iparágak számára, így színezékek és gyógyszerek készítésére, valamint a textilipar, a mezőgazdaság, továbbá a műanyag-, gumi- és robbanószeripar által alkalmazható anyagok előállítására.

A cianurklorid, mint ismeretes, a trimerizálás után gázalakban van jelen átalakulatlan klórciánnal és klórral, valamint melléktermékekkel együtt.

Már régóta szokásos ezt a reakcióelegyet közvetlenül szilárd cianurkloriddá alakítani, például a gázelegyek kívülről hűtött terekbe való bevezetése útján („Ullmann”, Enzyklopádie dér technischen Chemie, 3. kiadás, 1954, 5. kötet 624. és 625. oldal, 4. kiadás, 1975, 9. kötet 652. oldal).

Egy másik megoldás szerint, amelyet a 3,256.070 számú amerikai szabadalmi leírás ismertet, a gázt vízzel hűtött golyósmalomba viszik.

A szilárd cianurklorid általában poralakban keletkezik és eddig ilyen formában került feldolgozásra.

A feldolgozásnál a reakciósebesség növelése érdekében kívánatos, hogy a cianurklorid finom eloszlású szilárd alakban vagy oldott formában legyen jelen.

Mivel a cianurklorid minden hőmérsékleten úgyszólván egyáltalán nem oldódik tiszta vízben, csak vizes szuszpenzió formájában készíthető el.

Eddig a legtöbb esetben cianurkloridot eddig szilárd anyagként szuszpendáltak vízben. Eközben először kis mérvű hidrolízis jelentkezett, mivel a cianurklorid — ahogy említettük — alig oldható semleges vízben.

A szilárd cianurklorid azonban gyakran tartalmaz kis mennyiségű klórt és klórciánt, amelyek diszproporcionálódás, illetve elszappanosodás következtében melléktermékeket, mindenek előtt sósavat, képeznek.

Az eddig semleges víz — a mindenkori klór- és klórciántartalomtól függően - többé vagy kevésbé savas lesz.

Savas-vizes oldatokban a hirdolizis nagyobb mértékűvé válik.

Vizes szuszpenziók különösen folyamatos feldolgozásánál azonban a megállapították, hogy a cianurklorid hidrolízisének a mértéke a keverőtartály nagyságával megnőtt, azaz minél hosszabb ideig tartózkodott a szuszpenziók, illetve a szuszpenzió egy része ebben a tartályban a kivétel előtt, annál nagyobb mértékű volt a hidrolízis.

Ezeket a hátrányokat, amelyek a cianurklorid-szuszpenziók előállításánál jelentkeztek szilárd cianurklorid vízbe való bevitelekor, úgy próbálták megszüntetni, hogy olvadt cianurkloridot folyattak be a vízbe (1,670.731 számú NSZK-beli szabadalmi leírás).

Mivel az olvadt cianurklorid a megelőző olvasztásnál a hozzátapadt klór és klórcián egy részét elvesztette, a hidrolízis veszélye már nem volt olyan nagymérvű.

Minden esetre a cianurklorid nagy olvadási hőmérséklete miatt m nőtt a vizes szuszpenzió keveredési hőmérséklete .

Az olvadt cianurklorid és a víz mindenkori keverési arányától függően a keveredési hőmérséklet jelentősen megemelkedett, amely a klórtartalom miatt - még ha csekély mértékű volt is az — hidrolízist indíthatott meg.

Az említett szabadalmi leírás adatai szerint — ahol a víz/cianurklorid keverési arány 4:1 volt, a vizes szuszpenzió keveredési hőmérséklete majdnem 50°C-ra emelkedett még akkor is, ha 20°C-os vizet használtak annak érdekében, hogy a cianurklorid-olvadékból szuszpenziót állítsanak elő. Kisebb keverési arányoknál a keveredési hőmérséklet még jóval magasabb.

A fenti 4:l-nél nagyobb keverési arányok esetén az említett szabadalmi leírás adatai szerint nem csökken jelentős mértékben a keveredési hőmérséklet, mivel az egy határértékhez közeledik, amely 20°C-os meleg víz alkalmazása esetén 45°C körül van.

Mivel az alkalmazott készülékek csak légköri nyomáson üzemeltethetők, nem volt lehetőség arra, hogy nyomáscsökkentéssel egyidejűleg hőmérsékletcsökkentéseket és ezzel alacsonyabb keveredési hőmérsékleteket állítsanak be.

Ehhez járult még az, hogy az 1 670 731 számú NSZKbeli szabadalmi leírásban leírt eljárással kapott szuszpenzió későbbi alkalmazásokra túlságosan durvaszemcsés volt és előállítás után először aprítani kellett, például nedves malomban, még fúvóka alkalmazása esetén is.

A találmánnyal az a célunk, hogy olyan finomszemcsés, vizes cianurklorid-szuszpenziókat állítsunk elő, amelyek csak nagyon csekély mértékben hidrolizálnak.

Azt találtuk, hogy cianurklorid-szuszpenziókat állíthatunk elő a cianurklorid hidrolízisének elkerülésével, illetve nagy mértékű csökkentésével, folyékony cianurkloridnak és víznek érintkeztetése útján oly módon, hogy a folyékony cianurkloridot 1,5—6 bar nyomáson és 145—194°C hőmérsékleten zárt, lefelé ívelten kifolyónyílássá szűkülő keverőtartály felső részén fúvókán keresztül beporlasztjuk és a cianurklorid porlasztására szolgáló fúvóka irányára tengenciálisan elhelyezett csövecskéken bevezetett és a keverőtartály teljes fala mentén folyadékréteget képező vízzel összekeverjük, emellett kívánt esetben a nyomást atmoszférikus és 0,01 bar közötti értékre szabályozzuk.

A folyékony cianurkloridot előnyösen fűtött vezetéken át visszük be a fúvókába.

A leírt megoldás alkalmazásával lehetővé válik, hogy a vizet úgy oszlassuk el a kamrafalon, hogy a folyadékréteg az ívelt alakú elszűkülésnél vastagabb legyen, mint a kamrafal többi részén.

Az üvegtechnikában használatos „ívelten szűkülő” kifejezés olyan elszűkülést jelöl, amely nem meredek, hanem lapos S-görbe formában, a tartály csőfalából kiindulva a kifolyónyíláshoz hajlik. Hasonló elszűkülések vannak a vörösbort tároló palackoknál is, amelyek az átmenetet képezik a tulajdonképpeni palack és annak nyaka között.

Az elszűkülés a keverő tartályban előnyösen mindig ott kezdődhet, ahol a porlasztott részecskék körülbelül 50 %-a találkozik a falon képződött folyadékréteggel. Előnyösen ez a rész a keverő tartály alsó harmadában van

A kifolyónyílás átmérőjének a nagysága nem döntő 3

-2184 071 tényező, de természetesen függ a kifolyó közegek viszkozitásától és legalább olyan nagynak kell lennie, hogy a levegő bejusson oda.

A kifolyónyílás előnyösen olyan kifolyócsőbe folytatódik, amely tetszés szerinti átmérővel rendelkezhet, előnyös azonban az, ha a cső átmérője hasonló nagyságú vagy nagyobb, mint a kifolyónyílásé.

A víz beporlasztására szolgáló fúvókát vagy fúvókákat a keverő tartály tetszés szerinti részén elhelyezhetjük az elszűkülés felett, előnyösen azonban közvetlenül az ívelt alakú elszűkülés feletti tartományba építjük be ezeket a fúvókákat.

Az érintőlegesen elrendezett porlasztószervek csövecskék vagy fúvókák lehetnek, de nyílások is számításba jöhetnek a kamrafalban, amennyiben egy adagológyűrű van beépítve a kamrafalba.

Előnyösen csövecskéket alkalmazunk.

A leírt keverő tartálynak az a nagy előnye, hogy nem csupán légköri, hanem csökkentett nyomáson is üzemeltethetjük. így légköri nyomástól kezdve minden további nélkül beállíthatunk egészen 0,01 bar-ig teijedő csökkentett nyomásokat.

Csökkentett nyomáson a víz egy része elpárolog, ezáltal a keletkező szuszpenzió lehűl. A keveredési hőmérsékletet ilymódon alacsonyabb szinten tarthatjuk, amely az eljárás folyamatos kivitelezésénél nagyon lényeges.

A találmány szerinti eljárásnál keletkező keveredési hőmérsékletek általában 10°C és 15°C között van.

A keveredési hőmérsékletek természetesen függenek a „víz-danurkloridolvadék keverési arányoktól, amelyek általában 6:1 és 1:1 között vannak.

Egy, az említett cianurklorid-szuszpenziók előállításához alkalmas berendezést a következő módon üzemeltetünk (a berendezést részletesen a 2 850 271 számú NSZK-beli szabadalmi leírás ismerteti).

Az 1. ábra szerint folyékony cianurkloridot az 1 vezeték segítségével egy 2 koaxiális fűtésen keresztül egy 3 egyanyagos-/vagy kétanyagos fúvókán át az 5 keverőtartályba, azaz az 5 csőalakú tartályba viszünk.

A beporlasztásra kerülő anyaggal érintkezésbe hozandó víz a 7 bevezető vezetékeken át egy elosztógyűrűbe, amely különböző 9 kamraszegmensekkel rendelkezik jut, amelyet a 2. ábra szemléltet.

A kamraszegmensekből a vizet kissé felfelé irányított porlasztószervek segítségével érintőlegesen bepermetezzük az 5 keverőtartályba.

Csupán egyetlen bevezető vezeték és csak egyetlen porlasztószerv, például nyílás alkalmazása esetén az 5 keverőtartályban a 7 vezeték közvetlenül a 8 nyílásba megy át és így a 9 kamraszegmens elesik.

A vízsugár egy kerületi irányú sebességösszetevő mellett egy axiális irányú sebességösszetevővel is rendelkezik. A folyadék ezáltal az 5 keverőtartály falára kerül és ott egy 4 folyadékréteget alkot.

A 4 folyadékrétegbe bepermetezzük a 3 fúvókából kilépő cianurkloridot. A permetezési szög a 3 fúvókából kipermetezett cianurkloridra 15° és 150°, előnyösen 15° és 120° között változhat.

A permetforma az üregeskúptól a teljes kúpon át a rendezetlen ködig változik a fúvóka-típustól függően. 4

A cianurkloridnak a 6 permetrészecskéi a becsapódáskor megdermednek és/vagy oldódnak a folyadékrétegben. A bevitt energiájukat ezeka részecskék leadják a folyadékrétegnek függetlenül a csőalakú tartályban uralkodó nyomástól.

A lefolyó keverék, amely az 5 keverő tartályt a 12 kifolyónyíláson át hagyja el, a 14 tartályba kerül, amely közvetlenül vagy egy 13 vezeték közbeiktatásával csatlakozik az 5 keverő tartály 12 kifolyónyílásához és adott esetben szétkapcsolható.

Ilymódon lehetővé válik tetszés szerinti nyomásnak, azaz tetszés szerinti csökkentett nyomásnak vagy túlnyomásnak a beállítása az 5 keverő tartályban és a 14 tartályban ismert eszközök segítségével, amelyek a 16 vezetéken keresztül vannak összekötve a 14 tartállyal, ahogy a 3. ábra szemlélteti (A nyomás beállításához szükséges eszközök azonban nincsenek feltüntetve a 3. ábrán).

A keveréket a 15 kiömlőnyíláson át távolítjuk el. A 14 tartály adott esetben reakcióedényként is szolgálhat további kezelések vagy reakciók céljára.

Lehetőség van azonban arra is, hogy a 13 lefolyóvezetékre csökkentett nyomást vagy túlnyomást kapcsoljunk ismert eszközök segítségével és a távozó keveréket a 13 vezetékből ismert módon eltávolítsuk és a 14 tartály közbeiktatásáról lemondunk.

Az 1. és 3. ábrán bemutatott 5 és 14 tartályokat, adott esetben a 13 vezetéket is, ismert módon fűthetjük vagy hűthetjük a kívánalmaknak megfelelően, ahogy ez a szakirodalomban, például Ullmann Enzyklopádie dér technischen Chemie, 1. kötet, 3. kiadás, 1951, 743. és 769. oldal, szakkönyvben le van írva.

Szerkezeti anyagokként ugyancsak az ilyen célokra szokásosan alkalmazott anyagok használhatók (idézett irodalom).

Az 5 keverő tartály térfogatát az alkalmazott folyadékok tulajdonságai határozzák meg, de a porlasztóit 6 részecskék útját a 4 folyadékrétegbe való becsapódásig lehetőleg a legrövidebbre kell választani.

Ezzel lehetővé válik az, hogy viszonylag nagy áthaladási teljesítményt érjünk el kis keverő tartályban, például mint a 3. példa esetében körülbelül 1,2 liter térfogatú tartályban.

Meghatározott nyomás, például csökkentett nyomás, beállításával az 5 keverő tartályban, a folyadékréteggel érintkező porlasztóit cianurklorid hőenergiáját elvezethetjük.

Cianurkloridból és vízből előállított szuszpenzió vagy oldat a 12 kifolyónyíláson át távozik a keverőkamrából.

A vizes réteg jobb kialakítása céljából a 8 porlasztószerveket kissé felfelé irányítva érintőlegesen helyezzük el a kamrafalhoz. A pontos hajlásszöget olymódon állítjuk be, hogy a folyadékréteg éppen eleije a fúvókát, de ne érintse azt.

Az ívelt alakú elszűküléssel és az ezáltal létesített vastagabb folyadékréteggel ezen a falrészen érjük el azt, hogy — a kifolyónyílás ellenére — a fennmaradó kamrafalakat mindig egyenletes, azaz megszakítatlan vízréteg fedi. Ezáltal nagy keveredési sebességet érünk el, amely valamely gáznak a vízbe való bevezetése útján még növelhető.

-3184 071

A folyékony cianurklorid permetkúpját 6-os hivatkozási számmal jelöljük.

A 7 bevezető vezetékek száma a mindenkori körülményektől függ.

A víz bevezetésénél egy vezeték is elegendő, a víz jobb eloszlatása érdekében azonban több bevezető vezeték is kedvezőnek bizonyult, amelynek az elrendezését a 2. ábra mutatja.

Folyékony cianurklorid ismert eljárásokkal, például a 2,332.636 számú NSZK-beli szabadalmi leírásban ismertetett módon, állítható elő.

A találmány szerinti eljárásnál előnyösen olyan folyékony ciánurkloridót alkalmazunk, amely mentes klórtól és klórciántól, hőmérséklete pedig 170 C° körül van. Klórtól és klórciántól való megszabadításra alkalmasak ismert eljárások, így például a deflegmatizálás.

A találmány szerinti eljárással előállított cianurkloridszuszpenziók a készülék elhagyásakor nagyon kis hidrolizációs fokkal rendelkeznek, mivel a tartózkodási idők és az előállítási hőmérsékletek nagyon kis értéken tarthatók.

Ilyen szuszpenziók azokon a hőmérsékleteken, amelyeken távoznak a készülékből, órákig is tárolhatók.

A keletkező szuszpenziók ezenkívül nagyon finom szemcséjűek, így a csomóképződés elkerülhető.

Ilymódon cianurklorid-szuszpenziókat a pillanatnyi szükségnek megfelelően folyamatosan állíthatunk elő.

A találmány szerinti eljárást a következőkben kiviteli példákon is bemutatjuk.

1. példa

Az 1 bevezető csövön keresztül körülbelül 170C°-os folyékony cianurkloridot táplálunk be egy 3 egyanyagos fúvókába. A 3 fúvóka furata 1,54 mm és szórási szöge 78° körül van. A folyékony cianurklorid előnyomása 5,9 bar. A 3 fúvóka segítségével 80,5 kg/óra mennyiségű folyékony cianurkloridot poriasztunk be az 5 keverőtartályba, amelynek átmérője 100 mm és légköri nyomás uralkodik benn.

Négy különböző 7 bevezető vezetéken át 966 kg/óra mennyiségű víz érkezik a 9 kamraszegmensekbe és a nyolc darab 8 csövecskéből való kilépés után 4 folyadékréteget alkot az 5 keverőtartályban.

A cián urklori d/víz -szuszpenzió a 12 csövön keresztül hagyja el az 5 keverőtartályt. A cianurklorid koncentrációja a szuszpenzióban 7,7 %.

A Simazin-teszt értékei (Ullmann, 9. kötet, 1975. 652. oldal), amelyek a cianurklorid reakcióképességére jellemzőek, 55 percet és 0,6 % maradékot adnak. Az ASS-teszt (fenti irodalom) szerint a maradék 0,6 %.

2. példa

A kísérletet az 1. példában megadott módon végezzük azzal az eltéréssel, hogy a cianurklorid-fúvóka furata 1,1 mm, a szórási előnyomás 6,0 bar, a ciánurklorid-mennyiség 40,5 kg/óra, a keverőtartályban uralkodó nyomás 0,13 bar, és a keletkező cianurklorid-koncentráció a vízben 4,0 %-ot tesz ki.

A Simazin-teszt értékei 55 perc és 0,2 % maradék nagyságúak. Az ASS-teszt szerint a maradék 0,5 %.

3. példa

A kísérletet az 1. példában megadott módon végezzük azzal az eltéréssel, hogy a cianurklorid-fúvóka furata 1,85 mm, a szórási előnyomás 6,0 bar, a cián urklorid-mennyiség 118 kg/óra és a keletkező cianurklorid-koncentráció a vízben 10,9 %-ot tesz ki.

A Simazin-teszt értékei 45 perc és 0 % maradék. Az ASS-teszt szerint a maradék 0,3 %.

4. példa

A kísérletet az 1. példában megadott módon végezzük azzal az eltéréssel, hogy a cianurklorid-fúvóka furata 1,17 mm, a szórási szög a fúvókánál körülbelül 70°, a szórási előnyomás 5,0 bar, a cianurklorid-mennyiség 30,6 kg/óra, a vízmennyiség 555 kg/óra, a kamraátmérő 80 mm és a keletkező cianurklorid-koncentráció a vízben 5,2 %-ot tesz ki.

A Simazin-teszt értékei 37 perc és 0 % maradék. Az ASS-teszt szerint nincs maradék.

Az 1-4. példák szerint kapott cianurklorid-szemcsék részecskeméretei átlagosan a következők:

> 100 um	3%
> 63 um	14%
> 40 um	33%
> 10 um	50%
< 10 um	50%

Claims (1)

1. Eljárás cianurklorid vizes szuszpenzióinak előállítására, folyékony cianurkloridnak vízzel való érintkeztetésé50 vei, azzal jellemezve, hogy a folyékony cianurkloridot 1,5—6 bar nyomáson és 145—194°C hőmérsékleten zárt, lefelé ívelten kifolyónyílássá szűkülő keverőtartály felső részén fúvókán keresztül beporlasztjuk és a cianurklorid porlasztására szolgáló fúvóka irányára tangenciálisan el55 helyezett csövecskéken bevezetett és a keverőtartály teljes fala mentén folyadékréteget képező vízzel összekeverjük, emellett kívánt esetben a nyomást atmoszférikus és 0,01 bar közötti értékre szabályozzuk.