HU184072B - Process for preparing suspensions of cyanuric chloride with organic solvents - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás cianurklorid szerves oldószeres szuszpenziói előállítására folyékony cianurkloridnak szerves oldószenei 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, Enzyklopadie 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 vezetik be.

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

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

Erre a célra egy sor eljárás ismert, amelyek szerint a cianurkloridot szilárd formában szerves oldószerekbe (1,964.619 számú NSZK-beli közzétételi irat), vízbe (1,545.840 számú NSZK-beli nyilvánosságrahozatali irat) vagy erősen hűtött szerves-vizes rendszerbe (1,695.117 számú NSZK-beli közzétételi irat) vezetik be, majd az így kapott cianurklorid oldatokat vagy szuszpenziókat előállításuk után a lehető leghamarabb reakcióba viszik.

Szilárd cianurklorid tisztán szerves oldószeres szuszpenzióinak az előállításánál azonban viszonylag durvaszemcsés szuszpenziók keletkeznek, amelyeknek a továbbfeldolgozása nehézségeket okoz. Szerves oldószerekkel készített cianurklorid oldatok általában mindig kis koncentrációjúak. Nagyobb koncentrációnál ellenben cianurklorid-szuszpenziók keletkeznek.

A találmánynak az a célkitűzése, hogy finomszemcsés cianurklorid-szuszpenziókat állítsunk elő tisztán szerves oldószerekben.

Azt találtuk, hogy cianurklorid-szuszpenziókat állíthatunk elő cianurklorid hidrolízisének elkerülése, illetve nagy mértékű csökkentése mellett folyékony cianurkloridnak szerves oldószerrel való 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 képző, 0,1 súly%-nál kevesebb vizet tartalmazó és a cianurkloridra vonatkoztatva 6:1-1:1 mólarányban alkalmazott oldószerrel összekeverjük, emellett kívánt esetben a nyomást atmoszférikus és 0,01 bar közötti értékre szabályozzuk a kifolyónyílásnak csökkentett vagy túlnyomás létesítésére ismert berendezés további tartályával való összekapcsolásával.

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

A leírt berendezés alkalmazásával lehetővé válik, hogy a szerves oldószert 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 keveró'tartály csőfalából kiindulva a kifolyónyíláshoz hajlik. Hasonló elszűkulések vannak a vörösbort tároló palackoknál is, amelyek az átmenetet képezik a tulajdonképpeni palack és annak nyaka között.

Az elszűkül és a keverőtartályban előnyösen mindig ott kezdődhet, ahol a porlasztott részecskék körülbelül 50 %-a találkozik a falon képződött folyadékréteggel. Előnyösen ez a rész a keverőtartály alsó harmadában van.

A kifolyónyílás átmérőjének a nagysága nem döntő 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 szerves oldószerek beporlasztására szolgáló fúvókát vagy fúvókákat a keverő tartály tetszés szerinti részén elhelyezhetjük az elszűkülés felett, előnyösen azonban közvetlenül az ívelt alakú elszűkülés feletti tartományban 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 terjedő csökkentett nyomásokat.

Csökkentett nyomáson az oldószer egy része elpárolog, ezáltal a keletkező szuszpenzió lehűl. Ily módon alacsonyabb keveredési hőmérsékletet biztosíthatunk, ami az eljárás folyamatos kivitelezése szempontjából nagyon lényeges.

A keveredési hőmérsékletnek ily módon való beállítása eddig nem volt lehetséges.

Szerves oldószereken olyan oldószereket értünk, amelyek 0,1 súly%-nál kevesebb vizet tartalmaznak, azaz teljesen vízmentes oldószereket is alkalmazhatunk.

Alkalmas oldószerek a következők:

az egyenes vagy elágazó szénláncú 3—17 szénatomos alkánok, cikloalkánok, így a ciklopentán, ciklohexán, ezenkívül a dekalin, benzol, toluol, xilol, etilbenzol, metilénklorid, kloroform, széntetraklorid, mono-, di-, tri- és tetraklóretilén, triklóretán, klórfluoralkánok, így

-2184 072 a trikló.fluoretán, klórbenzolok, klórfluorbenzolok, így a m-klórbenzotrifluorid, továbbá a ketonok, így az aceton, metiletilketon, dietilketon, metilizobutilketon, ciklohexanon, illetve az észterek, így az ecetsavetilészter, vagy éterek, így a dietiléter, diizopropiléter, dioxán, illetve az alkoholok, így az izopropilalkohol.

Különösen előnyösek a dioxán, benzol, toluol és metilénklorid. Lehetőség van nyomás alatt cseppfolyósított gázok alkalmazására is.

Ezen túlmenően az említett oldószerek elegyeivel is állíthatunk elő cianurklorid-szuszpenziókat.

Az említett oldószereket szobahőmérsékleten vagy alacsonyabb hőmérsékleteken, egészen kevéssel a dermedéspont feletti hőmérsékletekig alkalmazhatjuk.

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

A keveredési hőmérsékletek függenek az „oldószer-cianurklorid-olvadék” keverési arányoktól, amelyek mint említettük, általában 6:1 és 1:1 között vannak, és az adott esetben alkalmazandó csökkentett nyomástól.

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 cián urklori dót az 1 vezeték segítségével egy 2 koaxiális fűtésen keresztül egy egyanyagos-'vagy kétanyagos fúvókan át az 5 keverő tartály ba azaz az 5 keverőtartályba viszünk.

A beporlasztásra kerülő cianurkloridda] érintkezésbe hozandó oldószerek 7 bevezető vezetékeken át egy elosztógyűrűbe, amely különböző 9 kamraszegmensekkel rendelkezik, jutnak, amelyet a 2. ábra szemléltet.

A kamraszegmensekből az oldószereket kissé felfelé irányított porlasztószervek segítségével érintőlegesen bepermetezzük az 5 keverő tartályba.

Csupán egyetlen bevezető vezeték és csak egy porlasztószerv, például nyüás alkalmazása esetén az 5 keverő tartályban a 7 vezeték közvetlenül a 8 nyílásba megy át és így a 9 szegmens elesik.

Az oldószersugár egy kerületi sebességösszetevő mellett egy axiális irányú sebességösszetevővel is rendelkezik. A folyadék ez által az 5 levegő tartály falára kerül és ott egy 4 folyadékréteget alkot.

Amennyiben különböző fajta oldószereket a 7,8 és 9 vezetékeken viszünk be az 5 levegő tartályba, akkor itt a bevezetett folyadékok alaposan összekeverednek és ez a keveredés még fokozható azzal, hogy valamely gázt, illetve oldószergőzt viszünk be a 8 porlasztószervek útján.

A 4 folyadékrétegbe bepermetezzük a 3 fúvókából kilépő cián urklori dót. 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.

A cianurkloridnak a 6 permetrészecskéi a becsapódáskor megdermednek és/vagy oldódnak a folyadékrétegben. A bevitt energiájukat ezek a részecskék leadják a folyadékrétegnek függetlenül a levegő 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.

Hy módon 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 Enzyklopadie dér technicshen Chemie, 1. kötet, 3. kiadás, 1951, 743. és 769. oldal, szakkönyvben le van írva.

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

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

A megfelelő oldószerrel a cianurkloridból előállított szuszpenzió a 12 kifolyónyíláson át távozik a keverőkamrából.

Az oldószerréteg jobb kialakítása céljából a 8 porlasztószerveket kissé felfelé irányítva érintőlegesen helyezzük el a keverőkamrafalhoz. A pontos hajlásszöget az oldószer függvényében úgy állítjuk be, hogy a folyadékréteg éppen elérje 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 oldószerréteg fedi. Ezáltal nagy keveredési sebességet érünk el.

A folyékony cianurklorid permetkúpját 6-os hivatkozási számmal jelöljük.

A 7 bevezető vezetékek száma a mindenkori esetektől függEgyetlen anyag bevezetésénél egy vezeték is elegendő, az anyag jobb eloszlatása érdekében azonban több vezető vezeték is kedvezőnek bizonyult, amelyek elrendezését a 2. ábra mutatja. Több komponens alkalmazásánál, amelyeket egyidejűleg kívánunk keverékként bevinni, alkalmas a 2. ábrán példaképpen bemutatott elosztógyűrű.

Folyékony cián urklori dót ismert eljárásokkal, például a 2,332.636 számú NSZK-beli szabadalmi leírásban ismertetett módon állíthatunk elő.

-3184 072

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

A találmány szerinti eljárás technikai előnye abban van, hogy a kapott cianurklorid szuszpenzió nagyon finomszemcsés és minden csomóképződés — ami folyékony cianurkloridnak szerves oldószerekbe való egyszerű befolyatásánál fellép — biztosan elkerülhető. Ezáltal elkerülhető az a veszély, hogy a következő reakciónál a cianurklorid reakcióideje szükségtelenül megnő, ami korábban könnyen mellékreakciókhoz vezethetett.

Lényeges még az is, hogy ez az első alkalom cianurkloridszuszpenziók tetszés szerinti folyamatos előállítására, mégpedig a pillanatnyi szükségletnek megfelelően.

Olyan oldószerek, amelyek önmagukban vízmentesen ugyan, de a cianurkloriddal való reakcióban vagy önkondenzálódás útján vizet hasíthatnak le, így például ketonok, alkoholok, vagy észterek, alkalmazhatók cianurklorid-szuszpenziók előállításához, mivel a tartózkodási idejük a csőalakú tartályban, valamint az előállítási hőmérsékletek nagyon alacsony értéken tarthatók.

A találmány szerinti eljárást a következő példákon közelebbről is bemutatjuk.

1. példa

Az 1 bevezető csövön keresztül körülbelül 165 C°-os folyékony cianurkloridot táplálunk be egy 3 egyanyagos fúvókába. A 3 fúvóka furata 2,6 mm és szórási szöge 78° körül van. Az olvadék előnyomása 6,5 bar. A 3 fúvóka segítségével 320 kg/óra mennyiségű cianurkloridot poriasztunk be az 5 keverőkamrába. Az 5 keverőtartály átmérője 100 mm, a benne uralkodó nyomás pedig 0,13 bar.

1070 liter/óra mennyiségű toluol négy különböző 7 bevezető vezetéken át érkezik a 9 kamraszegmensekbe és 8 darab 8 csövecskéből való kilépés után 4 folyadékréteget képes az 5 keverő tartály.

A cianurklorid toluolos szuszpenzió az 5 keverőtartály a 12 csövön át hagyja el. A szuszpenzió cianurklorid-koncentrációja 25,7 %.

A fotográfiásan meghatározott szemcsenagyság 90 %-ban < 10/im a szemcsespektrum szerint.

2. példa

Az 1 bevezető csövön keresztül körülbelül 170 C°-os folyékony cianurkloridot táplálunk be egy 3 egyanyagos fúvókába. A 3 fúvóka furata 2,6 mm és szórási szöge 78°C körül van. A folyékony cianurklorid előnyomása

4,5 bar. A 3 fúvóka segítségével 340 kg/óra mennyiségű folyékony cianurkloridot poriasztunk be az 5 keverőtartályba. Az 5 csőalakú tartály átmérője 100 mm, a keverőtartályban uralkodó nyomás pedig 0,13 bar.

Négy különböző 7 bevezető vezetéken át 1100 liter/óra mennyiségű aceton érkezik a 9 kamraszegmensekbe és nyolc darab 8 csövecskéből való kilépés után 4 folyadékréteget alkot az 5 keverőtartályban.

A cianurkloridból és acetonból álló szuszpenzió a 12 10 csövön keresztül hagyja el az 5 keverőtartályt. A cianurklorid koncentrációja a szuszpenzióban 28,4 súly%, a kifolyó szuszpenzió hőmérséklete pedig 14°C.

3. példa

A fűtött 1 bevezető csövön keresztül körülbelül 170°C-os folyékony cianurkloridot táplálunk be egy 3 egyanyagos fúvókába. A 3 fúvóka fúrata 0,8 mm és a szórási szöge 78° körül van. A folyékony cianurklorid előnyomása 6 bar. A fúvóka segítségével 49 kg/óra menynyiségű cianurkloridot poriasztunk be az 5 keverőtartályba. Az 5 keverőtartály átmérője 80 mm, a benne uralkodó nyomás pedig 4 bar.

Négy egymással szemben lévő 7 bevezető vezetéken át és nyolc darab csövecskén keresztül 610 liter/óra mennyiségű folyékony n-butánt vezetünk az 5 keverőtartályba.

A távozó elegy egy közbenső tartályba kerül. Ebből a közbenső tartályból az elegyet egy expanziós nyomás30 mentesítő tartályba visszük át, ahol a n-bután 0,1 bar nyomáson elpárolog. A visszamaradó poralakú cianurklorid 95 %-ának a szemcsemérete < 100jum.

Claims (1)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás cianurklorid szerves oldószeres szuszpenziói előállítására, folyékony cianurkloridnak szerves oldószerrel való érintkeztetésével, azzal jellemezve, hogy a folyékony cianurkloridot 1,5—6 bar nyomáson és

   40 145-194°C hőmérsékleten zárt, lefelé ívelten kifolyónyílássá szűkülő keverőtartály felső részén fúvókán keresztül beporlasztjuk és a cianurklorid porlasztására szolgáló fúvóka irányára tangenciálisan elhelyezett csövecskéken bevezetett és a keverőtartály teljes fala men45 tén folyadékréteget képző, 0,1 súly%-nál kevesebb vizet tartalmazó és a danurkloridra vonatkoztatva 6:1-1:1 mólarányban alkalmazott oldószerrel összekeverjük, emellett kívánt esetben a nyomást atmoszférikus és 0,01 bar közötti értékre szabályozzuk.

   50 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy szerves oldószerként dioxánt, benzolt, toluolt vagy metilénkloridot alkalmazunk.