KR100190469B1 - 오산화이질소의 제조를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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스켈톤 에스. 알.
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Abstract

오산화이질소의 제조방법은 휘발성 유기 용매중의 사산화이질소(N2O4)의 용액을 오존-함유한 운반 가스의 스트림과 반응시키는 것으로 이루어진다. N2O4와 오존을 반응시킴으로서 생성된 N2O5를 가스 스트림내로 이동시킨 다음 불활성 유기 용매와 추가로 접촉시키므로서 가스 스트림으로 부터 응축시킨다. N2O5의 형성 잠열은 용매의 기화열에 의해 흡수되어서, 반응 온도의 증가를 제한하고 N2O5의 분해를 억제한다. 바람직한 양태로는, 반응 및 흡수 단계는 반응 컬럼으로부터 흡수 컬럼으로 계속해서 유동하는 운반 가스 및 각각의 분리된 컬럼을 통해 계속 재순환하는 유기 용매를 갖는 분리된 컬럼에서 수행된다.

Description

오산화이질소의 제조를 위한 방법 및 장치
본 발명은 사산화이질소(N2O4)와 오존과의 반응에 의한 오산화이질소(N2O5)의 제조에 관한 것이다.
N2O5는 특히 불활성 유기 용매중에 용해될 경우, 강력하고 선택적인 니트로화제이다. 이제까지는, 니트로화제의 값이 비싸고 열안정도가 낮아서 니트로화제로서의 이의 용도가 제한되어 왔다.
비교적 보존수명이 길고 순도가 높은 생성물을 생성할 수 있는 N2O5의 제조의 한 방법은 N2O4가스와 오존의 반응이다. 오존은 정음 방전 오존 발생기(silent electrical discharge ozoniser) 내 산소중 약 4중량%의 최대 농도로 생성되고, 즉시 불활성 운반 가스중의 N2O4증기의 화학양론적 양과 반응해서 N2O5를 생성한다. 그런 다음 N2O5생성물을 함유한 불활성 가스 스트림을 전형적으로 -70℃의 낮은 온도로 유지된 냉각면에 접촉시켜서 생성물을 고체로 응축시키면서, 동시에 손실도 최소화시킨다.
이런 공정에는 몇가지의 결점이 있다. 이것은
1. 운반 가스 스트림중의 오존의 농도가 매우 낮기 때문에, 운반 가스의 부피가 N2O5가스 생성물의 부피와 비교해서 높다. 그러므로 운반 가스중의 생성물 손실에 대한 가능성이 높은데, 이것은 매우 낮은 회수 온도를 사용해야 하는 이유의 하나이다.
2. N2O4와 오존과의 반응은 발열반응이며, 이것은 열적으로 불안정한 N2O5생성물에 대해 유해한 영향을 미친다.
3. 회수된 생성물이 고체이어서 수송, 저장 및 사용하기가 어렵다.
4. 전형적으로 -70℃의 매우 낮은 생성물 회수온도를 사용해야 하며, 이것은 특히 운반 가스의 큰 부피도 또한 동일 온도까지 냉각시켜야 하므로 작업 비용을 높이게 된다.
5. 생성물은 생성물의 두께가 증가함에 따라 열 효율이 떨어지는 냉각면상에서 응축된다.
6. N2O4및 오존의 화학양론적 비율은 특히 이들 시약이 낮은 농도로 존재할 경우 유지하기가 어렵다. 운반 가스중의 오존이 약간 과량으로 손실되어 작업 비용을 추가시키는 한편, N2O4가 약간 초과되면 응축된 생성물에 N2O4오염이 생긴다.
7. 오존 발생기로부터 오존/가스 스트림중에 존재하는 수증기는 N2O5와 반응하므로서 생성물중에 질산 오염을 생성한다.
제1측면으로, 본 발명의 목적은 오존과 N2O4를 반응시킴으로서 상기 기술된 결점을 극복되거나 적어도 부분적으로 경감되는 N2O5의 제조방법을 제공하는 것이다.
따라서, N2O5의 제조방법은
(a) 휘발성의 제 1 불활성 유기 용매중의 N2O4용액을 공급하고,
(b) 상기 용액과 오존을 함유한 운반가스를, 운반 가스 중에서 N2O5의 형성 및 운반 가스로의 용매의 증발을 촉진하기에 충분한 온도에서, 접촉시키며,
(c) N2O5-적재된 운반 가스를 단계(b)의 온도 이하의 온도에서 제2 불활성 유기 용매와 접촉시켜 N2O5를 응축시키고,
(d) 단계(c)로부터의, 용매내에서 응축된 N2O5를 회수하는 단계를 포함한다.
단계(b)에서의 가스/액체 상호 작용의 주요한 장점은 단계(b)에서 오존과 N2O4의 발열반응 동안 발생된 열이 비교적 높은 비열용량을 갖는 액체 용매와의 친밀한 접촉에 의해 흡수되고 또한, 이 용매 및 N2O4의 증발 잠열에 의해 반작용을 하는 것이다. 그러므로, 높은 온도상승이 억제되어서 N2O5의 열분해가 방지된다. 비록 이것은 운반 가스가 용매증기로 오염됨을 뜻하지만, 단계(c)는 저온 응축에 의해 이 용매를 제2 용매내에서 회수하는 한편, 동시에 중간 고체 취급 단계없이 N2O5를 쉽게 저장할 수 있고 이동가능하며 사용가능한 형태로 직접 전환시키는 효율적인 방법을 제공한다.
제1 용매 및 제2 용매의 화학적 정체는 하나의 용매가 다른 용매를 오염시키는 문제를 피하기 위해서는 동일한 것이 바람직하다. 바람직하게는, 이들 용매는 C1또는 C2클로로알칸, 특히 디클로로메탄, 또는 클로로플루오로카본, 특히 C1또는 C2클로로플루오로알칸을 포함한다.
단계(b)에서 N2O5의 생성의 또 다른 장점은 운반 가스(이것은 바람직하게는 오존화된 산소 또는 오존화된 공기를 포함한다)내에 도입된 수분이 약간의 N2O5를 수화시켜서 비교적 비휘발성 질산 응축물로서 단계(b)의 액체 용매 생성물 내에 포획되는 것이다. 이것은 운반가스를 매우 건조한 원료로서 제공해야 하는 필요성을 제거한다. 그러나, 운반 가스가 본질적으로 수분을 함유하지 않으면, 단계(b)의 생성물은 질산으로 오염되지 않을 것이며, 이것은 또한 용해된 N2O5를 약간 함유할 것이기 때문에 이 용매 생성물을 단계(d)의 N2O5-함유 용매와 혼합시켜서 본 방법의 주요 생성물을 형성할 수 있다.
단계(b)에서 사용되는 운반 가스는 바람직하게는 N2O5를 생성하기 위해 요구되는 것보다 바람직하게는 5% 이하, 좀더 바람직하게는 0.5 내지 2%의 화학양론적 초과량의 오존을 함유하는 것이 바람직하다. 운반 가스중에 존재하는 초과량의 오존을 제2 불활성 용매로 운반하고 제2 불활성 용매에 의해 적어도 부분적으로 흡수시켜서, 열분해의 주요생성물(N2O4)을 N2O5로 다시 회수함에 의해 생성물 용매중의 N2O5의 보존 수명을 연장시킨다.
단계(b)는 바람직하게는 -20℃ 내지 +30℃, 더 바람직하게는 -15℃ 내지 +20℃, 및 가장 바람직하게는 색을 이용하는, 예를 들면, 발색 검출 장치를 사용하여 색이 없어지는 것에 의해 용액으로 부터 N2O4가 완전히 제거되는 것을 검출할 수 있도록, N2O4가 용액 중에서 강하게 발색되어 유지될 수 있는 온도에서 수행한다. N2O4에 의해 강하게 발색된 용액은 -15℃이상, 특히 -10℃ 이상의 온도에서 관찰된다. 이러한 온도 이상에서 용액중의 N2O5는 본질적으로 무색이고 따라서 용액중의 이들의 존재는 N2O4의 발색 검출을 방해하지 않는다. 그러나, +20℃ 이상에서 N2O5는 점차적으로 열적으로 불안정해지며 따라서, 용매 및 산화질소의 적당한 증발 속도를 촉진시키기 위해서는 최대 온도가 +10℃가 바람직하다.
운반 가스 및 제1 용매를 바람직하게는 병류로서 접촉시켜서 가스상으로서의 N2O5의 연속적이고 효율적인 생성을 촉진한다. 병류는 운반 가스 및 용매중의 오존 및 N2O4의 농도 각각을 병류 접촉 초기에는 최대가 되고 병류 접촉 말기에는 최소가 되도록 한다. 제1 용매는 바람직하게는 계속해서 폐쇄 루프에 재순환시켜서 새로운 N2O4를 저농도로 계속 공급하는 것을 용이하게 하고 ?를 가스상 중으로 이동시키는 것을 용이하게 한다. 용매의 제1 용매와 운반 가스 사이의 밀접한 접촉의 큰 표면적을 제공하고 N2O4및 용매의 급속한 증발을 촉진시키기 위해, 단계(b)는 통상적으로 제1 충전 컬럼에서 편리하게 수행한다.
단계(c)는 운반 가스로부터 N2O5를 실질적으로 완전히 회수하는 것을 보장하기 위해 -15℃ 이하, 바람직하게는 -20℃ 이하의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. -50℃ 이하의 온도에서는 운반 가스로부터 N2O5및 오존의 제거가 별로 향상되지 않지만, 용매의 증기압이 온도 감소에 따라 계속적으로 저하되어서 가스로부터 제2 불활성 용매중으로 회수되는 용매의 양이 증가하며 이것은 다시 후속적인 용매 회수 단계의 필요성을 제거한다. 이런 이유로, 단계(c)는 냉각 비용의 상승 및 용액중에서 형성되는 결정성 N2O5의 양의 증가하는 댓가를 치르더라도 통상적으로 -70℃ 만큼 낮은 온도에서 수행할 수 있다. 운반 가스로부터의 N2O5의 효율적인 회수를 촉진시키기 위해, 운반 가스 및 제2 불활성 유기 용매를 바람직하게는 연속적인 역류로서 가장 바람직하게는 2차 충전 컬럼내에서 접촉시킨다. 이것은 사용된 운반 가스의 온도를 최저로 저하시키므로서 사용된 운반 가스내의 용매 증기 농도를 최저로 저하시키는 부가적 장점이 있다. 제1 용매와 마찬가지로, 제2 용매는 바람직하게는 폐쇄 루프내에서 연속해서 재순환되어 이것의 단계(c)에서의 재사용이 용이하게 되고 이중의 N2O5의 고농도의 형성을 촉진시킨다.
운반가스는 바람직하게는 연속해서 제1 용매와 제2 용매를 순차적으로 접촉시키는 단일 스트림으로서 제공된다.
운반 가스내의 오존의 농도는 바람직하게는 0.1중량% 이상이며 통상적으로 4중량%를 초과하지는 않는다. 오존과 N2O4간의 완전한 반응을 촉진시키기 위해, 용매내 N2O4의 농도는 N2O4의 증기압이 단계(b)의 초기의 오존의 증기압과 거의 동일하게 될 수 있도록 주의해서 조절하는 것이 바람직하다. 용매내 N2O5의 평균 농도는 바람직하게는 0.005 내지 0.05중량% 및 더 바람직하게는 0.01 내지 0.02중량%가 요구된다. 정밀한 N2O4농도 조절은 폐쇄 루프내를 순환하는 제1 용매에 기지의 속도로 N2O4를 계속해서 또는 간헐적으로 가하므로서 유지시킬 수 있다. N2O4는 증발로 인한 용매 손실을 보충하기 위해 제1 용매와 동일한 유기 용매중 전형적으로 25 내지 60중량%의 농축 용매로서 이동가스에 가하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 측면에 있어서, 오존 생성 방법과 여기에 관련된 용매 공급 수단을 갖는 반응 용기 및 여기에 관련된 냉각 방법 및 가스벤트를 갖는 흡수 용기 및 이로부터 연장된 용매 생성물 출구, 및 반응 및 흡수 용기 사이에 연결된 운반 가스 수송 라인을 포함하는 제1 측면의 공정을 수행하기 위한 장치를 제공한다.
장치는 바람직하게는 추가로 반응 용기의 용매 유입구 및 용매 배출구 사이를 연결하는 제1 용매 순환 장치, 흡수 용기의 용매 유입구 및 용매 배출구를 연결하는 제2 용매 순환 장치를 포함한다.
오존 생성 및 용매 공급 수단은 바람직하게는 반응 용기에 병류로 연결시키는 반면 용매 배출구 및 가스 수송 라인은 바람직하게는 흡수 용기에 역류로 연결한다. 각 용기는 바람직하게는 충전 컬럼을 포함한다.
본 발명의 실시예는 다음의 장치들 및 공정 설명 및 수반되는 도면에 관해 상세히 설명한다.
제1도에 도시한 장치는 공급 원료 저장기(2), 모터(8)를 갖는 계량 펌프(6), 팩킹된 부분(12)을 함유한 반응 컬럼(10), 반응 컬럼 재순환 펌프(14), 충전된 부분(18)을 함유한 흡수 컬럼(16), 및 흡수 컬럼 재순환 펌프(20)를 포함한다.
반응 용매 재순환 라인(22)을 반응 컬럼 재순환 펌프(14)를 통해 반응 컬럼(10)의 저부와 상부사이에 연장시킨다. 유사하게, 흡수 용매 재순환 라인(24)을 흡수 재순환 펌프(20)를 통해 흡수 컬럼(16)의 저부와 상부사이에 연장시킨다. 반응 및 흡수 재순환 라인 각각은 밸브[(30) 및 (32)]가 각각 장치된 생성물 오프테이크(offtake)라인[(26) 및 (28)]을 갖는다. 공급 원료 수송 라인(34)은 계량 펌프를 통해 저장기(2) 및 반응 재순환 라인(22)사이에 연결된다. 용매 메이크업 라인(36)은 흡수 재순환 라인(24)과 연결된다.
가스 유입 라인(38)은 산소 공급소(40)로 부터, 오존 발생기(42)를 통해 반응 컬럼(10)의 상부까지 연장되어 있다. 흡수 컬럼(16)의 꼭대기에 가스 배출구 라인(44)이 있다. 2개의 컬럼은 이들 각각의 팩킹된 부분 아래에 가스 수송 라인(46), 및 밸브(50)을 갖는 액체 반송 라인(48)으로 연결된다. 흡수 컬럼(16)은 반응 컬럼(10)보다 약간 높게 설치하여 흡수 컬럼의 바닥에 모인 과량의 액체가 밸브(50)가 열려 있을때 반송 라인(48)을 통해 반응 컬럼으로 흘러가게 한다.
냉각 코일[(52), (54) 및 (56)]을 각각 저장기(2), 반응 컬럼(10)의 저부 및 흡수 컬럼(16)의 저부에 고정시켜서 장치의 여러부분에 있는 용매의 온도를 조절한다.
A.뱃치(batch) 공정 (반연속)
공정설명
1. 장치를 건조시키고 질소를 충전시켜서 물기를 모두 제거시키고, 무수 불활성 유기 용매의 수량을 반응 컬럼(10) 및 흡수 컬럼(16)에 충전시킨다.
2. 흡수 컬럼 재순환 펌프(20)의 스위치를 켜고 흡수 컬럼(16)중 용매의 온도를 냉각코일(56)을 사용해서 -15℃ 이하로 떨어뜨리고, 실제 온도는 공정 및 용매 손실을 최소화시키기 위해 가스 스트림 중 성분의 부분압의 의해서 고정되어진 것으로 선택된다. 반응 컬럼 재순환 펌프(14)의 스위치를 또한 켠다. 밸브[(30) 및 (32)]를 잠그어 두고 밸브(50)는 연다.
3. 그런 다음 산소 스트림을 이것의 공급원(40)으로부터 스위치를 켜서 흐르게 하고 증발에 의해 반응 컬럼중 용매의 온도를 감소시키고, 오존 발생기(42)를 작동시켜서 최적 조건으로 조정시킨다. 오존-함유 산소 스트림을 반응 컬럼 용매와 함께 병류로 반응 컬럼(10)의 팩킹 부분(12)의 아래쪽으로 통과시키고, 가스 수송 라인(46)을 통해, 흡수컬럼 용매와 함께 역류로 흡수 컬럼(16)의 충전된 부분(18)의 위쪽으로 통과시키고 가스 배출구 라인(44)을 통해서 배출시킨다.
4. 계량 펌프(6)를 사용해서, 저장기(2)중 N2O4용액이 반응 컬럼(10)의 순환 용매로 계속해서 계량 공급되므로서 오존화된 가스 스트림과 함께 충전된 컬럼을 병류로 아래쪽으로 흐른다. 반응 컬럼을 통한 N2O4및 오존의 상대 유속은 오존이 항상 화학론적 초과량으로 존재하는 것이 보장되도록 선택된다. 용매와 가스 스트림이 접촉하여 오존의 일부가 액상에 용해되어 N2O4와 발열 반응하고 용액중 N2O5가 수득된다. N2O4및 용매가 증발되는 것과 동시에, 증발된 N2O4는 즉시 가스 스트림중 오존과 발열 반응해서 더 많은 N2O5를 생성한다. 폐쇄 회로내에서 N2O4용매가 재순환 용매로 계량 공급되는 효과는 용매중 N2O4농도를 매우 낮은 농도(통상적으로 0.01 내지 0.02중량%)로 반응 컬럼에 들어가게 해서 N2O4부분압을 낮게 유지하므로서 증발에 의해 가스 스트림으로 방출되는 N2O4농도가 거의 가스 스트림내 존재하는 오존의 낮은 농도와 동일하도록 한다. 반응 컬럼(10) 중 가스 및 액체 유동은 병류이다. 이것은 이들 두 스트림중 반응성 성분(오존 및 N2O4)의 농도가 접촉 부분에서 최대가 되도록 해주고 스트림이 분리되면 최소가 되고 반응이 발생하는 동안 최대 접촉시간을 갖도록 해준다. 이렇게 하여, 오존 및 N2O4와의 완전한 반응이 증진되고, 손실은 최소화되며, N2O4및 오존 사이 반응의 방출열은 용매 및 N2O4의 증발에 의해 생성되는 냉각 작용에 효과적이고 점진적으로 반대작용을 해서 일단 형성된 N2O5의 열 분해를 억제한다. 가스 스트림중 존재하는 수증기는 N2O5와 반응해서 질산을 생성하고, 이것은 반응 컬럼 용매중 비교적 비휘발성인 응축물이 된다.
5. 냉각 코일[(52) 및 (54)]을 적합하게 사용해서, 반응 컬럼(10)의 팩킹 부분(12)내 온도를 N2O4및 N2O5가 용액으로부터 효과적으로 제거될 수 있으며(통상적으로는 -10℃ 이상), 또한 용액중 N2O4가 강하게 갈색으로 발색되는 온도 범위내의 상기 온도로 유지시킨다. 그러므로, 색 지시계(58)를 사용해서 펌프(6)의 속도를 용액중 N2O4의 반응 컬럼(10)으로의 유동이 컬럼의 저부에 있는 용매에서 갈색으로 발색되게 하는 유동보다 느리게 되도록 조정한다. 이것은 모든 N2O4가 N2O5로 전환되었기 때문에 가스 스트림중 오존의 요구되는 초과량이 존재하는 것을 의미한다. 저장기중 N2O4용액의 요구되는 농도는 펌프(6)를 통해 펌프된 용매의 유속이, 반응 컬럼(10)중의 일정한 용매 농도의 지표인, 가스 스트림으로의 용매 증발 속도와 일치하도록 농도 지시계(60)로 계산된다.
6. 흡수 컬럼(16)의 충전된 부분(18)중에서 N2O5가 적재되고 용매로 포화된 가스 스트림은 재순환 저온 흡수 용매와 역류로 접촉한다. 이렇게 해서 가스 스트림내에서 N2O5용매, 및 초과량의 오존 성분이 용매내로 응축된다. 역류 유동은 가스가 컬럼에 남아 있는 시간을 최소화하기 때문에 가스의 온도, 및 이들 성분의 각각의 농도가 최소화된다. 안전한 방법으로서, 반응 컬럼(10)으로부터 흡수 컬럼(16)으로 이동되는 초과량의 용매를 중력하에 밸브(50)를 통해 다시 반송되도록 한다. 이것은 흡수 컬럼(16)내에서 초과량의 용매의 우발적 형성을 방지한다.
7. 후속적 취급법에 대한 바람직한 농도의 최종 용액 농도로 수득하기 위해 질량 저울로 판단하여, N2O5의 목적량의 제조되면, 오존 발생기(42)를 산소 공급기(40) 및 계량 펌프(6)와 함께 끈다. 그런 다음 장치를 가온(전형적으로 -20℃ 내지 0℃)하여 흡수 컬럼(16)에서 생성된 N2O5결정을 용매에 재용해시킨다. 이후에 밸브(32)를 열고 흡수 컬럼(16)중 N2O5용액을 오프테이크라인(28)을 따라 배출시킨다.
8. 반응 컬럼(6)중 용액은, 이것이 질산으로 오염되지 않았을 경우, 밸브(30)를 열어 오프테이크라인(26)을 통해 배출시켜서 흡수 컬럼으로부터의 용액과 혼합시킬 수 있다.
9. 그런 다음 장치는 신선한 용매로 재충전시켜서 공정을 반복할 수 있다.
(실시예 1-뱃치(반연속))
N2O5(5kg)을 디클로로메탄(5kg)에 용해시켜서 1시간당 0.38kg의 속도로 흡수컬럼으로 계량 공급되는 50중량% 공급원료를 수득한다.
반응 및 흡수 컬럼을 디클로로메탄(41kg)으로 충전시킨다.
용매는 각 컬럼을 통해 폐쇄 루프내에서 사용된 충전 컬럼에 대한 최소 습윤 상태 및 범람 상태 이하가 되도록 계산된 1시간당 1200kg인 전형적인 속도로 재순환시킨다.
산소를 오존 발생기를 통해 공급해서 오존 유속 100g/시간에서 2중량% 오존을 제공한다.
0℃의 반응 컬럼 및 -50℃의 흡수 컬럼을 사용하여, 반응을 약 26시간 후 완결시킨다.
흡수 컬럼으로부터의 생성물 생산은 0.5중량% 질산을 함유한 12중량% N2O5용액(40kg)이다.
반응 컬럼으로부터의 용액 생산은 2중량% 질산을 함유한 6중량% N2O5용액(8kg)이다.
전형적 벤트 손실은 N2O5(0.1kg) 및 디클로로메탄(1.5kg)이다.
전형적 시스템 손실(즉 시스템내 잔유하는)은 N2O5(0.3kg) 및 디클로로메탄(2kg)이다.
B. 밸브(50)를 폐쇄한 연속 공정
공정 설명
1. 뱃치(반연속)공정의 공정 단계 1 내지 5은 생성물을 밸브(32)를 열어 라인(28)으로 계속해서 빼내고, 필요에 따라 N2O5의 농도를 유지하기 위해 요구되어지는 신선한 무수 용매를 라인(36)을 통해 계속해서 추가시키는 것을 제외하고는 상기 기술된 바와 같이 수행한다.
2. 연속 공정은 반응 컬럼내 용매중 수용할 수 없는 고농도 질산이 생성될 경우 신선한 무산 용매로 대치하기 위해서 간헐적으로 폐쇄시킬 수 있다. 우선 펌크(6)를 끄고 반응 컬럼내 반응 및 증발이 짧은 시간동안 계속 진행시켜서 용매로부터 N2O4및 N2O5를 모두 제거시킨다. 그런다음, 산소 공급기(40), 오존 발생기(42) 및 재순환 펌프(20)를 끄고 반응 컬럼(10)중 질산-적재 용매를 다음 용매 회수를 위해 오프테이크라인(밸브(30)가 열린)을 통해 빼낸다. 그런 다음 신선한 무수 용매를 반응 컬럼(10)에 충전시키고, 연속 공정을 다시 시작한다.
(실시예2-밸브(50)를 폐쇄한 연속공정)
디클로로메탄 중 50중량% N2O4로 이루어진 공급 원료를 반응 컬럼으로 0.38kg/시간의 속도로 계량 공급시킨다.
반응 및 흡수 컬럼은 각 컬럼을 통해 1200kg/시간의 속도로 재순환하는 디클로로메탄(41kg)으로 충전시킨다.
산소는 오존 발생기를 통해 공급시켜서 오존 유속 100g/시간에서 2중량% 오존을 제공한다.
저장기내 용매, 반응 컬럼 및 흡수 컬럼은 각각 15℃, 0℃ 및 -25℃로 조절한다.
평형 상태에 이르면 곧, 디클로로메탄중 6중량% N2O5및 0.5% 이하의 질산으로 이루어진 생성물이 흡수 컬럼으로부터 1.8kg/시간의 속도로 계속해서 수득된다.
흡수 컬럼의 온도는 소모 가스 스트림으로 부터 부가 용매 증기를 회수해야 하므로 -25℃로 조절한다. 더 높은 흡수 온도는 펌프(20) 및 라인(24)을 막을 수 있는 흡수 용매 중 N2O5슬러리의 생성을 억제하는 부가적 장점이 있다.
C. 밸브(50)가 열린 연속 공정
공정 설명
1. 뱃치(반연속)공정의 공정 단계 1 내지 6은 밸브(28)를 닫고, 밸브(50)는 열고, 생성물을 계속해서 밸브(30)를 열어 라인(26)을 통해 빼내는 것을 제외하고는 상기 기술한 바와 같이 수행한다.
2. 흡수 컬럼은 N2O5슬러리가 형성될 낮은 온도(통상적으로는 -50℃)에서 작동시킬 수 있지만, 슬러리가 더 따뜻한 흡수 컬럼으로 유동하기 때문에 이것이 용해되어 반응 컬럼으로 부터 취한 생성물은 단지 용해된 N2O5만을 함유한다. 공정중 생성된 질산은 단지 생성물과 함께 제거될 수 있으므로, 산소는 건조된, 필수적으로는 무수 산소로 오존 발생기에 공급되는 것이 바람직하다.
(실시예3-밸브(50)가 열린 연속 공정)
생성물(반응 컬럼으로 부터 취한)중의 N2O5의 농도를 6중량% 내지 12중량%로 증가시키기 위해 라인(36)을 통과하는 보충 용매의 유동을 감소시키는 것을 제외하고는 공정 조건은 실시예 2와 동일하게 하며, 이것은 생성물 용매의 더 높은 온도, 따라서 생성물용매내의 더 높은 N2O5용해도에 의해 가능하다.

Claims (20)

  1. (a) 휘발성의 제 1 불활성 유기 용매중의 N2O4용액을 공급하고,
    (b) 상기 용액과 오존을 함유한 운반가스를, 운반 가스 중에서 N2O5의 형성 및 운반 가스로의 용매의 증발을 촉진하기에 충분한 온도에서, 접촉시키며,
    (c) N2O5-적재된 운반 가스를 단계(b)의 온도 이하의 온도에서 제2 불활성 유기 용매와 접촉시켜 N2O5를 응축시키고,
    (d)단계(c)로부터의, 용매내에서 응축된 N2O5를 회수하는 단계를 포함함을 특징으로 하여 N2O5를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 및 제2 불활성 유기 용매의 화학적 정체가 동일함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 및/또는 제2 용매가 C1또는 C2클로로알칸 또는 클로로플루오로카본을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  4. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(b)에 사용된 운반 가스와 N2O4와 반응하는데 필요한 양을 초과한 화학양론적 과량의 오존을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 운반가스와 5% 이하의 화학양론적 과량의 오존을 함유함을 특징으로 하는 방법.
  6. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(b)를 -20℃ 내지+30℃ 온도범위내에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  7. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(c)를 -15℃ 내지 -70℃ 온도 범위내에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 단계 (c)를 -20℃ 내지 -50℃ 온도 범위내에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  9. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(d)의 용매 생성물을 단계(b)의 용매 생성물의일부분 이상과혼합시킴을 특징으로 하는 방법.
  10. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 용매 및 운반 가스 각각을 분리된 스트림으로서 공급함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 운반 가스 및 제1 용매를 단계(b)에서 병류로 접촉시킴을 특징으로 하는 방법.
  12. (정정)제10항에 있어서, 제1 용매를 재순환시킴을 특징으로 하는 방법.
  13. (정정)제10항에 있어서, 제2 용매가 분리된 스트림으로서 제공됨을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 운반 가스 및 제2 용매를 단계(c)에서 역류로 접촉시킴을 특징으로 하는 방법.
  15. (정정)제13항에 있어서, 제2 용매를 재순환시킴을 특징으로 하는 방법.
  16. (정정)제1항 또는 제2항에 있어서, 단계(b)에 사용되는 제1 용매중의 N2O4의 농도가 0.005중량% 내지 0.05중량% 임을 특징으로 하는 방법.
  17. (정정)바닥을 향해 용매 생성물 배출구(26)가 있고 팩킹된 부분을 통해 하부로 용매를 계속하여 재순환시키기 위한 수단과 연결된, 상부가 팩킹된 일반적으로 수직으로 배치된 반응 용기(10);
    반응 용기(10) 상부내로 오존을 공급하기 위해 배열된 오존 발생 수단(42);
    반응 용기(10)의 꼭대기내로 용매 및 N2O4를 공급하기 위한 수단(2, 6);
    꼭대기에 가스 벤트(44)가 있고 용매 생성물 배출구(28)가 바닥을 향해 있는, 상부가 팩킹된 일반적으로 수직으로 배치된 흡수 용기(16);
    흡수 용기(16)의 팩킹된 부분을 통해 하부로 용매를 계속하여 재순환시키기 위한 수단; 및
    각각의 용기의 팩킹된 부분 아래의 지점에서 각 경우의 반응 용기와 흡수 용기를 연결하는 운반 가스 수송 라인(46)을 포함하는제1항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치.
  18. (신설) 제11항에 있어서, 제1 용매를 재순환시킴을 특징으로 하는 방법.
  19. (신설) 제11항에 있어서, 제2 용매를 분리된 스트림으로서 제공됨을 특징으로 하는 방법.
  20. (신설) 제14항에 있어서, 제2 용매를 재순환시킴을 특징으로 하는 방법.
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