NL7908432A - Werkwijze voor het bereiden van suspensies of oplossingen van cyanuurchloride in water. - Google Patents

Description

* 70 80^7

Deutsche Gold- und Silber-Scheideanstalt vormals Roessler,

Frankfort a/d Main, Bondsrepubliek Duitsland,

Werkwijze voor het bereiden van suspensies: of oplossingen van cyanuur-chloride in water.

Het is. bekend, dat cyanuurchloride., dat door trimeri-seren van chloorcyaan met behulp van katalysatoren, vooral actieve, kool, wordt gewonnen, een zeer interessant tussenprodukt is: voor verschillende sektoren van de industrie, bijv. de bereiding van kleurstof— 5 fen en produkten voor de textielindustrie, alsmede voor farmaceutica, produkten voor de landbouw, alsmede voor de kunststof—, rubber— en springstoffenindustrie-

Cyanuur chloride wordt zoals bekend is-, na de t rimer i-satie in gasvorm verkregen, tezamen met niet omgezet chloorcyaan en 10 chloor, alsmede nevenprodukten.

Het was sedert lange tijd gebruikelijk om dit reaktie-gasmengsel direkt in vast cyanuurchlori.de om te zetten, bijv. door inleiden van het gasmengsel in van buiten gekoelde ruimtes ("UUmann", Enzyklopadie der technischen Chemie, 3.Auflage, 195^·, Bd.5» blz.

15 62^-625 en k.Auflage 1975s Bd.9, blz.652), of door inleiden in een met water gekoelde kogelmolen volgens de in het Amerikaanse octrooischrift 3.256.Ο7Ο beschreven werkwijze.

Vast cyanuurchloride wordt in het algemeen poedervormig verkregen en wordt tot op heden in hoofdzaak in deze vorm verder ver-20 werkt.

Ter verhoging van zijn reaktiasnelheid bij de verdere verwerking is het gewenst om het eyanuurchlori.de hetzij in fijn verdeelde hetzij in opgeloste vorm aanwezig te hebben.

Omdat cyanuurchloride bij alle temperaturen nagenoeg 25 niet in zuiver water oplost, kan het in water slechts- in de vorm van suspensies worden verkregen.

In de meeste gevallen werd tot op heden cyanuurchloride. als vastestof in water gesuspendeerd. Hierbij trad een weliswaar aanvankelijk lage hydrolysegraad op, omdat cyanuurchloride, zoals gezegd, in 30 neutraal water nauwelijks oplosbaar is.

790 84 32

Iff · .2 t

Vast cyaanchloride omvat echter vaak geringe hoeveelheden chloor en chloorcyaan, die met water door disproportionering resp. door verzeping nevenprodukten, vooral zoutzuur vormen.

Het tot dan neutrale water wordt afhankelijk van het 5 gehalte aan chloor en chloorcyaan in meerdere of mindere mate sterk zuur.

In zure waterige oplossingen begint echter de hydrolyse sterker te worden..

Vooral bij de continue verwerking van waterige suspensies heeft men vastgesteld, dat de hydrolysegraad van cyanuurchloride met 10 de grootte van de aanmaakhouder toenam, d.w.z. naarmate de verblijfstijd van de suspensie resp. een deel daarvan in deze houder voor de verwerking daaruit langer was, des te sterker werd de hydrolyse.

Deze nadelen, die bij de bereiding van cyanuurchloride-suspensies door inbrengen van vast cyanuurchloride in water optraden, 15 zouden de toepassing van gesmolten cyanuurchloride, dat men in water liet inlopen, moeten worden opgeheven, zie het Duitse octrooichrift 1.670.731.

Omdat gesmolten cyanuurchloride door het voorafgaande smeltproces een deel van het aan het vaste cyanuurchloride hechtende chloor en chloorcyaan had verloren, was het gevaar van de hydrolyse 20. niet meer zo groot.

Door de hoge smelttemperatuur van het cyanuurchloride steeg echter de mengtemperatuur van de waterige suspensie. -

Afhankelijk van de mengverhouding van gesmolten cya-nuurchloride en water kon de mengtemperatuur aanzienlijke waarden aan-25 nemen, die daardoor, ook bij een laag gehalte aan chloor, een hydrolyse op gang konden brengen.

Zo lag volgens het genoemde octrooischrift bij een mengverhouding van water tot cyanuurchloride van b: 1 de mengtemperatuur van de waterige suspensie bij bijna 50°C, wanneer men water van 20°C toepas-30 . te om uit de cyanuurchloride smelt een suspensie te bereiden. Bij lagere mengverhoudingen lag de mengtemperatuur nog veel hoger.

Hogere mengverhoudingen dan U:1 hebben volgens het genoemde octrooischrift geen aanzienlijke daling van de mengtemperatuur tengevolge, omdat deze eên grenswaarde benadert, die bij toepassing 35 van 20°C warm water bij ongeveer U5°C ligt.

790 84 32 3

Omdat de. toegepaste temperatuur slechts lij normale druk kan worden "bedreven, was het onmogelijk, door drukverlaging tegelijkertijd temperatuurverlagingen en daarmee lagere mengtemperaturen in te stellen.

5 Daarbij kwam, dat de volgens de in het Duitse octrooi— schrift 1.670.731 "beschreven werkwijze verkregen suspensie voor latere toepassingen te grof korrelig was' en na de bereiding eerst verkleind moest worden, bijv. in natmolens, ook. bij toepassing van een douche.

Doel van de uitvinding is derhalve de bereiding van 10 fijn korrelige cyanuurchloridesuspensies in water met een zeer lage hydrolysegraad.

Men heeft nu gevonden, dat suspensies of oplossingen van cyanuurchloride onder vermijding resp. zeer sterke vermindering van de hydrolyse van cyanuurchloride door in contact brengen van vloei-15 baar cyanuurchloride en water met behulp wi een douche kunnen worden bereid, wanneer men vloeibaar cyanuurchloride, dat bij voorkeur vrij van chloor en chlooreyaan is, bij temperaturen in zijn smeltgebied, eventueel bij aanwezigheid van een inert gas, door een douche, bij voorkeur een sproeidouche, die zich in de kop van een buisvormige houder 20 bevindt, in deze houder sproeit, waarbij deze buisvormige houder van boven gesloten of afsluitbaar is en zich naar beneden toe borstvormig tot een uitstroomopening vernauwt en waarbij het water door een of bij voorkeur meerdere douchen, bij voorkeur gladde stralen gevende douchen, die zich boven de vernauwing bevinden en uit een of meerdere tangentiaal 25 in een of meerdere rijen.geplaatste sproeiorganen bestaan, die lichtjes naar boven in de richting van de bovenste afsluiting resp. de zich. in het bovenste gedeelte bevindende douche gericht zijn, naar buiten komt en een vloeistoflaag langs de totale kamerwanden tot aan de douche voor het cyanuurchloride vormt, waarbij de dikte van deze laag aan de horst— 30 vormige vernauwing groter is dan aan de overige kamerwanden en waarin het versproeide cyanuurchloride intreedt.

Het vloeibare cyanuurchloride wordt bij voorkeur door een verwarmde leiding in de douche gebracht.

Door de toepassing van de beschreven inrichting i.S' het 35 mogelijk het water aan de kamerwanden zodanig te verdelen, dat de vloei— stoflaag aan de borstvormige vernauwing dikker is dan aan de overige 790 34 32 t k kamerwanden.

Met de in de glastechriek toegepaste uitdrukking: borstvormige vernauwing wordt een vernauwing "bedoeld, die niet steil, maar in een vlakke S-kromme, uitgaande van de wand van de buisvormige 5 houder tot naar de uitstroomopening verloopt. Overeenkomstige vernau -wingen "bestaan ook "bij flessen Toor rode wijn ala overgang van de eigenlijke fles naar de hals.

De vernauwing kan bij voorkeur in de buisvormige houder steeds daar beginnen, waar ongeveer 50% van de versproeide deeltjes. 10 tegen de aan de wand gevormde vloeistoflaag botsen. Bij voorkeur is dit het geval in het onderste derde gedeelte van de buisvormige houder.

De grootte van de diameter van de uitstroomopening is op zichzelf niet kritisch. Hij hangt natuurlijk af van de viscositeit van de uitstromende media en moet een zodanige minimale grootte hebben, 15 dat lucht kan intreden.

De uitstroomopening wordt bij voorkeur in een uit-stroombuis geleid, die een willekeurige diameter, maar bij voorkeur dezelfde of een grotere diameter dan de uitstroomopening bezit.

De douche of douchen voor het water kunnen weliswaar op 20 een willekeurige plaats van de buisvormige houder boven de vernauwing zijn aangebracht, maar bevinden zich bij voorkeur in het gebied direkt boven de borst vormige vernauwing.

Voor de tangentiaal geplaatste sproeiorganen komen buisjes of douchen in aanmerking, alsook openingen in de kamerwanden 25 bij aanwezigheid van een toevoerring in de kamerwanden.

Bij voorkeur gebruikt men buisjes.

De beschreven buisvormige houder heeft het grote, voordeel, dat hij niet alleen bij atmosferische druk., maar ook bij onderdruk, kan worden bedreven. Uitgaande van atmosferische druk kunnen bijv. zon-30 dermeer onderdrukken tot 0,01 bar worden ingesteld.

Bij onderdrukt verdampt een deel van het water, waardoor een afkoeling van de verkregen oplossing of suspensie plaatsvindt. De mengtemperatuur kan op deze wijze gemakkelijk. op het lage niveau worden gehouden, wat voor een continue uitvoering zeer belangrijk is.

35 he volgens de onderhavige werkwijze verkregen mengtemperaturen liggen in 79 0 8 4 32 5 het algemeen hij 10-15°C.

De mengtemperaturen hangen natuurlijk af van de mengverhoudingen water:eyanuurchloridesmelt, die in het algemeen hij 6:1 tot 1:1 liggen.

5 Een voor het winnen van de genoemde cyanuurchloride- suspensie of -oplossingen geschikte inrichting wordt in een andere aanvrage van aanvraagster beschreven en als volgt bedreven.

Het vloeibare eyanuurchloride wordt, zie figuur 1, in de toevoerleiding 1 door een coaxiale verwarming 2 via een eenstof-10 fen- of tweestoffendouche 3 in de mengkamer 5 gëeid, d.w.z. de buisvormige houder 5·

Het met het te versproeien materiaal in contact te brengen water komt door afzonderlijke toevoerleidingen 7 in een verdeel-ring met verschillende kamersegmenten 9S zie ook figuur 2.

15 Uit deze kamersegmenten wordt het water via lichtjes naar boven gerichte sproeiorganen tangentiaal in de mengkamer 5 gesproeid.

Bij toepassing van slechts een toevoerleiding en slechts een bijv. opening in de mengkamer 5 gaat de toevoerleiding 7 direkt over in de opening 8, en valt de segmentkamer 9 weg.

20 De waterstraal bezit naast de component in de omtreks- richting een snelheidscomponent in axiale richting. De vloeistof komt daardoor aan de wand van de mengkamer 5· Daar vormt zich een vloeistof-laag U.

In de vloeistoflaag ^ sproeit men het uit de douche 3 25 komende eyanuurchloride. De sproeihoek voor het uit douche 3 versproeide eyanuurchloride kan tussen 15 en 150°C, bij voorkeur tussen 15 en 120° liggen.De sproeivorm varieert van een holle kegel via een volle kegel tot aan een ongeordende nevel, afhankelijk van het douchetype.

Bij het botsen van de versproeide deeltjes 6 stolt en/ 30 of lost het versproeide eyanuurchloride in de vloeistoflaag op. De ingebrachte energie wordt aan de vloeistoflaag afgegeven, onafhankelijk van de druk in de buisvormige houder.

Eet weglopende mengsel, dat de buisvormige houder 5 door de uitstroomopening 12 verlaat, komt in de houder 1U, die hetzij 35 direkt hetzij via leiding 13 op de uitstroomopening 12 van de houder 5 790 84 32 -% i 6 eventueel losmaakbaar kan zijn aangesloten.

Op deze wijze is het mogelijk, een willekeurige druk, d. w.z. een willekeurige onder- of overdruk, in de buisvormige houder 5 en de houder 11* door bekende inrichtingen, die via leiding 16 met 5 houder 1k verbonden zijn, in te stellen, zie figuur 3. (De bekende inrichtingen voor het instellen van de druk zijn echter in figuur 3 niet weergegeven).

Het mengsel wordt aan afvoer 15 verwijderd. De houder 1^ kan echter eventueel ook als reaktievat voor een verdere behandeling 10 of omzetting dienst doen.

Het is echter ook mogelijk om onder- of overdruk direkt in de wegloopleiding 13 door bekende inrichtingen aan te brengen en het weglopende mengsel uit leiding 13 op bekende wijze af te voeren zonder dat de houder 1U tussengeschakeld wordt.

15 De in de figuren 1 en 3 weergegeven inrichtingen 5 en 1U, eventueel ook leiding 13, kunnen op bekende wijze verhit of gekoeld worden, afhankelijk van de gestelde eisen, zie bijv. Ullmann Enzyklopadie der teehnischen Chemie, Bd.1, 3.Aüflage, 1951, blz.7^3 e. v. en 769 e.v.

20 Ook komen als constructiematerialen de hiervoor bekende stoffen in aanmerking, zie de genoemde publikatie.

Het volume van de buisvormige houder 5 wordt bepaald door de eigenschappen van de toegepaste vloeistoffen, waarbij de weg van de versproeide deeltjes 6 tot het botsen op de vloeistoflaag U 25 bij voorkeur zo kort mogelijk gehouden wordt.

Daardoor is het mogelijk, om betrekkelijk grote door-voerhoeveelheden in een zeer kleine buisvormige houder toe te passen, bijv. bedraagt het volume in voorbeeld III ongeveer 1,2 1.

Door instellen van een bepaalde druk, bijv. een 30 onderdruk in de buisvormige houder 5, kan de warmteenergie van het versproeide cyanuurchloride in contact met de vloeistoflaag worden afgevoerd.

De verkregen suspensie of oplossing van cyanuurchloride en water verlaat de mengkamer door de afvoer 12.

Om een betere vorming van de waterlaag te verkrijgen, 35 zijn de sproeiorganen 8 tangentiaal ten opzichte van de wand van de 790 84 32 7 mengkamer lichtjes naar boven gericht. De exacte buigingshoek wordt zo ingesteld, dat de vloeistoflaag net de douche bereikt, maar niet aanraakt.

Door de borstvormige vernauwing en de daardoor ver-5 kregen dikkere vloeistoflaag op deze plaats van de wand wordt gerealiseerd, dat ondanks de uitstroomopening de overige kamerwanden steeds met een gelijkmatige, d.w.z.on-onderbroken laag van water bedekt zijn, Hierdoor is een hoge mengsnelheid gewaarborgd,die door inbrengen van een gas met het water nog kan worden verhoogd.

10 De sproeikegel van het vloeibare cyanuurchloride is met verwijzingscijfer 6 aangeduid.

Het aantal van de toevoerleidingen 7 ha,ngt yan het betreffende, geval af:

Bij het inleiden van water kan bijv. slechts; een toe— 15 voerleiding voldoende zijn.; voor een betere verdeling van het water kunnen echter ook meerdere toevoerleidingen gunstig zijn, zie bijv, figuur 2.

Vloeibaar cyanuurchloride wordt volgens- bekende werk— wijzen gewonnen,bijv. volgens; het Duitse octrooisehrift 2,332.636.

20 Bij voorkeur wordt volgens- de onderhavige werkwijze een vloeibaar cyanuurchloride toegepast, waarvan de temperatuur bij 17Q°C ligt en dat vrij van chloor en chloorcyaan is-. Om van chloor en chloorcyaan te bevrijden, zijn bekende werkwijzen geschikt, bijv. een deflegmatisering.

25 De volgens de onderhavige werkwijze bereide suspensies: en oplossingen van cyanuurchloride bezit bij het verlateman de apparatuur een zeer lage hydrolysegraad, omdat de verblijfstijden en pro— duktietemperaturen zeer laag kunnen worden gehouden.

Dergelijke suspensies of oplossingen kunnen bij de tem— 30 peratuur, waarmee zij de apparatuur verlaten, urenlang worden opgeslagen.

De verkregen suspensies zijn bovendien zeer fijn korrelig, elke vorming van klonters wordt vermeden.

Op deze wijze kunnen ook naar keuze suspensies, of oplossingen van cyanuurchloride. continu afhankelijk, van de momentane behoefte 35 worden bereid, 7903432 * 8

De. uitvinding -wordt aan de hand yan de voorbeelden nader toegelicht.

Voorbeeld I

Via de verwarmde toevoerlei'ding 1 leidde men vloeibaar 5 cyanuurchlori.de met een temperatuur van ongeveer 170°C in de eenstof— fendouche 3. De douche 3 hezat een boring van 1,5^· mm en een sproeihoek. van ongeveer 78°. De voordruk, van het vloeibare cyanuurchlori.de. bedroeg 5,9 bar. Door deze douche 3 sproeide men 80,5 kg per uur cyanuurchlo— ri.de in de mengkamer 5· De mengkamer 5 bezat een diameter van 1Q0. mm.

10 Daarin heerste atmosferische druk.. Per uur kwam 966 kg water via vier verschillende toevoerleidingen 7 in de kamersegmenten 9 en vormde na uittreden uit de acht buisjes 8 een vloeistoflaag H in de mengkamer 5.

De cyanuurchlori.de/watersuspensie verliet de mengkamer 5 door de. buis' 12. Zijn concentratie aan cyanuurchlori.de bedroeg 1,1%.

15 De waarden van de Simazine-proeven, zie Ullmann, Band 9’, 1975, blz.65'2, die een maat zijn voor de reactiviteit van het cyanuurchloride, be— droegen 55 minuten en 0,6% residu, De ASS-test, zie dezelfde literatuur, leverde een residu van 0,6% op.

'Voorbeeld II.

20 De. uitvoering van deze proef verschilde, ten opzichte van die volgens voorbeeld I. doordat de boring van de cyanuurchlori.de— douche 1,1 mm was, de sproeivoordruk. 6,0 bar bedroeg, de hoeveelheid cyanuurchlori.de Uo,5 kg per uur was, de druk. in de mengkamer 0,13 bar was en de resulterende cyanuurchlorideconcentratie in water b,Q% be— 25 droeg.

De waarden van de Simazine-proeven bedroegen 55 minuten en 0,2% residu.,

De ASS-proef leverde een residu van 0,5% op.

Voorbeeld UI

De uitvoering van deze proef verschilde van die vol— 3Q gens voorbeeld I, doordat de boring van de cyanuurchloridedouche. 1,85 mm de sproeivoordruk. 6,0. bar, de hoeveelheid cyanuurchloride 118 kg:uur, en de resulterende cyanuurchlorideconcentratie in water 10',9'% bedroegen. De waarden van de Simazine-proeven bedroegen ^5 minuten en 0% residu..

De ASS—proef leverde een residu van 0,3% op.

35 Voorbeeld TV

790 84 32 9 k

De uitvoering van deze proef verschilde van die volgens voorbeeld I, doordat de "boring van de cyanuurchloridedouehe 1,17 mm, de sproeihoek van de douche ongeveer 70°, de sproeivoordruk 5,0 har, de hoeveelheid cyanuurchloride 30,6 kg/uur, de hoeveelheid ^ water 555 kg/uur, de diameter van de kamer 80 mm en de resulterende cyanuurchlorideconcentratie in water 5,2$ bedroegen.

De waarden van de Simazine-proeven bedroegen 37 minuten en 0% residu. De ASS-proef leverde geen residu op.

De korrelgrootteverdeling van de in de voorbeelden ^ I-I7 verkregen cyanuurchloridedeeltjes zag er gemiddeld als volgt uit: >100 ^um 3% > 63 ^um 1^$ )“ 4o ƒ urn 33$ >10^um 50$ 15 < 10,urn 50? 730 3 4 32

Claims (3)

1. Werkwijze voor het bereiden van suspensies of oplossingen van cyanuurchloride in water met behulp van een douche, met het kenmerk, dat men vloeibaar cyanuurchloride, dat bij voorkeur vrij 5 van chloor en chloorcyaan is, bij temperaturen in zijn smelt gebied, even tueëLbij aanwezigheid van een. inert gas, door een douche, bij voorkeur een sproei douche, die zich in de kop van een buisvormige houder bevindt, in deze houder sproeit, waarbij deze buisvormige houder van boven gesloten of afsluitbaar is, en zich naar beneden borstvormig tot een uit-10 stroomopening vernauwt, en waarbij het water door een of bij voorkeur meerdere douchen, bij voorkeur gladde stralen gevende douchen, die zich boven de vernauwing bevinden en uit een of meerdere tangentiaal in een of meerdere rijen geplaatste sproeiorganen bestaan, die lichtjes naar boven in de richting van de bovenste afsluiting resp. de zich in het 15 bovenste gedeelte bevindende douche gericht zijn, naar buiten treedt en een vloeistoflaag langs de totale kamerwanden tot aan de douche voor het cyanuurchloride vormt, waarbij de dikte van deze laag aan de borstvor-mige vernauwing groter is dan aan de overige kamerwanden, en waarin het versproeide cyanuurchloride intreedt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1,met het kenmerk, dat door verlagen van de atmosferische druk tot Q,01 bar in de buisvormige houder de mengtemperatuur verlaagd en naar keuze ingesteld wordt.

3· Werkwijze volgens conclusie 1, of 2, met het kenmerk, dat men bij uitvoering van de werkwijze eeii apparatuur toepast, 25 waarvan de uitstroomopening in een verdere houder uitmondt, die met de buisvormige houder vast of losmaakbaar verbonden is en op zichzelf bekende inrichtingen voor het aanleggen van een onder- of overdruk omvat. 790 84 32