PL10373B1 - Sposób wytwarzania pochodnych chlorowych zwiazków organicznych, w szczególnosci weglowodorów. - Google Patents

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób wytwarzania pochodnych chlo¬ rowych zwiazków organicznych, w szcze¬ gólnosci weglowodorów zapomoca nowej reakcji zapoczatkowanej, które umozliwia latwe wprowadzanie atomów chloru do zwiazków organicznych.Nowa odkryta reakcja odznacza sie tern, ze zachodzi przy wysokich temperaturach (to znaczy takich, przy których nie stanowia jeszcze przeszkody reakcje czysto termicz¬ ne) i przebieg jej jest tak szybki, ze reak¬ cja ta moze miec zastosowanie do celów technicznych. Temperatura reakcji moze byc utrzymana tak nisko, ze dobór odpo¬ wiedniego materjalu na naczynie nie przed¬ stawia zadnych trudnosci, które zachodza zwykle wtedy, gdy przy wyzszych tempe¬ raturach ma sie do czynienia z chlorem.Reakcje mozna przeprowadzic z latwoscia w ten sposób, ze praktycznie otrzymuje sie tylko jeden produkt koncowy bez prze¬ szkód z powodu reakcyj ubocznych.Wymieniona reakcje zapoczatkowujaca stwierdzono przy doswadczeniu, w czasie którego doprowadzono mala ilosc pary so¬ du do mieszaniny metanu i chloru.Przy tej reakcji powstaje z chloru, me¬ tanu i pary sodu sól kuchenna, chlorek me¬ tylu i kwas solny, Para sodu wytwarza zczescia chloru sól kuchenna, podczas gdy pozostaly chlor przechodzi w stan chemicz¬ nie czynnyfc prawie atomowy i reaguje z pa¬ ra organiczna. Reakcja jest bardzo wydaj¬ na i to najczesciej z tego powodu, ze przy uzyciu jednego zapoczatkowujacego atomu sodu powstaje bardzo wielka ilosc drobin chlorku metylu. Przyczyna tego jest reak¬ cja lancuchowa podlug nizej podanych wzo¬ rów: 1) Na + CP = Na Cl + Cl (zapo¬ czatkowanie) . 2) Cl + CH4 = CH8Cl + H 3) H + Cl2 = HCl + Cl 2) Cl + CH2 = CHsCl + H 3) i t. d. albo 1) Na + Clg = Na Cl (zapoczatkowa¬ nie) 2) Cl + Cff4 = CH3 + HCl 3) CH3 + C/a = CHsCl + Cl 2) C/ + Cff4 = CH3 + HCl 3) i t. d.Dlugosc lancucha reakcji jest tern wiek¬ sza, im wyzsze jest cisnienie. Naprzyklad przy cisnieniu metanu wynoszacem 6 mm slupka rteci i chloru 0,2 mm slupka rteci powstaje przy uzyciu jednego atomu sodu okolo 50 drobin chlorku metylu. Przy ci¬ snieniu dochodzacem do wysokosci jednej atmosfery wzrasta ta liczba do wielu ty¬ siecy i wyzej, dopóki lancuch nie ulegnie przerwaniu pod wplywem szkodliwych do¬ mieszek, lub wplywów zewnetrznych, jak np. reakcji scian.Zapoczatkujaca reakcja jest mozliwa z tego powodu, ze para sodu nie reaguje z metanem, przyczem predkosc reakcji i pa¬ ry sodu z chlorem jest znacznie wieksza przy obranej temperaturze od predkosci reakcji metanu z chlorem.Na rysunku przedstawiono schematycz¬ nie urzadzenia uzywane przy opisanych do¬ swiadczeniach.Cylindryczna przestrzen reakcyjna a jest otoczona plaszczem chlodzacym b.Dolny koniec c sluzy do wprowadzania chloru lub mieszaniny metanu i chloru. W srodku wchodzi do komory reakcyjnej dy¬ sza d, zaopatrzona równiez w plaszcz chlo¬ dzacy e. W dyszy znajduje sie rura /, o- grzewana zapomoca wezownicy do tempe¬ ratury 100 — 300°. Dolny koniec rury / jest rozszerzony i tworzy ogrzewany zbior¬ nik g, na którego dnie znajduje sie meta¬ liczny sód. Zapomoca rury h doprowadza sie zboku do zbiornika g metan, który ob¬ ciazony para sodu wchodzi przez rure f wzglednie dysze d do komory reakcyjnej a.Aby temperatura w komorze a nie wzrosla ponad te granice (okolo 300°), przy której rozpoczynaja sie reakcje ter¬ miczne, zastosowano chlodzenie cylindra e.W kazdym razie metaliczny sód musi byc ogrzany do temperatury 100 — 300°, bo jego parowanie przy temperaturze pokojo¬ wej nie jest dostatecznie wielkie.Rure f równiez sie ogrzewa, aby nie do¬ puscic do przedwczesnego skraplania sie pary sodu w drodze przez dysze. Zbytnie¬ mu ogrzaniu sie komory reakcyjnej zapo¬ biega plaszcz chlodzacy e, który siega az do wylotu dyszy d. Podwyzszenie tempe¬ ratury w komorze reakcyjnej, spowodowa¬ ne doplywem ogrzanej pary sodu wobec malej ilosci tej pary, jest nieprawdopo¬ dobne, a zmniejsza je jeszcze chlodzenie cylindra, przyczem plaszcz chlodzacy b pochlania równiez cieplo reakcji.Gazy reakcyjne, uchodzace z komory a, odprowadza sie do skraplacza lub pochla¬ niacza, w którym zatrzymuje sie chlorek metylu. Powstaly gaz, skladajacy sie z nie¬ zmienionego metanu i malych ilosci kwasu solnego, mozna po odciagnieciu tego ostat¬ niego skladnika wprowadzic znowu w obie¬ gu kolowym; do komory reakcyjnej. W celu unikniecia nadmiaru metanu w mieszaninie reakcyjnej reguluje sie jej sklad u wylotu z dyszy d w ten sposób, ze ilosc „inicjato- — 2 —ra" nie przewyzszala ilosci potrzebnej do przemiany organicznego zwiazku (znajdu¬ jacego sie w mieszaninie) przy pomocy chloru. Jednoczesnie osiaga sie przytem te korzysc, ze ilosc ciepla wchodzacego do ko¬ mory reakcyjnej wraz z zegarem, unosza¬ cym pare sodu, jest minimalna, a tern sa¬ mem mozna latwiej uniknac ubocznych re- akcyj.Podobnie jak sód dzialaja inne pier¬ wiastki w postaci pary takie, które nie rea¬ guja ze zwiazkami organicznemi, nato¬ miast z chlorem reaguja latwiej anizeli zwiazki organiczne. Do takich pierwiast¬ ków naleza przedewszytskiem inne metale potasowcowe, jak potas, lit, cez, rubid.Tych samych wyników mozna oczekiwac przy uzyciu par innych metali i niemetali jak arsen i fosfor. Z posród metalicznych ,,inicjatorów" wyróznia sie kadm i cynk.Cisnienie pary kadmu przy temperaturze 100 — 300°, podobnie i cynku, przewyzsza znacznie cisnienie par metali potasowco- wych przy tych samych temperaturach.Obydwa metale sa odporne na dzialanie tlenu i pary wodnej. Przy ich uzyciu nie potrzeba stosowac takich srodków ostroz¬ nosci, jak przy metalach potasowcowych; ich pary nie sa bezpieczne dla materjalów, z których wyrabia sie naczynie, a ich cena jest znacznie nizsza od ceny metali pota¬ sowcowych.Nowy sposób rozszerza znacznie mozli¬ wosc wytwarzania pochodnych chloru, któ¬ re sa jak wiadomo, cennym surowcem dla syntetycznych procesów techniki organicz¬ nej.W zwiazku z doswiadczeniem podsta- wowem opisano sposób wytwarzania chlor¬ ku metylowego, który jest, jak wiadomo, bardzo waznym produktem przejsciowym przy syntezie alkoholu metylowego. Takze homologi metanu wyzszego stopnia, jak np. pentan, nadaja sie do chlorowania opisana metoda. Weglowodór ten daje produkt chlorowania, który daje sie przemienic przez zmydlacie na alkohpl amylowy. W tym przypadku uzysk jednochlorowego produktu substytucyjnego wynosi równiez prawie 100%, w odniesieniu do ilosci uzy¬ tego pentanu.Przez chlorowanie parafiny o wiekszym ciezarze drobinowym, np. C18 H38f otrzy¬ muje sie nowym sposobem produkty, któ¬ re po odszczepieniu chloru i utlenieniu da¬ ja kwasy, nadajace sie do wyrobu mydla.Nowa metoda umozliwia równiez prze¬ miane weglowodorów aromatycznych na ich produkty zastepcze zawierajace chlor.Ponizej podano przyklad przeprowadze¬ nia opisanego procesu zapomoca urzadze¬ nia przedstawionego na rysunku.Przez rure c wprowadzono do komory reakcyjnej a prad gazu, zawierajacego 13 czesci objetosciowych metanu i jedna czesc objetosciowa chloru przy temperaturze po¬ kojowej i pod cisnieniem 15 mm slupa rte¬ ci, przyczem predkosc doplywu gazu wy¬ nosila 3600 litrów na godzine. Jednocze¬ snie ogrzewano elektrycznie naczynie g i rure / do temperatury okolo 265°. Rura h doprowadzono metan z predkoscia okolo 240 litrów na godzine. Po osiagnieciu równowagi odplywa z komory a mie¬ szanina gazowa zawierajaca 5% objeto¬ sciowych chlorku metylu, 90% niezmienio¬ nego metanu i 5% kwasu solnego. Przy od¬ powiedniej regulacji chlodzenia utrzymy¬ wano w komorze a temperature srednia 200°. Mieszanine wyplywajaca z komory a uwalniano od chlorku metylu przez silne o- ziebianie, a pozostaly gaz uwalniano przez absonbeje od kwasu solnego i wprowadzo¬ no zpowrotem do komory reakcyjnej.Jezeli cisnienie pary chlorowanego zwiazku organicznego nie osiaga cisnienia atmosferycznego ponizej 300°, to wtedy przeprowadza sie chlorowanie pod cisnie¬ niem nizszem, albo tez uzywa sie jakiegos obojetnego gazu pomocniczego (jako prze¬ nosnika), np. z azotu, który przeprowadza¬ ny przez ogrzany zwiazek organiczny na- — 3 —syca sie jego para. Poza tern przebieg proce¬ su jest taki sam, jak wyzej. PL

Claims (6)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób wytwarzania pochodnych chlorowych zwiazków organicznych w szczególnosci weglowodorów, znamienny tern, ze do mieszaniny parowej zwiazków organicznych i chloru dodaje sie stosunko¬ wo mala ilosc pary jakiegos ,,inicjatora", który nie reaguje z organicznemi zwiazka¬ mi, natomiast reakcja jego z chlorem jest zywsza, anizeli reakcja zwiazków organicz¬ nych z tym ostatnim.
2. 2. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze jako „inicjator" sluzy jakis metal potasowcowy, zwlaszcza sód albo potas.
3. 3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze jako ,,inicjator" sluzy kadm.
4. 4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tern, ze jako „inicjator" sluzy cynk.
5. 5. Sposób wedlug zastrz. 1 — 4, zna¬ mienny tern, ze pary organicznego zwiazku unosza pare „inicjatora" i w tym celu czesc pary zwiazku organicznego przepro¬ wadza przed jej mieszaniem z chlorem przez ogrzany „inicjator".
6. 6. Sposób wedlug zastrz. 5, znamienny tern, ze sklad parowej mieszaniny orga¬ nicznej, sluzacej do unoszenia pary „ini¬ cjatora" dobiera sie tak, ze ilosc inicjatora byla wlasnie dostateczna do spowodowania reakcji zwiazków organicznych, zawartych w mieszaninie z chlorem, Dr. Michael Polany i. Stephan von Bogdandy. Zastepca: Dr. inz. M. Kryzan, rzecznik patentowy.Do opisu patentowego Nr 10373. L-ri2(tCfa) Druk L. Boguslawskiego, Warszawa. PL