PL186922B3 - Sposób wytwarzania kwasu trichloroizocyjanurowego - Google Patents

Abstract

Sposób wrTwarzknia kwasu triohloroizocyjanu.rowpgo polegający na tym, że wodnym roztworem soli trisodowej i/lup ^potasowej kwasu cyjrnuronego działa się, przy ciągłym mieszaniu substratów, na wodę chlorowaną o pH = 2a5, zwłaszcza o pH = 2,8a4,2, z ewentualną zawartością modyfikatorów, zwłaszcza pagpcntaiglk, propand^ą alkoholi tłuszczowych oraz gksyutylungwanych i gksypagρylungwrnych alkoholi tłuszczowych, w atmosferze chloru gazowego o nadciśnieniu 0a0,6 MPa, zwłaszcza 0,005a0,015 MPc, i w temperaturze 5^20oC, zwłaszcza 10a15°C według patentu RP nr 170 082, znamienny tym, ye chlorowanie soli taisodowęj i/lub tripotasowej kwasu cyjankrgnugo do kwasu trichloagizocyjanuagwegg prowadzi się metodą ciągłą jednostgρnigwo przy wspSłpaądgnym przepływie chloru, wody chlorowanej oraz soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu ryjankrowego i przy ciągłym chłodzeniu do temperatury 5-:20°C, korzystnie do 10^15°C, substratów oraz produktu reakcji.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kwasu trichloroizocyjanurowego metodą ciągłą.

Sposób wytwarzania kwasu trichloroizocyjanurowego według polskiego opisu patentowego nr 170 082 polega na tym, że wodnym roztworem soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego działa się, przy ciągłym mieszaniu substratów, na wodę chlorowaną o pH = 2+5, korzystnie o pH = 2,8 +4,2, z ewentualną zawartością substancji polepszających kształt kryształów kwasu trichloroizocyjanurowego, zwanych modyfikatorami, w atmosferze chloru gazowego o nadciśnieniu 0+0,06 MPa, korzystnie 0,005+0,015 MPa, i w temperaturze 5+25°C, korzystnie 10+15°C, przy czym zachodzi sumaryczna reakcja:

(CNOMe)s + 3Cl2 = (CNOCh) + 3MeCl gdzie Me oznacza atom sodu lub potasu.

Sól trisodową i/lub tripotasową kwasu cyjanurowego otrzymuje się przez działanie wodorotlenkiem sodowym i/lub wodorotlenkiem potasowym na wodną suspensję kwasu cyjanurowego przy zachowaniu stosunków stechiometrycznych substratów zgodnie z równaniem reakcji:

(CNOH)3 + 3MeOH = (CNOMeh + 3H₂O gdzie Me ma wyżej podane znaczenie.

Jako substancje polepszające kształt kryształów kwasu trichloroizocyjanurowego stosuje się propan-triol, propan-diol, alkohole tłuszczowe oraz oksyetylenowane i oksypropylenowane alkohole tłuszczowe. Sposobem według wynalazku RP nr 170 082 można prowadzić syntezę kwasu trichloroizocyjanurowego metodą periodyczną lub ciągłą.

Według chińskiego opisu patentowego nr CN-87106023 kwas trichloroizocyjanurowy (TCCA) i kwas dichloroizocyjanurowy (DCCA) otrzymuje się metodą ciągłą przez dwustopniowe przeciwprądowe chlorowanie soli sodowej kwasu cyjanurowego chlorem gazowym, co ilustruje schemat technologiczny przedstawiony na fig. 1 rysunku.

Sól sodową kwasu cyjanurowego wprowadza się do reaktora 2 pierwszego stopnia chlorowania kanałem 9, a gazowy chlor kanałem 7 do reaktora 4 drugiego stopnia chlorowania.

186 922

Resztki nie przereagowanego chloru z reaktora 4 drugiego stopnia chlorowania przechodzą kanałem 6 do reaktora 2 pierwszego stopnia chlorowania, a wstępnie schlorowana sól kwasu cyjanurowego przechodzi kanałem 5 do reaktora 4 drugiego stopnia schlorowania.

W chińskiej ciągłej metodzie dwustopniowego chlorowania stosuje się w pełni przeciwprądowy przepływ surowców: soli sodowej kwasu cyjanurowego oraz chloru gazowego i nie chłodzi się reaktorów pierwszego i drugiego stopnia chlorowania. W ten sposób chlorowanie w środowisku alkalicznym (pH = 8-13) w reaktorze 2 pierwszego stopnia chlorowania trwa aż 1 -3 godzin, w temperaturze do 30°C, co prowadzi do gwałtownego rozkładu pierścienia triazynowego kwasu cyjanurowego i tworzenia się silnie wybuchowego trichlorku azotu NCh zgodnie z poniższymi równaniami reakcji:

2(CNOH)3 + 9Cl₂ + 18NaOH -> 6CO2 + 6N + 18NaCl + 12H2O 6N + 9Cl2 <-> 6NClj

Japońska ciągła metoda wytwarzania kwasu trichloroizocyjanurowego, znana z europejskiego opisu patentowego nr EPO 0 413 437, charakteryzuje się również dwustopniowym, przeciwprądowym, ciągłym chlorowaniem chlorem gazowym soli metalu alkalicznego kwasu cyjanurowego bez chłodzenia reaktorów chlorowania w procesie syntezy kwasu trichloroizocyjanurowego, co ilustruje schemat technologiczny, przedstawiony na fig. 2 rysunku. W metodzie tej schładza się jedynie roztwór wodny soli metalu alkalicznego kwasu cyjanurowego i wprowadza się go do reaktora 4, pierwszej strefy reakcji, przy pomocy pompy 2, przez przewód 1 z zaworem 3, gdzie on częściowo chlorowany w środowisku alkalicznym nieprzereagowanym chlorem, doprowadzonym przewodem 13 z reaktora 12, drugiej strefy reakcji chlorowania. Chlor jako substrat doprowadza się do reaktora 12 przewodem 9. Substraty reakcji chlorowania doprowadza się do reaktora 12 przewodem 9. Substraty reakcji chlorowania przepływają więc w przeciwprądzie, a temperaturę reakcji reguluje się przez zmniejszanie dopływu chloru, co wydłuża czas reakcji chlorowania.

Wady japońskiego sposobu wytwarzania kwasu trichloroizocyjanurowego metodą ciągłą są podobne do wad sposobu chińskiego i innych znanych ciągłych metod dwustopniowego chlorowania soli alkalicznych kwasu cyjanurowego do kwasu trichloroizocyjanurowego przy przeciwprądowym przepływie substratów. Jest to niebezpieczny rozkład pierścienia triazynowego kwasu cyjanurowego i jego soli, tworzenie się wybuchowego tnchlorku azotu, straty substratów oraz niska wydajność produktu i obniżona jego jakość.

Powyższych wad nie posiada sposób wytwarzania kwasu trichloroizocyjanur^owego według wynalazku.

Celem wynalazku jest opracowanie nowej, ciągłej metody sposobu wytwarzania kwasu trichloroizocyjanurowego według opisu patentowego RP nr 170 082.

Sposób wytwarzania kwasu trichloroizocyjanurowego według wynalazku polega na tym, że chlorowanie soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego do kwasu trichloroizocyjanurowego prowadzi się metodą ciągłą jednostopniowo w reaktorze jednostopniowym, przedstawionym schematycznie na fig. 3 rysunku, przy współprądowym przepływie chloru, wody chlorowanej oraz soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego i przy ciągłym chłodzeniu do temperatury 5:20°C, korzystnie do 1('U-15°C, substratów oraz produktu reakcji w czasie procesu syntezy kwasu trichloroizocyjanurowego. Mieszaninę reakcyjną korzystnie miesza się w zbiorniku reaktora w środowisku kwaśnym, przy pH = 3+3,6 w czasie 0,2a0,9 h, a chlor dozuje się automatycznie w ten sposób, aby pH mieszaniny reakcyjnej w zbiorniku reaktora utrzymywało się w zakresie 3a3,6.

Gazowy chlor doprowadza się przewodem 9 do rury cyrkulacyjnej 8 reaktora, wyposażonej w układ pomiaru temperatury 11 i układ pomiaru pH 12. Dopływ chloru do reaktora jest regulowany automatycznie według wskazań pH-metru 4, przez regulator 17 i zawór 18. Do rury cyrkulacyjnej 8 doprowadza się również, przewodem 10 z zaworem regulacyjnym 19, wodny roztwór soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego. Substraty reakcji przepływają współprądowo w kierunku zaznaczonym na rysunku (fig. 3) strzałkami 16. Substraty reakcji chlorowania doprowadza się rurą cyrkulacyjną 8 do zbiornika 1 reaktora, który wyposażony jest w mieszadło 2, układ pomiaru temperatury 3, układ pomiaru pH 4,

186 922 ciśnieniomierz 5, przewód 6 odprowadzający gazy do układu absorpcji oraz w płaszcz chłodzący 7. W zbiorniku 1 reaktora mieszaninę reakcyjną korzystnie miesza się w środowisku kwaśnym, przy pH = 3-3,6, przez okres 0,2-:-0,9 h.

Substraty reakcji chlorowania oraz jej produkt, który stanowi kwas trichloroizocyjanurowy, chłodzi się w sposób ciągły. Ciecz chłodząca jest wprowadzana do płaszcza chłodzącego zbiornika 1 reaktora przewodem 14 i odprowadzana przewodem 15. Dopływ cieczy chłodzącej jest regulowany według wskazań termometru 3 przez regulator 20 i zawór 21. Stały poziom mieszaniny reakcyjnej w zbiorniku 1 reaktora utrzymuje się za pomocą układu pomiaru poziomu 22, regulatora 23 i zaworu 24. Zawiesinę produktu reakcji, tj. kwasu tnchloroizocyjanurowego, odprowadza się przewodem spustowym 13.

Zastosowanie w sposobie według wynalazku jednostopniowego chlorowania soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego do kwasu trichłoroizocyjanurowego metodą ciągłą przy współprądowym przepływie substratów i chłodzeniu mieszaniny reakcyjnej w reaktorze, nieoczekiwanie zapobiega procesom rozkładu pierścienia triazynowego kwasu cyjanurowego i reakcjom syntezy wybuchowego trichlorku azotu, skraca czas reakcji syntezy kwasu trichloroizocyjanurowego oraz skraca czas chlorowania soli metali alkalicznych w środowisku alkalicznym.

Substraty wprowadzane są do rury cyrkulacyjnej reaktora prawie w tym samym miejscu, co powoduje szybką zmianę odczynu środowiska reakcji z odczynu alkalicznego, spowodowanego wprowadzeniem soli alkalicznych kwasu cyjanurowego, na odczyn kwaśny o pożądanym zakresie pH = 2,8-4,2, powstający wskutek natychmiastowej reakcji stężonych substratów w miejscu ich wprowadzenia do reaktora.

Nowy sposób jednostopniowego chlorowania współprądowego, według wynalazku, umożliwia prawidłowe sterowanie, przebieg i kontrolę przebiegu procesu syntezy kwasu trichloroizocyjanurowego i uzyskanie wysokiej jego wydajności oraz ponad 90% wagowych zawartości aktywnego chloru w suchym produkcie.

Otrzymany według wynalazku kwas trichloroizocyjanurowy w postaci suchego proszku o zawartości wody niższej od 0,5% wagowych wykazuje wysoką stabilność. Stabilność ta, mierzona zawartością aktywnego chloru w czasie rocznego składowania suchego kwasu trichloroizocyjanurowego, jest wyższa od 95% wagowych.

Otrzymany według wynalazku kwas trichloroizocyjanurowy w postaci białego proszku i oparte na nim granulaty, tabletki lub kompozycje stosuje się jako środki do wybielania oraz odkażania włókien i wyrobów włókienniczych oraz w gospodarstwach domowych, w pralniach przemysłowych, komunalnych i szpitalnych, do oczyszczenia i dezynfekcji podłóg, posadzek, naczyń i urządzeń sanitarnych, instalacji, pojemników i opakowań jednostkowych w przemyśle mleczarskim, jak również w innych gałęziach przemysłu spożywczego. Otrzymany kwas trichloroizocyjanurowy stosuje się również do odkażania basenów kąpielowych oraz chemicznego udrażniania i dezynfekcji kanalizacji komunalnych, szpitalnych i przemysłu mięsnego, do zwalczania chorób zakaźnych i inwazyjnych drogą dezynfekcji ogólnej i szczegółowej obiektów, urządzeń, aparatury, pojemników, narzędzi oraz odzieży.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w poniższym przykładzie wykonania.

Przykład. Do rury cyrkulacyjnej 8 reaktora, którego schemat przedstawia fig. 3 rysunku, wprowadza się demineralizowaną wodę przewodem 10 z zaworem regulacyjnym 19 aż do napełnienia zbiornika 1 do poziomu zaznaczonego przerywaną linią na fig. 3 rysunku, który wskazuje poziomowskaz 22. Następnie uruchamia się mieszadło mechaniczne i dozuje do rury cyrkulacyjnej 8 gazowy chlor przewodem 9 przez zawór regulacyjny 18. Następuje cyrkulacja wody w reaktorze w kierunku i ze zwrotem zgodnym ze strzałkami 16 na fig. 3 rysunku. Po schlorowaniu wody do pH = 2, którego pomiar wykonują pH-metry 4 i 12, uruchamia się układ chłodzący reaktora, tzn. wprowadza się ciecz chłodzącą do płaszcza chłodzącego przewodem 14 i odprowadza przewodem 15. Po uzyskaniu temperatury 5°C przez wodę chlorowaną w reaktorze, którą wskazują termometry 3 i 11, uruchamia się dozowanie 8% wodnego roztworu soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego do rury cyrkulacyjnej 8 przewodem 10 poprzez zawór regulacyjny 19. Jednocześnie włącza się automatyczny układ regulacji dozowania gazowego chloru, który składa się z pH-metru 4, regulatora 17

186 922 i zaworu 18 i następnie nastawia się go na zakres pH = 3+3,6, tzn. przy spadku pH poniżej 3 zawór 18 odcina dopływ chloru do reaktora. Następnie włącza się automatyczny układ chłodzący zbiornika 1 reaktora, złożony z termometru 3, regulatora 20 i zaworu 21, który nastawia się na regulację temperatury w zakresie 10+15°C'. Przy temperaturze niższej od 10°C zawór 21 zamyka dopływ cieczy chłodzącej, a przy temperaturze 15°C otwiera dopływ cieczy chłodzącej. Dopływ wodnego roztworu soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego do reaktora reguluje się za pomocą zaworu regulacyjnego 19 w ten sposób, aby czas przebywania mieszaniny reakcyjnej o pH = 3+3,6 w zbiorniku 1 reaktora wynosił 0,6+0.65 h. Odpływ zawiesiny produktu reakcji chlorowania, tj. kwasu trichloroizocyjanurowego, z reaktora reguluje się automatycznie za pomocą układu sterującego poziom zawiesiny reakcyjnej w zbiorniku 1 reaktora, złożonego z poziomowskazu 22, regulatora 23 i zaworu spustowego 24. Zawiesinę kwasu trichloroizocyjanurowego odprowadza się przewodem 13 na wirówkę filtracyjną ciągłego działania, a osad suszy się w temperaturze 30+6O°C w próżniowej suszami kontaktowej lub suszami bębnowej z ogrzewaniem pośrednim i z bezpośrednim regulowanym, ogrzewaniem za pomocą klimatyzowanego powietrza, o wlotowej wilgotności względnej niższej od 30% i wylotowej niższej od 80%. Uzyskany w ten sposób w postaci białego proszku kwas trichloroizocyjanurowy zawiera około 90% wagowych aktywnego chloru i mniej niż 0,5% wagowych wody. Łączna wydajność suchego kwasu trichloroizocyjnaurowego w postaci proszku, w stosunku do teoretycznej uzyskanej z przeliczenia użytego do syntezy kwasu cyjanurowego na kwas trichloroizocyjanurowy, wynosi ponad 80% wagowych, a jego stabilność mierzona zawartością aktywnego chloru w czasie rocznego składowania jest wyższa od 95% wagowych.

186 922

186 922

Fig. 3

186 922

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   ]. Sposób wytwarzania kwasu trichloroizocyjanurowego polegający na tym, że wodnym roztworem soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego działa się, przy ciągłym mieszaniu substratów, na wodę chlorowaną o pH = 2+5, zwłaszcza o pH = 2,8+4,2, z ewentualną zawartością modyfikatorów, zwłaszcza propantriolu, propandiolu, alkoholi tłuszczowych oraz oksyetylenowanych i oksypropylenowanych alkoholi tłuszczowych, w atmosferze chloru gazowego o nadciśnieniu 0+0,6 MPa, zwłaszcza 0,005+0,015 MPa, i w temperaturze 5+20°C, zwłaszcza 10+15°C według patentu RP nr 170 082, znamienny tym, że chlorowanie soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego do kwasu trichloroizocyjanurowego prowadzi się metodą ciągłą jednostopniowo przy współprądowym przepływie chloru, wody chlorowanej oraz soli trisodowej i/lub tripotasowej kwasu cyjanurowego i przy ciągłym chłodzeniu do temperatury 5+20°C, korzystnie do 10+15°C, substratów oraz produktu reakcji.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszaninę reakcyjną miesza się w zbiorniku reaktora w środowisku kwaśnym przy pH = 3+3,6 w czasie 0,2+0,9 h.
3. 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że chlor dozuje się w ten sposób, aby pH mieszaniny reakcyjnej w zbiorniku reaktora utrzymywało się w zakresie 3+3,6.