SE446001B - Forfarande for utvinning av fast cyanurklorid - Google Patents

Description

7908237-6 2 kornfördelningsspektrum har erbjudit svårigheter.

Sålunda har en del av cyanurkloriden ofta avsatts i form av grova kristaller på väggarna och inbyggnader i desublimerings- kammaren, vilka därefter måste avslås mekaniskt och överföras till mindre kornstorlek i ett efterinkopplat steg, helt obe- roende av de härigenom betingade driftsavbrotten.

Till detta har kommit att rester av klor och klorcyan inne- slutits i den fasta produkten, varigenom icke endast samman- bakningar uppträtt utan även lagring och vidarebearbetning av cyanurkloriden försvårats.

Vidare har de aggressiva reaktionsbeståndsdelarna klor och klorcyan även medfört risk för korrosion i avskiljnings- och utmatningsanordningar.

Man har därför strävat efter att finna någon annan väg för framställning av cyanurklorid ur reaktionsgasen.

Sålunda är förfaranden tidigare kända, vid vilka den i reak- tionsgasen förefintliga cyanurkloriden före överförandet i fast form överföres i flytande form och därefter genom ut- sprutning överföres i finkornig fast form, varvid endast l/3 av desublimeringsvärmet behöver bortföras, se den tyska patentskriften 25 37 673.

Vid detta förfarande bortföres smältvärmen genom inertgas som införes i avskiljningskammaren. Genom användning av flytande cyanurklorid kunde klor och klorcyan avlägsnas före över- förandet i fast form.

Den erhållna fasta cyanurkloriden var finkornig men använd- ningen av inertgas såsom kylmedium krävde ytterligare upp- arbetningssteg för den av inertgasen utmatade cyanurkloriden. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett utvinnings- förfarande för cyanurklorid i finkornig form med reglerat ._ _ ,......_.._.-.. a.. .........._.~.<........-._.~..,........-.._,,. 7908237-6 1 snävt kornstorleksspektrum utan omfattande apparativa åtgärder. Éet har enligt uppfinningen visat sig att cyanurkloríd kan utvinnas i finfördelad form med snäv kornstorleksfördelning genom sprutning av flytande cyanurklorid, om flytande cyanur- klorid, som är i möjligaste mån befriad från klor och klor- cyan, med hjälp av en vanlig sprntanordning sprutas i en av- skiljningskammare och överföras i fast form genom indirekt kylning.

Utvlnning av flytande cyanurklorid är i sig tidigare känd, företrädesvis användes förfarandet enligt den tyska patent- skriften 23 32 636 eller enligt svenska patentansökan 7908234-3.

Såsom sprutanordning är principiellt alla typer av fördel- ningsorgan, såsom rotertallrikar, en- och tvåmaterialdysor, lämpliga.

Genom förändring av varvtalet vid användning av en roterande tallrik samt genom variation av förtrycket vid en enmaterial- dysa och genom förändring av förhållandet vätska/gas vid tvâmaterialdysor kan man reglera att framställa produkt- kvaliteter som utmärkes av mycket snäva kornfraktioner, vilket är en särskild fördel för vidarebearbetning av produkten.

För tvåmaterialdysor användes såsom drivgas för cyanurklorid inerta gaser, företrädesvis luft eller kväve.

Det är önskvärt att förvärma dessa gaser till samma tempera- tur som temperaturen hos den flytande cyanurkloriden, varvid ett temperaturomrâde mellan 150 och 18500 i detta fall är önskvärt.

Trycket i avskiljningskammaren är icke av kritisk betydelse för förfarandet och ligger i allmänhet omkring atmosfärs- trycket. 7908237-6 i4 Det har vid sprutning av cyanurklorid visat sig fördelaktigt att använda dysor, i synnerhet tvåmaterialdysor, som arbetar med ringa mängder drivgas.

Härigenom begränsas den från systemet utslussade avgasmängden till ett minimum.

På grund av den mycket ringa avgasbelastningen med cyanur- klorid.kan man avstå från fastmaterialavskiljning och hålla de apparativa åtgärderna för avgasrening små.

Vid användning av de i det föregående nämnda tvåmaterial~ dysorna, i vilka de båda medier, som skall sprutas, dvs. den flytande cyanurkloriden och det gasformiga mediet, innan de lämnar dysans utströmningssektion, blandas homogent, bland- ningen accelereras i dysan och denna blandning lämnar dysans utströmningssektion med ljudhastighet, kan den genomsnittliga droppdiametern hos den sprutade cyanurkloridsmältan och sålunda partikelstorleken hos den fasta cyanurkloriden genom val av massförhållandena mellan flytande och gasformiga beståndsdelar av de blandade medierna regleras.

Det är känt att den kinetiska energin hos vätskan, som i sin tur beror av det på vätskan utövade trycket (förtrycket) och stiger med stigande förtryck, är ansvarig för accelereringen av blandningen.

Det är dessutom känt att i en strömmande vätska uppträder tryckstötar, som verkar motsatt strömningsriktningen. Från en viss strömningshastighet räknat förblir tryckstöten stående eller upphör och motverkar icke längre strömningsriktningen och detta uppträder när hastigheten är lika med ljudhastig- heten hos den homogena blandningen av flytande och gasformiga beståndsdelar.

Sådana tvåmaterialdysor är i och för sig kända, exempelvis från den tyska utläggningsskriften 15 42 066, den tyska offentliggörandeskriften 26 27 880 samt de allmänna principer- 7908237-6 5 na i "Chemie-Ing.-Techn.", 38, årgång I966, Ääfte 3, sid. 342-346.

Vid förutbestämd dysgeometri och en önskad cyanurkloridmass- ström måste för inställning av ett visst kornstorleksspektrum det till detta hörande massförhållandet mellan de samman- blandade medierna av flytande cyanurklorid och gasformig fas bestämmas genom förförsök.

Företrädesvis framställes kornspektra vid vilka korndiametern till ca 98 % ligger under 50¿um. Härvid kunde vid användning av en i det föregående nämnd tvåmaterialdysa följande värden fastställas vid förförsök: Vid en mängd av 175 kg flytande cyanurklorid per timme erhölls ett massförhâllande cyanurklorid:luft av ca 60:l.

Den sprutade cyanurkloriden inträder i en avskiljningskammare, i vilken dropparna överföres i fast form genom kristallise- ring. Man kan använda vanliga avskiljningskammare, som före- trädesvis är mantlade.

Den för kristallisationsförloppet erforderliga värmebortled- ningen genomföres på grund av den konvektiva värmetransporten från den förstoftade cyanurkloriden via den i avskiljnings- kammaren förefintliga gasfasen till den kylda kammarväggen.

Användning av ytterligare inertgasmängder såsom kylmedier undvikes härigenom.

För kylning av kammarväggarna användes vanliga kylmedier, exempelvis kylsaltlösningar eller vatten.

Ringa mängder av fast cyanurklorid på de kylda kammarväggarna, som bildas genom desublimering från den i kammaren förefint- liga med cyanurklorid mättade gasfasen, bortskaffas med av- strykningsorgan, exempelvis en schaber eller roterande kvast eller med skakorgan. '7908257-6 6 Härigenom undvikes bildning av icke önskade väggavsättningar.

Dessa väggavsättningar inverkar hämmande på värmebortledningen till kylmedlet och försämrar även kornstorleksfördelningen.

Det är särskilt lämpligt att delar av sprutkammaren, som icke kan hållas fria med mekaniska avstrykningsorgan, hålles fria från kristallina avsättningar av cyanurklorid genom upphett- ning av dessa delar till en temperatur av exempelvis 80 - 1oo°c. ” Upphettningen kan exempelvis åstadkommas med vanliga upphett- ningsmedier, såsom värmebärarolja eller ånga eller med elekt- risk energi.

Det tekniska framsteget med förfarandet enligt uppfinningen är dels att flytande cyanurklorid utan ytterligare hjälpmedel kan överföras i fast form, medan däremot sådana hjälpmedel tidigare erfordras för direkt värmeutbyte med den sprutade cyanurkloriden. Vidare kan genom bortfall av dessa hjälp- medel samtidigt även alla besvärliga upparbetningssteg, som erfordrats för utvinning av resterande cyanurklorid från hjälpmedlen undvikas.

Förfarandet enligt uppfinningen är sälunda jämfört med tidi- gare kända förfaranden väsentligt förenklat.

Med förfarandet enligt uppfinningen är det dessutom möjligt att väsentligt stegra produktionen jämfört med direkt desub- limering.

Vid lika stora värmeutbytesjtor kan produktionen jämfört med tidigare känd desublimering höjas till ca det dubbla.

Den erhållna fasta produkten har särskilt god ströbarhet, dvs. produkten bakas icke samman, vilket är särskilt fördelaktigt vid paketering, lagring och vidarebearbetning.

Till detta kommer att produkten med en känd renhetsgrad av 7908237-6 7 över 99 % är praktiskt taget fri från klor och klorcyan.

Förlusterna av cyanurklorid med den avgas som lämnar apparaten är försumbara, varför utbytet är praktiskt taget kvantitativt.

Detta gäller i högre grad vid användning av tvâmaterialdysor, i vilka de båda medier, som skall sprutas, innan de lämnar dysutloppssektionen är homogent blandade och som arbetar med ringa gasmängder.

Med förfarandet enligt uppfinningen är det möjligt att uppnå särskilt väl inställbara kornspektra, företrädesvis med stor andel finkornigt material.

Dessa korn har en porösare struktur än de genom desublimering av den efter trimerisering erhållna reaktionsgasen utvunna kornen, varigenom en större inre yta uppnås.

Härigenom lämpar sig den med förfarandet enligt uppfinningen erhållna produkten särskilt väl för reaktioner, vid vilka man önskar åstadkomma större reaktionshastighet och även förbättrad selektivitet.

Man kunde icke förutse att trots talrika försök av fackmän att finna ett tekniskt förfarande för utvinning av cyanurklorid med snävt kornspektrum ett tekniskt så lätt genomförbart kontinuerligt förfarande skulle kunna ge en cyanurklorid med detta utbyte samt reningsgrad och kornstorleksfördelning.

Förfarandet åskâdliggöres på den bifogade ritningsfiguren vid användning av en tvåmaterialdysa. Vidare beskrives för- farandet med utföringsexempel.

I det följande beskrives ritningsfiguren.

Flytande cyanurklorid föres från en ringledning lll med en pump l över ett filter 2 genom en rörledning 112 till en av- skiljningskammare 3 samt förstoftas med ett sprutaggregat 4 7908237-6 8 (i detta fall en tvâmaterialdysa). Alla ledningar och aggre- gat som innehåller cyanurkloridsmälta uppvärmes med ett lämp- ligt upphettningsmedium till en temperatur mellan 150 och e 180%.

Samtidigt tillföres till sprutaggregatet 4 pressluft från en fördelare 5 genom en rörledning 113, som likaledes upphettas.

Vid avskiljningskammaren 3 förefinnes vid änden av den koniska delen en utmatningsstuds 6, genom vilken den fasta cyanur- kloriden föres genom rörledningen ll4 in i cyanurklorid- silon-7.

Den med ringa mängder cyanurkloridstoft bemängda avgasen bort- suges från silon 7 genom en rörledning 119 och tillföres till ett vanligt avgastvättsystem (icke visat).

Avskiljningskammaren 3 är försedd med-en kylmantel, genom vilken kammarväggen kyles genom rörledningarna 115 och 116.

Locket till avskiljningskammaren 3 upphettas genom rörled- ningar ll7 och ll8.

I avskiljningskammaren 3 förefinnes en omrörningsanordning 8, med vars avstrykningsorgan avsättning av cyanurklorid på de kylda kammarväggarna, eventuellt även på bottnen och/eller locket, förhindras, om någon konisk del icke förefinnes.

'Exempel 1.

Från ringledningen lll insprutas med hjälp av en pump l genom filtret 2 och genom rörledningen 112 med en enmaterialdysa med en håldiameter av 0,6 mm per timme 7,6 kg flytande cyanur- klorid med en temperatur av l58°C och ett tryck av 6 bar i avskiljningskammaren 3 (diameter 0,8 m, höjd 2,5 m).

Den för kristallisationsförloppet erforderliga värmebortled- ningen från avskiljningskammaren genomföres genom en kyl- vattenström med en temperatur av ca l5°C. 7908237-6 9 r Produkten utmatas genom den koniska delen av avskiljningskam- maren 3 genom utmatningsöppningen 6 och rörledningen 114 till produktsjilon 7 . I Kornstorleksfördelningen hos den erhållna cyanurkloriden fast- ställdes genom siktanalys med följande värden: <33 ,um 48 ,2 viktprocent 33 - 40 ,um 16,4 viktprocent 40 - 63 ,um 18,80 viktprocent 63 - 100 /um 16,2 viktprocent >lO0 gm 0,4 viktprocent >l6O ßm; _ 0 viktprocent Exempel 2 .

Jämfört med exempel l ändrades följande parametrar: Cyanurkloridsmältans temperatur: 17000 Dysans hâldiameter: l,O mm Cyanurkloridmasström z 1 3 4 , O kg/h Genom siktanalys fastställdes följande kornstorleksfördelning: _ <33 flm 37,4 viktprocent 33 - 40 ,um 21,40 viktprocent 40 - 63,um 31,2 viktprocent 63 - lOO/lm 18,8 viktprocent >lO0,um 1,2 viktprocent _ Exempel 3 .

Man använde samma försöksbetingelser som enligt exempel l med följ ande ändringar: (var och en-med Antal enmaterialdysor: 5 håldiametern “ l,O mm) Cyanurkloridsmältans temperatur: l60°C Cyanurkloridmasström: 175 kg/h Torndiameter: 3,5 m Tornhöjd: 3,5 m 7908237-6 lO Genom siktanalys fastställdes kornstorleksfördelningen: <5O pm 61,4 viktprocent 50 - 70;¿m l4,8 viktprocent 70 - l0O;¿m _ 9,2 viktprocent 100 - l60;Lm lO,5 viktprocent >l60 pm 4 ,l viktprocent Exempel 4 .

Från ringledningen lll insprutas med hjälp av pumpen l genom filtret 2 genom rörledningen ll2 och sprutaggregatet 4 bestående av en tvåmaterialdysa per timme 130 kgeflytande cyanurklorid med temperaturen l75éC i avskiljningskammaren 3.

Samtidigt tillföres 1,2 Nm3/h tryckluft vid ett tryck av 4,0 bar och en temperatur av l80°C genom rörledningen ll3 till sprutaggregatet 4 .

Den för kristallisationsförloppet erforderliga värmebortled- ningen från avskiljningskalmnaren (diameter 3,5 m, höjd 3,5 m) åstadkommes med en kylvattenström vid en temperaturav ca lšoC.

Produkten utmatades från avskiljningskammaren 3, som i detta fall icke hade någon konisk del, genom utmatningsöppningen 6 genom rörledningen ll4 till produktsilon 7.

Kornstorleksfördelningen hos 'den erhållna cyanurkloriden fast- ställdes genom siktanalys till följande värden: <5O /Lm 95,6 viktprocent so - 70 fem' 2,6 viktprocent 70 - 100 pm 1,0 viktprocent 100 - 160 ,um 0,4 viktprocent >l60 ,am 0,4 viktprocent Den från silon 7 bortförda avluften, som innehöll ca l g cyanurklorid per m3 gas, tvättades fri från cyanurklorid med vatten i en tvättanordning. 7908237-6 ll Exemge 1 5 .

Samma försöksbetingelser som enligt exempel 4 användes med följ ande ändringar: Tryckluftvolymström: 2 , 5 Nm3/h Trycklufttryckz' I 5 ,5 bar Genom siktanalys fastställdes följande Vkornstorleksfördelning: >50,UII1 978 i viktprocent 50 - 70 ,um 1,6 viktprocent 70 - 100 pm 0,4 viktprocent ExemEel 6. _ Samma försöksbetingelser som enligt exempel 4 användes med följ ande ändringar : Tryckluftvolymström: 4 , O *Nm3/h Trycklufttryck: ' f6 ,O bar Genom siktanalys fastställdes följande kornstorleksfördelning: <50 ,um 99,0 viktprocent 50 - 70 pm ' _, 1,0 viktpírocent ExemEel 7.

Försöksbetingelserna enligt exempel 4 användes med följande ändringar: Tryckluftvolymström: 0,2 Nm3/h Trycklufttryck: 4 bar Cyanurkloridmasström: , 220 kg/h Genom siktanalys fastställdes följande kornstorleksfördelning: <50 ßm 55,6 viktprocent 50 - 70 pm 14,0 viktprocent 70 - lOO/um 9,4 viktprocent lOO - l60/4m 12,6 viktprocent >l60,um 8 ,4 viktprocent 7908237-6 121 Exempel 8.

Man använde försöksbetingelserna enligt exempel 7 med följande ändringar: Tryckluftvolymström: _ 0,5 Nm3/h Trycklufttryck: 5 bar ' v Genom siktanalys fastställdes följande kornstorleksfördelning: <5O flm 68,8 viktprocent 50 - 70 pm 11,4 viktprocent _ 70 - lOO;un 8,6 viktprocent 1oo - 160 pm 7,8 'viktprocent >l60;¿m g 3,4 viktprocent Exempel 9.

Från ringledningen lll insprutas med hjälp av pumpen l genom filtret 2 samt genom rörledningen 112 och sprutaggregatet 4 bestående av 5 tvåmaterialdysor, som alla belastades lik- formigt, per timme 365 kg flytande cyanurkloríd med tempera- turen l60°C i avskiljningskammaren 3 (diameter 3,5 m, höjd 3,5 m).

Samtidigt tillfördes 12 Nm3/h tryckluft vid ett tryck av 4,0 bar och en temperatur av l80°C genom rörledningen 113 till sprutaggregatet 4.

Den för kristallisationsförloppet erforderliga värmebortled- ningen från avskiljningskammaren åstadkommas med en kylvatten~ ström med en temperatur av ca l5°C.

Produkten utmatas ur avskiljningskammaren 3, som i detta fall icke uppvisade någon konisk del, genom utmatningsöppningen 6 och rörledningen 114 till produktsilon 7. Kornstorleksför- ' delningen hos den erhållna cyanurkloriden fastställdes genom siktanalys till följande värden: <50;1m 94,8 viktprocent 50 - 70;fln 3,8 viktprocent 70 - lOO ,um 1,4 viktprocent 7908237-6 13 Den från silon 7 utmatade- avluften, som innehöll ca l g cyanurklorid per m3 gas, tvättades i en tvättanordning fri från cyanurklorid med vatten.

Exemgel 710.

Jämfört med exempel 9 höjdes cyanurkloridmasströmmen till 585 kg/h ochiluftvolymströmmen sänktes till 8,2 Nm3/h. Föl- jande kornstorleksfördelning fastställdes genøm siktanalys: <50 pm 77,3 viktprocent so - 70 pm ' ' . 10,7 viktprocent 70 - 100 pm 6,0 viktprocent lOO - 160 pm 4,4 viktprocent >l6O pm l_,6 viktprocent Exemgel ll.

Man arbetade enligt exempel 9 med följande ändringar: Luftvolymström: - 6,5 Nm3/h Cyanurkloridmasström: 730 kg/h I Följande kornstorleksfördelning uppmättes med siktanalys: <5O pm 56,4 viktprocent 50 - 70 pm i 15,6 viktprocent 70 - lOO pm 9,2 viktprocent lOO - 160 pm _ 11,2 viktprocent >l6O pm 7,6 viktprocent I ExemE' el l2 .

Jämfört med exempel 9 höjdes cyanurkloridmasströmmen till :Looo kg/h och luftvolymströmmen till 32,8 Nm3/h; Kornstorleksfördelningen var följande: <5O pm 93,7 viktprocent 50 - 70 pm 4,1 viktprocent 70 *- l00 pm 2,0 viktprocent >lO0 pm 0 , 2 viktprocent .....-......_._._.__............___-.+.._..._. _... _ _ _

Claims (5)

7998237-6' M PATENTKRAV

1. l. ' Förfarande för utvinning av fast cyanurklorid genom sprutning av flytande cyanurklorid, k ä n n e t e c k n a t därav, att flytande cyanurklorid, som är i möjligaste mån befriad från klor och klorcyan, med hjälp av en känd sprut- anordning sprutas i en avskiljningskammare (3) och överföres i fast form genom indirekt kylning.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, k ä n_n e t e c k - - n a t därav, att den flytande cyanurkloriden sprutas med hjälp av en tvåmaterialdysa (4).

3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k nia t därav, att den flytande cyanurkloriden sprutas med hjälp av en tvåmaterialdysa (4), i vilken de båda medier som skall sprutas, dvs. den flytande cyanurkloriden och ett gasformigt medium, innan de lämnar dysans utloppssektion blan- das homogent samt blandningen accelereras i dysan (4) och bringas att lämna dysans utloppssektion med ljudhastigheten, så att den genomsnittliga droppdiametern hos den sprutade cyanurkloridsmältan och sålunda partikelstorleken hos den fasta cyanurkloriden inställes genom val av massförhållandet mellan flytande och gasformig beståndsdel av de blandade medierna.

4. ' Förfarande enligt något av patentkraven l-3, k ä n - n e t e c k n a t därav, att de kylda ytorna av avskiljnings- kammaren hålles fria från fast cyanurklorid med i och för sig kända'organ.

5. _ Förfarande enligt något av patentkraven l-4, k ä n - n e t e c k n a t därav, att de kylda ytorna av avskiljningsf kammaren hållas fria från fast cyanurklorid genom en inbyggd schaber eller roterande borste.