SE446729B - Forfarande for framstellning av suspensioner eller losningar av cyanurklorid i organiska losningsmedel - Google Patents

Description

446 729 Fast cyanurklorid erhålles i allmänhet i pulverform och har hittills övervägande vidarebearbetas i denna form.

För höjning av reaktionshastigheten vid vidarebearbetning är det önskvärt att cyanurkloriden föreligger antingen i finför- delad form eller i löst form.

För detta ändamål är ett flertal förfaranden tidigare kända vid vilka cyanurklorid i fast form införes i organiska lös- ningsmedel (tyska utläggningsskriften 1.964.619), i vatten (tyska offentliggörandeskriften 1.545.840) eller i starkt kylda organiska-vattenhaltiga system (tyska utläggningsskrif- ten 1.695.117), varefter de på detta sätt erhållna cyanurklo- ridlösningarna resp. -suspensionerna omsättas så snart som möjligt efter framställningen.

Vid framställning av suspensioner av fast cyanurklorid i rent organiska lösningsmedel erhålles emellertid förhållandevis grovkorniga suspensioner vilkas vidarebearbetning har medfört svårigheter. Lösningar av cyanurklorid föreligger i'de orga- niska lösningsmedlen i allmänhet alltid vid lägre koncentra- tioner av cyanurklorid. Vid högre koncentrationer däremot bildas suspensioner av cyanurklorid. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma ett förfarande för framställning av finkorniga suspensioner eller lösningar av cyanurklorid i rent organiska lösningsmedel. u Det har enligt uppfinningen visat sig att man kan framställa suspensioner eller lösningar av cyanurklorid med undvikande resp. med stark minskning av hydrolysen av cyanurklorid genom att-bringa flytande cyanurklorid 1 kontakt med U organiska lösningsmedel med hjälp av en dysa om man insprutar flytande cyanurklorid, som företrädesvis är fri från klor och klorcyan i en rörformig behållare vid temperaturer inom cya- nurkloridens smältområde, eventuellt i närvaro av en inert 446 729 gas, genom en dysa, företrädesvis en förstoftningsdysa, anord- nad i toppen av den rörformíga behållaren, varvid denna rör- formiga behållare upptill är sluten eller tillslutbar och ned- till avsmalnar bröstformigt till en utloppsöppning, varvid det organiska lösningsmedlet utströmmar genom ett eller fler mun- stycken, företrädesvis glattståldysor, som är anordnade ovan- för den avsmalnande delen och består av ett eller fler tangen- tiellt i en eller fler rader anordnade sprutorgan, som är rik- tade lätt uppåt i riktning av den övre tillslutningen resp. den i den övre delen förefintliga dysan, samt bildar ett vätskeskikt längs hela kammarväggen fram till dysan för cya- nurkloriden, varvid tjockleken av detta skikt är större vid den bröstformiga avsmalnande delen än vid de övriga kammar- väggarna, och i vilket den sprutade cyanurkloriden inträder.

Den flytande cyanurkloriden införes företrädesvis genom en upphettad ledning i dysan.

Genom användning av den beskrivna anordningen är det möjligt att fördela det vattenhaltiga organiska lösningsmedlet på sådant sätt på kammarväggarna, att vätskeskiktet vid den brötsformigt avsmalnande delen blir tjockare än vid de övriga kammarväggarna.

Med det inom glastekniken använda uttrycket "bröstformigt av- smalnande del" avses en avsmalnande del eller insnörning, som icke är rak utan förlöper i en flack S-kurva utgående från väggen av den rörformiga behållaren fram mot utloppsöppningen.

Motsvarande insnörningar förefinnas även hos rödvinflaskor som övergång från den egentliga flaskan till dennas hals.

Insnörning kan företrädesvis alltid börja i den rörformiga behållaren på det ställe, där ca 50 % av de sprutade partik- larna träffat det på väggen bildade vätskeskiktet. Företrä- desvis är detta fallet vid den nedre tredjedelen av den rör- formiga behållaren. 446 729 Storleken av utloppsöppningens diameter är i och för sig icke kritisk. Den beror givetvis av viskositeten hos de utström- mande medierna och måste ha sådan minsta storlek att luft kan inträda.

Utloppsöppningen övergår företrädesvis i ett utloppsrör, som kan ha godtycklig diameter, företrädesvis emellertid samma diameter som eller större diameter än utloppsöppningen.

Munstycket eller munstyckena för det organiska lösningsmedlet kan visserligen vara anordnade på godtyckligt ställe i den rörformiga behållaren ovanför insnörningen men förefinnes företrädesvis i området direkt ovanför den bröst- formiga insnörningen.

För de tangentiellt anordnade sprutorganen ifrågakommer små rörstycken eller dysor samt även öppningar i kammarväggarna samt vid användning av en tilledningsring även i dennas kammar- väggar.

Företrädesvis användes små rörstycken- Den beskrivna rörformiga behållaren har den stora fördelen, att den kan drivas icke endast vid atmosfärstryck utan även vid undertryck. Sålunda kan man utan vidare utgående från atmosfärstryck inställa undertryck av ned till 0,01 bar.

Vid undertryck förångas en del av lösningsmedlet varigenom en avkylning av den bildade lösningen eller suspensionen erhålles.

Blandningstemperaturen kan på detta sätt hållas på en lägre nivå, vilket är mycket väsentligt för ett kontinuerligt genomförande.

Inställning av blandningstemperaturen på detta sätt har hittills icke varit möjlig. 446 729 Såsom vattenhaltiga organiska lösningsmedel användes sådana med en vattenhalt av mindre än 0,1 viktprocent vatten, d v s även helt vattenfria lösningsmedel kan användas.

Lämfligalösningsmedel är: rakkedjiga eller grenkedjiga alkaner med 3 till 17 C-atomer, cykloalkaner, såsom cyklopentan, cyklohexan, dessutom dekalin, bensen, toluen, xylen, etylbensen, metylenklorid, kloroform, koltetraklorid, mono-, di-, tri- och tetrakloretylen, triklor- etan, klorfluoralkaner, såsom triklortrifluoretan, klorbense- ner, klorfluorbensen, såsom m-klorbensotrifluorid, vidare ketoner, såsom aceton, metyletylketon, dietylketon, metyliso- butylketon, cyklohexanon resp. estrar, såsom ättiksyraetyl- ester, eller etrar, såsom dietyleter, diisopropyleter, dioxan eller alkoholer, såsom isopropylalkohol.

I synnerhet föredragas dioxan, bensen, toluen, metylenklorid.

Det är även möjligt att använda under tryck kondenserade gaser.

Om så erfordras kan även suspensioner eller lösningar av cya- nurklorid i blandningar av dessa ämnen framställas.

Den angivna lösningsmedlen användas vid rumstemperatur eller lägre temperaturer ned till omedelbart över fryspunkten.

De med förfarandet enligt uppfinningen bildade blandningstem- peraturerna ligger i allmänhet vid 10 - l5°C.

Blandningstemperaturerna beror givetvis såväl av blandnings- förhåflendena"lösningsmedel-cyanurkloridsmälta" som i allmänhet ligger vid 6:1 till 1:1, och det eventuellt pålagda under- trycket. 446 729 .P ' En för framställning av den angivna cyanurkloridsuspensionen eller -lösningen lämplig anordning beskrives i svenska patent- ansökan 7909563-4 , som drives på följande sätt.

Den flytande cyanurkloriden transporteras, se figur l, genom tillföringsledningen 1 med koaxiellt upphettningsorgan 2 in i blandningskammaren 5 genom en enmaterial- eller tvâmaterial- dysa 3, d v s in i den rörformiga behållaren 5.

Det lösningsmedel, som skall bringas i kontakt med det mate- rial, som skall sprutas, föres genom skilda tillföringsled- ningar 7 in i en fördelningsring med skilda kammarsegment 9, se även figur 2.

Från dessa kammarsegment sprutas lösningsmedlet genom lätt in uppåtriktade sprutorgan tangentiellt in i blandningskammaren 5.

Vid användning av endast en tilledning och endast en exempel- vis öppning i blandningskammaren 5 övergår tilledningen 7 direkt i öppningen 8 och segmentkammaren 9 kan utelämnas.

Lösningsmedelstrâlen har förutom komponenten i omkretsrikt- ningen en hastighetskomponent i axiell riktning. Vätskan tillföres härigenom till väggen i blandningskammaren 5. På denna bildar vätskan ett vätskeskikt 4.

Om olika slags lösningsmedel införas i blandningskammaren 5 genom tilledningarna 7, 8 och 9 inträder på detta ställe en intensiv omblandning av de införda vätskorna varvid intensi- teten av denna omblandning kan förstärkas ytterligare genom införing av en gas eller lösningsmedelânga genom sprutorganen 8.

I vätskeskikten 4 sprutar man den ur dysan 3 utströmmande cya- nurkloriden. Sprutvinkeln för den ur dysan 3 sprutade cyanur- kloriden kan ligga mellan 15 och 1500, företrädesvis mellan 15 446 729 och 1200. Sprutformen varierar från hâlkägla över fullkägla till oordnad dimma beroende på dystyp.

När de sprutade partiklarna 6 träffar vätskan stelnar och/ eller löser sig den sprutade cyanurkloriden i vätskeskiktet.

Den införda energímängden avges till vätskeskiktet Obenxäñæ av trycket i den rörformiga behållaren.

Den bortströmmande blandningen, som lämnar den rörformiga behållaren 5 genom utloppsöppningen 12, tillföres till en behållare l4, som kan vara ansluten direkt eller genom en ledning 13 till utloppsöppningen l2 hos behållaren 5.

Pâ detta sätt är det möjligt att inställa ett godtyckligt tryck, d v s ett godtyckligt undertryck eller övertryck i den rörformiga behållaren 5 och behållaren 14 med kända organ, som är förenade med behållaren 14 genom en ledning l6, se figur 3 (de kända organen för åstadkommande av trycket är emellertid icke visade på figur 3).

Blandningen tillvaratages vid utloppet 15. Behållaren 14 kan emellertid eventuellt även användas såsom reaktionsbehållare för en ytterligare behandling eller omsättning.

Det är emellertid även möjligt att pålägga under- eller över- tryck direkt i utloppsledning 13 med de tidigare kända organen och borttransportera den bortströmmande blandningen från led- ningen 13 på känt sätt med uteslutande av någon mellaninkopp- ling av en behållare 14.

De på figurerna 1 och 3 visade anordningarna 5 och l4, even- tuellt även ledningen 13, kan på känt sätt upphettas eller kylas beroende på kraven, se exempelvis Ullmann, Enzyklopädie der technischen Chemie, band 1, tredje upplagan, 1951, sid 743 och följande samt 769 och följande. 446 729 Likaså kan såsom konstruktionsmaterial de för detta ändamål tidigare kända materialen användas, loc.cit. volymen av den rörformiga behållaren 5 bestämmes av egenska- perna hos de använda vätskorna, varvid de sprutade små partik- larnas 6 väg tills de träffar vätskeskiktet 4 bör hållas så kort som möjligt.

Härigenom är det möjligt att genomföra behandling av förhål- landevis stora mängder i en mycket liten rörformig behållare.

Sålunda uppgår volymen enligt exempel l till ca 1,2 l.

Genom inställning av ett bestämt tryck, exempelvis ett under- tryck i den rörformiga behållaren 5 kan värmeenergin hos den sprutade cyanurkloriden bortföras i kontakt med vätskeskiktet.

Den framställda suspensionen eller lösningen av cyanurklorid i det ifrågavarande lösningsmedlet lämnar blandningskammaren genom utloppet 12.

För bättre utbildning av lösningsmedelskiktet är sprutorganen 8 riktade svagt uppåt tangentiellt mot blandningskammarväggen.

Den exakta lutningsvinkeln inställes beroende på lösningsmed- let på sådant sätt att vätskeskiktet räcker fram till dysan men icke når denna. ,, Genom den bröstformade insnörningen och det härigenom åstad- komna tjockare vätskeskiktet på detta ställe av väggen_uppnås att, trots utloppsöppningen, de övriga kammarväggarna ständigt är täckta med ett likformigt, d v s obrutet skikt av lösnings- medel. Härigenom säkerställes en hög blandningshastighet.

Sprutkäglan för den flytande cyanurkloriden betecknas med 6.

Antalet tillföringsledningar 7 beror på betingelserna i varje särskilt fall. 446 729 Sålunda kan vid införing av ett enda material en tillförings- ledning vara tillräcklig. För bättre fördelning av detta enda material kan emellertid även ett flertal tillföringsledningar visa sig gynnsamma, se exempelvis figur 2. Även vid använd- ning av ett flertal komponenter, som även kan införas samti- digt såsom blandning, lämpar sig den på figur 2 såsom exempel visade fördelningsringen.

Flytande cyanurklorid framställes med tidigare kända förfaran- den, exempelvis enligt tyska patentskriften 332.636.

Företrädesvis användes vid förfarandet enligt uppfinningen en flytande cyanurklorid vars temperaturlïgmnnvid1jÖ¶Ctbh som är fri från klor och klorcyan. För avlägsnande av klor och klor- cyan lämgnrsig tkügarekända förfaranden, exempelvis deflegmati- sering.

Det tekniska framsteget med förfarandet enligt uppfinningen är att den erhållna cyanurkloridsuspensionen är mycket fin- kornig och att all klumpbildning, som även kan inträda vid en enkel inströmning av flytande cyanurklorid i organiska lös- ningsmedel, med säkerhet undvikes. Härigenom undanröjes risken för en onödigt förlängd reaktionstid för cyanurkloriden vid efterföljande reaktioner, vilket tidigare lätt kunnat med- föra bireaktioner.

Väsentligt är emellertid även att man för första gången val- fritt kan framställa lösningar eller suspensioner av cyanur- klorid på ett kontinuerligt sätt och beroende på det momentana behovet. Även lösningsmedel som i sig är vattenfria men genom reaktion med cyanurklorid eller genom självkondensation kan avspalta vatten, såsom exempelvis ketoner, alkoholer eller estrar kan användas för framställning av lösningar eller suspensioner av cyanurklorid eftersom dessa lösningsmedels uppehâllstid i den 446 729 ..7' rörformiga behållaren samt framställningstemperaturen kan hållas mycket låga.

Uppfinningen beskrives närmare medelst följande utförings- exempel.

Exempel l Genom den upphettade tillföringsledningen l leder man flytande cyanurklorid med ca l65OC in i enmaterialdysan 3. Dysan upp- visar en sprutvinkel av ca 900. Smältans förtryck uppgår till 6,5 bar. Genom dysan 3 sprutar man 320 kg/h cyanurklorid in i blandningskammaren 5. Blandningskammaren 5 uppvisar en dia- meter av 100 mm och i denna råder ett tryck av ca 0,13 bar.

Toluen (1070 l/h) tillföres via olika tillföringsledningar 7 till kammarsegmenten 9 och bildar efter utströmning ur de åtta rören 8 ett vätskeskikt 4 i blandningskammaren 5.

Cyanurkloridtoluensuspensionen lämnar blandningskammaren 5 genom röret 12 med en cyanurkloridhalt av 25,7 %.

Det fotografiskt bestämda kornspektrumet uppvisar 90 % partik- lar mindre än 10 Fm.

Exempel 2 Genom den upphettade tillföringsledningen leder man flytande cyanurklorid med en temperatur av ca l70°C in i enmaterial- dysan 3. Denna dysa 3 uppvisar ett hål med måttet 2,6 m och en sprutvinkel av ca 78°. Förtrycket hos den flytande cyanur- kloriden uppgår till 4,5 bar. Genom dysan 3 sprutas 340 kg/h flytande cyanurklorid in i blandningskammaren 5. Denna bland- ningskammare uppvisar en diameter av 100 mm och blandnings- kammartrycket uppgår till 0,13 bar.

Genom fyra olika tillföringsledningar 7 tillföres 1100 l/h 446 729 ll aceton till kammarsegmentet 9 och bildar efter utlopp ur åtta rörstycken 8 ett vätskeskikt 4 i blandningskammaren 5.

Suspensionen av cyanurklorid och aceton lämnar blandningskam- maren 5 genom röret 12. Koncentrationen av cyanurklorid i sus- pensionen uggfim till 28,4 viktprocent och temperaturen hos den bortströmmande suspensionen till l¶°C.

Det fotografiskt bestämda kornspektrumet uppvisade inga par- tiklar över 100 pm.

Exempel 3 Genom den upphettade tillföringsledningen l leder man flytande cyanurklorid vid ca l70OC in i enmaterialdysan 3. Dysan upp- visar ett hål med storleken 0,8 mm och en sprutvinkel av ca 780. Smältans förtryck uppgår till 6 bar. Genom dysan spru- tar man 49 kg/h cyanurklorid in i blandningskammaren 5.

Blandningskammaren 5 har en diameter av 80 mm och i denna råder ett tryck av 4 bar.

Genom fyra motstående tillföringsledningar 7 tillföras genom åtta rörstycken 8 flytande n-butan i en mängd av 610 1/h till blandningskammaren 5.

Den bortströmmande blandningen tillföres till en mellanbehål- lare. Från denna mellanbehållare överföres blandningen till en avlastningsbehållare i vilken n-butan förângas vid ett tryck av 0,1 bar. Återstående pulverformig cyanurklorid har en kornstorlek av mer än 95 % -< 100 Pm. '

Claims (4)

12 446 729 .?' PATENTKRAV

1. l. Förfarande för framställning av suspensioner eller lösningar av cyanurklorid i organiska lösningsmedel genom att bringa flytande cyanurklorid i kontakt med det organiska lös- ningsmedlet med hjälp av en dysa, k ä n n e t e c k n a t därav, att man sprutar flytande cyanurklorid, som företrädes- vis är fri från klor och klorcyan, vid temperaturer inom smältområdet för cyanurkloriden, eventuellt i närvaro av en inert gas, genom en dysa (3), företrädesvis en förstoftnings- dysa, anordnad vid toppen av en rörformig behållare (5) in i denna behållare, varvid denna rörformiga behållare är tillslu- ten eller tillslutbar upptill och nedtill är bröstformigt insnörd till en utloppsöppning (l2), varvid det organiska lös- ningsmedlet utströmmar genom en eller företrädesvis fler dysor (7, 8, 9), företrädesvis glattstråldysor, som förefinnes ovan- för insnörningen (10) och består av ett eller fler tangen- tiellt i en eller fler rader anordnade sprutorgan (7), som är riktade lätt uppåt i riktning mot den övre tillslutningen eller den i den övre delen förefintliga dysan (3) och bildar ett vätskeskikt längs hela kammarväggen fram till dysan för cyanurkloriden, varvid tjockleken av detta skikt vid den bröstformiga insnörningen (10) är större än vid de övriga kammarväggarna, och i vilket den sprutade cyanurkloriden inträder.

2. Förfarande enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k - n a t därav, att man såsom organiskt lösningsmedel använder dioxan, bensen, toluen eller metylenklorid.

3. Förfarande enligt patentkrav l eller 2, k ä n n e - t e c k n a t därav, att man genom sänkning av atmosfärstryc- ket ned till 0,01 bar sänker blandningstemperaturen i den rör- formiga behållaren och inställer temperaturen valfritt.

4. Förfarande enligt något av patentkraven l-3, k ä n - n e t e c k n a t därav, att man vid genomförande av förfa- 13 446 729 randet använder en apparatur, vars utloppsöppning mynnar i en ytterligare behållare, som är förenad fast eller löstagbart med den rörformiga behållaren och uppvisar i och för sig kända organ för åstadkommande av ett under- eller övertryck.