HU182943B - Process for the precipitation of cyanuric chloride - Google Patents

Description

A találmány eljárás klórcián trimerizációja után keletkező reakció gázelegyből cianurklorid leválasztására, szilárd, vagy folyékony formában.

Ismeretes, hogy a cianurKiorid, amely katalizátorok, mindenekelőtt aktívszén, segítségével klórcián trimerizálása útján állítható elő, nagyon értékes közbenső termék különböző iparágak számára, így színezékek és a textiliparban felhasználható termékek, valamint gyógyszerkészítmények, továbbá a mezőgazdaság által igényelt anyagok, úgyszintén a műanyag-, gumi- és a robbanóanyag-iparban alkalmazásra kerülő termékek előállítására.

A cianurklorid, mint ismeretes, a trimerizálás után gáz alakban keletkezik és átalakulatlan klórciánnal, klórral, valamint melléktermékekkel együtt van jelen.

Ezt a reakcióelegyet hosszú idő óta szokásosan közvetlenül szilárd cianurkloriddá alakítják, például oly módon, hogy a gázelegyet kívülről hűtött terekbe vezetik („Ullmann” Enzyklopádie dér technischen Chemie,

3. kiadás, 1954, 5. kötet 624. és 625. oldal, valamint 4. kiadás, 1975, 9. kötet 652. oldal).

Más megoldás, így a 3,256.070 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás szerint a reakcióelegyet vízzel hűtött golyósmalomba viszik.

A szilárd cianurklorid általában por alakban keletkezik, amelyet az eddigiekben ilyen formában használtak továbbfeldolgozásra.

A szilárd cianurklorid hátránya azonban az, hogy nem kezelhető egyszerűen.

A cianurklorid lefejtésénél és tárolásánál, úgyszintén a továbbfeldolgozásnál biztonsági rendszabályok bevezetése vált szükségessé.

Ezenkívül a szilárd formában való elkülönítés szintén bizonyos technikai nehézségekkel jár együtt, mivel a cianürklorid részben durva kristályok alakjában rárakódik a leválasztó edények falára és a beépített részeire, valamint a kihordó készülékre.

Ezeket a durva kristályokat mechanikusan le kell verni és ez a végtermék jelentős minőségromlásához vezet.

A durva kristályok lerakódásának az elkerülésére a szilárd cianurklorid elkülönítésekor közömbös hűtőfolyadékot permeteznek be fúvókák segítségével, ahogy az 1,266.308 számú Német Szövetségi Köztársaság-beli szabadalmi leírás ismerteti.

Eközben azonban kéregképződés megy végbe a fúvókákon és eltömődés j elentkezik.

Munkaegészségügyi és környezetvédelmi okokból, valamint az egyre több automatizált eljárás megjelenésével szükségessé vált a cianurklorid jobban kezelhető és jobban feldolgozható formában való előállítása.

Erre a célra kínálkozott a cianurklorid folyékony vagy oldott alakban való előállítása. Cianurklorid oldott formában való jelenléte azonban meglehetősen nagy mennyiségű oldószer tartalékolását és visszanyerését teszi szükségessé. Ezenkívül hulladékgáz-problémák lépnek fel, amelyek az eljárást bonyolultabbá teszik, ahogy ez a 3,539.565 számú Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásból látható.

Ezenkívül az alkalmazott oldószernek minden esetben a későbbi feldolgozási célokhoz kell igazodnia és a cianurklorid oldhatósága az egyes oldószerekben meglehetősen eltérő.

Ismeretesek továbbá olyan eljárások is, amelyeknél a gáz alakú cianurkloridot valamely közvetítő folyadék segítségével folyósítják.

Ezek a közvetítő folyadékok - így például a foszfor5 oxiklorid — minden valószínűség szerint akadályozzák a cianurklorid kilépését a frakcionáló kolonnából.

Ilyen közvetítő folyadék alkalmazása költséges készüléket igényel a használt közvetítő folyadék feldolgozására és visszakeringtetésére, valamint a hulladékgáz tisztí10 tására.

Ezen túlmenően kitűnt az is, hogy a közvetítő folyadéknak a folyékony cianurkloridfázisba való alkalmankénti bejutása jelentős mérvű minőségromláshoz vezet. Ennek ellenére a folyékony cianurklorid és a por alakú 15 cianurklorid áruhányadának növekvő jelentősége miatt kívánatos lenne, ha olyan eljárás létezne, amelynek a segítségével mindkét fázis ugyanabban a készülékben és egyszerű úton lenne előállítható.

A találmánnyal az a célunk, hogy olyan eljárásmódot 20 alakítsunk ki cianurklorid előállítására, amelynek alapján a cianurkloridot tetszés szerint folyékony vagy szilárd formában tudjuk előállítani.

Azt találtuk, hogy folyamatosan választhatunk le cianurkloridot klór cián trimerizációja után keletkező 25 reakciógáz-elegyből szilárd vagy folyékony formában, ha — cianurklorid folyékony vagy szilárd alakban való tetszés szerinti előállítása érdekében - a reakciógáz-elegyet egy lehajtó oszlopból és egy utána kapcsolt kondenzátorból, célszerűen egy fejkondenzátorból álló berendezésbe 30 — előnyösen a lehajtóoszlop felett - bevezetjük, a lehajtóoszlop fenékmaradékát a cianurklorid fonáshőmérsékletén tartjuk, a reakciógáz-elegyben levő cianurkloridot a kondenzátor kivezetésénél beállított 146-190 °C hőmérséklet-tartományban részben kondenzáljuk, a folyé35 kony cianurkloridot a iehajtóoszlop alsó végén folyadék alakjában elvesszük és/vagy közvetlenül vagy adott esetben közbenső tárolás után egy permetező toronyba továbbítjuk és abban szétpermetezzük, ezután a szilárd, finomszemcsés cianurkloridot a permetező torony aljáról 40 elvesszük, míg a kondenzátorból távozó, még cianurkloridot tartalmazó maradék gázt előnyösen egy leválasztókamrába vezetjük és onnan a maradék cianurkloridot ismert módon kinyeqük.

A cianürklorid „folyékony-szilárd” mennyiségi ará45 nyát, amelyet a találmány szerinti élj árásnál kapunk, a kondenzátor kivezetésénél a gázhőmérséklet megfelelő megválasztásával állítjuk be.

Amennyiben a por alakú, például deszublimációval kapott cianurkloridot végül folyékony formában akaquk 50 megkapni úgy, a leválasztókamrában kapott szilárd terméket vagy megolvasztjuk, vagy például a lehajtóoszlophoz továbbítjuk.

Lehetőség van arra is, hogy a szilárd terméket közvetlenül a megolvadt termékhez, amely a lehajtóoszlopot 55 elhagyja, vezessük, miközben a szilárd termék maga is megolvad.

A megolvadt terméket a permetező toronyba is vihetjük, mégpedig vagy az előzőleg folyékony formában kapott résszel együtt - vagy szükség esetén egymagában. 60 Szélső esetben tehát - amennyiben szükséges - a reakciógáz-elegyben lévő összes cianurkloridot folyékony formában kaphatjuk.

Módunkban áll a találmány szerinti eljárással a cianurkloridot 100%-ban szilárd anyagként is előállítani, még65

-2182 943 pedig akkor, ha a folyékony részt, amely a leválasztókamrában kapott és ismét megolvadt részt is tartalmazhatja, szintén teljesen szétpermetezzük.

A szétpermetezett termék ugyanis az eddig ismert eljárások szerint előállított por alakú terméket szabadon folyás és reakcióképesség tekintetében messze felülmúlja.

A találmány szerinti eljárás alkalmazásával minden további nélkül lehetővé válik az, hogy — kívánság szerint — a cianurklorid egy részét folyékony formában, a fennmaradó részt pedig szilárd alakban állítsuk elő vagy az összes cianurkloridot folyékony vagy szilárd formában kapjuk.

Ilyen rugalmas eljárás, amely egy és ugyanazon berendezésben végbevihető, mind ez ideig nem volt ismeretes.

Meglepő módon kiderült az is, hogy a cianurkloridnak a leválasztókamrában keletkező por alakú része is felülmúlja az ismert eljárásokkal előállított por alakú cianurkloridot, mivel a kondenzátort elhagyó nagy maradék gázhányad miatt az eddigieknél finomabb eloszlású por alakú cianurkloridot kaphatunk.

A kondenzátorból távozó maradék gáz mennyisége, mint ismeretes, függ a reakció elegyben lévő klórcián trimerizáció-fokától, azaz a katalizátor viselkedésétől és ezzel a trimerizációs körülményektől. Ezt a maradékgázt - ahogy már említettük - a benne gáz alakban jelenlévő cianurklorid kinyerése végett feldolgozzuk, például egy leválasztókamrában, amennyiben ilyen formában nem távozik a rendszerből vagy valamilyen formában meg nem semmisítjük.

Lehajtóoszlopként hagyományos desztilláló kolonnák szolgálnak.

Kondenzátorokként ismert hőcserélőket, előnyösen csőköteges hőcserélőket alkalmazunk. Ezeket a kondenzátorokat vagy a lehajtóoszlop után kapcsoljuk vagy ahogy már említettük - előnyösen fejkondenzátorokként alkalmazzuk.

A hőelvezetés előnyösen ismert hőátadó közegek segítségével történik.

A reakciógáz-elegyet közvetlenül bevihetjük ugyan a lehajtóoszlopba, de energetikailag kedvezőnek bizonyult az, ha a reakciógázt a lehajtóoszlop felett vezetjük be a berendezésbe. Különösen kedvező egy közbenső elemnek a beépítése a berendezésbe, mégpedig a lehajtóoszlop feletti gázbevezetés és a kondenzátor közé.

Ebben a közti elemben a kondenzálandó gázelegy közbenső hűtést kap még mielőtt belép a kondenzátorba.

Permetező toronyként és leválasztókamraként a szokásos léghűtéses vagy folyadékhűtéses készülékeket alkalmazunk.

A permetező torony permetező szervei erre a célra alkalmas eszközök lehetnek, így szó ró tányérok, különböző felépítésű egy- és kétanyagos fuvókák, amelyek különféle porlasztási elvek alapján működnek.

A találmány szerinti eljárás műszaki előnye — ahogy már említettük — az eljárás rugalmasságában van, amelynek a segítségével tetszés szerint folyékony vagy szilárd cianurkloridot nyerhetünk klórcián trimerizációjánál keletkező reakciógázok elegyéből.

Másrészt a technikailag könnyen véghezvihető eljárás csak kevés eljárási lépésből áll, mivel az eljárás minden kiegészítő kémiai segédanyag nélkül végezhető.

Ezen túlmenően a végtermékek nagy tisztaságukkal — és különösen a szilárd anyagok — finomszemcsés alakjukkal és megnövekedett szabadon folyó képességükkel tűnnek ki.

A folyékony cianurkloridot ezenkívül előnyösen klórtól és klórciántól mentesen kapjuk, mert az oldott gázokat kihajtjuk a folyósított cianurkloridból.

Az eljárás továbbá a környezetet nem károsítja, mivel a maradék gázokban lévő káros komponenseket, így például a klórt és a klórciánt, szokásos mosással eltávolítjuk és adott esetben ismét visszavezethetjük a klórcián-előállítási folyamatba.

A találmány szerinti eljárást a csatolt 1. ábrán és a példákon közelebbről is bemutatjuk.

Ahogy az 1. ábrán láthatjuk, a túlhevített reakciógázelegyet — amely cianurkloridgőzből és klórt, klórciánt és közömbös gázokat tartalmazó maradék gázból tevődik össze, és amely a rajzon fel nem tüntetett trimerizációs reaktort elhagyja— az 1 csővezetéken át a2 berendezésbe vezetjük.

A 2 berendezés a 2b lehajtó oszlopból és a 2c fejkondenzátorból áll. Adott esetben a 2a közbenső elem betolásával a gőzelegyet telítettgőz-hőmérsékletre hűthetjük, ami mellett a kondenzátorból lefolyó cianúrkloridkondenzátum egy része ismét gőzzé alakul.

A 2a közbenső elem nélkül a gőzelegyet közvetlenül a 2c kondenzátor alatt vezetjük be és ott lehűtjük.

A 2 berendezésbe belépő cianuriclorid-gőzelegy egy része a 2c kondenzátorban elfolyósodik, a megmaradó rész a nem kondenzált gázokkal együtt a 4 vezetéken át az 5 leválasztó kamrába kerül a szilárd részek leválasztására.

A kondenzált és a gáz alakban maradó cianurklorid viszonyát a 2c kondenzátorból kilépő vezetéknél elhelyezett 3 hőmérsékletmérő és szabályozó berendezés segítségével állítjuk be.

Az 5 leválasztókamrában leváló szilárd anyag a 6 vezetéken keresztül a 7 tárolótartályba kerül és onnan a 7a vezeték segítségével elvezethető.

A 7 tárolótartályból zárrendszer segítségével a maradék gázokat elszívatjuk egy 8 vezetéken át és egy hulladékgáz-tisztítóba (nincs feltüntetve) továbbítjuk.

Abban az esetben, ha a cianuiklorid-olvadékot ugyancsak szilárd formájú termékké akaijuk alakítani, akkor azt a 11 tárolótartályból a 15 vezetéken át a 13 szivattyú segítségével vagy a 12 vezeték útján közvetlenül a 14 permetező toronyba visszük és ott szétpermetezzük és azt a 14a vezeték segítségével porlasztott szilárd anyagként elvesszük.

Olyan esetben, ha az 5 leválasztókamrában előállított szilárd cianuikloridot folyékony formában kívánjuk használni, akkor a szilárd cianúrkloridot a 16 vezeték útján a 2b lehajtóoszlop fenékmaradékához visszük, vagy a 17 vezetéken keresztül all tárolótartályba szállítjuk.

Azokat a készülékrészeket és vezetékeket, amelyek cianúridorid-olvadékot tartalmaznak vagy szállítanak, a cianurklorid olvadáspontja feletti hőmérsékletre kell melegíteni.

A 2b lehajtó oszlop lehajtó szakaszában az elfolyósí tott cianurkloridban oldott maradék gázokat, mindenekelőtt a klórt és a klórciánt, eltávolítjuk.

Ehhez olyan fenékmaradék-hőmérséklet szükséges, amely nagyobb vagy egyenlő a folyékony cianurklorid forráshőmérsékletével a megfelelő kolonnanyomáson és amely a 9 elgőzölögtető segítségével tartható fenn.

Az így előállított, maradék gázoktól megtisztított cianuiklorid-olvadékot a 10 vezetéken át a 11 tárolótar3

-3182 943 tályba visszük, amelyből azt a 11a vezeték útján veszszük el.

1. példa

981 kg cianúrkloridgőzből és 70 kg maradék gázból (N₂, Cl₂, C1CN, CO₂) álló elegyet vezetünk óránként a 2b lehajtóoszlopba. Az elegy nyomása 794 tón, hőmérséklete pedig 225 °C. θ

Miután az elegy a 2a közbenső elemben 191 °C-os telítettgőz-hőmérsékletre lehűlt, azt a 2c kondenzátorban 150 °C-ra hűtjük. Az elfolyósítött cianurkloridban oldott maradék gázok leválasztása érdekében az oszlopban lefelé haladó folyadékárammal szemben 196 kg/óra mennyiségű cianurkloridgőz-áramot vezetünk a fenékmaradékból.

Az oszlop fenékmaradékában 891 kg/óra mennyiségű gyakorlatilag tiszta cianurklorid-olvadék keletkezik. Ezt az olvadékot egy kétanyagos fúvóka segítségével egy permetező toronyban szétpermetezzük, amikor is a következő szemcseeloszlást kapjuk:

< 50 Mm 93,7 súly% — 71 gm 4,1 súly% — 100 gm 2,0 súly% >100 jum 0,2 súly%.

A cianurkloriddal telített 150°C-os maradék gáz elhagyja a 2c fejkondenzátort és a 4 vezetéken keresztül az 5 leválasztókamrába (deszublimációs kamra) kerül.

Miután 90 kg/óra, részecskékből álló, cianurkloridanyagáram levált a gáz alakú cianúrklorid és a maradék gáz elegyéből, a fmomeloszlású cianurklorid-részecskék és a maradék gáz a 6 vezeték útján a 7 tárolótartályba jut.

A 0,1 súly%-nál kisebb cianurklorid-tartalmú maradékgáz-áramot a 7 tárolótartályból a 8 vezeték segítségével a hulladékgáz-tisztítóba továbbítjuk.

A maradék gáz összetétele a következő:

C1CN 14 súly%

Cl₂ 54 súly%

CO2 27 súly%

N₂ 5 súly%.

A leválasztókamrában keletkező cianúrklorid szemcseeloszlása a következő értékeknek felel meg:

< 50 um 30 súly% — 71 Mm 52 súly% — 100 Mm 14,5 súly%

101 — 160 Mm 3,2 súly% ' > 160 Mm 0,3 súly%.

2. példa

981 kg cianúrkloridgőzből és 70 kg maradék gázból (Nj, Cl₂, C1CN, CO₂ ) álló elegyet vezetünk óránként a 2b lehajtóoszlopba. Az elegy nyomása 794 tón, hőmérséklete pedig 225 °C. Miután az elegy a 2a közbenső elemben 191 °C-os telítettgőz-hőmérsékletre lehűlt, azt a 2c kondenzátorban 163 C-ra hű tjük. Az elfolyósított cianurkloridban oldott maradék gázok leválasztása érdekében az oszlopban lefelé haladó folyadékárammal szemben 181 kg/óra mennyiségű cianurkloridgőz-áramot vezetünk a fenékmaradékból.

Az oszlop fenékmaradékában 821 kg/óra mennyiségű gyakorlatilag tiszta cianurklorid-olvadék keletkezik. A cianurkloriddal telített 163 °C-os maradék gáz elhagyja a 2c fej kondenzátort és a 4 vezetéken keresztül az 5 leválasztókamrába (deszublimációs kamra) kerül.

Miután 160 kg/óra mennyiségű, részecskékből álló cianurklorid-anyagáram levált a gáz alakú cianúrklorid és a maradék gáz elegyéből, a fmomeloszlású cianúikloridrészecskék és a maradék gáz a 6 vezeték útján a 7 tárolótartályba iut.

A 0,1 súly%-nál kisebb cianurklorid-tartalmú maradékgáz-áramot a 7 tárolótartályból a 8 vezeték segítségével a hulladékgáz-tisztítóba továbbítjuk.

A maradékgáz összetétele megegyezik az 1. példában megadottakkal.

A végtermék szemcseeloszlása a következő értékeknek felel meg:

< 50 Mm 29,0 súly%

50- 71 Mm 47,0 súly%

- 100 Mm 17,9 súly%

101 —160 Mm 4,8 súly% >160 Mm 1,3 súly%.

3. példa

1018 kg cianúrkloridgőzből és 73 kg maradék gázból (N₂, Cl₂, C1CN, CO₂) álló elegyet vezetünk óránként a 2b lehajtóoszlopba. Az elegy nyomása 794 tón, hőmérséklete pedig 225 °C.

Miután az elegy a 2a közbenső elemben 191 °C-os telítettgőz-hőmérsékletre lehűlt, azt a 2c kondenzátorban 180 °C-ra hűtjük. Az elfolyósodott cianurkloridban oldott maradék gázok leválasztása érdekében az oszlopban lefelé haladó folyadékárammal szemben 118 kg/óra mennyiségű cianurkloridgőz-áramot vezetünk a fenékmaradékból.

Az oszlop fenékmaradékában 534 kg/óra mennyiségű gyakorlatilag tiszta cianurklorid-olvadék keletkezik. A cianurkloriddal telített 180°C-os maradék gáz elhagyja a 2c fejkondezátort és a 4 vezetéken keresztül az 5 le választó kamrába (deszublimációs kamra) kerül.

Miután 483 kg/óra mennyiségű, részecskékből álló cianurklorid-anyagáram levált a gáz alakú cianúrklorid és a maradék gáz elegyéből, a finomeloszlású cianurkloridrészecskék és a maradék gáz a 6 vezeték útján a 7 tárolótartályba jut.

A 0,1 súly%-nál kisebb cianurklorid-tartalmú maradékgáz-áramot a 7 tárolótartályból a 8 vezeték segítségével a hulladékgáz-tisztítóba továbbítjuk.

A maradék gáz összetétele megegyezik az 1. példában megadottakkal.

A végtermék szemcseeloszlása a következő értékeknek felel meg:

< 50 Mm 33,0 súly%

50- 71 Mm 51,3 súly% — 100 Mm 13,1 súly%

101-160 Mm 2,4 súly% >160 Mm 0,2súly%.

4. példa

981 kg cianúrkloridgőzből és 49 kg maradék gázból (N₂, Cl₂, C1CN, CO₂) álló elegyet vezetünk óránként a 2b lehajtóoszlopba. Az elegy nyomása 794 torr, hőmérséklete pedig 225 °C.

Miután az elegy a 2a közbenső elemben 191 °C-os telítettgőz-hőmérsékletre lehűlt, azt a 2c kondenzátorban 150 °C-ra hűtjük. Az elfolyósodott cianurkloridban oldott maradék gázok leválasztása érdekében az oszlopban lefelé haladó folyadékárammal szemben 193 kg/óra mennyiségű cianurkloridgőz-áramot vezetünk a fenékmaradékból.

-4182 943

Az oszlop fenékmaradékában 877 kg/óra mennyiségű gyakorlatilag tiszta cianúrklorid-olvadék keletkezik.

A cianuikloriddal telített 150 °C-os maradék gáz elhagyja a 2c fej kondenzátort és a 4 vezetéken keresztül az 5 leválasztókamrába (deszublimációs kamra) kerül.

Miután 104 kg/óra mennyiségű, részecskékből álló cianuiklorid-anyagáram levált a gáz alakú cianurklorid és a maradék gáz elegyéből, a finomeloszlású cianurkloridrészecskék és a maradék gáz a 6 vezeték útjána 7 tárolótartályba jut.

A 0,1 súly%-nál kisebb cianüiklorid-tartalmú maradékgáz-áramot a 7 tárolótartályból a 8 vezeték segítségével a hulladékgáz-tisztítóba továbbítjuk.

A maradék gáz a következő egyedi komponensekből tevődik össze: 15

C1CN 47 súly%

Cl₂ 22 súly%

CO₂ 29 súly%

N₂ 2 súly%.

A végtermék szemcseeloszlása a következő értékek- 20 nek felel meg:

	<	50 pm	30,0	súly%
50	-	71 pm	48,7	súly%
72	—	100 pm	17,4	súly%
101	-	160 pm	3,4	súly%
	>	160 pm	0,5	súly%.

Claims (3)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Eljárás klórcián trimerizációja után keletkező reakciógáz-elegyből cianurklorid leválasztására szilárd vagy

   5 folyékony formában, azzal jellemezve, hogy a reakciógáz-elegyet egy lehajtóoszlopból és egy utána kapcsolt kondenzátorból, célszerűen egy fejkondenzátorból álló berendezésbe - előnyösen a lehajtóoszlop felett — bevezetjük, a lehajtóoszlop fenékmaradékát a cianurklorid 10 forráshőmérsékletén tartjuk, a reakciógáz-elegyben lévő cianurkloridot a kondenzátor kivezetésénél beállított 146-190°C hőmérséklet-tartományban részben kondenzáljuk, a folyékony cianurkloridot a lehajtóoszlop alsó végén folyadék alakjában elvesszük és közvetlenül vagy adott esetben közbenső tárolás után egy permetező toronyba továbbítjuk és abban szétpermetezzük, ezután a szilárd, finomszemcsés cianurkloridot a permetező torony aljáról elvesszük, míg a kondenzátorból távozó, még cianurkloridot tartalmazó maradék gázt előnyösen egy leválasztókamrába vezetjük és onnan a maradék cianurkloridot ismert módon kinyerjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a folyékony formában keletkező cianurkloridot a kondenzációt követően a lehajtóoszlopban az oldott klórtól és klórciántól megszabadítjuk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy a folyékony és szilárd formában elkülönülő cianurklorid mennyiségi arányát a kondenzátor kivezetésénél a gázhőmérséklet szabályozásával állítjuk be.