DD146180A5 - Verfahren zur gewinnung von cyanurchlorid - Google Patents

Abstract

Ziel der Erfindung ist die wahlweise Gewinnung von Cyanurchlorid in fluessiger oder fester Form. Erfindungsgemaesz wird Cyanurchlorid in fluessiger oder fester Form aus dem Reaktionsgemisch, das nach der Trimerisierung von Chlorcyan anfaellt, in der Weise gewonnen, dasz man das Reaktionsgasgemisch in eine Apparatekombination, im wesentlichen bestehend aus einer Abtriebskolone und einem ihr nachgeschalteten Kondensator, bevorzugt einem Kopfkondensator vorzugsweise oberhalb der Abtriebskolonne einleitet, und den Sumpf der Abtriebskolonne einleitet, und den Sumpf der Abtriebskolonne auf Siedetemparatur des Cyanurchlorids haelt, worauf man das im Reaktionsgasgemisch enthaltene Cyanurchlorid am Austritt des Kondensators im Bereich von 146 bis 190 Grad C abkuehlt und zur Gewinnung des Cyanurchlorids in fluessiger Form das fluessige Cyanurchlorid am unteren Ende der Abtriebskolonne als solches abnimmt und/oder direkt oder gegebenenfalls nach einer Zwischenlagerung einem Spruehturm zufuehrt und darin versprueht, worauf man das feste, feinkoernige Cge Cyanurchlorid am Boden des Spruehturms entnimmt.

Description

._ Berlin, den 30.1.1980 AP C 07 D/215 671 55 599/11

Verfahren zur Gewinnung von Cyanurchlorid (III) Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung von Cyanurchlorid.

Cyanurchlorid, das durch Trimerisieren von Chlorcyan mit Hilfe von Katalysatoren, vor allem Aktivkohle, gewonnen wird, ist bekanntlich ein sehr interessantes Zwischenprodukt für verschiedene industrielle Sektoren, wie die Herstellung von Farbstoffen und Produkten für die Textilindustrie, sowie für Pharmazieutika, Produkte für die Landwirtschaft, aber auch solche für die Kunststoff-, Kautschuk- und SprengstoffIndustrie.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Cyanurchlorid fällt bekanntlich nach der Trimerisierung gasförmig an, zusammen mit nicht umgesetztem Chlorcyan und Chlor, sowie Nebenprodukten.

Es war lange Zeit üblich, dieses Reaktionsgasgemisch direkt •in festes Cyanurchlorid zu überführen, z. B. durch Einleiten des Gasgemisches in von außen gekühlte Räume (s. "Ullmann", Enzyklopädie der technischen Chemie, 3. Auflage, 1954, Bd 5, Seite 624 und 625 und 4. Auflage, 1975, Bd. 9, Seite 652).

Oder durch Einführung in eine mit Wasser gekühlte Kugelmühle gemäß dem Verfahren der US-PS 3 256 070.

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Festes Cyanurchlorid fällt im allgemeinen pulverförmig an und wird bisher überwiegend in dieser Form weiterverarbeitet.

Ein Wachteil des festen Cyanurchlorids ist aber seine oft nicht einfache Handhabung,

Beiseiner Abfüllung und Lagerung, wie auch bei seiner Weiterverarbeitung waren Vorsichtsmaßnahmen notwendig.

Außerdem v/ar die Abscheidung in fester Form auch mit gewissen technischen Schwierigkeiten verbunden, da sich Cyanurchlorid zum Teil in Form grober Kristalle an den Wänden und Einbauten der Abscheidegefäße und Austragsaggregate absetzte.

Diese groben Kristalle mußten mechanisch abgeschlagen werden und führten dann zu einer deutlichen Qualitätsverschlechterung des Endproduktes.

Um die Abscheidung grober Kristalle zu vermeiden, wurden inerte Kühlflüssigkeiten bei der Abscheidung des festen Cyanurchlorides über die Düsen versprüht, s. DE-PS 1 266 308.

Dabei traten aber Verkrustungen an den Düsen und damit Verstopfungen auf.

Aus Gründen der Arbeitshygiene und des Umweltschutzes, sowie auch mit dem Aufkommen von immer mehr automatisierten Verfahren war es erforderlich, Cyanurchlorid in einer besser zu handhabenden und zu verarbeitenden Form zu gewinnen»

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Hierfür bot sich Cyanurchlorid in flüssiger oder gelöster Form an. Das Vorliegen von Cyanurchlorid in gelöster Form erfordert aber einen ziemlich großen Aufwand für die Bereitstellung und Rückgewinnung des Lösungsmittels,

Außerdem traten Abgasprobleme auf, die das Verfahren zusätzlich komplizierten, s. US-PS 3 539 565.

Auch muß sich das verwendete Lösungsmittel in jedem Pail nach dem späteren Verarbeitungszweck richten, und die Löslichkeit von Cyanurchlorid in den einzelnen Lösungsmitteln ist recht unterschiedlich.

Des weiteren sind Verfahren bekannt, die gasförmiges Cyanurchlorid unter Zuhilfenahme einer Hilfsflüssigkeit verflüssigen.

Diese Hilfsflüssigkeit - wie z. B. Phosphoroxychlorid - soll das Auftreten des CyanurChlorids aus der Fraktionierkolonne verhindern.

Die Verwendung einer solchen Hilfsflüssigkeit erfordert aber eine aufwendige Apparatur zur Aufarbeitung und Rezyklierung der eingesetzten Hilfsflüssigkeit sowie zur Reinigung des Abgases,

Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß gelegentliche Durchbr.üche der Hilfsflüssigkeit in die flüssige Cyanurchloridphase zu erheblichen Qualitätseinbußen führten.

Trotzdem wäre es aufgrund der steigenden Bedeutung des flüssigen Cyanurchlorids und des hohen Marktanteils von pulverförmigem Cyanurchlorid wünschenswert, wenn ein Ver-

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fahren existieren würde, nach dem beide Phasen in der gleichen Apparatur und auf einfachem Wege gewonnen werden könnten.

Ziel der Erfindung :

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Herstellungsverfahrens für Cyanurchlorid, bei dem Cyanurchlorid weitgehend wahlweise in flüssiger oder fester Form gewonnen werden kann.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, geeignete technologische Verfahrensbedingungen aufzufinden, nach denen wahlweise flüssiges oder festes Cyanurchlorid mit den gewünschten Eigenschaften hergestellt werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß sich Cyanurchlorid kontinuierlich aus dem nach der Trimerisierung von Chlorcyan anfallenden Reaktionsgemisch in fester oder flüssiger Form gewinnen läßt, wenn man das Reaktionsgemisch in eine Apparatekombination, im wesentlichen bestehend aus einer Abtriebskolonne und einem ihr nachgeschalteten Kondensator, bevorzugt einem Kopfkondensator, vorzugsweise oberhalb der Abtriebskolonne einleitet, und den ^umpf der Abtriebskolonne auf Siedetemperatur des CyanurChlorids hält, worauf man das im Reaktionsgasgemisch enthaltene Cyanurchlorid am Austritt des Kondensators im Bereich von 146 bis 190 ⁰C abkühlt und

zur Gewinnung des Cyanurchlorids in flüssiger Form das flüssige Cyanurchlorid am unteren Ende der Abtriebskolonne

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als solches abnimmt und/oder direkt oder gegebenenfalls nach, einer Zwischenlagerung

einem Sprühturm zuführt und darin versprüht, worauf man das feste, feinkörnige Cyanurchlorid am Boden des Sprühturms entnimmt β

Durch Einstellen der Temperatur am Austritt des Kondensators kann die Menge der flüssig abzuscheidenden zu der aus der über Kopf mit dem Restgas abgehenden Menge Cyanurchlorid eingestellt werden.

Je tiefer diese Temperatur liegt, desto geringere Mengen an Cyanurchlorid werden mit dem Restgas entfernt.

Dieses Restgas kann vernichtet oder in bekannter Weise aufgearbeitet werden, z. B. durch Desublimation.

Erfindungsgemäß wird das in flüssiger Form anfallende Cyanurchlorid im Anschluß an die Kondensation in der Abtriebskolonne von gelöstem Chlor und Chlorcyan befreit.

Bekanntlich hängen die Mengen an nichttrimerisiertem Chlorcyan sowie an Chlor und Inertgasbestandteilen im Restgas von der Beschaffenheit des Katalysators und damit den Bed.ingun.gen ab, die im Trimerisierungsteil für Chlorcyan herrschen.

Als Abtriebskolonne dienen herkömmliche Destillationskolonnen.

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Als Kondensatoren werden bekannte Wärmeaustauscher, vorzugsweise Wärmeaustauscher mit Rohrbündeln, eingesetzt. Diese Kondensatoren können der Abtriebskolonne entweder nachgeschaltet oder - wie schon gesagt - bevorzugt als Kopfkondensatoren angeordnet sein.

Die Wärmeabführung geschieht vorzugsweise durch bekannte Wärmeübertragungsmedien.

Zwar ist es möglich, das Reaktionsgasgemisch direkt in die Abtriebskolonne einzuführen, aber es hat sich als energetisch günstig erwiesen, das Reaktionsgas oberhalb der Abtriebskolonne in die Apparatekombination einzuleiten. Besonders günstig ist der Einbau eines Zwischenelementes in die Apparatekombination, und zwar zwischen der Gaseinführung oberhalb der Abtriebskolonne und dem Kondensator. In diesem Zwischenelement erfährt das zu kondensierende Reaktionsgasgemisch eine Zwischenkühlung, bevor es in den Kondensator eintritt«

Als Sprühturm und Abscheidekammer können übliche Apparate mit Luft- oder Flüssigkeitskühlung verwendet werden.

Als Sprühorgan des Sprühturmes dienen alle hierfür geeigneten Apparaturen, wie Sprühteller, Ein- und Zweistoffdüsen verschiedener Bauarten, denen verschiedenartige Zerstäubungsprinzipien zugrunde liegen können.

Der technische Portschritt des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt einmal - wie schon gesagt - in der Flexibilität des Verfahrens, mit dem flüssige und feste Anteile an Cyanurchlorid aus dem Reaktionsgasgemisch im Anschluß an die Tri-

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merisierungjvon Chlorcyan gewonnen werden können.

Zum anderen erfordert das technisch leicht durchführbare Verfahren nur wenige Verfahrensstufen, da das Verfahren ohne zusätzliche chemische Hilfsstoffe auskommt.

Darüber hinaus zeichnen sich die Endprodukte durch große Reinheit - und was das Festprodukt betrifft - durch eine besondere Feinkörnigkeit und sogar verbesserte Rieselfähigkeit aus.

Das flüssige Cyanurchlorid wird außerdem vorzugsweise frei von Chlor und Chlorcyan gewonnen, z„ B. durch Austreiben der gelösten Gase aus dem verflüssigten Cyanurchlorid.

Ferner arbeitet das Verfahren umweltfreundlich, da die in den Restgasen enthaltenen schädlichen Komponenten, wie z.B. ^hlor und Chlorcyan, durch übliche Waschprozesse entfernt und gegebenenfalls wieder in die Chlorcyanherstellung zurückgeführt v/erden können.

Ausführungsbeispiel

Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von Abbildung und dem Beispiel näher erläutert.

In Abbildung 1 wird durch die Rohrleitung 1 das überhitzte Reaktionsgasgemisch, das sich aus Cyanurchloriddampf und dem Restgas aus Chlor, Chlorcyan und Inertgasen zusammensetzt, und das den hier nicht gezeigten Trimerisierungsreaktor verläßt, in die Apparatekombination 2 geleitet.

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Die Apparatekombination 2 besteht aus der Abtriebskonne 2b und dem Kopfkondensator 2c,

Gegebenenfalls kann durch Einschiebung des Zwischenelementes 2a die Abkühlung des Dampfgemisehes auf Sattdampftemperatur erfolgen, wobei ein Teil des aus dem Kondensator 2c ablaufenden ^yanurchloridkondensates erneut verdampft.

Ohne Zwischenelement 2a v/ird das Dampfgemisch direkt unterhalb des Kondensators 2c eingeführt und dort gekühlt.

Teil des in die Apparatekombination 2 eintretenden Cyanurchloriddampfgemisches wird im Kondensator 2c verflüssigt, der restliche Anteil wird gemeinsam mit den nicht kondensierten Gasen aus dem System über Leitung 4 herausgeführt und gegebenenfalls in einer Abscheidekammer (nicht gezeigt) von Cyanurchlorid befreit.

Das Verhältnis von kondensiertem zu gasförmig bleibendem Cyanurchlorid wird mit Hilfe der l'emperaturmeß- und Regelstelle 3 am ^ustritt des Kondensators 2c eingestellt.

Im Abtriebsteil der Abtriebskolonne 2b werden die im verflüssigten Cyanurchlorid gelösten Restgase, vor allem Chlor und Chlorcyan, entfernt.

Dazu ist eine Sumpftemperatur erforderlich, die größer oder gleich der Siedetemperatur des flüssigen Cyanurchlorids bei dem entsprechenden Kolonnendruck ist und die mit Hilfe des Verdampfers 9 aufrechterhalten wird.

Die so hergestellte, von Restgasen gereinigte Cyanurchlorid schmelze v/ird durch die Leitung 10 dem Vorratsbehälter 11

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zugeführt, aus dem sie über Leitung 11a entnommen werden kann»

Soll die Cyanurchloridschmelze in feste Form überführt werden, so kann man sie sowohl direkt über Leitung 12 wie aus dem Vorratsbehälter 11 und Leitung 15 mittels Pumpe 13 dem ^Dprühturm 14 zuführen und dort versprühen und sie über Leitung 14a als gesprühtes -t'estprodukt entnehmen.

Alle Apparateteile und Leitungen, die Cyanurchloridschmelzen enthalten oder führen, müssen auf Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktes von Cyanurchlorid beheizt werden.

Beispiel 1

Ein Gemisch aus 981 kg Cyanurchloriddampf und 70 kg Restgas (IT₂, Cl₂, ClClT, CO₂) wird der Abtriebskolonne 2b stündlich zugeführt« Der Druck des Gemisches beträgt 794 Torr und seine Temperatur 225 C.

Nach der Abkühlung auf die Sattdampftemperatur von 191 ⁰C in dem Zwischenelement 2a wird das Gemisch im Kondensator 2c auf 150 ⁰C abgekühlt. Zur Abscheidung der gelösten Restgase im verflüssigten Cyanurchlorid wird dem in der Kolonne herablaufenden Flüssigkeitsstrom ein Cyanurchloriddampfstrom von 196 kg/h aus dem Sumpf entgegengeführt.

Im Sumpf der Kolonne fallen 891 kg/h praktisch reine Cyanurchloridschmelze an« Diese Schmelze v/ird in einem Sprühturm mit einer Zweistoffdüse versprüht, dabei wird folgende Korn-

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verteilung erhalten:

C 50/um - 71/um - 100/um

y 100,um

93,7 Gew.-% 4,1 Gew.-% 2,0 Gew.-# 0,2 Gew.-%

Das mit Cyanurchlorid gesättigte Restgas von läßt den Kopfkondensator 2c über 4β

C ver-

Claims (2)

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   Erfindungsanspruch

   1_β Verfahren zur Gewinnung von Cyanurchlorid in fester oder f3-üssiger Form aus dem Reaktionsgemisch, das nach der . Trimerisierung von Chlorcyan anfällt, gekennzeichnet dadurch, daß man das Reaktionsgasgemisch in eine Apparatekombination, im wesentlichen bestehend aus einer Abtriebskolonne und einem ihr nachgeschalteten Kondensator, bevorzugt einem Kopfkondensator, vorzugsweise oberhalb der Abtriebskolonne einleitet, und den Sumpf der Abtriebskolonne auf Siedetemperatur des Cyanurchlorids hält, worauf man das im Reaktionsgasgemisch enthaltene Cyanurchlorid am -Austritt des Kondensators im Bereich von 146 bis 190 ⁰C abkühlt und

   zur Gewinnung des Cyanurchlorids in flüssiger Form das flüssige Cyanurchlorid am unteren Ende der Abtriebskolonne als solches abnimmt und/oder direkt oder gegebenenfalls nach einer Zwischenlagerung

   einem Sprühturm zuführt und darin versprüht, worauf man das feste, feinkörnige Cyanurchlorid am Boden des Sprühturmes entnimmt.
2. 2, Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß man das in flüssiger Form anfallende Cyanurchlorid im Anschluß an die Kondensation in der Abtriebskolonne von gelöstem Chlor und Chlorcyan befreit«

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