Способ получения хлористого цианура

(51) М. Кл,С 3/00С 07 В 251 Л 8 1 всударстввквый квмитвт СССР по декам кзвбретвкнй и втврытий(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИСТОГО ЦИАНУРА Изобретение относится к хи 1 ической технологии, а именно к способам получения хлористого цианура.Хлористый цианур, который получают тримеризацией хлорциана в присутствии хлора с помощью катализаторов, прежде всего активированного угля, применяет ся в различных отраслях промыпленности, .например для получения красящих веществ и других продуктов в.текстил ной промышленности, для получения фармацевтических средств, продуктов для сельского хозяйства, а также продуктов для производства синтетических материалов, каучука и взрывчатых веществ. твердый хлористый цианур, напримерпутем ввода этой газовой смеси в охлаждаемые снаружи камеры 1, или введением в охлаждаемую водой шаровуюмельницу1.Недостатком этого способа мвляется то, что хлористый цианур получается в вире порошка, требующего осто,рожного с ним обращения при зтарцваь-о нии и хранении, Кроме того, получе"ние хлористого цианура в твердой фор"ме связано с определенными техническими трудностями, так как хлористыйцианур частично осаждается в виде грубых кристаллов на стенках и конструктивных элементах осадочных сосудови разгрузочной. аппаратуры,Эти грубые кристаллы необходимообивать механическим способом, чтоприводит к существенному ухудшениЮ .качества конечного продукта.Наиболее близким к изобретению по, технической сущности и достигаемомурезультату. является способ полученияхлористого цианура конденсацией реаквестен способ получени анура после тримеризац ном состоянии в смеси ровавшими в реакции хло ром, а также побочныи И го ц обрахлорист и в газо непрорцианом продукта реаги хлми. эту реакционную газовуводят непосредственно Обыч смесь и3 99996ционной смеси с последующей переработкой конденсата абсорбцией его ор-ганическими жидкостями 1 2 3.Недостатком указанного способа является использование органических растворителей, усложняющее процесс.Целью изобретения является создание технологических воэможностей дляодновременного получения хлористогоцианура в жидком и твердом состояНиях 1 ри получение твердого хлористого цианура узкого гранулометрического состава.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения хлорис-,того цианура конденсацию реакционнойсмеси .в отгонной колонне осуцествляют с присоедийенным конденсатором при116-190 фС, причем низ колонны поддерживают при температуре кипения продукта с последующей переработкойконденсата путем распылительной сушки с образованием твердого хлористого цианура узкого гранулометрическогосостава и переработкой выходящего изконденсатора остаточного газа, сублимацией последнего в осадочной камерес получением твердого хлористого цианура.Количество хлористого цианура вжидком состоянии, получаемого конденсацией, составляет 50-90/ и определяется температурой 180- 150 С соответственно, регулируемой на выходе кон-.денсатора.Получаемый в жидком состоянии хлористый цианур после конденсации от 35мывают от растворенных хлора и хлорциана,Жидкий хлористый цианур подвергают распылительной сушке в осадитель- .40ной камере при помощи косвенного охохлаждения.Распылительную сушку проводят вприсутствии рабочей и охлаждающейсреды, а в качестве охлаждающей среды45используют трихлортрифторэтан илихлористый метилен.На чертеже представлено устройстводля реализации предлагаемого способа.Способ осуществляется следующимобразом.Перегретую реакционную газовуюсмесь, состоящую из пара хлористогоцианура и остаточного газа, включающего хлор, хлорциан и инертные газыи выходящую из реактора 1 не показан)для тримеризации, по трубопроводу 1подают в аппаратуру 2. 3 4Аппаратура 2 состоит иэ отгоннойколонны и конденсатора с головкой.Соотношение между количеством сконденсированного и жидкого цианурхлоридарегулируется с помощью приспособления 3.При необходимости благодаря вмонтированию промежуточного элемента1,не показан ) можно осуществлять охлаждение паровой смеси до температуры насыщенного пара, при этом частьконденсата хлористого цианура, вытекающего из конденсатора, снова испаряется. Паровая смесь подается потрубопроводу 1 в осадочную камеру 5.Твердое вещество, получающеесяв осадочной камере, по трубопрово-,ду 6 подается в сборник 7, откуда егоможно отбирать по трубопроводу.Из сборника 7 отбираемые черезшлюз остаточные газы отсасывапт потрубопроводу 8 и подают в устройстводля очистки отходящих газовне показано ). Температуру внизу колонны поддерживают с помощью испарителя 9 .Если расплав хлористого циануранеобходимо тоже перевести в твердоесостояние, то как непосредственно потрубопроводу 10, так и из сборника 11по трубопроводу 12 с помощью насо-,са 13 его можно подавать в башню 1 чдля распылительной сушки и там распылять, и по трубопроводу отбиратьего в виде высокодисперсного твердого продукта,Для случая, когда полученный в осадочной камере твердый хлористый цианур необходимо иметь в жидком виде,твердый хлористый цианур подают илипо трубопроводу 15 вниз отгонной колонны или по трубопроводу 16 в сборник 11.Все элементы аппаратуры и трубопроводов, содержащие или проводящиерасплав хлористого цианура, необходимо нагревать до температуры выше температуры плавления хлористого цианура.В отгонной части колонны удаляютрастворенные в сжиженном хлористомциануре остаточные газы, прежде всего хлор и хлорциан,Для этого необходима такая температура низа колонны, которая большеили равна температуре кипения жидкого хлористого цианура при соответствующем давлении в колонне и котораяподдерживается с помощью испарителя 9,Полученный таким способом и очищенный от остаточных газов расплав хлористого цианура по трубопроводу 17 подают в сборник 11, откуда его можно отбирать по трубопроводу. 5Установлено, что цианурхлорид может быть выделен в мелкозернистой форме с узким интервалом гранулометрического состава путемраспыления жидкого цианурхлорида, если жидкий 10 цианурхлорид, который предпочтительно свободен от хлора и хлористого циана, распылять при помощи обычно- го распылительного приспособления в осадительную камеру и переводить в твердое состояние путем косвенного охлаждения,В качестве распылительного устройства пригодны в принципе любые типы распределительных органов, на пример вращающиеся диски, одинарные и двойные сопла однокомпонентные и двухкомпонентные ).Изменением числа оборотов при при менении вращающего диска, варьиро ванием нацального давления в случае одинарного сопла и изменением соотношения жидкость/газ в случае двойного сопла может быть. достигнуто целенаправленное качество продукта, Зо характеризуемое очень узким фракционным составом, цто является особым преимуществом для дальнейшей переработки продукта.В случае двойных сопел в качестве транспортирующего газа для цианурхлорида применяют инертные газы, предпочтительно воздух или азот.Желательно эти газы предварительно нагреть до той же температуры, ко в торую имеет жидкий цианурхлорид, в этом случае целесообразна область температуры 150-185 С.Давление в осадительной каиере для этого способа не является критическим, обычно оно примерно равно атмосферному.Предпочтительными при распылении цианурхлорида являются сопла, в частности двойные сопладвухкомпонентные ), которые работают при незначительном количестве дополнительного транспортирующего газа.Таким образом, до,.минимума сводится поток отходящих газов, просациваЯ ющийс я и з сис т емы.При использовании указанных двойных сопел, в которых обе подлежащие распылению среды, предпоцтительно жидкая и газообразная, гомогенно смешиваются перед выходом из выпускного сецения, смесь в соплах ускоряется и истекает из выпускного сечения сопла со скоростью звука, Можно регулировать средний диаметр капли распыленного расплава цианурхлорида и этим самым величину частиц твердого цианурхлорида за счет порбора весового соотношения жидкой и газообразной доли смешиваемых сред.Известно, цто кинетическая энергия жидкости, которая, в свою очередь, зависит.от оказываемого на нее давленияначального давления ) и возрастает с повышением этого начального давления, определяет ускорение смеси.Кроме того, известно, что в подвиж ной жидкости происходят гидравличес.кие удары, которые действуют в направлении, противоположном направлению потока.Начиная с определенной скорости потока, напор давления приостанавливается и более не противодействует направлению потока, а именно тогда, когда эта скорость становится равной звуковой скорости гомогенной смеси жидкой и газообразных составных час" тей.Предпочтительны гранулометрические составы, при которых диаметр .до 983 цастиц составляет менее 0,5 мм. При использовании указанных двойных сопел были экспериментально определены следующие величины.При количестве 175 кг/ч жидкого цианурхлорида весовое соотношение цианурхлорид - воздух найдено равнии примерно 60: 1.Распыляемый цианурхлоридпоступает в осадительную камеру, гд - капельки путем кристаллизации переходят в твердое состояние, Применяются обычного типа осадительные камеры, предпочтительно снабженные кожухом.Отвод тепла, необходимый для процесса кристаллизации, происходит путем конвекционной теплопередаци от распыленного цианурхлорида через имеющуюся в осадительной камере газовую фазу у охлаждаемых стенок камеры.Удается таким образом избежать . использования дополнительных количеств инертного газа. Для охлажде. - ния стенок камеры служат обычные охлаждающие среды, например охлаждающие рассолы или вода.В качестве жидкостей для охлаждения принимают во внимание все индефферентные к хлористому циануру растворители или смеси растворителей,которые кипят при 30-60 С и в, которых растворяется хлористый цианур,как алифатические хлорированное углеводороды или фторированные хлоруглеводороды.Особенно Предпочтительны хлористый метилен и трихлортрифторэтан,Предпочтительно для распределенияохлаждающей среды используют однокомпонентные распылители,Разбрызганный хлористый цианур 15поступает в осадочную камеру, в которой капельки отверждают путем крис 1 таллизации.Принимают во внимание обычные осадочные камеры, которые предпочтительно снабжены рубашкой. 26Нижняя часть осадочной каморывыполнена конической. Противотокомк выходящему продукту можно подводитьслабый ток инертного газа, напримервоздуха или азота. 25Таким образом удаляется находящаяся в продукте, т.е. между частицамихлористого цианура, атмосфера, которая содержит как .пары хлористогоцианура, так и пары растворителя, и З 6вместе с этим предотвращается конденсация растворителя во время затаривания и хранения продукта.Температура в осадочной камересоставляет в общем 65-80 С, предпочтительно она выше температуры кипенияиспользуемых охладительных сред. Для поддерживания необходииой температуры обогреваются все стенки камеры, включая верхнюю часть.Обогрев можно осуществлять с помощью обычных теплоносителей, например переносящее теплоту масло или пар, или электрическая энергия.Покидающую осадочную камеру, содержащую хлористый цианур газообразнуо охлаждающую среду можно либо уничтожить, либо перерабатывать известными способами.56Предпочтительный и особенно благоприятный для окружающей среды метод переработки заключается в том, что выделяющееся в нижней части осадочной камеры газообразное охлаждающее средство охладитель ), которо содержит хлористый цианур, отводят из осадочной камеры в промывочную колонну, . где в противотоке с вводимой в оса" дочную камеру охлаждающей средой этотохладитель конденсируется,При этомхлористый цианур растворяется в сконденсировавшейся среде,Содержащий хлористый цианур охладитель снова возвращают в емкост ь длярастворителя и снова используют вкачестве охладителяБлагодаря выбору охлаждающей среды,которая обладает особенно высокойрастворяющей способностью в отношении хлористого цианура, например хлористый метилен или трихлортрифторэтан, а также благодаря указаиноиу,возврату охлаждающей жидкости в осадочную камеру, вследствие чего растворенный хлористый цианур постоянноснова отделяется от охлаждаюцей среды в твердом виде, никогда не достигается или не превышается наснцениеохлаждающей среды хлористым циануромв отстойнике промывочной колонки.Таким образом, потери один раэ использованного количества охладителяпрактически равны нулю,Также как в случае однокоипонентных распылителей, в случае которыхработают с меньшим количествои рабочего газа, можно ограничить количество отходящего газа до минимуиа.Существенно также то, что охладительную среду можно рециркулироватьи при этом практически не возникаетпотерь охладителя.Выделяющийся твердый продукт особенно хорошо сыпуч, т.е. продукт не"спекается", что особенно предпочтительно сказывается при затаривании, хранении и дальнейшей переработке,Нужно добавить, что продукт имеет известную чистоту свыше 99, и1,рактически не содержит хлора и хлорциана. Потери хлористого цианура (благодаря покидающему аппаратуру отходящему газу практически равны нулю, так как отходящий газ промывается сконденсированной охладительной средой для освобождения от хлористого цианура. Выход хлористого цианура поэтому практически количественный.П р и м е р 1, Смесь из 981 кг паров хлористого цианура и 70 кг остаточного газа (М 2, СЮ 2, САНСИ, СО 2) ежечасно подают в отгонную колонну. Давление смеси составляет 79 мм рт.ст а температура - 225 оС,3 10Внизу колонны получают 821 кг/ч практически чистого расплава хлористого цианура. Остаточный газ, насыщенный хлористым циануром, на выходе 163 С и его по трубопроводу подают в камеру для десублимации,После выделения потока массы частиц хлористого цианура с расходом 160 кг/ч из смеси газообразного хло-. ристого цианура и остаточного газа высокодисперсные частицы хлористого руют в хранилище. Поток массы остаточного газа с содержанием хлористого цианура менее 0, 1 вес А из храниСостав остаточного газа соответствует составу примера 1.Конечный продукт имеет следующийгранулометрический состав, весА: меньше 50 мкм 29,0. 50-,71 мкм 47,0;72-100 мкм 17,9; 101-160 мкм,Ь,8; больше 160 мкм 1,3.П р и м е р 3. Смесь из гэров хлористого цианура в количестве 1018 кги 73 кг остаточного газа (М 2, СВ 2, СКК, СО 2) ежечасно подают в отгонную колонну. Давление смеси составляет 791 мм рт.ст., а ее температура 225 оСПосле охлаждения в промежуточном элементе до температуры насыщенного пара, равной 1910 С, эту смесь охлаждают в конденсаторе до 180 С. Для выделения растворенных в сжиженном хлористом циануре остаточных газов навстречу стекающему в колонне вниз потоку жидкости из низа колонны пропускают .поток хлористого цианура118 кг/ч.В нижней части колонны получают.53 ч кг/ч практически чистого распла" ва хлористого цианура, Остаточный гаэ, насыщенный хлористым циануром, на вы ходе из конденсатора имеет ъемперату" ру 180 ФС и его по трубопроводу пода:ют в камеру для десублимации.После охлаждения потока массы час тиц хлористого цианура и остаточного газа высокодисперсные частицы хлористого цианура и остаточный газ транс .портируют в хранилище. Поток массы остаточного газа с соф держанием хлористого цианура ненее 0,1 весА из хранилища подают в устоойство для очистки отходящих газона. 9 99996После охлаждения до температурынасыщенного пара, составляющей 191 С,ов промежуточном элементе, эту смесьоохлаждают в. конденсаторе до 150 С.Для выделения растворенных в сжижен-иэ конденсатора имеет температуруном хлористом циануре остаточных газов навстречу стекающему вниз потокужидкости из низа колонны проводят поток пара хлористого цианура 196 кг/ч, .Внизу колонны получается практи-чески чистый расплав хлористого цианура в количестве 891 кг/ч. Этот расплав распыляют в башне для распылительной сушки с помощью бинарного сопла, при этом получают следующий гранулометрический состав, весА: меньше50 мкм 93,7; 50-71 мкм 4,1; 72- лища подают в устройство для очистки100 мкм 2,0; больше 100 мкм 0,2. ,отходящего газа,Остаточный газ, насыщенный хлористым циануром, на выходе из конденса фтора имеет температуру 150 С и егоопо трубопроводу подают в камеру длядесублимации.После выделения потока массы частиц хлористого цианура 90 кг/ч иэ смеЛси газообразного хлористого цианураи остаточного газа высокодисперсныечастицы хлористого цианура и остаточный газ транспортируют в хранилище.Поток массы остаточного газа с содер жанием хлористого цианура менее0,1 вес А из хранилища по трубопроводу подают в устройство для очисткиотходящего газа.Остаточный гаэ состоит из следующих компонентов, вес А: СЫСК 1 М, СР 25 й, СО 27, И 5.Гранулометрический состав хлористого цианура, получающийся в камередля десублимации, следующий, оесА:меньше 0 мкм 30; 50-71 мкм 52;72-100 мкм 1 Й,5; 101- 160 мкм 3,2;больше 160 мкм 0,3,П р и м е р 2., Смесь из 981 кгпаров хлористого цианура и 70 кг остаточного газа (М 2, СР 2 СУСИ, СОр)ежечасно подают в отгонную колонну.Давление смеси составляет 794 ммрт,ст., а ее температура -225 оС.После охлаждения до температурынасыщенного пара, составляющей 191 оС,в промежуточном элементе, эту смесьохлаждают в конденсаторе до 163 С,Для выделения растворенных в сжиженном хлористом циануре остаточных газов навстречу стекающему вниз потокужидкости из низа колонны пропускаютпоток пара хлористого цианура181 кг/ч.999911Состав остаточного газа соответствует составу примераКонечный продукт имеет следующий гранулометрический состав, вес.3: меньше 50 мкм 33,0; 50-70 мкм 51,3; 5 72-100 мкм 13,1; 101-160 мкм 2,4; больше 160 мкм 0,2.П р и м е р 4, Из запасной емкости с помощью насоса через фильтр и через однокомпонентный распылитель с диаметром отверстия 0,6 мм ежечасно разбрызгивают 7,5 кг жидкого хлористого цианура с т.пл. 170 С и давлением 6,0 бар в осадочную камеру ( диаметр 0,8 м, высрта 2,5 и). Одновременно из запасной емкости с помощью насоса через фильтр и через распылитель ежечасно разбрызгивается 1,5 бар в осадочную камеру. Здесь растворитель испаряется при потреб лении кристаллизационной теплоты хлористого цианура.Выходящий по трубопроводу из осадочной камеры нагретый до 50 С, содержащий растворитель и хлористый 5 цианур газ конденсируется в промывной колонне и одновременно промывается 0,08 м/ч трихлортрифторзтана противотоком для, освобождения от хлористого цианура. Отходящий га ЗО 0,2 норм. м/ч по трубопроводу поступает в промывную систему для отходящего газа, Сконденсированное, содержащее хлористый цианур количество растворителя 12,9 кг/и с температурой 35 ОС с помощью насоса по трубопроводу через холодильник, где происходит охлаждение, подается в запасную емкость. Затем охлаждающая жидкость снова подается в распылитель. Одновременно с помощью. насоса парциальный ток растворителя 133,5 кг/ч по трубопроводу через конденсатор поддерживается в циркуляции противо- током к газовому току. 45 В конической части осадочной камеры выделяется хлористый цианур со следующим гранулометрическим составом, вес,о: больше 100 нм 0; 63-100 нм 1,б; 49-63 нм 37 7 33-40 нм 23,40;33 нм 3793П р и м е р 5Из запасной емкости с помощью насоса через фильтр и через однокомпонентный распылительЯ с диаметром отверстия 1,0 мм ежечасно в осадочную камеру раэбрызгивается 30 кг жидкого хлористого,цианура с температурой 170 С и под давлением 5,0 бар, диаметр осадочной камеры0,8 м, высота ее 2,5 м.Одновременно из запасной емкостис. помощью насоса через Фильтр и черезраспылитель ежечасно в осадочную камеру разбрызгивается 21 кг хлористогометилена с температурой 20 С и поддавлением 3,0 бар. Здесь растворительиспаряется при поглощении кристаллизационной теплоты хлористого цианура.Выходящий по трубопроводу из осадочной камеры нагретый до 50 С содержащий растворитель и хлористый цианургаз конденсируется в промывной колонне и одновременно промывается0,34 м /ч хлористого метилена в противотоке для освобождения от хлористого цианура. Отходящий газ 0,5 норм.м /ч по трубопроводу вводится е систему для промывки отходящего газа,Сконденсировавшееся содержаце хлористый цианур количество растворителя 21 кг/ч с температурой 35 С с помощью насоса через холодильник, гдепроисходит охлаждение до 20 РС, накачивается в запасную емкость.Из нее охлаждающая жидкость сноваподается в распылитель, Одновременнос помощью насоса парциальный ток растворителя 460 кг/ч через конденсаторциркулирует противотоком в потоке газа.В конической части осадочной камеры выделяется твердый хлористыйцианур со следующим гранулометрическим составом, вес.Ф: больше 160 нм0,4; 100- 160 нм 12,0; 63- 100 нм 30,0;40-63 нм 9,2; 33-40 нм 11,4; 33 нм37.Таким образом, предлагаемым способом можно непосредственно получатьчасть хлористого цианура в жидкомвиде, а остальную часть в твердомвиде или весь хлористый цианур в жидком или твердом виде,формула изобретения 1. Способ получения хлористого цианура иэ реакционной смеси после тримеризации хлорциана в присутствии хлора конденсацией смеси с последующей переработкой конденсата, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюсоздания возможностей для одновременного получения хлористого цианура в жидком и твердом состояниях, конден99996сацию осуществляют в отгонной колонне с присоединенным к ней конденсатором, внизу отгонной колонны поддерживают температуру кипения хлорис"того цианура, хлористьв цианур конден-сируют при 116-190 С, а выходящий изконденсатора остаточный газ, содержащий хлористый цианур, подвергают сублимации в осадочной камере с получением твердого хлористого цианура1 ф2 е Способ по пе 1 у о т;л и ч а ющ и й с я тем, что количество хлористого цианура в жидком состоянии,получаемого конденсацией, составляет50-904 и определяется температурой 1180-150 оС соответственно, регулируемой на выходе конденсатора,3. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что получаемый в жидком состоянии хлористый цианур. после 20конденсации отмывают от растворенныххлора и хлорциана,3 йМ. Способ по пп. 1-3, о т и и ч а" ю щ и й с я тем, что, с цельи получения твердого хлористого цианура узкого гранулометрического состава, . жидкий хлористый цианур подвергают распылительной сушке в осадительной камере при помощи косвенного охлаждения.5. Способ по и. 4, о т л и ч а ющ и й с ятем, что распылительную сушку проводят в присутствии рабочей и охлаждающей среды,. а в качест" ве охлаждающей среды используют трихлортрифторэтан или хлорнстый мети" лен. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США У 3256070,кл, 23-23, 1960. 2. Патент СССР М "б"9921 кл, С 01 С 3/00, 1975999963 НИИПИ Заказ 1183/79 Тира иал ППП "Патент", г. Ужгород,Подписи Проектная,