172621. lajstromszámú szabadalom • Eljárás poliklórfenol alkáli sói, valamint poliklórfenol előállítására poliklórbenzol folyamatos hidrolizisével
5 172621 6 munkái kívánt. Sokat foglalkoztak a folyamatos eljárás üzemi változatának kialakításával is. Az előzőekben ismertetett eljárások nem terjedtek ki azoknak a feltételeknek tisztázására, amelyek a hidrolízis folyamatos megvalósításálioz szükségesek. Az eddigiekből már tudjuk, hogy a hidrolízis max. 200 C°-on, de célszerűen az alatti hőmérsékleten végezhető el úgy, hogy a termék kellő tisztaságú legyen és ne tartalmazzon tetraklórdioxint. Ilyen hőmérsékleten a reakciósebesség még elég kicsi. A reakció során konyhasó képződik, amely az ismertetett szakaszos üzemi technológiai feltételek mellett nagyrészben kristályos formában kiválik. A konyhasó kiválás nem okoz nehézséget a szakaszos üzemvitel esetében, de a folyamatos üzemeltetésnél számos probléma forrása lehet. A folyamatos technológia esetében az 1,2,4,5-tetraklórbenzol, valamint nátronlúg szilárd formában történő adagolása a nagynyomású reaktortérbe nem kifizetődő. A reaktánsok homogén oldatainak és a homogén folyadék fázisú hidrolizátumnak létrehozására a túlzott víz felhasználás nem célszerű. Ugyanis a hndolízisre inhibitáló hatással van. A nagy feleslegben alkalmazott oldószerek mellett olyan alacsony reaktáns koncentrációkhoz lehet jutni, melyek a reakció sebességét számottevően csökkentik. A célszerűen kialakított folyamatos üzemű technológiáknak ezen szempontokra figyelemmel kell lenni. A folyamatos üzemű eljárásnál a szakaszos üzemnél magasabb hőmérsékletet nem lehet alkalmazni. Folyamatos üzemű kevert üstreaktort nem lehet tehát gazdaságosan használni, mert ebben a reakcióidő nagyságrendekkel haladná meg a szakaszos üzemű reakcióidejét, lévén a reaktánsok koncentrációja igen kicsi egy folyamatos üzemű kevert üstreaktorban. A technikai megoldás a csőül. reaktorkaszkád. Csőreaktort használnak a 3 055 950 (1962) US szabadalomban, reaktorkaszkádot a 3 347 937 (1967) Uletve az 1 124 128 (1968) Brit szabadalomban. A reaktorkaszkádnak egy igen szoros technikai feltételek között működő formáját választotta a 72 19 533 (1972) Japán szabadalom, ahol egy reaktortoronyban a felülről lefelé haladó 1,2,4,5-tetraklórbenzol lúgos hidrolízisét végzik alulról felfelé haladó metanol-víz ellenáramban. A 3 055 950 US szabadalom szerint a kivált nátriumkloridot az alkalmazott csőreaktorból az áramló folyadék hordja ki. A 3 347 937 US, illetve az 1 124 128 Brit szabadalom szerint a reaktorkaszkád rendszerben a só, illetve szerves anyagok oldatban tartásától a metanol mellett kellő arányú víz adagolás gondoskodik, de biztosítékot jelent az esetleges kristályos kiválás, lerakódás ellen az alkalmazott intenzív keverés is. Utóbbi szabadalmak fázisdiagrammot és egyenletet közölnek a tetraklórbenzol-metanol-víz arányok változása függvényében a konyhasó, illetve szerves anyag oldat tartományára, illetve kiválására. Az előzőekből látható, hogy egy korszerű szakaszos vagy folyamatos üzemű technológiai menet kialakításához a célszerű feltételek és az ezeknek megfelelő kinetikai adatok nem állnak rendelkezésre. Egyértelmű technológiai feltételek beállítása és az ehhez csatlakozó kinetikai adatok tisztázása után kerülhet sor korszerű technológiai menet kialakításához. Hiányosak vagy tisztázatlanok azok a technológiai feltételek, amelyek alapján a célszerű oldószer, Uletve oldószer-rendszer kiválasztható, azok az ismeretek, melyek a mellékreakciók gátlására, ill. a nyers hidrolizátum hatásos tisztítására vonatkoznak. Az oldószer, Uletve oldószer-rendszer szerepénél utalni kívánunk arra, hogy ez a nyomáson túlmenően kialakítja a konszekutív reakciók homogén, vagy több fázisú heterogén közegét. Az oldószer tehát megszabja pl. a képződő só kristályosodását vagy oldódását, természetesen a többi termék kiválását, ill. oldatban tartását is. Nem áll rendelkezésre adat a nem kívánatos meUékreakciók, így például a tetraklórdioxin képződés gátlásáról, a konszekutív reakciósor elején képződő poliklór-fenolátok cirkuláltathatóságáról, de hiányosak a nyerstermékként nyers lúgos poliklór-fenolnátrium ipari méretű extraktiv tisztítására vonatkozó ismeretek is. A helyesen felismert technológiai feltételekhez tartozó kinetikai adatok alapján lehet meghatározni a reaktortípust, a gazdaságos konverziót stb. A felsorolt technológiai feladatok megoldása ma még igen tág teret biztosít az invenciónak. Munkánk során foglalkoztunk az 1,2,4,5-tetraklórbenzol lúgos hidrolízisének technológiai vizsgálatával. Megállapítottuk, hogy konszekutív reakciókkal van dolgunk, melynek során először só és 2,4,5-trüdóranízoI képződik, majd ebből hidrolízissel jön létre a 2,4,5-triklórfenolát. Az anizol képződés sebessége a fenoláthoz képest nagyságrenddel nagyobb. További fontos megállapításunk volt, hogy vizes lúgból metanolból minden hőmérsékleten, 1,2,4,5-tetraklórbenzolból - toluolból (vagy más benzol homológból) melegen homogén oldat készíthető és ezeknek az oldatoknak megfelelő arányú elegye 100 C° feletti hőmérsékleten ugyancsak homogén oldat lesz. A reaktánsok reakcióhőmérsékletre melegített homogén oldatából a hidrolízis első fázisában anizol képződés közben só válik ki, majd a továbbiakban az anizolból hidrolízissel fenolát képződik, mely oldatban marad. A választott oldószer rendszerben tehát homogén fázisban megy a 2,4,5-triklóranizol hidrolízise 2,4,5-triklórfenoláttá. Az oldáshoz alkalmazott víz, toluol, vagy más benzol homológ aránya a tetrakiórbenzolhoz, illetve lúgos metanolhoz, ha azt helyesen állítottuk be, tapasztalataink szerint nem vagy alig okoz reakció sebesség csökkenést. A reakciósebességre, oldószer viszonyokra vonatkozó felismeréseink arra inspiráltak, hogy a folyamatos hidrolízis körülményeit úgy alakítsuk ki, hogy egy reaktor kaszkád rendszerben a sóképződést és sókiválást a kaszkád első reaktor-lépcsőjére korlátozzuk és ezután a további kaszkád lépcsőkben vagy csőreaktorban homogén fázisban -.dugulás, só és szervesanyag lerakódás veszélye nélkül - végezzük a hidrolízist. A reakció során képződő sót az első reaktor-lépcsőben tehát kristályosodni és leülepedni hagyjuk. A kaszkád első reaktor-lépcsője mellé párhuzamos reaktort is építünk. A reakció előrehaladása során a só felgyülemlik és amikor a reaktor teret már nem kívánt mértékben lecsökkenti, az üres párhuzamos egységet kapcsoljuk a kaszkád rendszer 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
