173173. lajstromszámú szabadalom • Eljárás a katalizátor regenerálására klórcián előállításánál
3 173173 4 HCN + 1/2C12 + 1/2H202------------► C1CN + H20 Az említett munkamódszernek az az előnye, hogy az 1. reakcióegyenlet szerint képződött sósav a reakcióelegyben nem ér el magas koncentrációt, mivel a II. reakcióegyenlet szerint tovább reagál és ezáltal a ciánhidrogén elszappanosítását a minimumra csökkenti. A találmányt a következő példák szemléltetik. 1. példa Az 1. ábrában ábrázolt, folyamatos működésű berendezés 1 reaktorába 400 g kristályos rézszulfátból (CuS04-5H20) (1,6 mól), 72,2 g kristályos vasszulfátból (FeS04 • 7H20) és 40 kg vízből készített oldatot vezetünk be és egy szivattyúval (az ábrán nincs jelölve) az 1 c vezetéken keresztül církuláltatva gyorsan átkeverjük. A következő egyenletnek megfelelően: HC1 + HCN + H2 02 ------------» C1CN 4- 2H2 0 ekvimoláris mennyiségű hidrogénperoxidot, sósavat és hidrogéncianidot vezetünk a reaktorba oldalról az ld, le, lf és lg vezetékeken keresztül. A reakció hőmérsékletét hűtéssel az 5 hőcserélő segítségével 50 °C-on tartjuk. Az 1 reaktor tetejéről a nyers klórciángázt az la vezetéken keresztül a 3 mosótoronyba vezetjük, ahol az ellenáramban haladó klórtartalmú vízzel (a vizet a 3b vezetéken keresztül és a klórt a 3c vezetéken keresztül vezetjük be) a mintegy 2% hidrogéncianid-tartalomtól megszabadítjuk. A mosótoronyból a 3a vezetéken keresztül kilépő klórcián-gáz még körülbelül 5 súly% oxigént és széndioxidot tartalmaz. A klórt és főleg sósavat tartalmazó víz a 3 tornyot alul, a 3d vezetéken keresztül hagyja el, mely egyrészt mint mosóvíz a 3e vezetéken keresztül a 3 mosótoronyba visszavezethető, vagy másrészt a 3f vezetéken keresztül az 1 f vezetéken belépő friss sósavval együtt az 1 reaktorba bevezethető. Az említett szennyeződéseket (oxigén, széndioxid) a hidrogénperoxid kismértékű bomlása és a hidrogéncianid kismérvű oxidativ elszappanosodása okozza. A reakcióoldatot, a hidrogénperoxid-oldattal és a vizes sósav-oldattal bevitt, valamint a reakcióban keletkezett víz folyamatos eltávolítása céljából, az lb vezetéken keresztül a 6 hőcserélőt tartalmazó 2 desztilláló oszlopba vezetjük, melyben a reakcióoldatból eltávolítjuk az oldott klórciánt és az át nem alakult hidrogéncianidot. Az eltávozó gáz a 2a vezetéken keresztül az la vezetékbe, majd a 3 mosótoronyba jut. A víz ledesztillálásával — a gőz a 2b vezetéken keresztül a 4 kondenzátorba jut — az oldatot betöményítjük. A betöményített katalizátor-oldatot a 2c vezetéken keresztül az 1 reaktorba visszavezetjük. Ebben a berendezésben (1 reaktor) óránként 0,932 kg hidrogéncianid (34,6 mól), 4,075 kg 31%-os vizes sósav-oldat (34,6 mól) és 3,735 kg 35%-os hidrogénperoxid-oldat reakciójával 1,915 kg klórciánt állítunk elő, mely hidrogéncianidra számítva 90%-os elméleti kitermelésnek (2,13 kg) felel meg. A Á. 2. példa A 2. ábrán szemléltetett, folyamatos működésű berendezés 1 reaktorába 275 g kristályos rézkloridból (CuC12-2H20) (1,6 mól), 70,2 g kristályos ferrikloridból (FeCl3'6H20) (0,26 mól) és 40 kg vízből készített oldatot vezetünk és egy szivattyúval (az ábrán nincs jelölve) az le vezetéken keresztül cirkuláltatva gyorsan átkeveijük. A reakcióoldatba ekvimoláris mennyiségű (lásd az 1. példa egyenletét) hidrogéncianidot, hidrogénperoxidot és sósavat vezetünk a reaktor oldalról, az ld, le, lf és lg vezetékeken keresztül. A reakció hőmérsékletét hűtéssel, a 7 hőcserélő segítségével 50 °C-on tartjuk. Az 1 reaktor tetejéről távozó nyers klórcián-gázt, mint az 1. példában az la vezetéken át a 3 mosótoronyba vezetjük, ahol az át nem alakult hidrogéncianidtól megszabadítjuk. A gázösszetétel azonos az 1. példában megadottal. A sósavval és a hidrogénperoxiddal bevitt, valamint a reakcióban keletkezett víz eltávolítására az óránként keletkező 6-7 liter mennyiségű katalizátor-oldatot az 1 reaktorból az 1 b vezetéken keresztül a 8 hőcserélővel ellátott 2 oszlopba vezetjük, ahol az oldott klórciántól és a nem reagált hidrogéncianidtól mentesítjük. A gáz a 2 oszlop tetejént távozva a 2a vezetéken keresztül az la vezetékbe csatlakozva a 3 mosótoronyba jut, ahol az 1. példában megadott módon kezeljük. A mentesített katalizátor-oldatot a 2b vezetéken keresztül a keverővei ellátott 4 tartályba gyűjtjük és ekvimoláris mennyiségű kalciumkarbonáttal reagáltatjuk. Ekkor az oldott sók bázikus réz- és vaskarbonátok alakjában kicsapódnak, ezeket a 4b vezetéken keresztül az 5 centrifugába vezetjük, ahol a szennyvíztől elválasztjuk, majd a sókat az 5a vezetéken át a keverővei ellátott 6 tartályba tápláljuk és itt sósavban feloldjuk. A tartályból az oldatot a 6a vezetéken keresztül visszavezetjük az 1 reaktorba. A 6 tartályba a sósavat a 6a vezetéken keresztül tápláljuk be, melyből a széndioxid a 6c vezetéken keresztül távozik. A 4 tartályból a bázikus-karbonát képzésekor felszabaduló széndioxid a 4a vezetéken keresztül távozik. A klórt és főleg sósavat tartalmazó vizet - mint az 1. példában ugyancsak a 3d vezetéken vezetjük tovább. (A 3 mosótoronyhoz csatlakozó 3a, 3b, 3c és 3e jelű vezetékek az 1. példában megadott feladatok ellátására szolgálnak.) A berendezésben óránként 0,932 kg hidrogéncianidot (34,6 mól) 4,075 kg 31%-os vizes sósav-oldattal (34,6 mól) és 3,735 kg 35%-os hidrogénperoxid-oldattal (38,45 mól) reagáltatur.k és 1,915 kg klórciánt állítunk elő, mely hidrogéncianidra számítva 90%-os elméleti kitermelésnek (2,13 kg) felel meg. 3. példa A 3. ábrában ábrázolt folyamatos működésű berendezés 1 reaktorába 400 kg kristályos rézszulfátból (CuS04’5H20) (1,6 mól), 72,2 g kristályos vasszulfátból (FeS04'7H20) (0,26 mól) és 40 kg vízből készített oldatot vezetünk be és egy szivattyúval cirkuláltatva gyorsan átkeverünk. A III. reakcióegyenletnek megfelelő mennyiségű hidrogéncianidot, klórgázt és hidrogénperoxidot beve-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
