178914. lajstromszámú szabadalom • Eljárás klórcián előállítására ciánhidrogénből és klórból vizes közegben
5 178914 6 például 9 bar nyomást alkalmazunk. Ezáltal elkerülhetjük az úgynevezett nyomásugrásokat, amelyek az ismert kellemetlen kigázosodási jelenségeket vonják maguk után. Cseppfolyós klórnak közvetlen alkalmazása a klórcián előállítása során nyomás alatti klórozással minden technikai nehézség nélkül megvalósíthatóvá vált és ezért a találmány oltalmi körébe tartozik. A klórcián előállításának műszaki megvalósításánál a vizes reakcióközeget egyszer vihetjük át a készüléken vagy többször vezethetjük körfolyamatban, ahogy ez a korábban alkalmazott eljárásoknál szokásos. A reakciót szokásos hűtött vagy nem hűtött reakciócsövekben játszatjuk le. A klórcián előállítása folyamán a készülékre gyakorolt nyomást részben kihasználhatjuk az előállítást követő olyan reakciók megkönnyítésére, amelyek térfogatcsökkenés közben mennek végbe, így például klórciángáznak aktívszénen cianurkloriddá való trimerizálását elősegíthetjük. A folyamatot az (5) reakcióegyenleten mutatjuk be: 3C1CN -5- (C1CN)3 (5) Egy másik találmány szerinti kiviteli alak a klórciánelőállító készüléken belül levő alkalmas fojtószelepen keresztül történő fesztelenítés. A találmány szerinti eljárást az 1. és 2. ábrákon és a példák segítségével közelebbről is bemutatjuk. Az 1. ábra szerint egy a hűtőben egy b szivattyú segítségével az 1 vezetéken keresztül kéksavval együtt vizet, illetve vizes sósavat szállítunk, mimellett a c szabályozó szeleppel egy előre meghatározott nyomást tartunk fenn. A klór a 2 vezetéken keresztül lép be. A hűtőben az (1) reakcióegyenlet szerinti reakció megy végbe. A nyomást a hűtőben olyanra állítjuk be, hogy a betáplált klór, illetve a keletkező klórdán oldódik a sósavban. A c szabályozó szelep után az oldat a 3 vezetéken keresztül egy kis d leválasztóba jut, ahol nyomása lecsökken, mimellett további hűtés közben fázisszétválás történik. A folyékony fázis a 4a és 4b vezetéken keresztül visszafolyik a b szivattyúhoz vagy az 5 vezetéken át az f kolonnához. A szabaddá váló gáz a 6 vezetéken keresztül egy e mosókolonnába kerül, amelyben a 7a vezetéken érkező vízzel ismert módon mossuk. A mosókolonnát úgy méretezzük, hogy a mosóvíz mennyisége megfelel annak a résznek, amely szükséges a kívánt sósavkoncentráció fenntartásához az a, c, d, b körfolyamatban, illetve az a, c, d, f átfolyásban. A hígítóvíz ezen áramába, amely - ahogy már említettük — a 7a vezetéken át lép be és a 7b vezetéken keresztül távozik az e kolonnából, vezetjük be a 8 vezetéken keresztül az e kolonnába az (1) egyenlet szerinti klórciánképződéshez szükséges kéksavmennyiséget, amely a 7b, 4b vezetéken és 6 szivattyún keresztül a vízzel vagy vizes sósav-oldattal a hűtőbe jut. Egy a hígítóvíznek megfelelő mennyiségű sósavmennyiséget az a, c, d, illetve az a, c, d, b, a áramból elveszünk és az 5 vezetéken keresztül az f kolonnába továbbítottunk, ahol egy g melegítő segítségével az oldott gázoktól ismert módon megszabadítunk. Ezeket a gázokat a 9 vezetéken keresztül a folyamatba visszavezetjük. A rajzon szereplő 11 és 12 jelek a hűtőfolyadék be- és kilépési helyét jelzik. A klórciánt a 10 vezetéken keresztül vezetjük el. Ezt az úgynevezett „belsőhűtésű klórozást” átáramoltatott hűtőben — 1. ábra — vagy egy filmhűtőben végezhetjük. Ennek az eljárásnak az előnye az, hogy a reakcióhő keletkezésének a helyén és a lehető legmagasabb hőmérsékletszintről elvezethő. Ez a módszer előnyösen ott alkalmazható, ahol viszonylag meleg hűtővizet kell használni. A lefolyó oldat nyomásának a csökkenése után ismét hőmérsékletesés áll elő. A találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítási módját mutatja a 2. ábra. Az a! nyomócsőbe az 1 vezetéken keresztül egy b szivattyú segítségével kéksavval együtt vizet, illetve vizes sósavat szállítunk a 8 vezetéken át, mimellett a c szabályozó szelep segítségével egy meghatározott nyomást tartunk. Az ai nyomócsőben végbemegy az (1) egyenlet szerinti reakció. A nyomást úgy állítjuk be, hogy a betáplált klór és/vagy a keletkező klórcián oldódjék a sósavban. Az oldat c szabályozó szelep után a 3 vezetéken — adott esetben egy közbekapcsolt elkülönító'n keresztül - áthaladva egy a2 hűtőbe jut, és nyomása lecsökken, eközben fázisszétválás megy végbe. A folyékony fázist lehűtjük és utána a 4 vezetéken keresztül visszavezetjük a b szivattyúhoz vagy lehűtés nélkül a gázmentesítő kolonnához, amelyet a rajzon nem tüntettünk fel. Ez a visszavezetés az 5 vezetéken keresztül történik. A gázmenetesítő kolonna az 1. ábra szerinti f kolonnának felel meg. A felszabaduló gáz a 10 vezetéken át az 1. ábra szerinti utat teszi meg. A vízháztartás szintén ugyanaz, mint az 1. ábra esetén. Ennek az eljárásnak az az előnye, hogy az oldott klórcián tartózkodási ideje magasabb hőmérsékleten még rövidebb. Ezenkívül a hűtőt nem kell nyomásállóra kialakítani, így nagyobb lehetőségek adódnak a szerkezeti anyagok megválasztásánál. A találmány szerinti eljárást a következő példákon is bemutatjuk. 1. példa (nyomás nélküli) Kéksavat és klórt vizes sósavval együtt egyenáramban vezetünk hűtött csőkötegen át. Óránként 0,45 kg HCN-t és 1,2 kg klórt vezetünk át óránként 60 liter 10sùlÿ%-os vizes sósavval 20°C-on, a kéksav mennyiségileg átalakul. A hidrolízistermékek koncentrációja a sósavban — NH4C1 alakjában - 0,09 súly%. Óránként tehát 0,05 kg ammóniumklorid keletkezik, amely körülbelül 11 kg ammóniumklorid 100 kg ciánhidrogénre vonatkoztatva. 2. példa Egy 80 mm belső átmérőjű csőben körfolyamatban óránként 9,5 m3 mennyiségű, kéksavtartalmú, 15 súly%-os sósavat vezetünk és egyenáramban klórt 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
