197855. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kémiai folyamatok töltetes, csőköteges reaktorban történő lefolytatására
197855 merkaptán alkalmazásával bármely, a fent felsorolt klór-tioformiát előállítására is alkalmas. A betáplálást, amely etil-merkaptán és foszgén (előnyösen folyékony állapotban) és adott esetben a későbbiekben ismertetésre kerülő, a folyamatba visszavezetett folyadék, a 20-as csövön át juttatjuk a 21. jelű hengeres alakú reaktor felső részébe, amely készülékben a 22. jelű függőleges elrendezésű csőköteget egy 22a jelzésű felső, és egy 22b jelzésű alsó csőrács rögzíti. A 22. csövek töltete aktív-szén katalizátor, amely megfelelő szemcseméretű ahhoz, hogy minden egyes cső miniatűr töltött ágyas reaktorként működjön. A folyadékot a 21-es reaktor 23. jelű felső részébe, a 20. nyíl irányában a felső csőrács fölött juttatjuk be, előnyösen több, a reaktorban körkörösen elhelyezkedő beömlő nyíláson keresztül. A folyadékot lefelé áramoltatjuk a csövekben, miközben a folyadék-szintet a 21. reaktor felső részében a 22. csövek felső vége és a 22a jelű felső csőrács fölött tartjuk. A töltött csövekben a merkaptán és foszgén cseppfolyós etil-(klór-tioformiát)-tá és sósavgázzá reagál és a csövekben a foszgén részben gőzzé alakul. A gáznemü termék, vagy termékek a 22. csövekben a 23. jelű, gőz/folyadék leválasztó zónán át fölfelé haladnak és a reaktor legtetején, a 24. nyíl mentén hagyják el a reaktort. Ezeket a gázalakú termékeket ezután lefelé áramoltatják további műveletek, így a reakcióban keletkezett hidrogén-klorid és foszgén kinyerése, illetve gázemisszió ellenőrzése céljából. A 21. reaktort 0 és 70°C közötti, célszerűen 0 és 50°C közötti átlagos kimeneti hőmérsékleten tartjuk. Legelőnyösebb azonban az 50 és 65°C közötti kimeneti és a 15 és 40°C közötti bemeneti hőmérséklet. A túlnyomás 0 és 1034 kPa közötti, célszerűen 0 és 344,7 kPa közötti, előnyösen 206,8 és 248,2 kPa közötti lehet. A folyékony termék főtömege etil-(klór-tioformiát), valamint kevés elreagálatlan kiindulási anyag és kismennyiségű melléktermék, például dietil-diszuIfid. Ezeket a 21. reaktor alján a 25. vonal mentén távoiítjuk el a reaktorból. A folyadék-elvonás sebességét például folyadék-szint szabályozás útján vagy a 26-os felszálló ág magasságának olyan mértékre való beállításával szabályozzuk, hogy megfelelő ellennyomást biztosítson ahhoz, hogy a reaktorban a folyadék az összes csövek felső végét ellepje. A folyékony termékeket a lefelé áíamoltatási rendszerben működő 27 számú készülékbe vezetjük. Ha a konverzió nem teljes, azaz jelentős menynyiségű elreagálatlan kiindulási anyag van a 26.vezetéken át áramló folyadékban, akkor a 27. készülék második reaktorként is üzemeltethető etil-merkaptán és foszgén további reagáltatásával, mint azt a 4 119 659 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás ismerteti. A termékeket a 28. nyíl irányában lefelé áramoltatással távoiítjuk el 7 leválasztás vagy további kezelés céljából. Ha viszont a konverzió teljesnek tekinthető, akkor a 27. berendezést szeparátorként üzemeltethetjük, melyben az etil-(klór-tioformiát)-ot elválasztjuk a kisérő anyagoktól. A kisérő anyagokat elsősorban a reagálatlan foszgént és/vagy etil-merkaptánt a 29-es vonal mentén vezetjük el és recirkuláltatjuk a 20. jelzésű folyadéktáphoz. A találmány szerinti eljárást közelebbről a következő példákkal szemléletjük. 1. példa (28 09 776 sz. NSZK-beli nyivánosságrahozatali iratban szereplő eljárás szemléltetésére) A 2. ábrán bemutatott reaktort alkalmazzuk, mely napi 16785 kg etil-(klór-tioformiát) előállítására alkalmas. A reaktor csőköteges, felfelé áramoltatási rendszerben működő készülék, amelynek csöveit aktív szén katalizátorral töltjük meg. A 2. ábrán all. jelzésnek megfelelő reaktorba 10,16 kmól/óra sebességgel foszgént és 9,25 kmól/óra sebességgel etil-merkaptánt táplálunk be. A reaktort 15—40°C bemeneti és 50—65°C kimeneti hőmérsékleten és 206,8 és 248,2 kPa közötti kimeneti túlnyomáson üzemeltetjük. Az etil-merkaptánra számított konverzió 60%-os. A termék a reagálatlan nyersanyagok eltávolítása után 98%-os tisztaságú, és 1 t% dietil-diszulfid és 1 t% dietil-ditiokarbonát szennyezést tartalmaz. 2. példa A 3. ábrán bemutatott reaktort alkalmazzuk a találmány szerinti eljárásra. Ez a reaktor ugyannyi és ugyanolyan méretű csövet és azonos mennyiségű aktív szén katalizátort tartalmaz, mint az 1. példában alkalmazott készülék. A reaktor kapacitása azonban napi 25 855 kg etil-(klór-tioformiát). A reaktort lefelé áramoltatással, a folyadék-szintnek a felső csővégek fölött tartásával mőködtetjük. A 3. ábrán 21. jelzésnek megfelelő reaktorba 10,16 kmól/óra sebességgel foszgént és 9,25 kmól/óra sebességgel etil-merkaptánt táplálunk be. A reaktort 15—40°C bemeneti és 50—65°C kimeneti hőmérsékleten és 206,8 és 248,2 kPa közötti kimeneti túlnyomáson üzemeltetjük. Az etil-merkaptánra számított konverzió 99%-os. A termék a reagálatlan nyersanyagok eltávolítása után 98t%-os tisztaságú és 0,5t% dietil-diszulfidot és 1 t%-nál kevesebb dietil-ditiokarbonátot tartalmaz. 3. példa A 6. ábrán bemutatott két-reaktoros rendszert alkalmazzuk, amelynek napi termelési kapacitása 77 565 kg etil-(klór-tioformiát). Az első reaktor egy csöves, lefelé áramoltatású rendszerű készülék, melyben az aktív szénnel töltött csövek felső vége fölött van a folyadék-nívó. A második reaktor egy szén-katalizátor ágyat tartalmazó reaktor, melyet felfelé áramoltatásos módszerrel üzemeltetünk. 8 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
