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Verfahren zur Herstellung von Perchloräthylen, gegebenenfalls im Gemisch mit Hexa- chloräthan
Es ist bekannt, aus niedrig chlorierten C2-
Kohlenwasserstoffen am Katalysator Chlorwasserstoff abzuspalten und Chlor anzulagern, um Perchloräthylen bzw. Hexachloräthan zu erhalten. Zur Vereinfachung dieses etwas langwierigen Verfahrens hat man von der Herstellung und Isolierung dieser niedrig chlorierten Kohlenwasserstoffe wie Dichloräthylen oder Tetrachloräthan abgesehen und ist unmittelbar vom Acetylen ausgegangen.
Beispielsweise hat man Acetylen und Chlor im Verhältnis von etwa l : 3 bis 1 : 4 gemischt, gleichzeitig mit einem inerten Glas wie Chlorwasserstoff verdünnt und dieses Gemisch über heisse Kontakte bei Temperaturen von etwa 250 bis 400 geleitet. Durch Kühlen der Gase hat man Perchloräthylen neben anderen Chlorkohlenwasserstoffen gewonnen. Es ist auch bekannt, Olefinchloride wie Äthylenchlorid mit Chlor in Gegenwart von Katalysatoren mit grosser Oberfläche bei Temperaturen von 300 bis 500 zu Perchloräthylen umzusetzen. Die Reaktion wurde so gesteuert, dass eine Flammenbildung verhindert wurde.
Es wurde nun gefunden, dass man Perchlor- äthylen gegebenenfalls im Gemisch mit Hexachloräthan in einfacher Weise aus Gasgemischen von Äthan oder Äthylen oder wasserstoffhaltigen Chlorderivaten derselben dadurch herstellen kann, dass man sie mit mindestens der theoretischen Menge Chlor unter Flammenerscheinung verbrennt. Zu diesem Zweck werden die gegebenenfalls chlorierten Kohlenwasserstoffe, falls notwendig, nach vorherigem Verdampfen innig mit Chlor z. B. in einer Gasmischdüse gemischt, in einen Verbrennungsraum geblasen und entzündet.
Als chlorierte wasserstoffhaltige Abkömmlinge des Äthans oder Äthylens eignen sich für das Verfahren nach der Erfindung beispielsweise Äthylchlorid oder Vinylchlorid. Dieselben können in reinem Zustand oder durch andere Gase verdünnt zur Anwendung kommen. Ein besonderer Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, dass technische Gasgemische verwendet werden können, die verschiedene gesättigte oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit 2 C-Atomen, gegebenenfalls in verschiedenen chlorierten Stufen, enthalten. Diese werden sämtlich zu einem hauptsächlich aus Perchloräthylen (gegebenenfalls im
Gemisch mit Hexachloräthan) bestehenden Endprodukt verbrannt. So kann man für das Verfahren nach der Erfindung Abgase verwenden, wie sie beispielsweise aus der Vinylchlorid-oder Äthylchloridherstellung abfallen. Auch Kokereigase oder andere Abgase aus Spalt-bzw.
Hydrieranlagen, die Äthylen oder Äthan enthalten, sind als Ausgangsprodukte für das Verfahren nach der Erfindung geeignet.
Das Chlor kann in reinem oder auch in verdünntem Zustand Verwendung finden.
Die Verbrennung unter Flammenbildung verläuft bei Temperaturen zwischen etwa 600 bis 950 o.
Die Flammenendtemperatur hängt von der durchgesetzten Menge Gasgemisch und dessen Zusammensetzung ab. Bezüglich der Wahl des zur Umsetzung kommenden Gasgemisches ist darauf zu achten, dass man die zur Flammenbildung erforderliche Wärmetönung erhält. Steht z. B. ein stark verdünntes Gasgemisch, d. h. ein Gemisch, in dem das Mengenverhältnis der mit Chlor verbrennbaren Bestandteile zu den damit nicht verbrennbaren Bestandteilen ungünstig ist, zur Verfügung, so ist es unter Umständen notwendig, eine grössere Gasmenge zu verbrennen. Anderseits kann man auch Äthylen zumischen, dessen Verbrennung mit Chlor zu Perchlor- äthylen mit grosser Wärmetönung verläuft.
An Stelle von Äthylen kann man auch Acetylen oder andere ungesättigte Kohlenwasserstoffe zufügen.
Das Verfahren nach der Erfindung liefert vorwiegend Perchloräthylen. Dieses wird fast ausschliesslich gebildet, wenn für eine rasche Abkühlung der Flammengase Sorge getragen wird, da bei der Flammentemperatur das Gleichgewicht
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sehr weitgehend nach der Seite der Perchlor- äthylenbildung verschoben ist. Wird diese Massnahme nicht beachtet und werden gleichzeitig Chlormenge angewendet, die über die zur Bildung von Perchloräthylen theoretisch notwen-
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digen hinausgehen, so nimmt die gleichzeitige
Bildung von Hexachloräthan zu.
Zur Vermeidung der Bildungvonunerwünschten Nebenprodukten hat es sich als zweckmässig erwiesen, eine Wärmerückstrahlung von den Wänden des Verbrennungsraumes auf die Flamme zu verhindern. Dies kann z. B. durch Kühlung der Aussenwände des Verbrennungsraumes geschehen. Es kann auch die Entfernung zwischen der Flamme und den Wänden des Verbrennungsraumes verhältnismässig gross gehalten werden.
Das Verfahren nach der Erfindung liefert, bezogen auf die eingesetzten C2- Kohlenwasserstoffe, Perchloräthylen, gegebenenfalls im Gemisch mit Hexachloräthan, in einer Ausbeute von 85-90%.
Gegenüber den bekannten Verfahren zur Herstellung von Perchloräthylen zeichnet es sich durch die Einfachheit des Verfahrens und der zur Anwendung kommenden Vorrichtung durch den grossen Durchsatz in der Zeiteinheit sowie die Möglichkeit der Verwendbarkeit technischer Gasgemische als Ausgangsstoffe ohne nachteilige Folgen aus.
Beispiel 1 : 3 /A techn. Äthylen mit einem Gehalt von 70% C2H4 neben 10% H2 und CO2 wird mit 24 m31h Chlor in einer Düse gemischt und in einem von aussen gekühlten Gusseisenrohr von 30 cm Durchmesser und 4 m Länge verbrannt.
Die Verbrennungsgase werden sofort abgekühlt und Perchloräthylen dadurch kondensiert. Ausbeute 90%, bezogen auf C2H4.
Beispiel 2 : 12 m3fh Abgase mit einem Gehalt von 25% Vinylchlorid, 25% Dichloräthylen neben HCI, CO2 und N2 werden mit 15 m3fh Chlor gemischt und nach Einblasen in ein von aussen gekühltes Rohr von 30 cm Durchmesser und 4 m Länge verbrannt. Durch Kondensation aus den Verbrennungsgasen wird das Perchloräthylen mit einer Ausbeute von 87%, bezogen auf C2H3Cl und CHLCL, erhalten.
Beispiel 3 : 8 m21h eines Gasgemisches aus 80% Äthan und 20% Äthylchlorid werden mit
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aus 40% Acetylen, 30% Dichloräthylen und 3000 Trichloräthylen werden mit 28/A Abchlor mit 70% Cl2 neben 5% H2, CO2 und N2 gemischt und verbrannt. Durch Absorption des bei der Verbrennung entstehenden Chlorwasserstoffes wird gleichzeitig das entstandene Perchloräthylen ausgeschieden und als spezifisch schwerere Flüssigkeit abgetrennt. Ausbeute 85% der berechneten Menge.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Perchlor- äthylen, gegebenenfalls im Gemisch mit Hexa-
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stoffhaltige Chlorderivate derselben mit mindestens der theoretischen Menge Chlor unter Flammenerscheinung verbrennt.