DE1667438B2

DE1667438B2 - Verfahren zur katalytischen Hydrolyse von Phosgen

Info

Publication number: DE1667438B2
Application number: DE1667438A
Authority: DE
Inventors: Ludo Karl Midland Frevel; Leonard Joseph Saginaw Kressley
Original assignee: Dow Chemical Co
Current assignee: Dow Chemical Co
Priority date: 1968-02-23
Filing date: 1968-02-23
Publication date: 1978-08-03
Also published as: DE1667438A1; DE1667438C3; FR1563154A

Description

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Verfahren zur katalytischen Hydrolyse von Phosgen zu HCL und CO2, insbesondere die Abtrennung von Phosgen von anderen Gasen durch katalytische Hydrolyse desselben in Gegenwart einer speziellen Form aktivierter Tonerde.

Phosgen ist ein stark giftiges Gas, welches häufig als Verunreinigung in anderen Gasströmen, insbesondere in Chlorgas- oder chlorierten Kohlenwasserstoff-Gasströmen vorkommt Das Vorhandensein von Phosgen in chlorierten Lösungsmitteln, auch in sehr geringen Mengen, stellt eine schwere Gefahr für die Gesundheit dar. Es bestand daher seit langem ein Bedürfnis nach einem Verfahren zur kontinuierlichen Entfernung von Phosgen aus derartigen Gasströmen mit minimalem Verlust oder minimaler Modifizierung der Hauptkomponente des Gasstroms. Desgleichen hat auch das Vorhandensein von Phosgen in Chlorgasströmen bisher ernste Abtrennungsprobleme aufgeworfen.

Aus der GB-PS 10 77 350 ist bereits ein Verfahren zur Entfernung von Phosgen aus Abgas bekannt, bei welchem der Gasstrom in Gegenwart von «-Aluminiumoxid mit Wasser in Berührung gebracht wird. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß große Mengen Wasser erforderlich sind und große Mengen verdünnter Salzsäure anfallen, deren Beseitigung oder Verwertung problematisch ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die katalytische Hydrolyse von Phosgen zu verbessern und ein Verfahren zu schaffen, welches die Nachteile der bekannten Verfahren nicht aufweist

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur katatytischen Hydrolyse von Phosgen, welches dadurch gekennzeichnet, ist, daß eine gasförmige Mischung, welche Phosgen und Wasserdampf enhält, mit alkaliaktivierter Tonerde, die 0,5 bis 3 Gew.-% Natrium und/oder Kalium enthält und eine Oberflächengröße von 20 bis 300 n^/g aufweist, bei einer Temperatur von 95 bis 190⁰C in Berührung gebracht wird.

Das Verfahren führ zu einer quantitativen Hydrolyse des Phosgens und kann entweder auf reines Phosgen, große Phosgenmengen enthaltende Gasströme oder auch auf Gasströme, die Phosgen nur in Spuren enthalten, angewendet werden.

Wenn die Temperatur des Katalysatorbettes wesentlich unter 95° C liegt, so erfolgt keine oder nur eine geringe Hydrolyse von Phosgen. Wird die Temperatur des Katalysatorbettes wesentlich über 190° C erhöht, so erfolgt ebenfalls eine rasche Verminderung des Hydrolysegrades des Phosgens. Die Technische Erklärung für die Wirksamkeit dieses speziellen Temperaturbereiches ist zwar nicht ganz klar, die Versuchsergebnisse zeigen jedoch, daß dieser Temperaturbereich für die Reaktion kritisch ist. Theoretisch hydrolisiert zwar ein Mol Wasser ein Mol Phosgen zu HCI und CO₂, gelegentlich kann es jedoch erwünscht sein, einen Überschuß an Phosgen anzuwenden, um Wasser bis in den Bereich von 1 bis 2 Teilen/Mill. zu entfernen.

Gase von besonderem Inertesse, aus denen auch Spurenmengen von Phosgen mit dem erfindungsgemäßen Verfahren entfernt werden können, sind beispielsweise Chlor und chlorierte Kohlenwasserstoffe.

Der alkaliaktivierte Tonerdekatalysator kann nach zahlreichen Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise kann eine wässrige Lösung welche Aluminiumsalze enthält mit einer verdünnten wässrigen Alkalilösung behandelt werden, welche entweder Natrium- oder Kaliumionen enthält bis die Ausfällung des Aluminiums erfolgt Danach kann das ausgefällte Aluminiumoxydgel getrocknet und bei Temperaturen von 250 bis etwa 500⁰C mehrere Stunden geröstet werden, um eine vollständige Dehydratisierung und Aktivierung sicherzustellen. Dieses und ähnliche Verfahren zur Herstellung und Aktivierung von Tonerde sind bekannt

Das hier beschriebene katalytische Umwandlungsverfahren kann auf Phosgen allein oder auf Mischungen von Phosgen mit anderen Gasen angewendet werden. Zu derartigen Gasen gehören Luft die inerten Gase, die Halogene, Kohlenwasserstoffe und chlorierte Kohlenwasserstoffe. Häufiger wird Phosgen jedoch in verhältnismäßig verdünnten Konzentationen gefunden, in der Luft in Chlor oder in chlorierten Kohlenwasserstoffen, und seine Abtrennung bzw. seine Entfernung aus diesen Gasströmen stellt das Hauptanwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens dar.

Im allgemeinen wird das Phosgen oder das phosgenhaltige Gas mit Wasserdampf durch ein Bett aus aktivierter Tonerde geleitet, welches auf eine Temperatur von 95 bis 190⁰C erhitzt ist und zwar mit einer Raumgeschwindigkeit (berechnet unter Bezugnahme auf ein Gas bei Standardbedingungen hinsichtlich Temperatur und Druck) zwischen 100 Vol/Vol/Std. bis 500 Vol/Vol/Std. Die Länge des Katalysatorbettes und die Strömungsgeschwindigkeit des Phosgens oder der Phosgen-Gasmischung, die dieses durchströmt, werden gewöhnlich so eingerichtet daß man eine Kontaktzeit mit dem aktivierten Tonerdekatalysatorbett von etwa 0,6 bis 0,01 Minuten erhält

Die Hydrolyseprodukte von Phosgen sind HCL und CO2 und lassen sich daher durch Auswaschen mit einer starken Base wie Natronlauge oder durch irgendein anderes geeignetes Mittel je nach den Eigenschaften der anderen Gaskomonenten entfernen.

Das System läßt sich klein und wirksam ausführen und zur kontinuierlichen Reinigung jedes gegebenen Gasstromes verwenden. Eine länger dauernde Verwendung des aktivierten Tonerdekatalysators hat gezeigt, daß die Katalysator-Lebensdauer ohne merklichen Aktivitätsverlust praktisch unbegrenzt ist.

Beispiel 1

Es wurde ein zylindrisches Katalysatorbett hergestellt unter Verwendung von aktivierter Tonerde, wie oben definiert, mit einem mittleren Durchmesser von 2,38 mm, wobei das Bett eine Höhe von 9 cm und einen Durchmesser von 1,3 cm aufwies (14 ml Volumen). Das Bett und der in das Bett eintretende Beschickungsstrom wurden auf einer Temperatur von 100⁰C gehalten. Eine gasförmige Mischung von Stickstoff, Phosgen und V/asserdampf wurde dann durch das Katalysatorbett geleitet. Die Strömungsgeschwindigkeiten betrugen 850 ml Stickstoff/Minute, 0,6 ml Phosgen/Min, und

1,2 ml Wasserdampf/Min, so daß sich ein Gasstrom mit einem Gehalt von 70 Teilen/Mill. Phosgen und 140 Teilen/Mill. H₂O ergab. Beim Ausströmen des Gases aus dem Reaktor wurde ein Teil des abfließenden Stromes durch ein Trockenrohr geleitet, welches wasserfreies Calciumsulfat enthielt und dann in eine 10 cm lange InfrarotgaszeUe in einem Infrarotspektrometer mit 13 m Weglänge gebracht, um kontinuierlich den Phosgengehalt des Gases zu bestimmen. Die Strömung wurde 120 Stunden aufrechterhalten und hierbei wurde keinerlei Phosgen in dem Reaktorabgas gefunden.

Ein weiterer Teil des Reaktorabstroms wurde durch eine Wasserfalle geleitet, dann durch ein mit wasserfreiem Calciumsulfat gefülltes Trockenrohr und schließlich durch ein Versuchsfeuchtigkeits-Messgerät. Die Titration des Wassers und die Wägung des Trochenrohres zeigten, daß HCL und CO2 im Verhältnis 2 :1 vorhanden waren. Die Temperatur wurde dann auf den Bereich von 84 bis 87° C verringert und 50 Stunden so aufrechterhalten. Während dieses Zeitraumes wurden ständig 10 bis 40 Teile/MilL Phosgen durch das Infrarotspektrometer festgestellt Die Temperatur wurde dann auf 135° C erhöht Bei dieser Temperatur wurde im Abstromgas kein Phosgen gefunden. Dann wurde die Temperatur auf 140° C erhöht. Bei dieser Temperatur zeigte das Infrarotspektrometer 10 bis 20 Teile/Mill. Phosgen im Abgas an.

Beispiel 2

Nach dem Verfahren von Beispiel 1 und unter Verwendung der dort beschriebenen Vorrichtung wurde eine Gasmischung von Chlor, Phosgen und Wasser dem gleichen Katalysatorbett mit einer Geschwindigkeit von 300 ml/Min. (1 at, 250°C) zugeführt Das Chlor enthielt 1000 Teile/Mill. Phosgen und 2000 Teile/Mill. Wasser. Wie in Beispiel 1 enthielt das Abstromgas aus dem Reaktor bei einer Temperatur von 84 bis 87° C 10 bis 20 Teile/Mill. Phosgen. Bei 100° C und bei 190°C wurde im Reaktorabgas kein Phosgen gefunden. Bei 195°C jedoch wurden 10 Teile/Mill. Phosgen im Abgas des Reaktors aufgefunden.

In gleicher Weise kann Phosgen aus chlorierten Kohlenwasserstoffen, wie Trichloräthylen und Perchloräthylen, entfernt werden.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur katalytischen Hydrolyse von Phosgen an Tonerde, dadurch gekennzeichnet, daß eine gasförmige Mischung, welche Phosgen und Wasserdampf enthält, mit alkaliaktivierter Tonerde, die 0,5 bis 3Gew.-% Natrium und/oder Kalium enthält und eine Oberflächengröße von 20 bis 300 m²/g aufweist bei einer Temperatur von 95 bis 190° C in Berührung gebracht wird. ι ο