DE2248420A1 - Verfahren zur herstellung von chlor und dafuer geeignetes mittel - Google Patents

Description

"Verfahren, zur Herstellung von Chlor und dafür geeiffgefrjss

Mittel"

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Chlor

lisenpxid und

unter Anwendung eines Mittels, enthaltend
Alkalichlorid für die Spaltung von .Chlorwä's3'er'sto±'i/;'''wird dieses Mittel mit Ammoniumchlorid in Berührung gebracht, so findet ein Chloraustausch statt, indem das Chlor des Alkalichlorids Eisenchlorid bildet, wobei das Molverhältnis an chemisch gebundenem Chlor an Eisen zu dem an Alkalimetall unter 1 liegt. Das erfindungsgemäße Verfahren unter Anwendung des erwähnten. Mittels läßt sich in einem Festbett, Fließbett oder in einer Wirbelschicht durchführen.

Bei den bekannten Verfahren zur Zersetzung von Ammoniumchlorid wendet man reagierende Massen an, die im wesentlichen

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aufgebaut sind aus zumindest einem Oxid bestimmter Metalle und einem Alkalichlorid. Diese bekannten Verfahren umfassen im wesentlichen drei Verfahrensstufen, nämlich Reduktion des Mittels mit Hilfe eines gasförmigen Reduktionsmittels in der ersten Stufe' die zweite Stufe ist eine Chlorierung, in der mit Hilfe von Chlorwasserstoffsäure oder Ammoniumchlorid bei einer Temperatur, bei welcher sich Letzteres zu Chlorwasserstoff und Ammoniak zersetzt, ein Übergang des Chlors der Chlorwasserstoffsäure auf das Metall dta Oxids unter Bildung von Wasserdampf und gegebenenfalls Ammoniak erfolgt. Die dritte Stufe ist eine Chlorabspaltung von der chlorübertragenden Masse mit Hilfe einea oxidierenden Gases, wodurch Chlor freigesetzt wird. Die dabei erhaltene oxidierte Masse kann wieder in die erste Verfahrensstufe eingesetzt werwerden, so daß der Kreislauf geschlossen ist (FP 1 132 727 und Zusatzpatent 84 853). Mit Eilfe der dort angewandten Massen auf Basis der Oxide von Eisen oder Mangan sowie eines Alkalichlorids kann man Gasphasen erhalten, die im Gleichgewicht sind, die Reaktionsgeschwindigkeiten gestatten eine großindustrielle Anwendung des Verfahrens,

Nach den Gesetzen der Thermodynamik stellt eich ein Gleichgewicht ein, für dessen Reaktionssystem die Temperatur, der Druck und die eingesetzten Reaktionskomponenten in ihren Mengenverhältnissen begrenzende Paktoren, sind»

Im folgenden sind die angewandten Begriffe an Eisen chemisch gebundenes Chlor und an Eisen fixiertes Chlor gleichbedeutend. ^%-

Bei den bekannten Verfahren hängen die Gleichgewichte für die jeweilige Zusammensetzung der gewählten Mittel ■?

mm ^ mm

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•ab von der Menge an am Eisen fixierten Chlor und

diese Abhängigkeit bringt eine gewisse Unsicherheit mit sich, insbesondere hinsichtlich der Verfahrensführung oder der erforderlichen !Regelung einschließlich der Anlage und deren wirtschaftlichen Betriebs .jferfindungsgemäß wurden nun Mittel für dieses Verfahren aufgefunden, mit deren Hilfe die Lage des Gleichgewichts bei der Chlorierungsstufe und der Stufe der ChIorabspaltung unabhängig ist von der Menge des am Eisen fixierten Chlors und darüber hinaus Partialdrucke des Chlors für die Chlorabspaltung und von Chlorwasserstoff für die Chlorierung auftreten, die für industrielle Betriebsführung interessant sind. Mit den erfindungsgemäßen Massen sind bei dem Herstellungsverfahren die Eontaktzeiten gering; in der gleichen Größenordnung wie bei üblichen Verfahren, um sehr nahe an die Lage des Gleichgewichts in der Chlorierungsund Chlorabspaltungsstufe zu gelangen.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Chlor und Ammoniak angewandten Mittel oder Massen für die Zersetzung von) AmmoniuEicniorid in einem dreistufigen Verfahren, nämlich der Reduktion,- Chlorierung und Chlorabspaltung;, sind Feststoffe und bestehen im wesentlichen aus Eisenoxid und Alkalichlorid, wobei das Molverhältnis von am Eisen gebundenen Chlor zu dem an das Alkalimetall gebundene in der Chlorierungsstufe unter 1 liegen soll.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht die Masse aus Eisenoxid und Natriumchlorid und das Verhältnis von Chlor am,. Eisen su dem am Natrium liegt unter 1, insbesondere bei etwa 0,5 für die Chlorierungs-

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'1A-42 014 2 2 Λ 8 Λ 2

stufe und in der Größenordnung von 0,01 bis 0,2 für die Chlorabspaltungsstufe.

Gegebenenfalls kann man der erfindungsgemäß angewandten Masse noch einen inerten Füllstoff,wie Aluminiumoxid, Siliciumoxid oder Aluminosilicate einverleiben.

Es ist vorteilhaft, als Eisenoxid und Füllstoff ein Mineral auf Basis eines Eisenoxids in Pulverform auszuwählen, gegebenenfalls vorher gebrannt (FP 1 395 701 und Zusatzpatent 85 995).

Vorteilhaft ist eisenhaltiger Bauxit.

Zweckmäßigerweise setzt man der erfindungsgemäß angewandten Masse noch weitere Stoffe zu, wie Verbindungen von Kupfer oder Seltenen Erdmetallen, insbesondere in Form ihrer Chloride oder Oxychloride. Diese Zusätze dienen zur Beschleunigung der Reaktion. Die anzuwendenden Mengen an diesen Substanzen oder Aktivatoren sollen nicht nennenswert die Gleichgewichtsreaktionen der Chlorierung und/oder Chlorabspaltung beeinflussen. Oeändert Gemäß Eingab»

eingegangen am Zj fß Ψ2

Eingab eingegangen am Zj₄ fß_t Ψ2

Bei dem erfindungsgemäßen Verfah^r^t geht man aus vonfAmmoniumchlorid und strebt ChIornjüad/Ämmöniäk an. Bei der ersten Verfahrensstufe, nämlich der Reduktion, arbeitet man zweckmäßige rweise zwischen 500 und 60O⁰C, bei der zweiten Verfahrensstufe, nämlich der Chlorierung, zwischen 400 und 500⁰C und bei derdritten Verfahrensstufe, nämlich der Chlorabspaltung, zwischen 450 und 600⁰C bei kontinuierlicher Prozeßführung. Zuerst wird die reagierende Masse mit Hilfe eines

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Stroms eines gasförmigen Reduktionsmittels aktiviert, wie Kohlenoxid, Wasserstoff oder Stadtgas, um damit die Metalloxide pax^tiell zu reduzieren. Die Eeduktionsstufe wird zweckmäßigerweise so durchgeführt, daß man am Reaktorausgang die Eisenoxide Fe₀O-* und Pe_xO,. hat. Die Anteile dieser "beiden Oxide, die gleichzeitig in dieser Verfahrensstufe vorliegen , liegen in der Größenordnung von 25 "bis 75 Gew.-% Eisen als Fe₅O₅ und 75 "bis 25 Gew,-% Eisen als Fe^O^.

Die so aktivierte Masse wird nun in der zweiten Verfahrensstufe mitfÄmmonaumcniorid in Berührung^Kebr^cht,.wodurch dieses unmittelbar dissoziiert. AmmonTa^wira'·' ir"eTgesetzt und aufgefangen, das Chlor wird gebunden. So kann man beispielsweise etwa 2 kg Chlor an 100 kg der Masse fixieren, die etwa 15 bis 4-5 Gew.-% Eisen in Form der obigen Oxide enthält. Der Umsetzungsgrad wird auf Chlorwasserstoffsäure bezogen.

In der dritten Verfahrensstufe werden die gebildeten Chloride mit Hilfe eines gasförmigen Oxidationsmittels wieder oxidiert, wie Luft, Sauerstoff, sauerstoffangereicherte Luft. Das Oxidationsmittel kann gegebenenfalls auch eine geringe Menge an Chlor enthalten. Jedenfalls erhält man ein sehr chlorreiches Reaktionsgas.

Für die Herstellung der an und für sich bekannten reagierenden Massen geht man aus von Eisenerzen und erhält sie durch einfaches Mischen derventsprechenden Anteile und Feinheiten vor oder während deren Einsatz im Rahmen der Herstellung von Chlor und Ammoniak, ausgehend von Ammoniumchlorid.

Die Korngröße oder Feinheit des Teilchens ergibt sich daraus,

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ob in einem i'estbett, einem Fließbett oder einer Wirbelschicht gearbeitet werden soll. Im allgemeinen liegt die Korngröße zwischen 10 und 250/lim für Wirbelschichtbetrieb.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es besonders vorteilhaft, ein Ammoniumchlorid aufzuarbeiten, wie man es erhält bei der Herstellung von Natriumcarbonat nach dem sog. Ammoniakverfahren und welches als Hauptverunreinigung Natriumchlorid enthält und zwar in etwa in der Größenordnung bis 1 %» Es wurde festgestellt, daß sich das Natriumchlorid in der reagierenden Masse ansammelt, jedoch werden dadurch die Eigenschaften der Masse und die Reaktionsgeschwindigkeit nicht beeinflußt. Tatsächlich bleibt das Molverhältnis an Chlor chemisch gebunden an Eisen zu dem an Natrium unterhalb von 1, wie groß auch immer der Überschuh an Natriumchlorid ist.

In der Praxis, wenn man mit großen Überschüssen arbeitet, z.B. mit einem Verhältnis, das gegen 0 geht, muß man mit sehr großem Volumina an reagierenden Massen arbeiten, was wieder zu Anlagen sehr großer Dimensionen führt, in denen letztlich nur relativ geringe Ammoniumchloridmengen verarbeitet werden können. Ein solches Verfahren ist daher großindustriell nicht anwendbar. Daher wird man in der Praxis ein Verhältnis anstreben, welches ein Kompromiß zwischen der Produktivität und der Anlagengröße darstellt, nämlich nicht zu nahe an 0, wobei es jedoch unterhalb von 1 bleibt, wie z.B. 0,01 bis 0,5.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erhält

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man die reagierende Masse aus Natriumchlorid und Eisenoxid durch Mischen entsprechender Mengenverhältnisse von . eisenreichem Bauxit entsprechender Körnung mit feinem Natriumchlorid. Dieses Gemisch kann im Großansatz hergestellt und aufbewahrt werden. Bei Bedarf wird das Gemisch in die Reaktionszone eingebracht und das Verfahren gestartet. Das mit dem Ammoniumchlorid eingebrachte Natriumchlorid setzt sich entsprechend in der Masse fest. Zum Ausgleich der im Laufe des Betriebs eventuell auftretenden Verluste, insbesondere durch Abrieb, wird eisenreicher Bauxit der entsprechenden Feinheit nachgefüllt. Gegebenenfalls kann man auch ohne Abbruch des kontinuierlichen Verfahrens zusätzlich Natriumchlorid zufügen.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich nach jeder beliebigen Verfahrensweise (Festbett, Fließbett oder Wirbelschicht) und in jedem üblichen Eeaktor durchführen. Abgesehen von dem bereits erwähnten kontinuierlichen Verfahren lassen sich die drei Verfahrensstufen jedoch auch diskontinuierlich durchführen.

Bevorzugt wird die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in kontinuierlicher Weise in der Wirbelschicht, wobei für die drei Verfahrensstufen drei Reaktionsgefäße in Reihe vorgesehen sind, durch die die reagierende Masse von einem zum anderen zirkuliert (FP 1 395 701).

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist besonders zweckmäßig in Reaktoren mit einer Wirbelschicht ohne irgendwelche Einbauten oder Einsätze» Im Eahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens führen die Gleichgewichtswerte in der

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Chlorierung und Chlorabspaltungsstufe in sehr zweckmäßiger Weise zu einer Gasentwicklung mit konstantem Druck. Dadurch wird die gesamte Betriebsführung wesentlich vereinfacht. Darüber hinaus sind die Gleichgewichtswerte unabhängig von der Menge des am Eisen fixierten Chlors in der Chlorierungsstufe und es entfällt die Notwendigkeit der Regelung des am Eisen fixierten Chlorgehalts beim Reaktoreinsatz im Gegensatz zu den bekannten Verfahren, wo eine derartige Regelung und Konstanthaltung der eintretenden Chlormenge notwendig ist, damit nicht alle Konzentrationen in den Gasphasen aus der Kontrolle geraten.

Die Kontaktzeiten für eine weitgehende Annäherung an die Gleichgewichtswerte in den Chlorierungs- und Chlorabspaltungsstufen entsprechen den Anforderungen für großindustrielle Produktion, insbesondere im Falle eines Wirbelschichtverfahrens, bei dem die Kontaktzeiten zwischen 3 und 30 see, vorzugsweise zwischen 10 und 20 see liegen.

Darüber hinaus stellt die Herstellung der erfindungsgemäß angewandten Massen ein sehr viel einfacheres Verfahren als das für die bekannten dar. Es werden ja nur zwei Hauptbestandteile benötigt. Die Herstellung erschöpft sich in einem einfachen in-Berührung-bringen; dies kann bereits innerhalb der Reaktionsanlage während des Betriebs erfolgen. Die Rezepturen weisen keine kritischen Grenzen auf, so daß auch eine Überwachung derartiger Grenzen in Gegensatz zu den bekannten Verfahren nicht erforderlich ist.

Mit den erfindungsgemäßen Massen erhält man alle Vorteile, die man auch mit bekannten Verfahren und Massen erhält. Als Reduktionsmittel kann man Kohlenoxid anwenden, es fallen Kohlen-

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dioxid enthaltende Gase an-, die unmittelbar in der Sodahers teilung Verwendung finden können.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auch anwenden auf die Behandlung von Produkten, deren Anteile an Ammoniak und Chlorwasserstoff nicht stöchioinetrisch sind, so daß man gegebenenfalls aus Chlorwasserstoff auch nur Chlor herstellen kann.

Die Erfindung wird anhand folgender Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Es wurde in einer Vorrichtung, entsprechend 3?P 1 595 701, Fig. 2, gearbeitet. Diese ist aus folgenden wesentlichen Elementen aufgebaut: Vorrichtung zum Sublimieren von Ammonium-Chlorid, Chlorierungsreaktor, Reaktor zur Chlorabspaltung und Reaktor zur Reduktion. Bei den drei Reaktoren handelt es sich um zylindrische Gefäße mit einem Durchmesser von 100 mm und einer Höhe von 1 m, in denen die Wirbelschicht aufgebaut wird. Sie sind untereinander getrennt durch die Abscheider für die Wirbelschicht.

Es wurden drei Massen hergestellt (M 1, M 2, M 3) und zwar auf Basis von ferritischem Bauxit, enthaltend etwa 42 % 3?e. Das Erz wird zerkleinert, eine Stunde bei 900⁰C gebrannt und auf eine Körnung 10 bis I50/umgesiebt. 20 % des Korns soll feiner als 40 /um sein. Nun wird Natriumchlorid und Kupfer-I-chlorid fein gemahlen und das Ganze gemischt. Die Zusammensetzung der Massen ist in folgender Tabelle angegeben:

- 10 -

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2748420

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% NaOl Bauxit CuCl

Masse 1 8,5 91,5 O

Masse 2 14 86 O

Masse 3 14 85,5 0,5

1. Es wurde aus der Masse 1 in jedem Reaktor eine Wirbelschicht mit einer Stärke von 60 cm aufgebaut. Die Kontaktzeit soll zwischen 4 und 10 see liegen. In jedem Reaktor wurde die Wirbelschicht in Betrieb gesetzt und der Abscheider mit sehr geringer Menge an inertem Gas betrieben. Die Reaktionsgefäße füräLe Chlorabspaltung und Reduktion wurden auf etwa 500⁰C und der Reaktor für die Chlorierung auf etwa 450⁰C gebracht» Es wurde Wasserstoff eingespeist mit einer Menge von 1 400 l/h, so daß sich im Reduktionsreaktor die Temperatur auf 56O⁰C und im Chlorierungsreaktor auf 440°C einstellte. Zum Sublimieren wurde Ammoniumchlorid eingeführt und in den Reaktor zur Chlorabspaltung 950 l/h Sauerstoff. Die Temperatur wird auf 55O⁰G eingeregelt durch Regelung der Luftzufuhr von 450 l/h in den Reduktionsreaktor. Für die Abscheider benötigt man 200 l/h Stickstoff.

Man erhält 92 % Ammoniak, der in Form von Ammoniumchlorid eingeführt worden ist. Am Ausgang des Reaktors für die Chlorabspaltung erhält man ein Gemisch von Chlor und Sauerstoff, dessen Chloranteil 62 % gegenüber Sauerstoff ausmacht. Am Ausgang des Reduktionsreaktors fällt ein Gemisch von Stickstoff, Wasserdampf und Wasserstoff an. Die Wasserstoffmenge entspricht 11 %, die in denReaktor eingeführt worden ist. Die den Chlorierungsreaktor verlassende Masse enthält 3 % an an Eisen fixiertem Chlor und 4 % an an Natrium fixiertem

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Chlor.

2. Mit der Masse 2 erhält man unter obigen Verfahrensbedingungen die gleichen Ergebnisse.

5. Zu den gleichen Ergebnissen führt auch die Masse 3>am Ausgang des Chlorierungsreaktors erhält man 95 % cles als Ammoniumchlorid eingeführten Ammoniaks, am Ausgang des Chlorabspaltungsreaktors ein Gemisch von Chlor und Sauerstoff mit einem Chloranteil von 68 %, am Ausgang des Reduktionsreaktors ein Gasgemisch von Stickstoff, Wasserdampf und Wasserstoff. Die Wasserstoffmenge entspricht 6 % der eingeführten Menge.

Beispiel 2

Messung der
Die folgenden Versuche dienen der/ Gleichgewichtspartialdrucke, die durch die erfindungsgemäßen Massen hervorgerufen werden und zwar (a) in der zweiten Verfahrens stufe und (b)in der dritten Verfahrensstufe.

Es wird gearbeitet in einem Rohr, 180 mm Höhe, 38 mm Durchmesser, beheizt über eine Wirbelschicht, praktisch konstanter Temperatur, d.h. mit einer Temperaturkonstanz 'von etwa 1°,

(a) Bestimmung des Ghlorierungsgleichgewichts in der zweiten Verfahrensstufe. Es wurden zwei Massen M 1, M 2, ähnlicher Zusammensetzung wie die, wie man sie in der ersten Verfahrensstufe anwendet, hergestellt. Sie sind aufgebaut aus Bauxit mit 40 % (Gew.) Eisen, der vorher gebrannt und teilweise reduziert wurde. Das Eisen befindet sich in Form der

- 12 309815/109Λ

2 2 /_{B Λ 2

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- 12 Oxide und zwar annähernd zur Hälfte als ^e₂O, und Fe^O₁,.

Das Alkalichlorid ist Kaliumchlorid in Masse M 1 und Natriumchlorid in Masse M 2.

Eisen-II-chlorid.

Inerter Träger in ausreichender Menge, um das Rohr zu füllen und die schmelzenden Produkte aufzusaugen. Zweckmäßigerweise wendet man poröse Kieselsäure an.

Die Mengenanteile der Massen sollen so gewählt werden, daß sie praktisch konstant bleiben, während den Untersuchungen. Das Rohr wird auf die gewünschte Temperatur während Durchleiten eines Stickstoffstroms von einigen Liter/Stunde aufgeheizt. Nach Temperaturausgleich wird die Stickstoffzufuhr auf 0,5 l/h herabgesetzt und Chlorwascerstoffgas zugeführt. Zur Vereinfachung der Versuche wurde nicht mit einem Gasgemisch Ammoniak und Chlorwasserstoff aus der Dissoziation von Ammoniumchlorid bei Temperaturen über 4^0⁰C gearbeitet, sondern mit einem äquimolaren Gemisch von Chlorwasserstoff und Stickstoff. Es wurde festgestellt, daß in beiden Fällen die Chlorwasserstoffpartialdrucke praktisch identisch sind und daß auch die Gasentwicklungen ähnlich liegen.

Man führte Chlorwasserstoff in einer Menge von 0,5 l/h zu, die weitere Gaszufuhr wurde geregelt, die Gasentwicklung konnte sich während einiger Stunden stabilisieren. Man hält diesen stabilen Wert aufrecht zur Ermittlung des Gleich-

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3 0 9 8 1 5 / 1 0 9 L

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gewichtspartial drucks.

Man wiederholt das Ganze unter Variation der Mengenanteile der einzelnen Komponenten* der Mas se, währ end die am Eisen fixierte Chlormenge unterhalt) der an Alkalimetall fixierten gehalten wurde. Es wurde festgestellt, daß die Partialdrucke von Chlorwasserstoff "bei einer gegebenen Temperatur konstant sind*

(b) Bestimmung des Chlorabspaltungsgleiehgewichts in der dritten Verfahrensstufe. Es wurde die gleiche Vorrichtung wie bei den Untersuchungen über die Chlorierung angewandt. Als reagierende Masse diente eine solche ähnlicher Zusammensetzung wie sie aus der ChIorierungsstufe kam, nachdem sie mit einem oxidierenden Gas in Berührung gebracht worden ist. Die Masse wurde hergestellt aus einem ferritischen Bauxit mit 40 % ^,Eisen-III-chlorid, Alkalichlorid und poröser Kieselsäure als inerter Träger. Der Bauxit wurde vorher gebrannt und oxidiert, so daß sich das Eisen in der Oxidationsstufe Fe_nO-, befand. Das Eohr wurde auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt unter Stickstof f strom von einigen Litern/Stunde; nach Temperaturausgleich wurde die Stickstoffzufuhr abgestellt und Sauerstoff mit einer Geschwindigkeit von 0,3 l/h durchgeführt. Es wurde die Chlorentwicklung bis zur Stabilisierung geregelt und dem stabilen Wert der Ermittlung des Gleichgewichtspartialdrucks unterzogen.

Es wurden die mit den verschiedenen Massen erhaltenen Partialdrucke ermittelt, wobei in den Massen die Bestandteile unterschiedliche Verhältnisse zueinander aufwiesen, jedoch das

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1Λ-42 01, 22Λ8Λ20

Chlor fixiert an Eisen unterhalb dem an Alkalimetall betrug. Es wurde festgestellt, daß die Chlorpartialdrucke bei einer gegebenen Temperatur konstant sind. Weiters konnte festgestellt werden, daß die Mengenanteile der Bestandteile über einen wesentlich größeren Bereich als für die Chlorierungsstufe schwanken können, während die Partialdrücke gleich bleiben.

Ersetzt man Sauerstoff durch Chlor, so werden gleiche Ergebnisse festgestellt.

In folgender Tabelle I sind die Werte der Partialdrücke von Chlorwasserstoff und Chlor in Abhängigkeit von der Temperatur für die Masse 3» enthaltend Kaliumchlorid, und die Masse 4, enthaltend Natriumchlorid, zusammengefaßt. Der Chlorwasserstoffpartialdruck wird ausgedrückt durch die Prozent gebundenes HCl, ausgehend von einem Gemisch von einem Volumen Chlorwasserstoffgas in einem Volumen Stickstoff, entsprechend dissoziiertem Ammoniumchlorid. Der Chlorpartialdruck ist relativ dem Gemisch Chlor-Sauerstoff.

TABELLE

Umsetzung	bei	% HCl % Cl2	450°C	5000C	55O0C
M 1 M 3	% HCl % Cl2	99 29	99 29	98,5 29
M 2 M 4	98,5 43	98 62	97,5

- 15 -30 90 I B/ I 09A

1A-4-2 014 22£8

In des? Pig. 1 sind die Versuchsergebnisse in Form von.
Diagrammen für die Chlorierung bei 450⁰C und die Chlorabspaltung bei 55O°C zusammengestellt und zwar in Abhängigkeit von dem Verhältnis von an Eisen und Alkali fixiertem GhIor anhand der Ausbeute an HCl bzw. Cl,

-2*

Bei der Chlorierung sind die Massen M 1, M 2 praktisch
äquivalent, während bei der■ChIorabspaltung die Natriumchlorid enthaltende Masse überlegene Ergebnisse erbringt gegenüber der Kaliumchlorid enthaltenden Masse.
B e i π ρ i e 1 3

Zum Vergleich wurden die Partialdrucke der Gleichgewichte aufgrund von Massen aus Eisenoxid, Kaliumchlorid und
Kangan-II-chlorid im Sinne der FP 1 421 349 ermittelt.

(a) Bestimmung des Chlorierungsglexchgewichts.

Im Sinne des Beispiels 2a wird gearbeitet, jedoch der Masse noch Manganchiorid zugefügt. Es wurden die Mengenanteile der verschiedenen Komponenten variiert und festgestellt, daß der Chlorwasserstoffpartialdruck direkt abhängig ist von:

Dem Verhältnis von an Eisen zu an Kalium fixiertem Chlor und äem Ho!gehalt MnCl₂ im Gemisch aus Mangan und
Kaliumchlorid .

(b) Ermittlung des Clilorabspaltungsgleichgewichts.

Nach Beispiel 2b wurde verfahren.$ jedoch auch hier wieder eine Masse, enthaltend MnGl₂ angewandt. Die Mengenanteile der einzelnen Bestandteile wurden variiert und dabei festgestellt,

- 16 -

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der Chlorpaytialdr^ck direkt abhängig ist von gleichen Verhältnissen, von denen das Chlorwasserstoff-

gleiciigewicht nach (a) abhängig ist,

In Tabelle II sind die Ergebnisse hinsichtlich Partialdrücke von Chlorwasserstoff und Chlor zusammengefaßt; auch hier ist wieder der Chlorwasserstoffpartialdruck ausgedrückt in Umsetzung % HCl. Der Chlorpartialdruck ist bezogen auf das Gemisch Chlor/Sauerstoff·

ICl gebundenes Cl₂ 0,45 Q,?5 1 1,50

fin01₂/MnCl₂ + ECl 0,25 P,^5 0,15 0,40 0,1 0,15

Umsetzung % HCl

Uaisetzung % Cl₂ 23 #0

Diese Versuchsergebnisse s4nd graphisch in Fig. 2 darge^ stellt und zwar für eine Chlprierungstemperatur von 450^(3 und eine Chlorabspaltungstemperatur vcqa 55O⁰C,

Vergleicht man die Beispiele 2 x*n4 2, so ergibt sich, faß aufgrund der angewandten reagierenden Masse auf der iapipvon Natriumchlorid nach der Erfindung die Umsetzungen Hl<t #i$ Gehalte an Chlor in der gleichen Größenordnung find, wie man sie erhäit «it kpnipleoceren Massen, entdrei Hauptkomponenteh nacli dem Stand der

Gleichgewicht

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Darüber hinaus sind die unter Verwendung einer Masse, enthaltend Natriumchlorid, die Gleichgewichtswerte für industrielle Anwendungen außerordentlich interessant. Man erhält Umsetzungen in der Größenordnung von 98,5 % bei 450°C in der Chlorierungsstufe und eine Chlorausbeute von 78 % bei der ChIorabspaltung bei einer Temperatur von 550⁰C. Darüber hinaus sind diese Werte unabhängig von der am Eisen fixierten Chlormenge.

PATENTANSPRÜCHE:

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Verfahren zur, Herstellung von Chlor aus ChlorwasserTTtTTTil 7in einem sreistufigen Verfahren mit Hilfe einer reagierenden Masse, wobei die Reduktionsstufe zwischen 500 und 600°C, die Chlorierungsstufe zwischen 400 und 500⁰C und die Chlorabspaltungsstufe zwischon 450 und 600 C stattfindet, dadurch gekennzeichnet , daß man während diesen drei Verfahrensstufen als reagierende Masse ein Gemisch aus Eisenoxid und Alkalichlorid anwendet, in dem das Molverhältnis von an Eisen gebundenen! Chlor su an Alkali gebundenes Chlor in der Chlorierungsstufe unter 1 liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine reagierende Masse anwendet, deren Alkalichlorid natriumchlorid ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß man eine reagierende Masse anwendet, deren Molverhältnis von an Eisen zu an Alkali gebundenem Chlor in der Chlorierungsstufe unter 0,5 liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß deren Molverhältnis von an Eisen zu an Alkali gebundenem Chlor in der Dechlorierungsstu.L'e bei 0,01 bis 0,1 liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch g e k e r, η zeichnet, daß man das Verfahren in der Wirbelschicht durchführt.

3 0 9 8 15/

1Ά4Β iit4

6. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach

bis 5, gekennzeichnet durch ein Getnisch aus Eisenoxid und Alkalichiorid, dessen Verhältnis vonan Eisen gebundenem Ghlor zu an Alkali gebundenem -Chlor unter 1 liegt.

7. Mittel nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η zeichnet, daß es zusätzlich einen feinen inerten träger enthält.

8. Mittel nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich bis' zu 0,5 G-ev/;-$ einer Verbindung des Eupfers oder der Seltenen Erdmetalle, enthält,

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