Verfahren zur Herstellung von Chlorwasserstoff Es ist bekannt, Chlorwasserstoff
in der Weise herzustellen, daß man Chlor mit Wasserstoff und Kohlenwasserstoff enthaltenden
Gasen in einer an der Luft brennenden Flamme verbrennt. Hierbei wird jedoch neben
Chlorwasserstoff in beträchtlicher Menge Ruß gebildet.Process for the production of hydrogen chloride It is known to use hydrogen chloride
to prepare in such a way that chlorine with hydrogen and hydrocarbon containing
Burns gases in an air-burning flame. Here, however, is next to
Substantial amounts of hydrogen chloride formed soot.
Es wurde nun gefunden, daß sich aus Wasserstoff und Kohlenwasserstoffe
enthaltenden Gasen leicht ein Chlorwasserstoff erzeugen läßt, der frei von Ruß und
nahezu frei von organischen Substanzen ist, wenn man den Gasen Wasserdampf, und
zwar in zur Umsetzung der Kohlenwasserstoffe zu Kohlenoxyd mindestens ausreichender
Menge, zusetzt. Der Wasserdampf kann den Gasen vor der Verbrennung beigemischt oder
in geeigneter Weise in die Flamme eingeblasen werden. Man kann z. B. von billigen
Industriegasen ausgehen, dienebengrößeren oder geringeren Mengen inerter Gase Wasserstoff
und schwankende Mengen Kohlenwasserstoffe, z. B. Methan, enthalten. Besondere Vorteile
können sich bei Verwendung mehr oder weniger gereinigter Gase ergeben. So können
mit besonderem Erfolg entschwefelte Gase verwandt werden, die im Gegensatz zu ungereinigten
Gasen, z. B. ungereinigtem Leuchtgas, eine von Schwefelverbindungen freie Salzsäure
ergeben. Bei Verwendung eines solchen kohlenwasserstoffhaltigen, mit Wasserdampf
versetzten Gases mit Chlor wird die Bildung von Ruß, chlorierten Kohlenwasserstoffen
oder anderen leicht flüchtigen oder schwer kondensierbaren Substanzen vollkommen
oder fast vollständig vermieden.It has now been found that hydrogen and hydrocarbons
containing gases can easily produce a hydrogen chloride free of soot and
is almost free of organic substances if you use water vapor, and the gases
although at least sufficient to convert the hydrocarbons to carbon monoxide
Amount, adds. The water vapor can be mixed with the gases before combustion or
be blown into the flame in a suitable manner. You can z. B. of cheap
Industrial gases run out, along with larger or smaller amounts of inert gases hydrogen
and varying amounts of hydrocarbons, e.g. B. methane. Special advantages
can result from the use of more or less purified gases. So can
with particular success desulphurized gases are used, in contrast to unpurified ones
Gases, e.g. B. unpurified luminous gas, a hydrochloric acid free of sulfur compounds
result. When using such a hydrocarbon-containing, with water vapor
Gas mixed with chlorine will result in the formation of soot, chlorinated hydrocarbons
or other volatile or difficult to condense substances completely
or almost completely avoided.
Als besonders vorteilhaft hat es sich für die Durchführung des Verfahrens
erwiesen, die Gase in einer von oben nach unten brennenden Flamme in einem mit Gasabführungsleitungen
versehenen Flammenraum zu verbrennen. Der Flammenraum kann. z. B. aus einem Quarzrohr
oder aus einem mit Quarzsteinen ausgekleideten Metallgefäß bestehen, in das die
Gase z. B. mittels eines Daniellschen Hahns eingeleitet werden. Die Reaktionskammer
wird zweckmäßig so eng gewählt, daß die Querschnittbelastung mehr als
300 cm3 Reaktionsgase pro cm2 Querschnitt und Minute, bezogen auf Normalzustand,
beträgt. Die sich bei der Verbrennung in geringer Menge bildenden hochkondensierten,
chlorhaltigen Substanzen werden zweckmäßig in einer Kammer niedergeschlagen, die
durch die umgesetzten Reaktionsgase auf einer solchen Temperatur gehalten wird,
daß die Kondensation des den Gasen beigemischten, nicht umgesetzten Wasserdampfes
unter Bildung wäßriger Salzsäure unterbleibt.It has proven to be particularly advantageous for carrying out the method to burn the gases in a flame that burns from top to bottom in a flame chamber provided with gas discharge lines. The flame room can. z. B. consist of a quartz tube or a metal vessel lined with quartz stones, into which the gases z. B. be initiated by means of a Daniell cock. The reaction chamber is expediently chosen so narrow that the cross-sectional load is more than 300 cm3 of reaction gases per cm2 of cross-section and minute, based on the normal state. The highly condensed chlorine-containing substances formed in small quantities during combustion are expediently deposited in a chamber which is kept at a temperature by the converted reaction gases such that the unconverted water vapor mixed with the gases does not condense with the formation of aqueous hydrochloric acid.
Aus der bekannten Tatsache, daß bei der Verbrennung von mit Wasserdampf
beladenem Wassergas mit Chlor das darin enthaltene Kohlenoxyd sich zu Kohlensäure
und Chlorwasserstoff umsetzt, konnte nicht geschlossen werden, daß sich die Kohlenwasserstoffverbindungen
analog verhalten. Die der Chlorwasserstoffbüdung aus Kohlenoxyd zugrunde
liegende
Reaktion ist im Falle des Wassergases nach C O -1- H20 = CO2 + H2 -f- io Kal exotherm,-
während mit z: B. 'Methan als Begleitgas gemäß vorliegendem Verfahren die
CH, +H20 > CO +3H2-5o Kal stark endotherm ist. Es war aber nicht zu erwarten,
daß diese stark endotherme, eine hohe Temperatur voraussetzende Reaktion quantitativ
im Sinne der obigen Gleichung verlaufen würde. Auch die bekannte Tatsache der starken
Rußbildung beim Verbrennen von Kohlenwasserstoffen in Chlor sowie die erst bei iooo°
erfolgende Umsetzung z. B. von Methan mit Wasserdampf zu Kohlenoxyd, Kohlendioxyd
und Wasserstoff unter gleichzeitiger Abscheidung von Kohlenstoff mußte das beschriebene-Verfahren
zunächst als ungeeignet für-die--Ge=-winnung von reinem Chlorwasserstoff erscheinen
lassen. -Beispiel Ein Gas mit einem Gehalt von 6o bis 7o°/0 Wasserstoff und etwa
5°/o Methan neben Stickstoff wird in einem Verdampfer bei -etwa 7o° mit Wasserdampf
beladen: Das so behandelte Gas wird zusammen mit Chlor einem Daniellschen Hahn zugeführt.
- - Der Brenner ist in einem senkrechten Flammenränm, -der beispielsweise aus einem
mit Quarz ausgekleideten Eisenrohr besteht, eingepaßt; "die Gase, von denen das
Chlor zweckmäßig durch das innere Rohr des Brenners strömt, werden in geeigneter
Weise, z. B. durch ein Schauloch, zur Entzündung gebracht. Es ist zweckmäßig,- die
Gasströme so zu regeln, daß ein geringer Uberschuß des wasserstoffliefernden Gases
.über die theoretisch erforderliche Menge zur Anwendung gelangt; im vorliegenden
Falle werden z. B. 6,o bis 7,5 cbm wasserstoffhaltiges- Gas mit 5 cbm Chlor verbrannt.
Der Flammenraum hat einen solchen Durchmesser, daß die Gesamtmenge, die den Flammenraum
pro Minute passiert, pro cm2 Flammenraumquerschnitt etwa 500 cm3 im Normalzustand
beträgt.From the well-known fact that when water gas laden with water vapor is burned with chlorine, the carbon oxide contained therein is converted into carbonic acid and hydrogen chloride, it could not be concluded that the hydrocarbon compounds behave analogously. The reaction on which the hydrogen chloride formation from carbon oxide is based is exothermic in the case of water gas according to CO -1- H20 = CO2 + H2 -f- io Kal, - while with, for example, methane as an accompanying gas according to the present process, the CH, + H20> CO + 3H2-5o Kal is strongly endothermic. However, it was not to be expected that this strongly endothermic reaction, which requires a high temperature, would proceed quantitatively in the sense of the above equation. Also the well-known fact of strong soot formation when burning hydrocarbons in chlorine as well as the conversion which takes place only at iooo ° z. B. from methane with steam to carbon oxide, carbon dioxide and hydrogen with simultaneous deposition of carbon, the process described had to initially appear to be unsuitable for the recovery of pure hydrogen chloride. -Example A gas with a content of 6o to 7o% hydrogen and about 5% methane in addition to nitrogen is loaded with steam in an evaporator at -about 70 °: The gas treated in this way is fed to a Daniell faucet together with chlorine. The burner is fitted in a vertical flame rim, which consists, for example, of an iron pipe lined with quartz; "The gases from which the chlorine expediently flows through the inner tube of the burner are made to ignite in a suitable manner, e.g. through a peephole. It is expedient to - regulate the gas flows so that a small excess of hydrogen-supplying gas is used in excess of the theoretically required amount; in the present case, for example, 6.0 to 7.5 cbm of hydrogen-containing gas are burned with 5 cbm of chlorine Flame space happens per minute, per cm2 flame space cross-section is about 500 cm3 in the normal state.
Das Zufügen des Wasserdampfes kann selbstverständlich auch in der
Weise erfolgen, daß dieser in die Ausgangsgase oder auch, -etwa mit Hilfe eines
dritten konaxialen Rohres, direkt in die Flamme eingeblasen wird. Es empfiehlt sich,
im Flammenraum noch. eine gesonderte Zündflamme etwa in der Weise anzubringen, wie
es z. B. in der Patentschrift 364 516 beschrieben ist. Auch ist es zweckmäßig, die
umgesetzten Gase nach der in -der genannten PatentschriftbeschriebenenWeise über
Kontaktmassen zu leiten. Die abziehenden, chlorwasserstoffhaltigen Gase treten nach
der Umsetzung in einen Abscheider, der durch die heißen Gase auf eine solche Temperatur
erhitzt wird, daß die Kondensation wä riger Salzsäure noch unterbleibt. In dem Abscheider
werden die in dem Gas vorhandenen- geringen Mengen chlorhaltiger Substanzen in Form
eines weißlichen, hochkondensierten, schwer flüchtigen Produktes niedergeschlagen.
Es ist u. U. von Vorteil, den Abscheider, der zweckmäßig mit Füllkörpern, z. B.
solchen aus Ton, gefüllt ist, durch eine Isolierschicht vor Wärmeverlusten zu schützen.
Die Gase passieren nach dem Austritt aus dem Abscheider mit Wasser gefüllte Behälter,
wobei eine Salzsäure erhalten wird, die frei von Ruß und organischer Substanz ist.
Die nach der Absorption des Chlorwasserstoffs verbleibenden Gase enthalten -einen
hohen Prozentsatz an inerten Gasen (6o°io und mehr), so daß die Gefahr der Bildung
explosibler Gasmischungen in der Absorptionsanlage, etwa durch Ansaugen von-Luft,
im Gegensatz zu der bekannten Verbrennung unter Verwendung reinen Wasserstoffgases
wesentlich herabgemindert wird.The addition of the steam can of course also be carried out in the
Way that this is done in the output gases or, -about with the help of a
third conaxial tube, is blown directly into the flame. It is advisable,
still in the flame room. to attach a separate pilot flame in the same way as
it z. B. in the patent 364 516 is described. It is also useful to use the
converted gases according to the manner described in the patent mentioned
To conduct contact masses. The withdrawing, hydrogen chloride-containing gases follow
the implementation in a separator, which by the hot gases to such a temperature
is heated so that the condensation of aqueous hydrochloric acid still does not take place. In the separator
the small amounts of chlorine-containing substances present in the gas are in the form
of a whitish, highly condensed, hardly volatile product is precipitated.
It may be advantageous to use the separator, which is expediently filled with packing, e.g. B.
those made of clay are filled with an insulating layer to protect them from heat loss.
After exiting the separator, the gases pass containers filled with water,
whereby a hydrochloric acid is obtained which is free from soot and organic matter.
The gases remaining after the absorption of the hydrogen chloride contain -one
high percentage of inert gases (6o ° io and more), so that there is a risk of formation
explosive gas mixtures in the absorption system, e.g. by sucking in air,
in contrast to the known combustion using pure hydrogen gas
is significantly reduced.