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Vorrichtung zur Chlorierung von Kohlenwasserstoffen Zur Chlor ierung
von flüssigen Kohlenwasserstoffen oder Halogenkohlenwasserstöffen unter Belichtung
sind bereits zahlreiche Vorschläge gemacht worden. Wenn !es sich aber -darum handelt,
solche Verfahren in größerem Maßstabe auszuführen, so bereitet schon allein die
Materialfrage erhebliche Schwierigkeiten; denn man muß wenigstens einen Teil aus
lichtdurchlässigem Material, also aus Glas oder Quarz, anfertigen; der andere Teil
muß gleichzeitig gegen chlorierte Kohlenwasserstoffe, Chlor_und Chlorwasserstoff
bzw. wäßrige Salzsäure -blei niedrigen oder höheren Temperaturen, je nach Art der
Chlorierung, beständig sein. Es muß aber- auch die Abführung der recht beträchtlichen
Reaktionswärme durch geeignete Kühlung ermöglicht werden, und es ist wünschenswert,
.daß ein möglichst vollkommener Umsatz des Chlors erreicht wird, d. h. daß der aus
der Reaktionsflüssigkeit entweichende Chlorwasserstoff möglichst wenig Chlor enthält.
.Das ist aber nur dann möglich, wenn eine intensive Durchmischung zwischen Flüssigkeit
und Gas, also eine gute Waschwirkung stattfindet. Schließlich muß die Anordnung
der Apparatur eine gute Ausnutzung der von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtenergie
gestatten, damit das Verfahren auch wirtschaftlich arbeitet. Es ist ja bekannt,
daß die Umsetzungsgeschwindig--keit in vielen Fällen zunimmt mit der pro Flächeneinheit
eingestrahlten Lichtmenge.
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Die Ansprüche an !eine leistungsfähige Chlorierungsapparatur ,größeren
Ausmaßes sind ,also nicht gering, und es hat sich erwiesen, da,ß die bisher bekanntgewordenen
Vorrichtungen nur in wenigen Fällen den gestellten Forderungen genügen.
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Es wurde nun gefunden, daß sich mit besonderem Vorteil und mit verhältnismäßig
einfachen
Mitteln die Lichtchlorierung von flüssigen Kohlenwasseratoffen oder Halogenkohlenwasserstofben
in der Weise durchführep läßt, daß man als Chloriergefäß seine sw recht aufgestellte
Röhre aus lichtdurchl;@sk:' gem Material, z. B. Glas oder Quarz, mit Et:' weiterungen,
zweckmäßig in Kugelform, verwendet. In einer solchen Kugelröhre lassen sich verhältnismäßig
dünne Flüssigkeitsschichten energisch bestrahlen; man erzielt bei gegebenen Ausmaßen
des Kugelrohres innerhalb eines weiten Bereiches eine überaus innige Durchmischung
von Gas mit Flüssigkeit, und man erreicht durch einfache Außenberieselung der Kugelröhre
mit. Wasser eine ausgezeichnete Kühlung der Reaktionsflüssigkeit.
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In den meisten Fällen ist es zweckmäßig, im Gegenstrom zu arbeiten,
d. h, das Chlor unten einzuleiten und die zu chlorierende Flüssigkeit am Kopf des
Kugelrohres aufzugeben. Infolge der günstigen Wirkungsweise erreicht man schon bei
geringer Bauhöhe des Kugelrohres eine überraschend hohe Leistung; in Anbetracht
der neinfachen Anordnung läßt sich die Vorrichtung vollständig aus Glas oder Quarz
anfertigen, womit jegliche Materialschwierigkeiten entfallen.
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Es empfiehlt sich, mehrere Kugelrohre konzentrisch um :eine Lichtquelle
oder besser um eine Anzahl zentral übereinander, der Bauhöhe der Kugelrohre entsprechend,
angebrachter Lampen aufzubauen und dadurch die Lichtenergie soweit wie . möglich
auszunutzen.
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Beispiel Um beispielsweise Methylenchlorid zu Chloroform unter Belichtung
zu chlorieren, verwendet man eine Anordnung, wie sie schematisch in der beiliegenden
Zeichnung Abb. i veranschaulicht ist. Ein senkrecht aufgestelltes Kugelrohr I<
-aus Glas mit 5o mm lichter Weite und etwa ¢ m Länge, das in möglichst geringem
Abstand kugelförmige Erweiterungen mit ioomm lichter Weite hat, dient als Chlorierungsgefäß.
Es wird mit etwa 15
übereinander angebrachten Soffittenlampen L, je z
50 Watt, mit seitlichem Abstand von etwa ioo mm von der Kugelröhre, belichtet.
Nach der Füllung des Kugelrohres bis etwa zur halben Höhe mit Methylenchlorid werden
durch ein Einleitungsrohr, das von unten bis in die dritte öder vierte Kugel reicht,
stündlich etwa i8oo 1 Chlorgas (C12) eingeleitet, während am Kopf des Kugelrohres
stündlich etwa i a kg Methylenchlorid (C H2 C12) zufließen. Die Temperatur der Reaktionsflüssig-.
it im unteren Teil des Kugelrohres wird rch Berieselung mit Wasser aus einem um
s oberste Kugelrohr gelegten, gelochten `Ringrohr W auf etwa 50' gehalten. Eine
Tasse T fängt das in dünnem Film an der Außenwand der Kugelröhre herablaufende Wasser
auf. Die Flüssigkeit im Kugelrohr ist oberhalb der Chloreinleitungsstelle gleichmäßig
mit Gasbläschen durchsetzt, und es entweicht am Kopf des Kugelrohres der gebildete
Chlorwasserstoff (H Cl) mit einem nur sehr ,geringen Gehalt an Chlor. Aus der untersten
Kugel läuft das Chlorierungsprodukt, das hauptsächlich aus Chloroform besteht, durch
einenges Verbindungsrohr in ein etwa 5o mm weites Glasrohr, das als Nach-Chlorierer
N dient, um geringe Mengen gelöstes, noch nicht umgesetztes Chlor vollends umzusetzen.
Der Nachchlorierer wird ebenfalls belichtet, allerdings in größerem Abstand als
das Kugelrohr. Das aus dem Nachchlorierer ablaufende Rohchloroform (CHClg) wird
gewaschen, getrocknet und durch fraktionierte Destillation auf Reinchloroform verarbeitet.
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Unter Umständen ist es zweckmäßig, auf dem Kopf des Kugelrohres noch
einen Tiefkühler aufzusetzen, um die mit dem erbgasenden Chlorwasserstoff mit übergehenden
Chlorkohlenwasserstoffe möglichst vollständig herauszukondensieren.
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Aus der Abb. a ist die Zusammenfassung von beispielsweise sechs Kugelröhren
I(, die um die Lichtquelle L konzentrisch aufgestellt sind, ersichtlich. Je zwei
Kugelröhren haben einen gemeinsamen Nachchlorierer N. U m das von der Lichtquelle
L ausgestrahlte Licht so weit wie möglich für die Chlorierung auszunutzen, ist die
ganze Apparatur mit einem das Licht gut reflektierenden zylindrischen Schirm R umstellt.