EP2462054A1 - Method for producing chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride in a fluidized-bed reactor - Google Patents

Method for producing chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride in a fluidized-bed reactor

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Publication number
EP2462054A1
EP2462054A1 EP10737322A EP10737322A EP2462054A1 EP 2462054 A1 EP2462054 A1 EP 2462054A1 EP 10737322 A EP10737322 A EP 10737322A EP 10737322 A EP10737322 A EP 10737322A EP 2462054 A1 EP2462054 A1 EP 2462054A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cyclone
flap
cyclones
cascades
downpipe
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10737322A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Karches
Kati Bachmann
Martin Sesing
Lothar Seidemann
Michael Pilz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP10737322A priority Critical patent/EP2462054A1/en
Publication of EP2462054A1 publication Critical patent/EP2462054A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B7/00Halogens; Halogen acids
    • C01B7/01Chlorine; Hydrogen chloride
    • C01B7/03Preparation from chlorides
    • C01B7/04Preparation of chlorine from hydrogen chloride
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D24/00Filters comprising loose filtering material, i.e. filtering material without any binder between the individual particles or fibres thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/005Separating solid material from the gas/liquid stream
    • B01J8/0055Separating solid material from the gas/liquid stream using cyclones
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride in a fluidized bed reactor.
  • the mass transfer in a fluidized bed and thus also the conversion of the reactants is significantly influenced, in particular, by catalyst particles of a size in the range from about 15 to 45 ⁇ m (compare Chemical Reaction Eng., Proceedings of the Fifth European / Second International Symposium on Chemical Reaction. , Amsterdam, 2, 3 and 4 May, 1972)
  • catalyst particles in particular catalyst particles in the order of magnitude of about 15 to 45 microns particularly important for the mass transfer , with limited restraint.
  • catalyst particles in the above-mentioned order of magnitude which are particularly important for the mass transfer and which are entrained with the product gas stream should be recycled back into the fluidized bed.
  • smaller catalyst particles with an average particle size ⁇ 15 microns should be collected as much as possible in order to recover the expensive catalyst and to prevent them interfere in subsequent system components, in particular lead to coverings on heat exchanger tubes and possibly also to bonds. This finer fraction should not be recycled unchanged in the fluidized bed.
  • the object is achieved by a process for the production of chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride on a heterogeneous, particulate catalyst in a fluidized bed reactor, to obtain a product gas mixture in cyclones, which are arranged in the upper part of the fluidized bed reactor, of entrained catalyst particles is freed, comprising a cylindrical upper part with a tangential or spiral inlet for the product gas mixture, which tapers at its lower end via a conical part in a cyclone downcomer, and a central dip tube in the upper part of the cyclone for discharging the entrained catalyst particles freed product gas mixture , characterized in that one to seven cascades of two to five cyclones connected in series are used, the cyclones of the cascade, with the exception of the respective first cyclone, which is designed so that there in which at least 90% by weight of the entrained catalyst particles are deposited, each having a trickle valve at the lower end of the cyclone downcomer, comprising an angled pipe
  • Fluidized bed reactors generally have an at least approximately rotationally symmetrical, in particular a cylindrical, geometry.
  • the starting materials, hydrogen chloride and an oxygen-containing gas stream are fed to the fluidized-bed reactor from below via a gas distributor, in particular a perforated bottom or a bottom with gas distribution nozzles arranged therein, the process conditions being set such that a heterogeneous, particulate catalyst forms a fluidized bed.
  • supported catalysts are preferably used which comprise one or more metal components on an oxidic support.
  • Metal components are, for example, ruthenium or copper compounds.
  • Alumina in particular ⁇ -aluminum oxide or ⁇ -aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide or mixtures thereof can be used as oxidic supports.
  • the catalysts based on ruthenium known from GB 1, 046,313, DE-A 197 48 299 or DE-A 197 34 412 can be used.
  • the catalysts described in DE-A 102 44 996 are suitable based on gold, containing on a support 0.001 to 30 wt .-% gold, 0 to 3 wt .-% of one or more alkaline earth metals, 0 to 3 wt .-% of one or more alkali metals, 0 to 10 wt .-% of one or more rare earth metals and 0 to 10 wt .-% of one or more other metals selected from the group consisting of ruthenium, palladium, osmium, iridium, silver , Copper and rhenium, each based on the total weight of the catalyst.
  • a ⁇ -alumina powder is preferably impregnated with an aqueous solution of ruthenium chloride hydrate corresponding to the water absorption of the support, then dried at 100 to 200 ° C. and finally calcined at 400 ° C. under an air atmosphere.
  • the ruthenium content of the catalyst is preferably 1 to 5 wt .-%, in particular 1, 5 to 3 wt .-%.
  • the process is preferably carried out as described in WO 2005/092488 by controlling the temperature distribution within the fluidized bed by arranging one or more heat exchangers in the fluidized bed in such a way that the temperature profile in the main flow direction, along the axis of rotation of the fluidized bed reactor, a temperature difference between the lowest and highest temperature of at least 10 Kelvin.
  • the product gas mixture which leaves the fluidized bed at its upper end, entrains a part of the catalyst particles with it.
  • one to seven cascades of in each case two to five cyclones connected in series are provided by the process according to the invention in the upper region of the fluidized-bed reactor.
  • a cascade as usual, an arrangement of devices connected in series, in this case cyclones understood.
  • Each cyclone comprises in the manner known to those skilled, a cylindrical upper part with a tangential or spiral inlet for the mixture to be separated, in this case the product gas mixture, wherein the cylindrical upper part tapers at its lower end via a conical part into a cyclone downcomer. Due to the tangential or spiral inlet, the product gas mixture to be separated is imparted with a spiral downward movement, the catalyst solid particles contained therein depositing on the walls of the cyclone and be discharged via the cyclone downfall pipe. The gas stream cleaned off in the cyclone leaves the same in its upper area via a central dip tube.
  • At least one cascade of in each case two to five cyclones connected in series is used, the cyclone of each cascade flowing through first being designed such that at least 90% by weight of the entrained catalyst particles are precipitated therein.
  • the cyclone design is carried out according to the manner known to the person skilled in the art, as a rule according to the model by Barth-Muschelknautz, in particular taking into account the pressure loss and the degree of separation, which primarily depend on the peripheral velocities inside the cyclone (see VDI Warmestlas, 8th edition, 1979, Lja1-Lja1 1).
  • the cyclone of the one or more cascades, which is flowed through first, is in particular designed such that the cyclone downcomer is submerged in the fluidized bed. This prevents a bypass of product gas mixture via the cyclone downcomer, or ensures that the product gas mixture passes through the cyclone exclusively or almost exclusively via the tangential inlet.
  • a baffle plate can be arranged below the lower end of the cyclone downcomer.
  • one to four cyclones of each cascade are each equipped with a trickle valve at the lower end of the cyclone downcomers, each of which, as usual, has an angled pipe end and a loose, at an angle ⁇ to the vertical, which is different from 0, has suspended flap.
  • the flap must lie completely on the angled, adjoining the cyclone downpipe lower pipe end; thus, this must be angled beyond the vertical position.
  • the lower end of the cyclone downcomer is closed with a trickle valve to reduce or prevent gas bypass over it.
  • the inventors have recognized that it is possible to design the flap so that the separated solid additionally seals the flap against a gas bypass, while at the same time ensuring that the cyclone is not flooded by separated solid matter. Contrary to the view held in the trade publication "Hydrocarbon Processing", May 2007, pp. 75-84 that the flap weight has no influence on the gas bypass, it was found that the torque of the flap, wherein the angle of attack of the flap to the vertical and enter the flap weight, in the above range of about 2 to 300 N / m 2 a minimal gas bypass and thus a minimal loss of expensive catalyst results.
  • the angle ⁇ of the flap to the vertical is set in particular in a range between 1 and 5 ° and can vary in a relatively large range, from about 0.1 to 100 kg, because of the flap size depends, which in turn depends on the outlet opening of the tube.
  • the flaps are designed so that they have a torque in the range between 10 and 200 N / m 2 , in particular in the range between 30 and 100 N / m 2 . More preferably, the flaps are designed so that they have an increasing torque with increasing position of the corresponding cyclone in the cascade. Preferably, one to five cascades of cyclones are used, in particular two to three cascades of cyclones.
  • each cascade comprises two to three cyclones.
  • identical cyclones can be used. In case of several cascades these can be identical to each other.
  • the product gas stream which is already largely purified in one or more cascades of cyclones, can additionally be conducted via a filter arranged outside the fluidized-bed reactor. This may in particular be designed so that it retains catalyst particles with a diameter ⁇ 15 microns.
  • nickel chloride which can form during the reaction, is retained in the external filter. The process is advantageously carried out under the injection of inert gas.
  • Preferred is in the equipped with flaps cyclones - At the inner wall of the angled Rohrend Anlagenes, at the point A, where the extension of the center line of the cyclone downcomer pipe meets the inner wall and / or - at a point B, which is located downstream of the point A, and / or
  • Inert gas sparging may be carried out at any of the three sites A to C alone or in any combination of sites A, B and C.
  • a further advantage of inert gas flushing is that it is possible to check the function of a trickle valve via a differential pressure measurement between two gassing lines or a differential pressure measurement between a gassing line and the reactor head, since the pressure loss is a measure of the separation between the two measuring points Amount of solids is.
  • FIG. 1 shows the schematic illustration of a preferred embodiment of a cyclone for use in the method according to the invention
  • FIG. 2 shows a preferred embodiment of a trickle valve with representation of the suspension for the flap, with partial representation of the suspension for the flap in Figure 2A
  • Figure 3 is a schematic representation of a plan view of a flap
  • Figure 4 is a schematic representation of a pilot plant, the one to
  • FIGS. 5 to 7 show the results of tests with the pilot plant shown in FIG. 4, with different flap weights.
  • Figure 1 shows schematically a cyclone 1 with a cylindrical upper part 2 with tangential inlet 3 for the product gas mixture, which tapers via a conical part 4 to a cyclone downfall tube 5, with central dip tube 6 in the upper part of the cyclone for the discharge of entrained catalyst particles liberated product gas mixture, as well as with a trickle valve 7 at the lower end of the cyclone downcomer 5, comprising an angled pipe end 8, which is formed in two pieces in the preferred embodiment shown in the figure, as well as a loosely suspended at an angle ⁇ to the vertical flap 9th
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the lower end of a cyclone downpipe 5 with a Trickle Valve 7 adjoining it, which comprises an angled pipe end piece 8.
  • a cyclone downpipe 5 with a Trickle Valve 7 adjoining it, which comprises an angled pipe end piece 8.
  • an inlet pipe for inert gas is arranged by way of example.
  • the angled pipe end 8 terminates at an angle ⁇ , the slightly, in the present example by 3 °, deviates from the vertical.
  • a suspension device 10 for the flap not shown in Figure 2 (reference numeral 9 in Figure 1) is provided.
  • FIG. 2A shows an enlarged view of the suspension device 10.
  • Figure 3 shows the schematic representation of a preferred embodiment of a flap 9, with two exemplary openings 11 in the upper region of the flap 9, via which the flap 9 is suspended in corresponding suspension devices 10.
  • Figure 4 shows the schematic representation of a pilot plant that simulates a cyclone downpipe 5 with trickle valve 7. About a solids dosage 12 solid is metered into the cyclone downcomer, the pressure maintenance 13 simulates the negative pressure in the cyclone downcomer and the separated solid is weighed on the balance 14.
  • Figures 5 to 7 show the results of the embodiments, which were carried out on a pilot plant shown in Figure 4.
  • test A and B the product is metered into the downpipe at a rate of 30 kg / h at a set and regulated vacuum of 850 mbar.
  • a small amount of gassing of about 200 L / h is added via the gassing. The difference between the two tests lies in the flap or its weight.
  • experiment A see diagram experiment A
  • only the flap about 3 kg net weight
  • the drop tube is thus empty after each opening and accordingly the amount of leakage gas is high.
  • experiment C see diagram experiment C
  • the particles are also metered in at 30 kg / h and gassed at about 200 L / h. From about 1 - 1, 5 h, the solid trickles out continuously but slowly out of the cyclone downpipe. During this time, there are no significant fluctuations in pressure or in the amount of leakage gas. This means that the particles held by the heavy flap in the cyclone downcomer seal the flap opening.

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Abstract

The invention relates to a method for producing chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride on a heterogeneous, particulate catalyzer in a fluidized-bed reactor, obtaining a product gas mixture that is freed of any carried catalyzer particles in cyclones (1) disposed in the upper region of the fluidized-bed reactor, comprising a cylindrical upper part (2) having a tangential or spiral inlet (3) for the product gas mixture and narrowing at the lower end thereof via a conical part (4) into a cyclone downpipe (5), and a central immersion pipe (6) in the upper region of the cyclone (1) for diverting the product gas mixture freed of the carried catalyzer particles, characterized in that – one to seven cascades of two to five cyclones each connected in series are used, wherein the cyclones (1) of each cascade, except for the cyclone (1) first permeated, which is designed that approximately 90 to 99% by weight of the carried catalyst particles are precipitated, each comprise a trickle valve (7) at the lower end of the cyclone downpipe (5) comprising an angled pipe terminator (8) and a loose flap valve (9) suspended at an angle α to the vertical, wherein the angle α and the weight of the flap valve (9) are designed so that the torque of the flap valve (9) based on the diameter of the outlet opening out of the angled pipe terminator (8) is in the range of 2 to 300 N/m2.

Description

Verfahren zur Herstellung von Chlor durch Gasphasenoxidation von Chlorwasserstoff in einem Wirbelschichtreaktor  Process for the production of chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride in a fluidized bed reactor
Beschreibung description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Chlor durch Gasphasenoxidation von Chlorwasserstoff in einem Wirbelschichtreaktor. The invention relates to a process for the production of chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride in a fluidized bed reactor.
Die Herstellung von Chlor durch Gasphasenoxidation von Chlorwasserstoff an einem heterogenen, partikelförmigen Katalysator, nach dem so genannten Deacon-Verfahren ist bekannt und kann großtechnisch beispielsweise in Wirbelschichtreaktoren durchgeführt werden, wie in WO 2005/092488, beschrieben. The production of chlorine by gas-phase oxidation of hydrogen chloride on a heterogeneous, particulate catalyst by the so-called Deacon process is known and can be carried out industrially, for example in fluidized bed reactors, as described in WO 2005/092488.
Der Stoffübergang in einer Wirbelschicht und damit auch der Umsatz der Reaktanden wird insbesondere über Katalysatorpartikel einer Größenordnung im Bereich von etwa 15 bis 45 μm maßgeblich beeinflusst (vgl. Chemical Reaction Eng., Proceedings of the fifth european/second international Symposium on chemical reaction eng., Amsterdam, 2, 3 and 4 May, 1972) Bekannte Einrichtungen zur Rückhaltung von Katalysatorpartikeln aus dem Produktgasstrom aus Wirbelschichtreaktoren, insbesondere Zyklone oder Filter, können Katalysatorpartikel, insbesondere Katalysatorpartikel in der für den Stoffübergang besonders wichtigen Größenordnung im Bereich von etwa 15 bis 45 μm, nur begrenzt zurückhalten. Katalysatorpartikel in der obigen, für den Stoffübergang besonders wichti- gen Größenordnung die mit dem Produktgasstrom mitgerissen werden, sollen jedoch, soweit wie möglich, wieder in die Wirbelschicht zurückgeführt werden. Bevorzugt sollten auch kleinere Katalysatorpartikel, mit einer mittleren Partikelgröße < 15 μm möglichst weitgehend aufgefangen werden, um den teuren Katalysator zurückzugewinnen und um zu verhindern, dass sie in nachfolgenden Anlagenteilen stören, insbesondere zu Belägen auf Wärmetauscherrohren und gegebenenfalls auch zu Verklebungen führen. Diese feinere Fraktion soll nicht unverändert in die Wirbelschicht recycliert werden. The mass transfer in a fluidized bed and thus also the conversion of the reactants is significantly influenced, in particular, by catalyst particles of a size in the range from about 15 to 45 μm (compare Chemical Reaction Eng., Proceedings of the Fifth European / Second International Symposium on Chemical Reaction. , Amsterdam, 2, 3 and 4 May, 1972) Known devices for retaining catalyst particles from the product gas stream from fluidized bed reactors, in particular cyclones or filters, catalyst particles, in particular catalyst particles in the order of magnitude of about 15 to 45 microns particularly important for the mass transfer , with limited restraint. However, as far as possible, catalyst particles in the above-mentioned order of magnitude which are particularly important for the mass transfer and which are entrained with the product gas stream should be recycled back into the fluidized bed. Preferably, smaller catalyst particles, with an average particle size <15 microns should be collected as much as possible in order to recover the expensive catalyst and to prevent them interfere in subsequent system components, in particular lead to coverings on heat exchanger tubes and possibly also to bonds. This finer fraction should not be recycled unchanged in the fluidized bed.
Es war daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von Chlor durch Gasphasenoxidation von Chlorwasserstoff an einem heterogenen, partikelförmigen Katalysator in einem Wirbelschichtreaktor zur Verfügung zu stellen, von den aus der Wirbelschicht ausgetragenen Katalysatorpartikeln, insbesondere die Fraktion mit einer Größenordnung im Bereich von etwa 15 bis 45 μm in die Wirbelschicht zurückgeführt wird. Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von Chlor durch Gaspha- senoxidation von Chlorwasserstoff an einem heterogenen, partikelförmigen Katalysator in einem Wirbelschichtreaktor, unter Erhalt eines Produktgasgemisches, das in Zyklonen, die im oberen Bereich des Wirbelschichtreaktors angeordnet sind, von mitgeris- senen Katalysatorpartikeln befreit wird, umfassend einen zylindrischen oberen Teil mit einem tangentialen oder spiralförmigen Einlauf für das Produktgasgemisch, der sich an seinem unteren Ende über einen konischen Teil in ein Zyklonfallrohr verjüngt, sowie ein zentrales Tauchrohr im oberen Bereich des Zyklons zur Ableitung des von mitgerissenen Katalysatorpartikeln befreiten Produktgasgemisches, das dadurch gekenn- zeichnet ist, dass eine bis sieben Kaskaden von jeweils zwei bis fünf hintereinander geschalteten Zyklonen eingesetzt werden, wobei die Zyklonen der Kaskade, mit Ausnahme des jeweils zuerst durchströmten Zyklons, der so ausgelegt ist, dass darin mindestens 90 Gew.-% der mitgerissenen Katalysatorpartikeln abgeschieden werden, am unteren Ende des Zyklonfallrohrs jeweils ein Trickle Valve aufweisen, umfassend ein abgewinkeltes Rohrendstück sowie eine lose, in einem Winkel α zur Vertikalen aufgehängte Klappe, wobei der Winkel α und das Gewicht der Klappe so ausgelegt sind, dass das Drehmoment der Klappe bezogen auf den Durchmesser der Auslassöffnung aus dem abgewinkelten Rohrendstück im Bereich von 2 bis 300 N/m2 liegt. Die Gasphasenoxidation von Chlorwasserstoff mit einem Sauerstoff enthaltenden Gasstrom in Gegenwart eines heterogenen, partikelförmigen Katalysators nach dem so genannten Deacon-Verfahren ist bekannt. It was therefore an object of the invention to provide a process for the production of chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride on a heterogeneous particulate catalyst in a fluidized bed reactor, of the catalyst particles discharged from the fluidized bed, in particular the fraction of the order of magnitude of about 15 is returned to 45 microns in the fluidized bed. The object is achieved by a process for the production of chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride on a heterogeneous, particulate catalyst in a fluidized bed reactor, to obtain a product gas mixture in cyclones, which are arranged in the upper part of the fluidized bed reactor, of entrained catalyst particles is freed, comprising a cylindrical upper part with a tangential or spiral inlet for the product gas mixture, which tapers at its lower end via a conical part in a cyclone downcomer, and a central dip tube in the upper part of the cyclone for discharging the entrained catalyst particles freed product gas mixture , characterized in that one to seven cascades of two to five cyclones connected in series are used, the cyclones of the cascade, with the exception of the respective first cyclone, which is designed so that there in which at least 90% by weight of the entrained catalyst particles are deposited, each having a trickle valve at the lower end of the cyclone downcomer, comprising an angled pipe end and a loose flap suspended at an angle α to the vertical, the angle α and the weight of the flap Flap are designed so that the torque of the flap based on the diameter of the outlet opening from the angled Rohrendstück in the range of 2 to 300 N / m 2 . The gas phase oxidation of hydrogen chloride with an oxygen-containing gas stream in the presence of a heterogeneous, particulate catalyst by the so-called Deacon process is known.
Das Deacon-Verfahren kann in unterschiedlichen Apparaten durchgeführt werden, ins- besondere auch in Wirbelschichtreaktoren, wie es die vorliegende Erfindung vorsieht. Wirbelschichtreaktoren weisen in der Regel eine zumindest näherungsweise rotationssymmetrische, insbesondere eine zylindrische, Geometrie, auf. Die Edukte, Chlorwasserstoff und ein Sauerstoff enthaltender Gasstrom, werden dem Wirbelschichtreaktor von unten über einen Gasverteiler, insbesondere einen Lochboden oder einen Boden mit darin angeordneten Gasverteilterdüsen zugeführt, wobei die Verfahrensbedingungen so eingestellt sind, dass ein heterogener, partikelförmiger Katalysator ein Wirbelbett ausbildet. The Deacon process can be carried out in various apparatus, in particular also in fluidized bed reactors, as provided by the present invention. Fluidized bed reactors generally have an at least approximately rotationally symmetrical, in particular a cylindrical, geometry. The starting materials, hydrogen chloride and an oxygen-containing gas stream are fed to the fluidized-bed reactor from below via a gas distributor, in particular a perforated bottom or a bottom with gas distribution nozzles arranged therein, the process conditions being set such that a heterogeneous, particulate catalyst forms a fluidized bed.
Als Katalysatoren werden bevorzugt geträgerte Katalysatoren eingesetzt, die eine oder mehrere Metallkomponenten auf einem oxidischen Träger umfassen. Metallkomponenten sind beispielsweise Ruthenium- oder Kupferverbindungen. Als oxidische Träger können Aluminiumoxid, insbesondere γ-Aluminiumoxid oder δ-Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid oder Mischungen hiervon eingesetzt werden. Bei Einsatz des Wirbelschichtreaktors zur Oxidation von Chlorwasserstoff zu Chlor können z.B. die aus GB 1 ,046,313, DE-A 197 48 299 oder DE-A 197 34 412 bekannten Katalysatoren auf Basis von Ruthenium eingesetzt werden. Weiterhin sind auch die in DE-A 102 44 996 beschriebenen Katalysatoren auf Basis von Gold geeignet, enthal- tend auf einem Träger 0,001 bis 30 Gew.-% Gold, 0 bis 3 Gew.-% eines oder mehrerer Erdalkalimetalle, 0 bis 3 Gew.-% eines oder mehrerer Alkalimetalle, 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer Seltenerd-Metalle und 0 bis 10 Gew.-% eines oder mehrerer weiterer Metalle, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ruthenium, Palladium, Osmium, Iridium, Silber, Kupfer und Rhenium, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht des Katalysators. As catalysts, supported catalysts are preferably used which comprise one or more metal components on an oxidic support. Metal components are, for example, ruthenium or copper compounds. Alumina, in particular γ-aluminum oxide or δ-aluminum oxide, zirconium oxide, titanium oxide or mixtures thereof can be used as oxidic supports. When using the fluidized bed reactor for the oxidation of hydrogen chloride to chlorine, for example, the catalysts based on ruthenium known from GB 1, 046,313, DE-A 197 48 299 or DE-A 197 34 412 can be used. Furthermore, the catalysts described in DE-A 102 44 996 are suitable based on gold, containing on a support 0.001 to 30 wt .-% gold, 0 to 3 wt .-% of one or more alkaline earth metals, 0 to 3 wt .-% of one or more alkali metals, 0 to 10 wt .-% of one or more rare earth metals and 0 to 10 wt .-% of one or more other metals selected from the group consisting of ruthenium, palladium, osmium, iridium, silver , Copper and rhenium, each based on the total weight of the catalyst.
Bevorzugt wird zur Herstellung des Katalysators ein γ-Aluminiumoxid-Pulver mit einer wässrigen Rutheniumchloridhydrat-Lösung entsprechend der Wasseraufnahme des Trägers getränkt, anschließend bei 100 bis 2000C getrocknet und schließlich bei 4000C unter Luftatmosphäre kalziniert. Der Rutheniumgehalt des Katalysators beträgt bevorzugt 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere 1 ,5 bis 3 Gew.-%. For the preparation of the catalyst, a γ-alumina powder is preferably impregnated with an aqueous solution of ruthenium chloride hydrate corresponding to the water absorption of the support, then dried at 100 to 200 ° C. and finally calcined at 400 ° C. under an air atmosphere. The ruthenium content of the catalyst is preferably 1 to 5 wt .-%, in particular 1, 5 to 3 wt .-%.
Bevorzugt wird das Verfahren wie in WO 2005/092488 beschrieben durchgeführt, indem durch Anordnung eines oder mehrerer Wärmetauscher im Wirbelbett die Tempe- raturverteilung innerhalb des Wirbelbettes in der Weise gesteuert wird, dass das Temperaturprofil in Hauptströmungsrichtung, entlang der Rotationsachse des Wirbelschichtreaktors, eine Temperaturdifferenz zwischen der niedrigsten und der höchsten Temperatur von mindestens 10 Kelvin aufweist. Das Produktgasgemisch, das die Wirbelschicht an deren oberem Ende verlässt, reißt hieraus einen Teil der Katalysatorpartikel mit. Um den Verlust an mitgerissenen Katalysatorpartikeln zu minimieren, sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren im oberen Bereich des Wirbelschichtreaktors eine bis sieben Kaskaden von jeweils zwei bis fünf hintereinander geschalteten Zyklonen vorgesehen. Hierbei wird als Kaskade, wie üb- lieh, eine Anordnung von hintereinander geschalteten Apparaten, vorliegend Zyklonen, verstanden. The process is preferably carried out as described in WO 2005/092488 by controlling the temperature distribution within the fluidized bed by arranging one or more heat exchangers in the fluidized bed in such a way that the temperature profile in the main flow direction, along the axis of rotation of the fluidized bed reactor, a temperature difference between the lowest and highest temperature of at least 10 Kelvin. The product gas mixture, which leaves the fluidized bed at its upper end, entrains a part of the catalyst particles with it. In order to minimize the loss of entrained catalyst particles, one to seven cascades of in each case two to five cyclones connected in series are provided by the process according to the invention in the upper region of the fluidized-bed reactor. Here, as a cascade, as usual, an arrangement of devices connected in series, in this case cyclones understood.
Jeder Zyklon umfasst in der dem Fachmann bekannten Weise, einen zylindrischen oberen Teil mit einem tangentialen oder spiralförmigen Einlauf für das aufzutrennende Gemisch, vorliegend das Produktgasgemisch, wobei sich der zylindrische obere Teil an seinem unteren Ende über einen konischen Teil in ein Zyklonfallrohr verjüngt. Durch den tangentialen oder spiralförmigen Einlauf wird dem aufzutrennenden Produktgasgemisch eine spiralförmige Bewegung nach unten aufgeprägt, wobei sich die darin enthaltenen Katalysator-Feststoffpartikel an den Wänden des Zyklons abscheiden und über das Zyklonfallrohr nach unten ausgetragen werden. Der im Zyklon abgereinigte Gasstrom verlässt denselben in seinem oberen Bereich über ein zentrales Tauchrohr. Each cyclone comprises in the manner known to those skilled, a cylindrical upper part with a tangential or spiral inlet for the mixture to be separated, in this case the product gas mixture, wherein the cylindrical upper part tapers at its lower end via a conical part into a cyclone downcomer. Due to the tangential or spiral inlet, the product gas mixture to be separated is imparted with a spiral downward movement, the catalyst solid particles contained therein depositing on the walls of the cyclone and be discharged via the cyclone downfall pipe. The gas stream cleaned off in the cyclone leaves the same in its upper area via a central dip tube.
Erfindungsgemäß wird mindestens eine Kaskade von jeweils zwei bis fünf hintereinan- der geschalteten Zyklonen eingesetzt, wobei der zuerst durchströmte Zyklon jeder Kaskade so ausgelegt ist, dass darin mindestens 90 Gew.-% der mitgerissenen Katalysatorpartikel abgeschieden werden. According to the invention, at least one cascade of in each case two to five cyclones connected in series is used, the cyclone of each cascade flowing through first being designed such that at least 90% by weight of the entrained catalyst particles are precipitated therein.
Die Zyklonauslegung erfolgt nach der für den Fachmann bekannten Weise, in der Re- gel nach dem Modell von Barth-Muschelknautz, insbesondere unter Berücksichtigung des Druckverlustes und des Abscheidegrades, die in erster Linie von den Umfangsgeschwindigkeiten im Inneren des Zyklons abhängig sind (vgl. VDI-Wärmeatlas, 8. Auflage, 1979, Lja1-Lja1 1 ). Der zuerst durchströmte Zyklon der einen oder der mehreren Kaskaden ist insbesondere so ausgelegt, dass das Zyklonfallrohr in die Wirbelschicht getaucht ist. Dadurch wird ein Bypass von Produktgasgemisch über das Zyklonfallrohr verhindert, bzw. sichergestellt, dass das Produktgasgemisch den Zyklon ausschließlich oder nahezu ausschließlich über den tangentialen Einlauf passiert. The cyclone design is carried out according to the manner known to the person skilled in the art, as a rule according to the model by Barth-Muschelknautz, in particular taking into account the pressure loss and the degree of separation, which primarily depend on the peripheral velocities inside the cyclone (see VDI Warmestlas, 8th edition, 1979, Lja1-Lja1 1). The cyclone of the one or more cascades, which is flowed through first, is in particular designed such that the cyclone downcomer is submerged in the fluidized bed. This prevents a bypass of product gas mixture via the cyclone downcomer, or ensures that the product gas mixture passes through the cyclone exclusively or almost exclusively via the tangential inlet.
Vorteilhaft kann sich an das untere Ende des Zyklonfallrohres des zuerst durchströmten Zyklons der einen oder der mehreren Kaskaden ein abgewinkeltes unteres Rohrendstück anschließen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann unterhalb des unteren Endes des Zyklonfallrohres, eine Prallplatte angeordnet sein. Advantageously, at the lower end of the cyclone downpipe of the cyclone first flowed through the one or more cascades connect an angled lower pipe end. In a further preferred embodiment, a baffle plate can be arranged below the lower end of the cyclone downcomer.
Die weiteren, ein bis vier Zyklonen jeder Kaskade sind am unteren Ende der Zyklonfallrohre jeweils mit einem Trickle Valve ausgestattet, das jeweils, wie üblich, ein abge- winkeltes Rohrendstück sowie eine lose, in einem Winkel α zur Vertikalen, der verschieden von 0 ist, aufgehängte Klappe aufweist. Die Klappe muss vollständig auf dem abgewinkelten, sich an das Zyklonfallrohr anschließenden, unteren Rohrendstück aufliegen; somit muss dieses bis über die vertikale Position hinaus abgewinkelt sein. Das untere Ende des Zyklonfallrohrs wird mit einem Trickle Valve abgeschlossen, um einen Gas-Bypass über dasselbe zu reduzieren oder zu verhindern. The further, one to four cyclones of each cascade are each equipped with a trickle valve at the lower end of the cyclone downcomers, each of which, as usual, has an angled pipe end and a loose, at an angle α to the vertical, which is different from 0, has suspended flap. The flap must lie completely on the angled, adjoining the cyclone downpipe lower pipe end; thus, this must be angled beyond the vertical position. The lower end of the cyclone downcomer is closed with a trickle valve to reduce or prevent gas bypass over it.
Die Erfinder haben erkannt, dass es möglich ist, die Klappe so auszulegen, dass der abgeschiedene Feststoff die Klappe zusätzlich gegen einen Gas-Bypass abdichtet, wobei gleichzeitig sichergestellt werden kann, dass der Zyklon durch abgeschiedenen Feststoff nicht geflutet wird. Entgegen der in der Fachpublikation„Hydrocarbon Processing", May 2007, S. 75-84 vertretenen Ansicht, dass das Klappengewicht keinen Einfluss auf den Gas-Bypass hat, wurde gefunden, dass das Drehmoment der Klappe, worin der Anstellwinkel der Klappe zur Vertikalen und das Klappengewicht eingehen, im oben angegebenen Bereich von etwa 2 bis 300 N/m2 einen minimalen Gas-Bypass und somit einen minimalen Verlust an teurem Katalysator ergibt. The inventors have recognized that it is possible to design the flap so that the separated solid additionally seals the flap against a gas bypass, while at the same time ensuring that the cyclone is not flooded by separated solid matter. Contrary to the view held in the trade publication "Hydrocarbon Processing", May 2007, pp. 75-84 that the flap weight has no influence on the gas bypass, it was found that the torque of the flap, wherein the angle of attack of the flap to the vertical and enter the flap weight, in the above range of about 2 to 300 N / m 2 a minimal gas bypass and thus a minimal loss of expensive catalyst results.
Für die obigen Werte für das Drehmoment der Klappe wird der Winkel α der Klappe zur Vertikalen insbesondere in einem Bereich zwischen 1 und 5° eingestellt und kann in einem relativ großen Bereich, von etwa 0,1 bis 100 kg variieren, weil es von der Klappengröße abhängt, die wiederum von der Auslassöffnung des Rohres abhängt. For the above values for the torque of the flap, the angle α of the flap to the vertical is set in particular in a range between 1 and 5 ° and can vary in a relatively large range, from about 0.1 to 100 kg, because of the flap size depends, which in turn depends on the outlet opening of the tube.
Bevorzugt werden die Klappen so ausgelegt, dass sie einen Drehmoment im Bereich zwischen 10 und 200 N/m2, insbesondere im Bereich zwischen 30 und 100 N/m2, aufweisen. Weiter bevorzugt werden die Klappen so ausgelegt, dass sie ein zunehmendes Drehmoment mit aufsteigender Position des entsprechenden Zyklons in der Kaskade aufweisen. Bevorzugt werden eine bis fünf Kaskaden von Zyklonen eingesetzt, insbesondere zwei bis drei Kaskaden von Zyklonen. Preferably, the flaps are designed so that they have a torque in the range between 10 and 200 N / m 2 , in particular in the range between 30 and 100 N / m 2 . More preferably, the flaps are designed so that they have an increasing torque with increasing position of the corresponding cyclone in the cascade. Preferably, one to five cascades of cyclones are used, in particular two to three cascades of cyclones.
Je Kaskade umfasst insbesondere zwei bis drei Zyklone. Innerhalb einer Kaskade können untereinander baugleiche Zyklone eingesetzt werden. Bei mehreren Kaskaden können diese untereinander baugleich sein. In particular, each cascade comprises two to three cyclones. Within a cascade, identical cyclones can be used. In case of several cascades these can be identical to each other.
Für eine weitere Abscheidung von Katalysator-Feststoffpartikeln kann der in der einen oder den mehreren Kaskaden von Zyklonen bereits weitgehend gereinigte Produktgas- ström zusätzlich über einen außerhalb des Wirbelschichtreaktors angeordneten Filter geleitet werden. Dieser kann insbesondere so ausgelegt sein, dass er Katalysatorpartikel mit einem Durchmesser < 15 μm zurückhält. Darüber hinaus wird im externen Filter auch Nickelchlorid, das sich bei der Reaktion bilden kann, zurückgehalten. Das Verfahren wird vorteilhaft unter Einsprühung von Inertgas durchgeführt. Bevorzugt wird in die mit Klappen ausgestatteten Zyklone - an der Innenwand des abgewinkelten Rohrendstückes, an der Stelle A, an der die Verlängerung der Mittellinie des Zyklonfallrohres die Rohrinnenwand trifft und/oder - an einer Stelle B, die stromabwärts der Stelle A angeordnet ist, und/oder For a further separation of catalyst solid particles, the product gas stream, which is already largely purified in one or more cascades of cyclones, can additionally be conducted via a filter arranged outside the fluidized-bed reactor. This may in particular be designed so that it retains catalyst particles with a diameter <15 microns. In addition, nickel chloride, which can form during the reaction, is retained in the external filter. The process is advantageously carried out under the injection of inert gas. Preferred is in the equipped with flaps cyclones - At the inner wall of the angled Rohrendstückes, at the point A, where the extension of the center line of the cyclone downcomer pipe meets the inner wall and / or - at a point B, which is located downstream of the point A, and / or
- an einer Stelle C am Zyklonfallrohr, bevorzugt an dessen unterem Ende Inertgas eingespült. Die Einspülung von Inertgas bringt folgende Vorteile: - At a point C at the cyclone downcomer, preferably flushed at the lower end of inert gas. The flushing of inert gas has the following advantages:
Sehr feine Feststoffpartikel dichten die Klappe ab, es kommt zum vollständigen oder teilweisen Defluidisieren des Katalysatorfeststoffes, die Feststoffpartikel stützen sich an der Wand ab und bilden Feststoffbrücken. Dann kann auf die Klappe keine ausrei- chend große Kraft mehr aufgebracht werden, um diese zu öffnen, d.h. die Klappe verstopft. Durch die Begasung werden die Feststoffpartikel gelockert, und die Klappe geöffnet. Very fine solid particles seal the flap, it comes to complete or partial defluidization of the catalyst solid, the solid particles are based on the wall and form solid bridges. Then, no sufficient force can be applied to the flap to open it, i. the flap is blocked. The gassing loosens the solid particles and opens the flap.
Die Einspülung von Inertgas kann an jeder der drei Stellen A bis C allein, oder in jeder beliebigen Kombination der Stellen A, B und C, durchgeführt werden. Inert gas sparging may be carried out at any of the three sites A to C alone or in any combination of sites A, B and C.
Ein weiterer Vorteil der Einspülung von Inertgas liegt darin, dass es möglich ist, über eine Differenzdruckmessung zwischen zwei Begasungsleitungen oder eine Differenzdruckmessung zwischen einer Begasungsleitung und dem Reaktorkopf die Funktion eines Trickle Valve zu überprüfen, da der Druckverlust ein Maß für die zwischen den beiden Messstellen abgeschiedene Feststoffmenge ist. A further advantage of inert gas flushing is that it is possible to check the function of a trickle valve via a differential pressure measurement between two gassing lines or a differential pressure measurement between a gassing line and the reactor head, since the pressure loss is a measure of the separation between the two measuring points Amount of solids is.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer Zeichnung sowie eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to a drawing and an embodiment.
In der Zeichnung zeigen im Einzelnen In the drawing show in detail
Figur 1 die schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Zyklons für den Einsatz im erfindungsgemäßen Verfahren, FIG. 1 shows the schematic illustration of a preferred embodiment of a cyclone for use in the method according to the invention,
Figur 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines Trickle Valve mit Darstellung der Aufhängung für die Klappe, mit Teildarstellung der Aufhängung für die Klappe in Figur 2A, Figur 3 die schematische Darstellung einer Draufsicht auf eine Klappe, Figur 4 die schematische Darstellung einer Technikumsanlage, die ein zur2 shows a preferred embodiment of a trickle valve with representation of the suspension for the flap, with partial representation of the suspension for the flap in Figure 2A, Figure 3 is a schematic representation of a plan view of a flap, Figure 4 is a schematic representation of a pilot plant, the one to
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens eingesetztes Zyklonfallrohr nachstellt, und die Implementing the method according to the invention used nachstellt cyclone downpipe, and the
Figuren 5 bis 7 die Ergebnisse von Versuchen mit der in Figur 4 dargestellten Technikumsanlage, mit unterschiedlichen Klappengewichten. FIGS. 5 to 7 show the results of tests with the pilot plant shown in FIG. 4, with different flap weights.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Merk- male. In the figures, like reference characters designate like or corresponding features.
Figur 1 zeigt schematisch einen Zyklon 1 mit einem zylindrischen oberen Teil 2 mit tangentialem Einlauf 3 für das Produktgasgemisch, das sich über einen konischen Teil 4 zu einem Zyklonfallrohr 5 verjüngt, mit zentralem Tauchrohr 6 im oberen Bereich des Zyklons für die Ableitung des von mitgerissenen Katalysatorpartikeln befreiten Produktgasgemisches, sowie mit einem Trickle Valve 7 am unteren Ende des Zyklonfallrohrs 5, umfassend ein abgewinkeltes Rohrendstück 8, das in der in der Figur dargestellten bevorzugten Ausführungsform zweistückig ausgebildet ist, sowie eine in einem Winkel α zur Vertikalen lose aufgehängte Klappe 9. Figure 1 shows schematically a cyclone 1 with a cylindrical upper part 2 with tangential inlet 3 for the product gas mixture, which tapers via a conical part 4 to a cyclone downfall tube 5, with central dip tube 6 in the upper part of the cyclone for the discharge of entrained catalyst particles liberated product gas mixture, as well as with a trickle valve 7 at the lower end of the cyclone downcomer 5, comprising an angled pipe end 8, which is formed in two pieces in the preferred embodiment shown in the figure, as well as a loosely suspended at an angle α to the vertical flap 9th
Figur 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des unteren Ende eines Zyklonfallrohres 5 mit sich darin anschließendem Trickle Valve 7, das ein abgewinkeltes Rohrendstück 8 umfasst. An der Stelle A, an der die Mittelachse des Zyklonfallrohrs 5 die Innenwand des abgewinkelten Rohrendstückes 8 trifft, ist beispielhaft ein Zuführstutzen für Inert- gas angeordnet. Das abgewinkelte Rohrendstück 8 endet in einem Winkel α, der geringfügig, vorliegend beispielhaft um 3°, von der Vertikalen abweicht. Am unteren Ende des Zyklonfallrohrs 5 Ist eine Aufhängevorrichtung 10 für die in Figur 2 nicht dargestellte Klappe (Bezugszeichen 9 in Figur 1 ) vorgesehen. Figur 2A zeigt eine vergrößerte Darstellung der Aufhängevorrichtung 10. FIG. 2 shows an enlarged view of the lower end of a cyclone downpipe 5 with a Trickle Valve 7 adjoining it, which comprises an angled pipe end piece 8. At the point A, at which the central axis of the cyclone downpipe 5 meets the inner wall of the angled pipe end piece 8, an inlet pipe for inert gas is arranged by way of example. The angled pipe end 8 terminates at an angle α, the slightly, in the present example by 3 °, deviates from the vertical. At the lower end of the cyclone downpipe 5 is a suspension device 10 for the flap, not shown in Figure 2 (reference numeral 9 in Figure 1) is provided. FIG. 2A shows an enlarged view of the suspension device 10.
Figur 3 zeigt die schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Klappe 9, mit beispielhaft zwei Öffnungen 1 1 im oberen Bereich der Klappe 9, über die die Klappe 9 in entsprechende Aufhängevorrichtungen 10 eingehängt wird. Figure 3 shows the schematic representation of a preferred embodiment of a flap 9, with two exemplary openings 11 in the upper region of the flap 9, via which the flap 9 is suspended in corresponding suspension devices 10.
Figur 4 zeigt die schematische Darstellung einer Technikumsanlage, die ein Zyklonfallrohr 5 mit Trickle Valve 7 simuliert. Über eine Feststoffdosierung 12 wird Feststoff in das Zyklonfallrohr dosiert, die Druckhaltung 13 simuliert den Unterdruck im Zyklonfallrohr und der abgeschiedene Feststoff wird auf der Waage 14 gewogen. Figure 4 shows the schematic representation of a pilot plant that simulates a cyclone downpipe 5 with trickle valve 7. About a solids dosage 12 solid is metered into the cyclone downcomer, the pressure maintenance 13 simulates the negative pressure in the cyclone downcomer and the separated solid is weighed on the balance 14.
Die Figuren 5 bis 7 zeigen die Ergebnisse der Ausführungsbeispiele, die auf einer in Figur 4 dargestellten Technikumsanlage durchgeführt wurden. Figures 5 to 7 show the results of the embodiments, which were carried out on a pilot plant shown in Figure 4.
Ausführungsbeispiele embodiments
In den Versuchen A und B wird das Produkt jeweils mit 30 kg/h in das Fallrohr dosiert bei einem eingestellten und geregelten Unterdruck von 850 mbar. Zudem wird eine kleine Begasungsmenge von ca. 200 L/h über den Begasungsstutzen zugegeben. Der Unterschied beider Versuche liegt in der Klappe bzw. deren Gewicht. In tests A and B, the product is metered into the downpipe at a rate of 30 kg / h at a set and regulated vacuum of 850 mbar. In addition, a small amount of gassing of about 200 L / h is added via the gassing. The difference between the two tests lies in the flap or its weight.
Im Versuch A (siehe Diagramm Versuch A) wird lediglich die Klappe (ca. 3 kg Eigengewicht) ohne Zusatzgewicht verwendet. Nach ca. 1 ,2 - 1 ,3 h öffnet sich die Klappe und es fließen knapp 35 kg Produkt raus. Das Fallrohr ist also leer nach jeder Öffnung und dementsprechend ist die Leckagegasmenge hoch. In experiment A (see diagram experiment A), only the flap (about 3 kg net weight) without additional weight is used. After about 1, 2 - 1, 3 h opens the flap and it flow out about 35 kg of product. The drop tube is thus empty after each opening and accordingly the amount of leakage gas is high.
Im Versuch B (siehe Diagramm Versuch B) wird nun diese Klappe mit 10 kg Zusatzgewicht verwendet. Auch hier geht die Klappe nach etwa 1 - 1 ,3 h auf. Die ausfließende Produktmenge beläuft sich dabei jeweils auf 25 - 35 kg. Das Fallrohr ist auch hier nach dem Öffnungsvorgang nahezu leer. Vergleicht man die Leckagegasmengen beider Versuche, so stellt man einen Unterschied fest. Im Versuch B ist diese Gasmenge im Durchschnitt etwas kleiner als im Versuch A. Da diese Gasmengen jedoch noch weiter minimiert werden sollen, werden im nächsten Versuch C weitere 10 kg auf die Klappe aufgebracht (Gesamtgewicht jetzt ca. 23 kg).  In experiment B (see diagram experiment B) this flap with 10 kg additional weight is now used. Again, the door will open after about 1 - 1, 3 h. The outflowing amount of product amounts in each case to 25 - 35 kg. The downpipe is also here almost empty after the opening process. If one compares the leakage gas quantities of both experiments, then one notes a difference. In experiment B, this gas quantity is on average slightly smaller than in experiment A. However, since these gas quantities are to be further minimized, in the next experiment C an additional 10 kg are applied to the valve (total weight now approx. 23 kg).
Im Versuch C (siehe Diagramm Versuch C) werden die Partikel ebenfalls mit 30 kg/h zudosiert und es wird mit ca. 200 L/h begast. Ab ca. 1 - 1 ,5 h rieselt der Feststoff kontinuierlich aber langsam aus dem Zyklonfallrohr raus. Während dieser Zeit sieht man weder im Druck noch in der Leckagegasmenge signifikante Schwankungen. Das bedeutet, dass die durch die schwere Klappe im Zyklonfallrohr gehaltenen Partikel die Klappenöffnung abdichten. In experiment C (see diagram experiment C), the particles are also metered in at 30 kg / h and gassed at about 200 L / h. From about 1 - 1, 5 h, the solid trickles out continuously but slowly out of the cyclone downpipe. During this time, there are no significant fluctuations in pressure or in the amount of leakage gas. This means that the particles held by the heavy flap in the cyclone downcomer seal the flap opening.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Chlor durch Gasphasenoxidation von Chlorwasserstoff an einem heterogenen, partikelförmigen Katalysator, in einem Wirbel- schichtreaktor, unter Erhalt eines Produktgasgemisches, das in Zyklonen (1 ), die im oberen Bereich des Wirbelschichtreaktors angeordnet sind, von mitgerissenen Katalysatorpartikeln befreit wird, umfassend einen zylindrischen oberen Teil (2) mit einem tangentialen oder spiralförmigen Einlauf (3) für das Produktgasgemisch, der sich an seinem unteren Ende über einen konischen Teil (4) in ein Zyk- lonfallrohr (5) verjüngt, sowie ein zentrales Tauchrohr (6) im oberen Bereich des1. A process for preparing chlorine by gas phase oxidation of hydrogen chloride on a heterogeneous particulate catalyst, in a fluidized bed reactor, to obtain a product gas mixture, which is freed of entrained catalyst particles in cyclones (1), which are arranged in the upper part of the fluidized bed reactor comprising a cylindrical upper part (2) with a tangential or spiral inlet (3) for the product gas mixture, which tapers at its lower end via a conical part (4) into a cyclone downpipe (5), and a central immersion tube (3). 6) in the upper area of the
Zyklons (1 ) zur Ableitung des von mitgerissenen Katalysatorpartikeln befreiten Produktgasgemisches, dadurch gekennzeichnet, dass Cyclone (1) for discharging the entrained catalyst particles freed product gas mixture, characterized in that
- eine bis sieben Kaskaden von jeweils zwei bis fünf hintereinander geschalteten Zyklonen (1 ) eingesetzt werden, wobei die Zyklone (1 ) jeder Kaskade, mit Ausnahme des jeweils zuerst durchströmten Zyklons (1 ), der so ausgelegt ist, dass darin mindestens 90 Gew.-% der mitgerissenen Katalysatorpartikel abgeschieden werden, am unteren Ende des Zyklonfallrohrs (5) jeweils ein Trickle Valve (7) aufweisen, umfassend ein abgewinkeltes Rohrendstück (8) sowie eine lose, in einem Winkel α zur Vertikalen aufgehängte Klappe (9), wobei der Winkel α und das Gewicht der Klappe (9) so ausgelegt sind, dass das Drehmoment der Klappe (9) bezogen auf den Durchmesser der Auslassöffnung aus dem abgewinkelten Rohrendstück (8) im Bereich von 2 bis 300 N/m2 liegt. - One to seven cascades of two to five cyclones (1) connected in series are used, wherein the cyclones (1) of each cascade, with the exception of the first through-flow cyclone (1), which is designed so that therein at least 90 wt. -% of entrained catalyst particles are deposited, at the lower end of the Zyklonfallrohrs (5) each have a Trickle valve (7) comprising an angled Rohrendstück (8) and a loose, at an angle α to the vertical suspended flap (9), said Angle α and the weight of the flap (9) are designed so that the torque of the flap (9) based on the diameter of the outlet opening from the angled Rohrendstück (8) in the range of 2 to 300 N / m 2 .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zyklonfallrohr (5) des jeweils zuerst durchströmten Zyklons (1 ) jeder der einen bis sieben Kaskaden in die Wirbelschicht getaucht ausgebildet ist. 2. The method according to claim 1, characterized in that the cyclone downpipe (5) of the respective first cyclone (1) formed by each of the one to seven cascades is immersed in the fluidized bed.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des unteren Endes des Zyklonfallrohrs (5) des ersten in der einen bis sieben Kaskaden angeordneten Zyklons (1 ) eine Prallplatte, beabstandet zum unteren Ende des Zyklonfallrohrs (5), angeordnet ist. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that below the lower end of the cyclone downpipe (5) of the first arranged in the one to seven cascades cyclone (1) a baffle plate, spaced from the lower end of the cyclone downpipe (5) is arranged ,
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zyklonfallrohr (5) des jeweils zuerst durchströmten Zyklons der einen bis sieben4. The method according to any one of claims 1-3, characterized in that the cyclone downpipe (5) of each cyclone flowed through the first to seven
Kaskaden ein abgewinkeltes unteres Rohrendstück aufweist. Cascades having an angled lower pipe end.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass eine bis fünf Kaskaden von Zyklonen vorgesehen sind. 5. The method according to any one of claims 1-4, characterized in that one to five cascades of cyclones are provided.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bis drei Zyklone (1 ) je Kaskade vorgesehen sind. 6. The method according to any one of claims 1-5, characterized in that two to three cyclones (1) are provided per cascade.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyklone (1 ) innerhalb einer Kaskade baugleich ausgebildet sind. 7. The method according to any one of claims 1-6, characterized in that the cyclones (1) are constructed identical within a cascade.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaskaden untereinander baugleich ausgebildet sind. 8. The method according to any one of claims 1-7, characterized in that the cascades are formed identical to each other.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Klappe (9) bezogen auf den Durchmesser der Auslassöffnung im Bereich von 10 bis 200 N/m2 liegt. 9. The method according to any one of claims 1-8, characterized in that the torque of the flap (9) based on the diameter of the outlet opening in the range of 10 to 200 N / m 2 .
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Klappe (9) bezogen auf den Durchmesser der Auslassöffnung im Bereich von 30 bis 100 N/m2 liegt. 10. The method according to claim 9, characterized in that the torque of the flap (9) based on the diameter of the outlet opening in the range of 30 to 100 N / m 2 .
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α der Klappe (9) zur Vertikalen im Bereich von 1 bis 5° liegt. 1 1. A method according to any one of claims 1-10, characterized in that the angle α of the flap (9) to the vertical in the range of 1 to 5 °.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Drehmoment der Klappe (9) mit aufsteigender Position des jeweiligen der Klappe (9) zugeordneten Zyklons (1 ) in der Kaskade zunimmt. 12. The method according to any one of claims 1-1 1, characterized in that the torque of the flap (9) increases with ascending position of the respective flap (9) associated with the cyclone (1) in the cascade.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der einen bis sieben Kaskaden von Zyklonen (1 ) ein Filter vorgesehen ist. 13. The method according to any one of claims 1-12, characterized in that downstream of the one to seven cascades of cyclones (1), a filter is provided.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-13, dadurch gekennzeichnet, dass in die mit Klappen (9) ausgestatteten Zyklone (1 ) 14. The method according to any one of claims 1-13, characterized in that in the flaps (9) equipped with cyclones (1)
- an der Innenwand des abgewinkelten Rohrendstückes (8), an der Stelle A, an der die Verlängerung der Mittellinie des Zyklonfallrohres (5) die Rohrinnenwand trifft und/oder - On the inner wall of the angled Rohrendstückes (8), at the point A, at which the extension of the center line of the cyclone downcomer pipe (5) meets the pipe inner wall and / or
- an einer Stelle B, die stromabwärts der Stelle A angeordnet ist, und/oder - At a point B, which is located downstream of the point A, and / or
- an einer Stelle C am Zyklonfallrohr, bevorzugt an dessen unterem Ende Inertgas eingespült. - At a point C at the cyclone downcomer, preferably flushed at the lower end of inert gas.
B09/0003PC B09 / 0003PC
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