HU230441B1

HU230441B1 - Eljárás klór elõállítására

Info

Publication number: HU230441B1
Application number: HU0105207A
Authority: HU
Inventors: Kiyoshi Iwanaga; Masayuki Yoshii; Tetsuya Suzuta
Original assignee: Sumitomo Chemical Co
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2016-06-28
Also published as: BR0008181A; EP1251100A1; US6713035B1; AU2000230735A1; ES2575532T3; HUP0105207A2; CN1212966C; KR101513299B1; EP1251100A4; CN1344224A; HUP0105207A3; WO2001060743A1; BR0008181B1; BRPI0008181B8; EP1251100B1; KR20020062150A

Description

A találmány tárgya eljárás klór előállítására oly módon, hogy hidrogén-kloridot hidrogén-klorid-tartalmú gázban oxidálnak oxigéntartalmú gázzal fix-ágyas reakciórendszerben, amely tartalmaz egy reakciózónát, amely tartalmaz egy katalizátorral töltött réteget, ahol a gáz felületi lineáris sebessége az oszlopban 0,70-3 m/sec.

Az eljárás szerint fenntartják a katalizátor stabil aktivitását, és a klórt jó termeléssel, stabilan lehet előállítani, minthogy a katalizátorral töltött rétegben elnyomják a túlmelegedő helyet, és a katalizátorral töltött réteget hatékonyan lehet használni.

A találmány tárgya eljárás klór előállítására.. A taiálmany közelebbről klór előállítására vonatkozik oly módon, hogy hidrogénklorídot hidrogén-kíorídöi tartalmazó gázban oxigénlartaimú gázzal oxidálunk.

A klór hasznos nyersanyag yinil-kiorid, foszgén stb, előállítására. és jól ismert, hogy a klórt bidrogén-kíorid oxidálásávai állítják elő. Így például bldrogén-klorldot molekuláris oxigénnel katalitikusán oxidálnák katalizátor jelenlétében, és így kapják a klórt. Az. eljárás folyamán rézbázis katalizátort, un, Deaoon katalizátort használnak, amelyről Ismeretes, hogy jó katalitikus hatása van, és különböző Deaoon katalizátorokat, pl, róz-kloridot, kálium-kioridot és különböző vegyüiefeket használnak harmadik komponensként, A Deaoon katalizátorokon kívül ismeretesek olyan eljárások, amelyekben krom-exídol vagy származékát vagy rutén-ozldot vagy származékát használják katalizátorként.

Minthogy azonban a híőrogén-kioriö oxidációs reakciója exófarm reakció (S'9 kj/moi klór), fontos, hogy a katalizétorraí töltött fázisban visszaszorítsák a íúlmelegadett helyet a katalizátor hőbomlásának csökkentése és a művelet stabilitásának és egyszerűségének fenntartásé szempontjából· Ezenkívül: a tál meleg edett hely a legrosszabb esetben a reakoiof túlpörgethatl, vagy a magas hőmérsékletű: gáz a reaktor anyagának korrózióját okozhatja a hidrogén-kloríd és/vagy a klór által.

A „Cataiyst” 33. kötet, 1. szám: (1991) leírja, hogy a tiszta hídrogán-klorid tiszta oxigénnel való reagéltatésa króm-oxíd katalizátor jelenlétében égy megy végbe, hogy a rögzített ágyas reakelórendszerban nehéz, eltárol -mi a túímelegeóetf helyet, és azért fluidágyas reaktort kell nasx.ná!ni praktikus készülékben.

Ilyen körülmények között a találmány egyik tárgye eljárás klór előállításéra oly módon, hogy a hidrcgén-kloridot hitírogén-kloridiaríaimú gázban oxidáljuk oxigéntartalma gázzal rögzített ágyas reakció-rendszerben, amelynek reakcíózénájs egy katalizátorral: töltött rétegből éli, amelyben a katalizátor stabil: aktivitását úgy tartjuk fenn, hogy a túlmolegedett helyet elnyomjuk a kaíailzéíorrai töltött rétegben, a Katalizátorral töltött réteget kihasználjuk, es ez a kataiiAktaszám; 95024-4700 SD'me * Λ-.

zátor költsége szempontjából, a berendezés költsége szempontjából, a műveleti költségek szempontjából és a művelet stabilitása és egyszerűsége szempontjából igen előnyös.

A találmány szerint ezt a célt úgy énük el., hogy a klór előállítása során bidrogén-klondot hidrogén-klorid-tartalmú gázban oxidálunk oxlgéntartalmó gázzal fix-ágyas reakciórendszerben, amely tartalmaz egy reakciözónát, amely tartalmaz egy katalizátorral töltött réteget, ahol a gáz felületi lineáris sebessége az oszlopban 0,70-3 m/sec.

A találmány szerint használt h-drogén-kiorid-tartalmú gáz bármilyen gáz lehet, amely a klertarfalrnű vegyüiet égési reakciójából, plrohzlséböl, vagy szerves vegyüietek íoszgénező, dehidrogénező klórezásábó! vagy kiórozási reakciójából vagy kemencében történő égésből származik,

A hldrogén-klorld koncentrációja a Indrogén-klorld-tartalmű gázban rendszerint legalább 10 térfogatok, előnyösen legalább 50 térfogatok, még előnyösebben legalább 00 térfogaiké. Ha a hldrogén-klorld koncentrációja 10 iérfogat%-nál alacsonyabb, akkor a keletkezett klór elválasztása és/vagy az el nem reagált oxigén újrahasznosítása esetében az újrahasznosítás bonyolulttá válhat,

A biörogén-klerldtöl eltérő komponensek, amelyek a hidrogénkiond-lartalmú gázban találhatók, lehetnek aromás klórozott szénhidrogének, pl. orto-diklór-benzol, monokíór-benzol stb; aromás szénin d rögének, pl. tol col, benzol stb,; alifás klórozott szénhidrogének, pl, vinli-kiorib, 1,2-diklór-etán, meth-klorid. etll-klorid, propii-kicrid, aiíü-klorid stb,;: alifás szénhidrogének, pl. metán, acetilén, ebién, propilén stb.; szervetlen gázok, pl. nitrogén, argon, széndioxid, szénmonoxíd, foszgén, hidrogén, karbonil-szuiíld, h-drogéo-szidííd stb.

A hidrogén-klorid és oxigén reakciója során az aromás klórozott szénhidrogének és az alifás klórozott szénhidrogének oxidálódnak, így széndioxid, víz és klór keletkezik, az aromás szénhidrogénok és alifás szénhidrogének oxidációjával széndioxid és víz keletkezik, a szénmonoxíd oxidációjával széndioxid, a foszgén oxidációjával széndioxid és klór keletkezik.

Az oxlgéntartalmó gázként oxigént vagy levegőt használunk. Az oxigént a szokásos ipari módszerekkel, pl. levegő nyomás-kilengési módszerével, levegő métyhűtési elválasztásával állíthatjuk elő.

Az oxidációhoz elméletileg szükséges moláris oxigénmennylség 1 mól hidrogén-kloridra 0,25 mól, előnyős, ha az elméletit meghaladó mennyiségű oxigént használunk, még előnyösebb, ha 1 mól hidrogénklóridra 0,25 - 2 mól oxigént alkalmazunk. Ha az oxigén mennyisége túl kevés, csökkenhet a hldrogén-klond átalakulása. Ha tói sok az oxigén mennyisége, akkor nehéz lehet a keletkező kiőr elválasztása az el nem reagált oxigéntől.

A jelen találmány szerint előnyösen a katalizátorral töltött fázist legalább 2 reakciózónára osztjuk., és ez oxigéntartalma gázt legalább két adagra osztjuk és bévisszük a megfelelő reakciözónákba. Az egyik eljárás az oxigéniartaimú gáz bevitelére részekre osztás közben abból áll, hogy a hidrogén-kloridot tartalmazó gáz egész térfogatát és az oxigénfartaimü gáz egy részét bevezetjük az első reakciózónába, és a reakciőelegyet az első reakciozónáhél is bevezetjük az oxigéniartaimú gáz maradékával együtt a második reakoiézónába. Az első reakoiózöna egy olyan reakciózónát jelent, amelybe először vezetjük be a nyers gázt, míg a második reákclózőna olyan raakeiözőnát jelent, amelybe az első reakeiózöna után vezetjük a nyersanyagot, Az oxigéntartalmú gáz osztott mennyisége, amelyet az. első reakciózónába vezetünk, 5-80 %, előnyösen 10-30 %, még előnyösebben 30 -- 60 % az oxigéntartalmú gáz egész térfogatára vonatkoztatva, Ha ez az osztott mennyiség túl kevés, akkor a második és következő reakolézőnákban nehéz szabályozni a hőmérsékletet,

A találmány szerinti oxidációs reakcióhoz használt katalizátor bármilyen ismert katalizátor lehet, amelyet a hidrogéo-kiorid oxidációjával történő kiér előállításához használunk, ilyen katalizátor lehet a réz-kierid, káiium-klorid és különböző vegyületek, mint harmadik komponensek, katalizátorok, pl, króm-oxid, katalizátorok, pl. ruténoxid etb. Szék közül előnyösek a rutén-oxiö katalizátorok és még előnyösebbek a ruién-oxidot és iiián-oxidot tartalmazó katalizátorok. A rután-oxsd-tartalmú katalizátorok leírása megtalálható a dP~A~1 ΟΙ 82104 és EP 930 184 sz. szabadalmi bejelentésekben, és a ruténoxidot és ti ián-oxi dói tartalmazó katalizátor leírása a dP~A~1Ö~ 194705 és 1P-A-1Ö-3385Ö2 sz. leírásban található, A katalizátorban levő rutén-oxid mennyisége előnyösen 0,1-20 tömegéé. Ha túl alacsony a rulén-öxid mennyisége, akkor a katalitikus aktivitás alaosony íe-béti így a hlőrogén-klorid átalakulása csökkenhet. Ha a ruténoxíd töt nagy mennyiségű, akkor töt költségessó vélik a katalizátor,

A katalizátor formája bármilyen szokásos forma lehet, pl, gömb alakú részecske, henger alakú peliet, extrudáit forma, gyurőforma, lépsají-förma vagy megfelelő mérető granulátum, amelyet ez olvasztott anyag őrlésével és átszltáiásávai állítunk elő, A katalizátor mérete előnyösen 10 mm vagy ennél kevesebb. Ha a katalizátor mérete meghaladja a 10 mm-f, akkor csökkenhet a katalitikus aktivitás. Bár a katalizátor méretének alsó határa nem korlátozott, a katalizátor mérete legalább 0,1 mm, minthogy a katalizátorral töltött réteg nyomásvesztesége tűi kis méret esetén no, így a katalizátor mérete gomb alakú részecske esetében a gömb átmérőjét jelenti, a henger alakú peliet esetében a kereszt metszet átmérőjét, vagy más formák esőiében a kereszimefszet legnagyobb méretét jelenik

Általában a használt ketalizáfor térfogétól úgy választjuk meg, hogy a térfogat és a hidrogén-klorld utánpótlást sebességének arányé normális állapotban (GHSV) 10 ~ 20,000 őra'A

A nyersanyagok áramlási iránya nem korlátozott a reakciőzonábán, és felfelé vagy lefelé irányuló áramot használhatunk.

A roakoiönyomás rendszerint ú, 1 - 5 MPa. A reakció hőmérséklete előnyösen 200 - 500 'C, még előnyösebben 200-380 ^ÖC. Ha a reakció hőmérséklete túl alacsony, akkor csökkenhet a hldrogénklorid átalakulása. Ha a reakció hőmérséklete tői magas, a katalizátor komponens illékonnyá válhat.

A reekolczőna, amely katalizátorral töltött rétegből áll, olyan zóna, amely lényegében csak a ksfslizá torrab a katalizátor ős a katalizátor hígítására szolgáló semleges anyag elegyévsl, a katalizátor és hordozó elegyéveb vagy lényegében a katalizátor és a katalizátor hígítására szolgáló hatástalan anyag és hordozó elegyévei van töltve. A hatástalan anyagot a katalizátorral töltött rétegből álló re a kel óz ón a felső és alsó részébe vagy csak az egyikbe egyaránt tölthetjük. A csak inaktív anyaggal töltött réteget azonban nem tekintjük reakciózónának,

A találmány szerinti eljárásban az oszlopban levő gáz felületi lineáris sebessége O.70-3 m/sec, Ezáltal elnyomjuk a kaializálorral töltött rétegben a túlmelegedési helyet, a katalizátorral töltött helyet hatékonyan használlak úgy, hogy fenntartjuk a katalizátor stabil aktivitását, ás id termeléssel stabilan állíthatjuk elő a klórt. Ennek megfelelően a katalizátor, a berendezés és a művelet költségeit., a művelet' stabilitását és egyszerűségét megfelelő szinten tartjuk. Az oszlopban levő gáz felületi ImeáriS sebessége a katalizátorral töltött rétegbe töltött valamennyi gáz ossz utánpótlási sebességének arányát jelenti a csöreaktor keresztmetszeti területéhez viszonyítva normális állapotban (0 ^;C. 0,1 MPa).

A találmány szerint előnyős, ha az eljárást tízágyas reakciórenöszerben hajtjuk végre, amelynek reakolőzónája legalább két katalizátorral töltött rétegből áh a reaktorban, mert a katalizátorral töltött rétegeket hatékonyan alkalmazzuk, és így stabilan, jó termeléssel állítjuk elő a klórt. Legalább két katalizátorral töltött réteg elöálirtásához a katalizátorral töltött réteget a csöreakiorhan legalább két reakoiézönává osztjuk a reaktor lengelyírányában, és különböző aktivitású katalizátorokat, készítményeket és/vagy részecskeméreteket töltünk legalább két reakciózónába, vagy a katalizátor legalább kát részét inaktív anyagból és/vagy különböző higitásí arányú hordozóból álló töltőanyaggal hígítjuk és legalább két reakeíőzonába töltjük, vagy a katalizátort és a hatástalan anyagból és/vagy hordozóból álló hígítóval töltött katalizátort legalább köt reakciőzönába töltjük. Általában két egymást követő reakoiözéna közvetlenül érintkezik egymással, de a hatástalan anyagot a reakciózónák közé tölthetjük. A csak inaktív anyaggal töltött réteget azonban nem tekintjük reakciőzőnának.

Ahogy nö a katalizátorral töltött rétegek száma, hatékonyabban használhatjuk a katalizátorral töltött rétegeket. Ipari szempontból a reakoiózőnák száma rendszerint 2-20, előnyösen 2-8, még előnyösebben 2-4, Ha a reakciózónák száma fúl négy, akkor a folton katalizátorok fajtája nőhet úgy, hogy az eljárás kevésbé gazdaságossá válik.

A jelen találmányban a katalizátorral töltött réteget előnyösen iegaíább 2 reakoiézönává osztjuk, és az első reakciózóna aránya 70 tömeg% vagy ennél kevesebb, még előnyösebben 30 tÖmeg% vagy ennél kevesebb, Még előnyösebben a reakciózónákat lényegében csak katalizátorral, vagy katalizátor és inaktív anyag elegyévei vagy a katalizátor és hordozó elegyévei, vagy a katalizátor, inaktív anyag és hordozó elegyével tolljux úgy, hogy az első reakmözóna aránya

7Ö térfogaidé vagy kevesebb még előnyösebben 30 térfogatié vagy kevesebb, és a második reakciózóna hőmérséklete legalább § ^:;C~kai, előnyösen legalább 10 *C-ka1 magasabb, mint az első reakctőzóna hőmérséklete: vagy az első reakciózóna aránya 70 térfogatié vagy kevesebb, még előnyösebben 30 térfogatié vagy kevesebb, és a második reakciózóna aktivitása rendszerint legalább 1,1-szer nagyobb, előnyösen legalább 1,5-szer akkora, mint az első reskcjózónáé, vagy az első reakoiézóna aránya 70 térfogaidé vagy kevesebb, még előnyösebben 30 térfogaidé vagy kevesebb, és a második reakciózóna hőmérséklete rendszerint legalább δ ^í:C-kal. előnyösen legalább 10 ^:'C-kal magasabb, mint az első reá kei özén áá, és a második reakciózóna aktivitása rendszerint legalább 1,1-szer, előnyösen 1,5-szer akkora, mint az. első reakcíözónáé. így a reakciózónában az aktivitás fmof-HGIfmi-reakoiőzőne.perc} egy olyan értéket jelent, amely kapónk, hogy e bidregáh-kiortd reakció aktivitásának termékét elosztjuk a katalizátor egységnyi tömegével és egység idővel (moíHCi/g^ketalizátor.perc), és a íoiibtt katalizátor mennyiségét (gkatalizátor) elosztjuk a reakclözőna térfogatával (ml-reakcíözőna). A hidrogén-kicrig reakció aktivitását egységnyi katailzátorfömegre és egységnyi időre vonatkoztatva abból a kiórmennylségből számítjuk, amelyet úgy kapunk, hogy hldrogén-kloridot és oxigént reagáltatonk oly módon, hogy 0,5 mól oxigén/1 mól hidrogén-klöfldot viszünk be a katalizátor térfogatának arányában, hogy a nidrogén-klorid bevezetési mennyisége normális állapotban (0 ^<yC, 0,1 MPa) 4.400 és 4.800 óra'¹ között legyen 8,1 MPa reakciónyomásnál és 280 °C-os reakcióhőmérsékleten.

Az első reakciözönában a reakció sebessége nagy, minthogy a reagensek koncentrációja, azaz a hidrogén-klorid és az oxigén koncentrációja is magas. Ezért például ha egy fix-ágyas reakcióról ven szó höcsere rendszerrel köpeny alkalmazásával, akkor az első reakcl őzé na belépési oldalén tóim elégedett hely jön let re. Ugyanakkor az első reakclözőna kijáratának hőmérséklete megközelíti a fűtőanyag hőmérsékletét. Há az első reakclözőna aránya meghaladja a 70 iérfogatlé-oh akkor a fűiőetegy hőmérsékletéhez közeli hőmérsékletű rész a köpenyben nő, és így nem lehet hatékonyan használni a katalizátort.

A találmány szerbit a katalizátorral töltött réteget legalább két reakciózónává osztjuk a reaktor tengelyének irányában, és a reakelőzónákst előnyösen esek a katalizátorral, a katalizátor és inaktív anyag etegyévet, a katalizátor és hordozó· elegyével, vagy a katalizátor, az inaktív anyag és a hordozó-«legyével töltjük meg ügy, hogy az első raakoiözónában lesz a legnagyobb a hővezetés, még előnyösebben úgy, hogy a reakciózónákban a hővezetés fokozatosan csekken az első reakoiózönábót az utolsó reakcíózónáig a gáz áramlásának Irányában.

Az utolsó reakciózóna az a reakciőzóna, amelybe utoljára vezetjük a nyers gázt. A reakciózóna hővezetése a reakciózónába töltőit anyagok hővezetéséi jelenti.

A nyersanyagok belépési oldalán a reakeiőzőnában a reakció sebessége magas, és nagy hőmennyiség keletkezik az oxidációs reakcióban, minthogy magas a tudrogén-klorid és oxigén koncentráció is. Ennek megfelelően akkor tudjak elnyomni a túlmelegedési helyet, ha a viszonylag magas hővezetésű katalizátort a belépési oldalon töltjük a reakciózónába, illetve zónákba.

A jelen találmány szerint a katalizátorral töltött réteget legalább két reekclőzőnává észtjük a reaktor tengelyirányában, és a reakciózónákat előnyösen megtöltjük a katalizátorral, a katalizátor ás inaktív anyag: elegyével, a katalizátor ás hordozó elegyével, vagy a katalizátor, inaktív anyag és hordozó elegyével úgy, hogy a reakciózónák aktivitása fokozatosan no az első reakciózónáből az utolsó reakciózónáig a gázáramlás irányában. Ezáltal a szomszédos reakciőzőnák közötti bömérséklef-külenbség csökken, és így könnyen stabilan tarthatjuk a műveletet.

A jelen találmány szerint a katalizátorral töltött réteget legalább két reakciózónává osztjuk a reaktor tengelyének irányában, és a reakciőzóttákat előnyösen a katalizátorral, a katalizátor és inaktív anyag elegyével, a katalizátor és hordozó elegyével vagy a katalizátor, ez inaktív anyag és hordozó elegyével télijük meg úgy. hogy az utolsó reakciózóna aktivitása nagyobb legyen, mint az utolsó reakciözónát közvetlenül megelőző reakcíózónáé, és az utolsó reakciózónában leve túlmelegedett helyet alacsonyabb hőmérsékletűvé teszszűk, mint a reakciőzóna hőmérséklete. Ha az utolsó reakciőzóna aktivitása kisebb, mint az utolsó reakc-őzönát megelőzőé, akkor az

-δutolsó reakeiózőnában a tülmeiegsdett hely nagyobb, mint az utolsó reakciözőnáf közvetlenül megelőző roakcíózőnábon levőé, a hlőrogén-klorld konverziója csökkenhet a kémiai egyensúly Összetétel© miatt minthogy a hidrdgén-klorid: klórrá és vízzé alakulása a bidrogén-klorid oxigénnel történő oxidációjával egyensúlyi reakció.

A jelen találmány szerint a katalizátorral töltött réteg legalább két reakolózőnára oszlik a reaktor tengely-irányában, és az utölsé reskclózona kijáratánál a gáz hőmérsékleté előnyösen 200 és 350 ‘C közötti, még előnyösebben 200 és 320 *C között van. Amikor a gáz hőmérséklete az utolsó reakclőzőna kijáratánál meghaladja a 35Ü *Coi, csökkenhet a hidrogén-klorid konverziója a kémiai egyensúlyt összetétel miatt, minthogy a hidrogén-klorid átalakulási reakciója a hidrogén-klorid oxigénnel történő oxidációja útján klórrá és vízzé egyensúlyi reakció.

A jelen találmány szerint a reekclőzóna hőmérséklete, amely katalizátorral töltött rétegből áll, előnyösen szabályozható egy hőcserélő rendszerrel, minthogy a reakció hőt kielégítően távoli tjük el, és 'fenntartjuk a művelet stabilitását és egyszerűségét. A hőcserélő rendszer jelentése egy olyan rendszer, amely a katalizátorral töltött csőreaktoron kívül egy köpenyből áll, amely a köpenyben a reakcióval gerjesztett reakciőhő fűtőközeggel történő eltávolítására szolgák

A hő őse re rendszerrel szabályozna lehet a reaktorban a katalizátorral töltött rétegből álló reakclézóna hőmérsékletét a köpenyben levő fűtőközeggel. Az ipari eljárás során használhatunk egy köpeny-és-csö hőcserélő típusú fix-ágyas többcsövű reaktort, amelyben a cső-reaktorok. sorba vannak kapcsolva, és párhuzamosan elrendezett katalizátorral töltött rétegű reakolözönákat tartalmaznak, és a köpeny a csőreektorok körül helyezkedik el. A kőcsere rendszeren kívül használhatunk egy elektromos kemencerendszert, de annak az a problémája, hogy nehéz a reakciózöna vagy -zónák hőmérséklet szabályzása.

A fűtőközeg lehet például olvasztott só, gőz, szerves vegyöletek, olvasztott fémek stb. Előnyösek ezek közöl az olvasztott só vagy gőz a hőstabilltás és a kezelési egyszerűség szempontjából, és az olvasztott ső előnyösebb a jó hőstabilltás szempontjából. Az olvasztott fém költséges és nehezen kezelhető. Az olvasztott só összetéfe8

I© lehet pl. 50 tömeg% káiium-nítrát és 50 főme.g% nátrium-nitrit, az 53 tömegé kálium-nitrát 40 fömeg% nátrium-nitrit és 7 tőmeg% nátrium-nitrát elegye. A szerves vegyüiet lehet pl. DOWTRERM Á (dlfení'l-oxid és dlfenll etegye) sfb,

A |eien találmányban a katalizátorral töltött rétegből álló reak·oiézönák hőmérséklete előnyösen legalább két független hőmérsékletű szabályzórendszerrel ellenőrizhető, minthogy a katalizátorral tölteti réteget úgy használjuk, hatékonyan, hogy a klórt jó termeléssel állítsuk elő.. Ehhez a következő módszereket használhatjuk;

A katalizátorra: töltött réteget, legalább két reakciózónává osztjuk a reaktor tengelyirányáfean,. és a reakclózőnák. hőmérsékletét hőcsere rendszerrel és egy hőmérséklet-szabályzó rendszerrel szabályozzuk, mely utóbbi eltér a hőcsere rendszertől; különálló köpenyeket alkalmazunk legalább két reakció-zónán, és a fűtőközegei függetlenül cirkuláitatjok a különálló köpenyekben a reakciözönák hőmérsékletének szabályzására; vagy a köpenyt legalább két szekcióvá osztjuk eiválasztásökkai, és a fűtőközeget egymástól függetlenül, clrkuláitatjuk az elválasztott szekciókban a reakció-zónák hőmérsékletének szabályzására; vagy ezen módszereket kombináljuk. Az elválasztó részékot közvetlenül hegesztéssel rögzíthetjük a osÖreakforokhoz, bár egy- közt lehet hagyni az egyes· elválasztások és a csőreaktor között olyan mértékig, begy a fűtőközeg lényegében függetlenül áramolhasson, A fűtőközeget a köpenyben előnyösen a köpeny aljától a tetejéig áramoltatjuk ügy, hegy ne legyen üreg a közegben. Ahogy nő azon reakciözönák száma, amelyeket függetlenül szabályzunk, a reakciőzónekat annál hatékonyabban használhatjuk. A kereskedelmi műveletben a reakciözönák száma rendszerint 2-20, előnyösen 2-3, még előnyösebben 2-4 között változik. Ha nő- a reakciőzóh-ák száma, amelyeknek szabályozni keli a hőmérsékletét, a hőmérséklet szabályzására használt készülékek száma is nő, és ez kereskedelmi szempontból hátrányos lehet.

A találmány szerint a katalizátorral töltött réteget legalább két. reakcíózőnává osztjuk a reaktor tengelyirányúban, és az összes reakciézóna hőmérsékleti szabályzását előnyösen hőcserélő rendszerrel végezzük, minthogy a reakcióhőt kielégítően eitévöiitjuk és fenntartjuk a müveiét stabilitását és egyszerűségét.

-10-A cső reaktor belső átmérője rendszerint 10-50 mm, előnyösen 10-40 mm, még előnyösebben 10-30 mm. Ha. á c-séreakter' belső átmérője túl kicsi, ekkor tül nagy számú csörsaktörrs lehet szükség, hogy elérjük e hldrogén-klerid megfelelő áferesztését az ipari mérető reakció berendezésben Amikor tál négy a csőreaktor belső átmérője, akkor a katalizátorral töltött rétegben túlságosan nagy túimelegedett hely keletkezhet,

A osöreaktor belső átmérőjének (0) aránya a katalizátor méretéhez (d), azaz D/d, rendszerint 5/1 - 100/1, előnyösen 5/1 ~ 50/1, még előnyösebben 5/1 - 20/1, Amikor fúl kicsi a D/ö, akkor túlmelegedési hely keletkezhet a katalizátorral töltött rétegben, vagy túl sok cső-reaktorra lehet szükség, hogy elérjük a bldrogán-xiorid megfelelő áferesztését az Ipari méretű reakció berendezésen. Armko-r ez az erény túl nagy, akkor túlmelegedési hely keletkezhet a katalizátorral töltött rétegben, vagy nőhet a katalizátorral töltött rétegben a nyomás vesz te ség,

A jelen találmányt a következő példákkal lllosztrálmk.

1. példa

Reaktorként tlx-ágyas reaktort használónk, amely a hőmérséklet mérésére egy 5 mm külső átmérőjű csöbörbe la ital ellátott ntkkeí esőreaklorbói all, melynek belső átmérője 18 mm, hossza 1 m, és fel van szerelve egy olvasztott sót, mint melegítő közeget tartalmazó köpennyel (káilnm-nitrát/nátriom-nitrit - 1/1 tömeg). A esőreaktprfean

99,4 g :(1QO ml) gömbkalattzátort használunk, amely 6,8 tömeg% rotén-oxiö/1-2 mm átmérőjű anetáz kristály tltán-dloxidból áll, és ezzel töltjük meg a csöreaktort katalizátorral töltött réteg képzésére. A katalizátorral töltött réteg felső és .alsó részébe 238- g ás 184 g a«AI₂O₃gömböket töltünk, melyek 2 mrn-es átméröjöek (SSA 995, IMIKKATO Co,, Ltd.}, A fenti katalizátort a JP-A-10-338S02 sz, japán szabadalmi leírás szerint átütjük elő és újra felhasználjuk, miután 899 érát használtok.

vagy több térfogatié hidrogén-kloridot és 99 térfogatié oxigént adagolunk 8,4 l/perc áramlási sebességgel (normális állapot} és

4,7 l/perc áramlási sebességgéi (normális állapot), és 30 mm belső átmérőjű, a hőmérséklet mérésére 8 mm külső átmérőjű esöborkolaftai ellátott előmelegítő nikkelcsőben melegítjük, melyet elektromos kemencében 380 ^!7€-on melegítünk, miközben a vizet 0,756 g/perc sebességgel' adagoljuk 2 mm belső átmérőjő rozsdamentes acél előmelegítő csőben gőz fejlesztésére. Ezután a hldrogén-klorld és oxigén előmelegített elegyét és a gőzt összekeverjük és lefelé áramoltatjuk a csőreaktor tetejéről az alja irányába, A bidrögénklorid:oxígén:víz mőiaránya 10:5:1, és a GHSV 5.,039 öra'\ a felületi lineáris sebessége a gáznak 1,1 m/seo.

A köpenyben az olvasztott só hőmérséklete- 336 ^öC, a katalizátor fázis reakcióhőmérséklete a belépésnél 337 ^QC, a kilépésnél 356 ¹ C és a forró területen 388 ^ÖC. Ebben az esetben a esőreaktor belépésének nyomása 0,12 MPe-G. A kilépő gázt összegyűjtjük a káliumjodid vizes oldatában úgy, hogy a fejlesztett klór, az el nem reagált hidrogén-klórid és a fejlesztett viz az oldatban abszorbeáiódik. Ezután a fejlesztett klór és az el nem reagált hldrogén-klorld mennyiségét jod.ometriésan és semlegesítési bírálással mérjük, A hldrogénkioFid kloriddá alakulása 21,6 %-os volt.

1. összehasonlító példa

A reakciót az 1. példához hasonlóan hajtjuk végre azzal a különbséggel, hogy a katalizátor mennyiségét 46,1 g-ra (49 ml) változtatjuk, és a hidregén-kíoridot, oxigént és vizet 4,7 l/perc, 2,3 l/perc, 0,376 g/perc sebességgel adagoljuk, A bldrogén-kiorid;exigén:viz mőiaránya 10:6:1, e GHSV 6,781 óra'7 és a gáz felületi lineáris sebessége 0,54 m/see.

Az olvasztott só hőmérséklete 336 C, de a forró terület hőmérséklete a katalizátor rétegben meghaladja a 389 °C-et, és így nem lehet szabályozni.

2, összehasonlító példa

A reakciót az 1, példában leírt módon hajtjuk végre azzal a különbséggel, hogy a katalizátor mennyiségét 18.8 g-ra (20 ml) változtatjuk, és a hídrogén-klorldöí, oxigént és a vizet 1,3 l/perc, 0,9 l/perc és 0,151 g/perc sebességgel adagoljuk, A hidrogén-klorid:oxigén:víz mólaránya 10;5;1, a GHSV 5,724 óra'\ és a gáz felületi lineáris sebessége 0,22 m/seo.

Az olvasztott só hőmérsékleté 338 ^C, de a katalizátor rétegben a forró folt hőmérséklete meghaladja a 360 °€~ob és igy nem lehetett szabályozni.

ΐ 0^:ϊχ<.

$

A fentieknek megfelelően a találmány szerint a kaíaíízátorraí töltött fázisban a túlmelegedési helyet elnyomjuk, és így a katalizátorral töltött réteget hatékonyan használhatjuk a klór előállítási eljárásban, amely abból ált hogy bidfogén-kloridot hidrogén-ktorid-fartaimú gázban oxigéntartalmú gázzal oxidálunk, A katahzátör aktivitását stabilan tartjuk, a klórt jó termeléssel, stabilan kapjuk. A találmány szerinti eljárás tehát előnyös eljárás klór előállítására a katalizátor, a berendezés költsége, a műveleti költségek és művelet stabilitása és egyszerűsége szempontjából

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims

1. Eljárás klór előállítására, azzal jellemezve, hogy hidragén-kioridol bidrogén-klond-tarfalmö gázban oxidálunk óxlgéhtartalmű gázzal fix:~ágyas reakoiörendszerben, amely tartalmaz egy reakciózánát, amely tartalmaz egy katalizátorral töltött réteget, ahol a gáz felületi lineáris sebessége az oszlopban 0,70-3 m/seo.

2, Az 1, igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy ez oxidációt ftx-ágyas reakoiörendszerben haj tj.uk végre, amely legalább két reakoiözonát tartalmaz, amely katalizátorral töltött réteget tartalmaz.

3, A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alsó reakciözőna, amelybe a nyersanyagokat először adagoljuk, aránya a legalább két reakeiozönábói álló teljes térfogathoz 70 térfogatai vagy ennél kevesebb.

4. A 3, igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második reakoiózéna, amelybe az első reakciözóna után a nyersanyagokat adagoljuk, hőmérséklete legalább 5 ^cC-kal magasabb, mint az első reakolözönáé.

5. A 3. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a második reakelózőhában az aktivitás legalább 1,1 -szerese az első reakoiózőnáenak.

6. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reakciözőna csak a katalizátorral, a katalizátor és egy Inaktív anyag elegyévei, a katalizátor és egy hordozö elegyével vagy a katalizátor, az inaktív anyag és a hordozö elegyévei van töltve úgy, hogy az első reakciózónában lesz a legnagyobb a hővezetés.

-137. A 2. igénypont szerint) eljárás, azzal jellemezve, hogy a réekclózónák a katalizátorral, a katalizátor ás egy inaktív anyag elegyével, a katalizátor és egy hordozó elegyével vagy a katalizátor, az Inaktív anyag és a hordozó eiegyével vannak töltve ó_:gy, hogy a reakciózónákban a hővezetés egymás után csökken az első reakclőzónátóí az utolsó reakcíőzónáig, melybe utoljára adagoljuk a nyersanyagokat a gáz áramlása irányában.

8. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reekciőzönák csak a katalizátorral, a .katalizátor és egy inaktív anyag elegyéve), á katalizátor ás egy hordoz-ó elegyével vagy a katalizátor, az inaktív anyag és a hordozó elegyével vannak töltve égy, hogy a reakciózőnák aktivitása szukcesszive no az első reakolózőnátöl az utolsó reakciózónáig, a gáz áramlásának irányában.

9. A 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a reakciózónák csak a katalizátorral, a katalizátor és egy Inaktív anyag elegyével, a katalizátor és egy hordozó elegyével vagy a katalizátor, ez inaktív anyag és a. hordozó ©legyével vannak töltve úgy, hogy az utolsó reakoiózóna aktivitása nagyobb, mint az utolsó rsakciózónát közvetlenül megelőző reakciózónáé, és az utolsó reakciózónában a túlmelegedett helyet kisebbé alakítjuk, mint az utolsó reekciózőnát közvet lenül megelőző re akcióz ón óban levőt.

10. A 2. igénypont szerint) eljárás, azzal jellemezve, hogy az utolsó reakoiózóna kijáratánál a gáz hőmérséklete 2ÖÖ-3SG ®C között van.

11, Az 1, igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a katalizátorral töltött réteget tartalmazó reakciózőnák hőmérsékletét hőcserélő rendszerrel szabályozzuk.

12, Az 1, Igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a katalizátorral töltött réteget tartalmazó reakciőzónák hőmérsékletét legalább két független hőmérsékiet'szahslyző rendszerrel szabályozzuk.

13. A 2. Igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az oxigéntartaimü gáz térfogatát megosztjuk ás a reakciózónákba adagoljuk.