JP2012091977A - Method for producing chlorine - Google Patents

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航平 関
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing chlorine useful as a raw material for e.g., vinyl chloride or phosgene by satisfactorily oxidizing an organochlorine compound.SOLUTION: Chlorine is produced by oxidizing an organochlorine compound in a mixed gas containing the organochlorine compound and oxygen and not containing hydrogen chloride or hydrogen with oxygen in the presence of a ruthenium catalyst to oxidize the organochlorine compound. As the ruthenium catalyst, a supported ruthenium oxide catalyst composed of at least one member selected from the group consisting of titanium oxide and alumina and ruthenium oxide supported thereon is desirable.

Description

本発明は、ルテニウム触媒の存在下、有機塩素化合物及び酸素を含有し、かつ塩化水素及び水素を含有しない混合ガス中の有機塩素化合物を酸素により酸化する塩素の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing chlorine in which an organic chlorine compound in a mixed gas containing an organic chlorine compound and oxygen and not containing hydrogen chloride and hydrogen is oxidized with oxygen in the presence of a ruthenium catalyst.

有機塩素化合物は、化学工業において有機溶媒や種々の有機化合物の製造原料等として広く使用されている。使用後に排出される有機塩素化合物は、従来、焼却等により分解処理されることが知られているが、有機塩素化合物の使用過程において反応や分解により副生する塩化水素が含まれうるので、処理時の機器の腐食や損耗を防止するために、使用後に排出される有機塩素化合物から塩化水素を除去した後に分解処理されることが知られている。塩化水素を含まない有機塩素化合物の処理方法として、例えば、特許文献1には、燃焼火炎中にアルカリ金属化合物を共存させ、塩化水素を含まない有機塩素化合物ガスを供給することにより、該ガス中の有機塩素化合物を分解する方法が提案されている。   Organochlorine compounds are widely used in the chemical industry as organic solvents and raw materials for producing various organic compounds. Organochlorine compounds discharged after use are conventionally known to be decomposed by incineration, etc., but they may contain hydrogen chloride produced as a by-product due to reaction or decomposition during the use of organochlorine compounds. In order to prevent corrosion and wear of the equipment at the time, it is known that the decomposition treatment is performed after removing hydrogen chloride from the organic chlorine compound discharged after use. As a method for treating an organic chlorine compound that does not contain hydrogen chloride, for example, in Patent Document 1, an alkali metal compound is allowed to coexist in a combustion flame, and an organic chlorine compound gas that does not contain hydrogen chloride is supplied. A method for decomposing organochlorine compounds has been proposed.

特開2001−328950号公報JP 2001-328950 A

近年、環境問題や処理コストの観点から、使用後に排出される有機塩素化合物の有効利用が望まれている。しかしながら、前記従来の方法では、有機塩素化合物の有効な再資源化には至らないという問題があった。そこで、本発明の目的は、有機塩素化合物を良好に酸化して、塩化ビニル、ホスゲン等の原料として有用な塩素を製造する方法を提供することにある。   In recent years, effective use of organochlorine compounds discharged after use has been desired from the viewpoints of environmental problems and processing costs. However, the conventional method has a problem that the organic chlorine compound cannot be effectively recycled. Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for producing chlorine useful as a raw material for vinyl chloride, phosgene and the like by satisfactorily oxidizing an organic chlorine compound.

本発明者は鋭意検討したところ、ルテニウム触媒の存在下で、有機塩素化合物及び酸素を含有し、かつ塩化水素及び水素を含有しない混合ガス中の有機塩素化合物を酸素により酸化することにより、有機塩素化合物を良好に酸化して塩素を製造することができるという新たな知見を見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that an organic chlorine compound is oxidized by oxidizing an organic chlorine compound in a mixed gas containing an organic chlorine compound and oxygen and not containing hydrogen chloride and hydrogen with oxygen in the presence of a ruthenium catalyst. The present inventors have found a new finding that chlorine can be produced by satisfactorily oxidizing a compound, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の塩素の製造方法は、以下の構成からなる。
(1)ルテニウム触媒の存在下、有機塩素化合物及び酸素を含有し、かつ塩化水素及び水素を含有しない混合ガス中の有機塩素化合物を酸素により酸化する塩素の製造方法。
(2)前記ルテニウム触媒が、担体に担持されてなるルテニウム触媒である前記(1)に記載の製造方法。
(3)前記ルテニウム触媒が、担体に酸化ルテニウムが担持されてなる担持酸化ルテニウム触媒である前記(1)に記載の製造方法。
(4)前記担体が、酸化チタン及びアルミナからなる群から選ばれる少なくとも1種である前記(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法。
(5)前記有機塩素化合物が、四塩化炭素、テトラクロロエチレン及びヘキサクロロエタンからなる群から選ばれる少なくとも1種である前記(1)〜(4)のいずれかに記載の製造方法。
(6)前記混合ガス中の有機塩素化合物の含有割合が、1体積%以上である前記(1)〜(5)のいずれかに記載の製造方法。
That is, the chlorine production method of the present invention has the following configuration.
(1) A method for producing chlorine in which an organic chlorine compound in a mixed gas containing an organic chlorine compound and oxygen and not containing hydrogen chloride and hydrogen is oxidized with oxygen in the presence of a ruthenium catalyst.
(2) The production method according to (1), wherein the ruthenium catalyst is a ruthenium catalyst supported on a carrier.
(3) The production method according to (1), wherein the ruthenium catalyst is a supported ruthenium oxide catalyst in which ruthenium oxide is supported on a carrier.
(4) The production method according to any one of (1) to (3), wherein the carrier is at least one selected from the group consisting of titanium oxide and alumina.
(5) The production method according to any one of (1) to (4), wherein the organic chlorine compound is at least one selected from the group consisting of carbon tetrachloride, tetrachloroethylene, and hexachloroethane.
(6) The manufacturing method in any one of said (1)-(5) whose content rate of the organochlorine compound in the said mixed gas is 1 volume% or more.

本発明によれば、有機塩素化合物及び酸素を含有し、かつ塩化水素及び水素を含有しない混合ガス中の有機塩素化合物を酸素により良好に酸化して塩素を製造することができる。   According to the present invention, chlorine can be produced by satisfactorily oxidizing an organic chlorine compound in a mixed gas containing an organic chlorine compound and oxygen and not containing hydrogen chloride and hydrogen with oxygen.

以下、本発明を詳細に説明する。本発明におけるルテニウム触媒としては、実質的に金属ルテニウムのみからなる触媒又はルテニウム化合物のみからなる触媒であってもよいし、金属ルテニウム及びルテニウム化合物の混合物からなる触媒であってもよいし、担体に金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種(以下、「ルテニウム成分」と称することがある)が担持されてなる担持ルテニウム触媒であってもよいが、担持ルテニウム触媒が好ましい。前記ルテニウム化合物としては、例えば、酸化ルテニウム;RuCl、RuBrの如きハロゲン化ルテニウム等が挙げられ、中でも、酸化ルテニウムが好ましい。前記担持ルテニウム触媒の中でも、担体に酸化ルテニウムが担持されてなる担持酸化ルテニウム触媒が好ましい。前記担体としては、γ−アルミナ、α−アルミナ、ルチル型チタニア(ルチル型の結晶構造を有するチタニア)、アナターゼ型チタニア(アナターゼ型の結晶構造を有するチタニア)、シリカ、ジルコニア、酸化ニオブ、活性炭等の担体が挙げられ、必要に応じて、それらの2種以上を用いることもできる。中でも、γ−アルミナ、α−アルミナ、ルチル型チタニア及びアナターゼ型チタニアからなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましく、α−アルミナ及びルチル型チタニアからなる群から選ばれる少なくとも1種がより好ましい。また、前記ルテニウム触媒として、酸化ルテニウムと、γ−アルミナ、α−アルミナ、ルチル型チタニア、アナターゼ型チタニア、シリカ、ジルコニア、酸化ニオブ等の酸化ルテニウム以外の酸化物との複合酸化物を使用することもできる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail. The ruthenium catalyst in the present invention may be a catalyst consisting essentially of metal ruthenium or a catalyst consisting solely of a ruthenium compound, or a catalyst consisting of a mixture of metal ruthenium and a ruthenium compound, or a carrier. A supported ruthenium catalyst in which at least one selected from the group consisting of metal ruthenium and a ruthenium compound (hereinafter sometimes referred to as “ruthenium component”) may be supported, but a supported ruthenium catalyst is preferable. Examples of the ruthenium compound include ruthenium oxide; ruthenium halides such as RuCl 3 and RuBr 3 , among which ruthenium oxide is preferable. Among the supported ruthenium catalysts, a supported ruthenium oxide catalyst in which ruthenium oxide is supported on a carrier is preferable. Examples of the carrier include γ-alumina, α-alumina, rutile titania (titania having a rutile crystal structure), anatase titania (titania having an anatase crystal structure), silica, zirconia, niobium oxide, activated carbon, and the like. And two or more of them can be used as necessary. Among them, at least one selected from the group consisting of γ-alumina, α-alumina, rutile type titania and anatase type titania is preferable, and at least one type selected from the group consisting of α-alumina and rutile type titania is more preferable. Further, as the ruthenium catalyst, a composite oxide of ruthenium oxide and an oxide other than ruthenium oxide such as γ-alumina, α-alumina, rutile type titania, anatase type titania, silica, zirconia, niobium oxide, etc. You can also.

本発明におけるルテニウム触媒の原料となる原料ルテニウム化合物としては、例えば、RuCl、RuBrの如きハロゲン化物、KRuCl、KRuClの如きハロゲノ酸塩、KRuOの如きオキソ酸塩、RuOCl、RuOCl、RuOClの如きオキシハロゲン化物、K[RuCl(HO)]、[RuCl(HO)]Cl、K[RuOCl10]、Cs[RuOCl]の如きハロゲノ錯体、[Ru(NHO]Cl、[Ru(NH3)Cl]Cl、[Ru(NH]Cl、[Ru(NH]Cl、[Ru(NH]Brの如きアンミン錯体、Ru(CO)、Ru(CO)12の如きカルボニル錯体、[RuO(OCOCH(HO)]OCOCH、[Ru(OCOR)]Cl(R=炭素数1〜3のアルキル基)の如きカルボキシラト錯体、K[RuCl(NO)]、[Ru(NH(NO)]Cl、[Ru(OH)(NH(NO)](NO、[Ru(NO)](NOの如きニトロシル錯体、ホスフィン錯体、アミン錯体、アセチルアセトナト錯体等が挙げられる。中でもハロゲン化物が好ましく用いられ、特に塩化物が好ましく用いられる。尚、ルテニウム化合物としては、必要に応じて、その水和物を使用してもよいし、また、それらの2種以上を使用してもよい。 Examples of the raw material ruthenium compound used as a raw material for the ruthenium catalyst in the present invention include halides such as RuCl 3 and RuBr 3 , halogenoacid salts such as K 3 RuCl 6 and K 2 RuCl 6 , and oxoacids such as K 2 RuO 4. Salts, oxyhalides such as Ru 2 OCl 4 , Ru 2 OCl 5 , Ru 2 OCl 6 , K 2 [RuCl 5 (H 2 O) 4 ], [RuCl 2 (H 2 O) 4 ] Cl, K 2 [ Halogeno complexes such as Ru 2 OCl 10 ], Cs 2 [Ru 2 OCl 4 ], [Ru (NH 3 ) 5 H 2 O] Cl 2 , [Ru (NH 3) 5 Cl] Cl 2 , [Ru (NH 3 ) 6] Cl 2, [Ru ( NH 3) 6] Cl 3, [Ru (NH 3) 6] such ammine complex of Br 3, Ru (CO) 5 , Ru 3 (CO) 12 of the Can carbonyl complex, [Ru 3 O (OCOCH 3 ) 6 (H 2 O) 3] OCOCH 3, [Ru 2 (OCOR) 4] Cl (R = alkyl group having 1 to 3 carbon atoms) such as carboxylato complexes, K 2 [RuCl 5 (NO)], [Ru (NH 3 ) 5 (NO)] Cl 3 , [Ru (OH) (NH 3 ) 4 (NO)] (NO 3 ) 2 , [Ru (NO)] Nitrosyl complexes such as (NO 3 ) 3 , phosphine complexes, amine complexes, acetylacetonato complexes and the like. Of these, halides are preferably used, and chlorides are particularly preferably used. In addition, as a ruthenium compound, the hydrate may be used as needed, and those 2 or more types may be used.

本発明における担持ルテニウム触媒は、例えば、担体に原料ルテニウム化合物を担持させた後、次いで酸化性ガス、還元性ガス又は不活性ガス雰囲気下で焼成して得ることができる。   The supported ruthenium catalyst in the present invention can be obtained, for example, by supporting a raw material ruthenium compound on a carrier and then calcining in an oxidizing gas, reducing gas or inert gas atmosphere.

前記担持ルテニウム触媒の調製において、担体に、原料ルテニウム化合物を担持させる方法としては、該化合物を適当な溶媒に溶解させてなる溶液を担体に含浸させる方法や、担体を該溶液に浸漬して、該化合物を吸着させる方法等が挙げられる。   In the preparation of the supported ruthenium catalyst, as a method of supporting the raw material ruthenium compound on the support, a method of impregnating the support with a solution obtained by dissolving the compound in an appropriate solvent, or immersing the support in the solution, Examples include a method of adsorbing the compound.

上記のごとく含浸又は浸漬する場合、その温度は、通常0〜100℃、好ましくは0〜50℃であり、その圧力は通常0.1〜1MPa、好ましくは大気圧である。また、かかる含浸又は浸漬は、空気雰囲気下や、窒素、ヘリウム、アルゴン、二酸化酸素の如き不活性ガス雰囲気下で行うことができ、この際、水蒸気を含んでいてもよい。取り扱いの観点から、上記不活性ガス雰囲気下で行うのが好ましい。   When impregnating or dipping as described above, the temperature is usually 0 to 100 ° C., preferably 0 to 50 ° C., and the pressure is usually 0.1 to 1 MPa, preferably atmospheric pressure. Further, such impregnation or immersion can be performed in an air atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen, helium, argon, oxygen dioxide, and may contain water vapor. From the viewpoint of handling, it is preferable to carry out in the inert gas atmosphere.

前記酸化性ガスとは、酸化性物質を含むガスであり、例えば酸素含有ガス等が挙げられ、その酸素濃度としては、通常、1〜30容量%程度である。この酸素源としては、通常、空気や純酸素が用いられ、必要に応じて不活性ガスや水蒸気で希釈される。酸化性ガスは、中でも、空気が好ましい。また、焼成温度は、通常、100〜1000℃、好ましくは250〜450℃である。   The oxidizing gas is a gas containing an oxidizing substance, and examples thereof include an oxygen-containing gas. The oxygen concentration is usually about 1 to 30% by volume. As the oxygen source, air or pure oxygen is usually used, and diluted with an inert gas or water vapor as necessary. Of these, air is preferable as the oxidizing gas. Moreover, a calcination temperature is 100-1000 degreeC normally, Preferably it is 250-450 degreeC.

前記還元性ガスとは、還元性物質を含むガスであり、例えば水素含有ガス、一酸化炭素含有ガス、炭化水素含有ガス等が挙げられる。その濃度としては、通常、1〜30容量%程度であり、例えば、不活性ガスや水蒸気で濃度調整される。還元性ガスは、中でも、水素含有ガス、一酸化炭素含有ガスが好ましい。また、焼成温度は、通常、100〜1000℃、好ましくは200〜500℃である。   The reducing gas is a gas containing a reducing substance, and examples thereof include a hydrogen-containing gas, a carbon monoxide-containing gas, and a hydrocarbon-containing gas. The concentration is usually about 1 to 30% by volume, and the concentration is adjusted with, for example, an inert gas or water vapor. Among them, the reducing gas is preferably a hydrogen-containing gas or a carbon monoxide-containing gas. Moreover, a calcination temperature is 100-1000 degreeC normally, Preferably it is 200-500 degreeC.

前記不活性ガスとしては、例えば窒素、二酸化炭素、ヘリウム、アルゴン等が挙げられ、必要に応じて水蒸気で希釈される。不活性ガスは、中でも、窒素、二酸化炭素が好ましい。不活性ガス雰囲気下に焼成を行う場合の焼成温度は、通常、100〜1000℃、好ましくは200〜600℃である。   Examples of the inert gas include nitrogen, carbon dioxide, helium, argon, and the like, and diluted with water vapor as necessary. Among these, nitrogen and carbon dioxide are preferable as the inert gas. The firing temperature when firing in an inert gas atmosphere is usually 100 to 1000 ° C, preferably 200 to 600 ° C.

前記担持ルテニウム触媒において、担体に対する金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも一種の含有割合(ルテニウム成分/担体)は、重量比として、通常0.1/99.9〜20/80、好ましくは0.5/99.5〜15/85であり、この範囲になるように原料ルテニウム化合物と担体の使用割合が適宜調整される。ルテニウム成分があまり少ないと触媒活性が十分でないことがあり、あまり多いとコスト的に不利となる。   In the supported ruthenium catalyst, the content ratio (ruthenium component / support) selected from the group consisting of metal ruthenium and a ruthenium compound with respect to the support is usually 0.1 / 99.9 to 20/80, preferably as a weight ratio. Is 0.5 / 99.5 to 15/85, and the use ratio of the raw material ruthenium compound and the carrier is appropriately adjusted so as to be in this range. If the ruthenium component is too small, the catalytic activity may not be sufficient, and if it is too much, the cost is disadvantageous.

前記担持ルテニウム触媒のBET比表面積は、通常1〜300m/gであり、好ましくは5〜50m/gである。前記BET比表面積が大きすぎると、得られる触媒における担体やルテニウム成分が焼結しやすくなり、熱安定性が低くなることがある。一方、前記BET比表面積が小さすぎると、得られる触媒におけるルテニウム成分が分散しにくくなり、触媒活性が低くなることがある。前記BET比表面積は、窒素吸着法を原理とする比表面積測定装置を用いて測定して得られる値である。 The supported ruthenium catalyst has a BET specific surface area of usually 1 to 300 m 2 / g, preferably 5 to 50 m 2 / g. If the BET specific surface area is too large, the carrier and ruthenium component in the resulting catalyst are likely to sinter and thermal stability may be lowered. On the other hand, if the BET specific surface area is too small, the ruthenium component in the resulting catalyst is difficult to disperse and the catalyst activity may be lowered. The BET specific surface area is a value obtained by measurement using a specific surface area measuring device based on a nitrogen adsorption method.

前記担持ルテニウム触媒の細孔容積としては、通常、0.05〜1.5ml/g、好ましくは0.1〜1.0ml/gである。細孔容積が小さすぎると、細孔径が小さくなりすぎるため、活性が低くなることがある。また、細孔容積が大きすぎると、触媒強度が低下して安定的な塩素の製造を妨げることがある。前記細孔容積は、Hg圧入法で測定して得られる値である。   The pore volume of the supported ruthenium catalyst is usually 0.05 to 1.5 ml / g, preferably 0.1 to 1.0 ml / g. If the pore volume is too small, the pore diameter is too small, and the activity may be low. On the other hand, if the pore volume is too large, the strength of the catalyst may be reduced, which may hinder stable production of chlorine. The pore volume is a value obtained by measurement by the Hg intrusion method.

本発明で用いられるルテニウム触媒の形状としては、例えば、球形粒状、円柱形状、三角柱形状、四角柱形状、多角柱形状、リング形状、成形後に粉砕分級した適度の大きさの顆粒状等が挙げられる。通常、円柱形状、三角柱形状、四角柱形状、多角柱形状、リング形状等の成形体は押出し成型または打錠成形される場合が多いが、押出し成型の場合は押出し物を適当な長さに破砕及び/又は切断して使用する。破砕及び/又は切断された成形体は粉化量を低減する等の目的で、破砕面や切断面の鋭角部分について回転機器等を用いて角取りすることもできる。この際、触媒径としては5mm以下が好ましい。触媒径が5mmを超えると、活性が低くなることがある。触媒径の下限は特に制限はないが、過度に小さくなると、充填層での圧力損失が大きくなるため、0.5mm以上のものが好ましい。なお、触媒径とは、球形粒状では球の平均直径、円柱形状では断面の平均直径、三角柱形状、四角柱形状、多角柱形状、リング形状等の成形体では断面の平均最大直径、成形後に粉砕分級した適度の大きさの顆粒状である場合は、分級した際に使用した上限及び下限の目開き径の平均値を意味する。   Examples of the shape of the ruthenium catalyst used in the present invention include a spherical granular shape, a cylindrical shape, a triangular prism shape, a quadrangular prism shape, a polygonal column shape, a ring shape, and a granule having an appropriate size that is pulverized and classified after molding. . Normally, molded products such as cylindrical, triangular, quadrangular, polygonal, and ring shapes are often extruded or tableted, but in the case of extrusion, the extrudate is crushed to an appropriate length. And / or cut and used. For the purpose of reducing the amount of pulverization, the crushed and / or cut compact can be rounded using a rotating device or the like for the crushing surface or the acute angle portion of the cutting surface. At this time, the catalyst diameter is preferably 5 mm or less. When the catalyst diameter exceeds 5 mm, the activity may be lowered. The lower limit of the catalyst diameter is not particularly limited, but if it becomes too small, the pressure loss in the packed bed increases, so that the catalyst diameter is preferably 0.5 mm or more. The catalyst diameter is the average diameter of a sphere in the case of spherical particles, the average diameter of a cross section in the case of a cylindrical shape, the average maximum diameter of a cross section in the case of a molded product such as a triangular prism shape, a quadrangular prism shape, a polygonal prism shape, or a ring shape. In the case of a granulated particle having an appropriate size, it means the average value of the upper and lower aperture diameters used for classification.

なお、ルテニウム触媒を使用する際、チタニア、アルミナ、ジルコニア、シリカ等で希釈して使用することもできる。   In addition, when using a ruthenium catalyst, it can also be used by diluting with titania, alumina, zirconia, silica or the like.

かくして得られるルテニウム触媒の存在下で、有機塩素化合物及び酸素を含有し、かつ塩化水素及び水素を含有しない混合ガス中の有機塩素化合物を酸素により酸化することにより、塩素を効率的に製造することができる。   In the presence of the ruthenium catalyst thus obtained, chlorine is efficiently produced by oxidizing an organic chlorine compound in a mixed gas containing an organic chlorine compound and oxygen and not containing hydrogen chloride and hydrogen with oxygen. Can do.

有機塩素化合物としては、例えば、クロロメタン、塩化メチレン、クロロホルム、四塩化炭素等の塩素化メタン、クロロエタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、ペンタクロロエタン、ヘキサクロロエタン等の塩素化エタン、クロロエチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等の塩素化エチレン等が挙げられ、それらの2種以上を使用してもよい。中でも、酸化した際の生成物に水が含まれず、塩素を効率よく製造できる点から、四塩化炭素、テトラクロロエチレン、ヘキサクロロエタンが好ましく、四塩化炭素がより好ましい。前記有機塩素化合物は、その製造時に副生する異なる種類の有機塩素化合物を含むものであってもよく、例えば、クロロメタン、塩化メチレン、クロロホルム、テトラクロロエチレンといった有機塩素化合物において、その製造の際に副生する四塩化炭素を含んだ状態のものであってもよい。但し、四塩化炭素と共に副生する塩化水素については、例えば、水に吸収させて塩酸として回収する等して、除去される。   Examples of the organic chlorine compound include chlorinated methane such as chloromethane, methylene chloride, chloroform, and carbon tetrachloride, chloroethane such as chloroethane, dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, pentachloroethane, and hexachloroethane, chloroethylene, dichloroethylene, Examples thereof include chlorinated ethylene such as trichlorethylene and tetrachloroethylene, and two or more thereof may be used. Of these, carbon tetrachloride, tetrachloroethylene, and hexachloroethane are preferable, and carbon tetrachloride is more preferable because water is not contained in the oxidized product and chlorine can be efficiently produced. The organochlorine compound may contain different types of organochlorine compounds that are by-produced during the production thereof. For example, in the case of an organochlorine compound such as chloromethane, methylene chloride, chloroform, and tetrachloroethylene, the organochlorine compound is produced as a by-product. The thing containing the carbon tetrachloride to produce | generate may be used. However, hydrogen chloride by-produced together with carbon tetrachloride is removed by, for example, absorbing it in water and collecting it as hydrochloric acid.

前記混合ガス中の有機塩素化合物の含有割合は、1体積%以上が好ましく、1〜50体積%がより好ましく、10〜40体積%がさらに好ましい。前記混合ガス中の有機塩素化合物の含有割合が低すぎると生成した塩素の回収効率が低下することがあり、高すぎると反応効率が低下することがある。前記混合ガスは、窒素ガスやアルゴンガスといった酸化反応に不活性なガスが含まれてもよく、不活性ガスにより、前記混合ガス中の有機塩素化合物の含有割合を調整することができる。   The content ratio of the organic chlorine compound in the mixed gas is preferably 1% by volume or more, more preferably 1 to 50% by volume, and still more preferably 10 to 40% by volume. If the content ratio of the organic chlorine compound in the mixed gas is too low, the recovery efficiency of the generated chlorine may be reduced, and if it is too high, the reaction efficiency may be reduced. The mixed gas may contain an inert gas such as nitrogen gas or argon gas, and the content ratio of the organic chlorine compound in the mixed gas can be adjusted by the inert gas.

前記混合ガス中の酸素の酸素源としては、空気を使用してもよいし、純酸素を使用してもよい。前記混合ガス中の有機塩素化合物1モルに対する酸素の含有割合は、例えば、有機塩素化合物が塩素化メタン、塩素化エタン又は塩素化エチレンである場合、これらを完全に塩素に酸化するためには、理論上、塩素化メタン1モルに対しては酸素1〜2モル、塩素化エタン1モルに対しては酸素2〜3.5モル、塩素化エチレン1モルに対しては酸素2〜3モルが必要であるが、有機塩素化合物の塩素への酸化反応における酸素の理論量に対して、0.1〜10倍の酸素が含まれるのが好ましい。   As an oxygen source of oxygen in the mixed gas, air may be used or pure oxygen may be used. For example, when the organic chlorine compound is chlorinated methane, chlorinated ethane, or chlorinated ethylene, the content ratio of oxygen with respect to 1 mol of the organic chlorine compound in the mixed gas is, in order to completely oxidize these to chlorine, Theoretically, 1 to 2 moles of oxygen for 1 mole of chlorinated methane, 2 to 3.5 moles of oxygen for 1 mole of chlorinated ethane, and 2 to 3 moles of oxygen for 1 mole of chlorinated ethylene. Although necessary, it is preferable that 0.1 to 10 times as much oxygen as the theoretical amount of oxygen in the oxidation reaction of the organic chlorine compound to chlorine is included.

前記混合ガスは、塩化水素及び水素を含有しないものである。塩化水素を含有しないことにより、酸化反応時における機器の腐食や損耗を防止することができる。水素を含有しないことにより、酸化反応を安定して継続することができる。なお、前記混合ガスにおいて、塩化水素及び水素を含有しないものとは、混合ガス中の塩化水素及び水素の含有割合がそれぞれ0.1体積%以下のものをいう。   The mixed gas does not contain hydrogen chloride and hydrogen. By not containing hydrogen chloride, it is possible to prevent corrosion and wear of the equipment during the oxidation reaction. By not containing hydrogen, the oxidation reaction can be continued stably. In addition, in the said mixed gas, what does not contain hydrogen chloride and hydrogen means that the content rate of hydrogen chloride and hydrogen in mixed gas is 0.1 volume% or less, respectively.

酸化における反応温度は200〜500℃が好ましく、250〜400℃がより好ましい。反応温度が低すぎると十分な反応速度が得られない場合があり、高すぎると反応器の腐食という観点において不利となる。   200-500 degreeC is preferable and the reaction temperature in oxidation has more preferable 250-400 degreeC. If the reaction temperature is too low, a sufficient reaction rate may not be obtained. If the reaction temperature is too high, it is disadvantageous in terms of corrosion of the reactor.

酸化における反応圧力は、絶対圧で、0.1〜5MPaが好ましく、0.1〜0.5MPaがより好ましい。   The reaction pressure in oxidation is an absolute pressure, preferably 0.1 to 5 MPa, and more preferably 0.1 to 0.5 MPa.

酸化における反応方式としては、固定床方式、流動床方式、移動床方式等の各種の方式が採用可能であり、固定床方式が好ましい。また、反応を固定床方式で行う場合、有機塩素化合物の供給速度は、触媒層の体積あたりの有機塩素化合物ガスの体積供給速度(0℃、0.1MPa換算)、すなわちGHSVで表して、通常10〜20000h−1程度である。 As a reaction method in oxidation, various methods such as a fixed bed method, a fluidized bed method, and a moving bed method can be adopted, and a fixed bed method is preferable. When the reaction is carried out in a fixed bed system, the supply rate of the organic chlorine compound is usually represented by the volume supply rate (0 ° C., 0.1 MPa conversion) of the organic chlorine compound gas per volume of the catalyst layer, that is, GHSV. It is about 10-20000h- 1 .

以上、本発明にかかる好ましい実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。   As mentioned above, although preferred embodiment concerning this invention was shown, it cannot be overemphasized that this invention is applicable to what was changed and improved in the range which is not limited to embodiment mentioned above and does not deviate from the summary of this invention. .

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例中、含有量ないし使用量を表す部は、特記ない限り、重量基準である。また、以下の実施例中、ガスの供給速度である(ml/分)は、特記ない限り、0℃、0.1MPaの換算値である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited only to a following example. In the following examples, the part representing the content or amount used is based on weight unless otherwise specified. In the following examples, the gas supply rate (ml / min) is a converted value of 0 ° C. and 0.1 MPa unless otherwise specified.

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらによって限定されるものではない。   Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited thereto.

実施例1
(触媒調製)
チタニア粉末〔堺化学工業(株)製のSTR−60R、ルチル型チタニア比率100%〕50質量部とα−アルミナ粉末〔住友化学(株)製のAES−12〕50質量部とを混合し、次いでチタニアゾル〔堺化学(株)製のCSB、チタニア含有量39%〕12.8質量部、純水を加えて混練した。この混合物を直径1.5mmφの円柱状に押出し、60℃で4時間乾燥した後、長さ2〜4mm程度に破砕した。得られた成形体を、空気中で室温から650℃まで1.8時間かけて昇温した後、650〜680℃で3時間保持して焼成し、酸化チタンとα−アルミナとの混合物からなる白色の担体(ルチル型チタニア比率50%以上、比表面積:20m/g)を得た。
塩化ルテニウム水和物〔NEケムキャット(株)製のRuCl・nHO、Ru含有量40.0重量%〕7.91質量部を純水に溶解して調製した水溶液を上記で得られた担体100質量部に含浸させ、空気雰囲気下、25℃で7時間以上乾燥し、茶色の固体を得た。得られた固体を、空気流通下、室温から250℃まで1.3時間かけて昇温した後、同温度で2時間保持して焼成し、酸化ルテニウムの含有量が4質量%である担持酸化ルテニウムを得た。
Example 1
(Catalyst preparation)
50 parts by mass of titania powder [STR-60R manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., rutile-type titania ratio 100%] and 50 parts by mass of α-alumina powder [AES-12 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.] Next, 12.8 parts by mass of titania sol [CSB manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd., titania content 39%] and pure water were added and kneaded. This mixture was extruded into a cylindrical shape having a diameter of 1.5 mmφ, dried at 60 ° C. for 4 hours, and then crushed to a length of about 2 to 4 mm. The obtained molded body was heated from room temperature to 650 ° C. in air over 1.8 hours, and then calcined by holding at 650 to 680 ° C. for 3 hours, comprising a mixture of titanium oxide and α-alumina. A white carrier (rutile-type titania ratio of 50% or more, specific surface area: 20 m 2 / g) was obtained.
An aqueous solution prepared by dissolving 7.91 parts by mass of ruthenium chloride hydrate (RuCl 3 · nH 2 O manufactured by NE Chemcat Co., Ltd., Ru content 40.0% by weight) in pure water was obtained above. 100 parts by mass of the carrier was impregnated and dried at 25 ° C. for 7 hours or more in an air atmosphere to obtain a brown solid. The obtained solid was heated from room temperature to 250 ° C. over 1.3 hours under air flow, then calcined by holding at the same temperature for 2 hours, and the supported ruthenium oxide content was 4 mass%. Ruthenium was obtained.

(活性評価)
上記で得られた担持酸化ルテニウム1gを、内径14mmφで内部に外径4mmφの熱電対保護管を入れた石英製反応管(内径14mm)に充填した。この中に、反応管入口から四塩化炭素ガスを50Nml/min、窒素ガスを333Nml/min、及び酸素ガスを80Nml/minの速度で常圧下に供給し、触媒層のホットスポット温度が227℃となる条件で反応を開始した。反応開始後55分の時点で、反応管出口のガスを30質量%ヨウ化カリウム水溶液に流通させることによりサンプリングを10分間行い、ヨウ素滴定法により塩素の生成量を測定し、塩素の生成速度(mol/h)を求めた。この塩素の生成速度と上記の四塩化炭素の供給速度から、下式より四塩化炭素の転化率を計算し、表1に示した。
(Activity evaluation)
1 g of the supported ruthenium oxide obtained above was filled in a quartz reaction tube (inner diameter: 14 mm) in which a thermocouple protective tube having an inner diameter of 14 mmφ and an outer diameter of 4 mmφ was placed. In this, carbon tetrachloride gas was supplied from the reaction tube inlet at a rate of 50 Nml / min, nitrogen gas at 333 Nml / min, and oxygen gas at a rate of 80 Nml / min under normal pressure, and the hot spot temperature of the catalyst layer was 227 ° C. The reaction was started under the following conditions. At 55 minutes after the start of the reaction, sampling was performed for 10 minutes by flowing the gas at the outlet of the reaction tube through a 30% by mass aqueous potassium iodide solution, the amount of chlorine produced was measured by iodine titration, and the chlorine production rate ( mol / h). The conversion rate of carbon tetrachloride was calculated from the following formula from the chlorine generation rate and the above-mentioned carbon tetrachloride supply rate.

四塩化炭素の転化率(%)=〔塩素の生成速度(mol/h)÷2÷四塩化炭素の供給速度(mol/h)〕×100   Carbon tetrachloride conversion (%) = [chlorine production rate (mol / h) ÷ 2 ÷ carbon tetrachloride supply rate (mol / h)] × 100

実施例2
(触媒調製)
実施例1と同様の方法で担持酸化ルテニウムを調製した。
(活性評価)
上記で得られた担持酸化ルテニウム1gを、内径14mmφで内部に外径4mmφの熱電対保護管を入れた石英製反応管(内径14mm)に充填した。この中に、反応管入口から四塩化炭素ガスを50Nml/min、窒素ガスを333Nml/min、及び酸素ガスを80Nml/minの速度で常圧下に供給し、触媒層のホットスポット温度が245℃となる条件で反応を開始した。反応開始後35分の時点で、反応管出口のガスを30質量%ヨウ化カリウム水溶液に流通させることによりサンプリングを10分間行い、実施例1と同様の方法で四塩化炭素の転化率を計算し、表1に示した。
Example 2
(Catalyst preparation)
A supported ruthenium oxide was prepared in the same manner as in Example 1.
(Activity evaluation)
1 g of the supported ruthenium oxide obtained above was filled in a quartz reaction tube (inner diameter: 14 mm) in which a thermocouple protective tube having an inner diameter of 14 mmφ and an outer diameter of 4 mmφ was placed. In this, carbon tetrachloride gas was supplied from the reaction tube inlet at a rate of 50 Nml / min, nitrogen gas at 333 Nml / min, and oxygen gas at a rate of 80 Nml / min under normal pressure, and the hot spot temperature of the catalyst layer was 245 ° C. The reaction was started under the following conditions. At 35 minutes after the start of the reaction, sampling was performed for 10 minutes by passing the gas at the outlet of the reaction tube through a 30% by mass aqueous potassium iodide solution, and the conversion rate of carbon tetrachloride was calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例3
(触媒調製)
実施例1と同様の方法で担持酸化ルテニウムを調製した。
(活性評価)
上記で得られた担持酸化ルテニウム1gを、内径14mmφで内部に外径4mmφの熱電対保護管を入れた石英製反応管(内径14mm)に充填した。この中に、反応管入口から四塩化炭素ガスを58Nml/min、窒素ガスを333Nml/min、及び酸素ガスを80Nml/minの速度で常圧下に供給し、触媒層のホットスポット温度が267℃となる条件で反応を開始した。反応開始後70分の時点で、反応管出口のガスを30質量%ヨウ化カリウム水溶液に流通させることによりサンプリングを10分間行い、実施例1と同様の方法で四塩化炭素の転化率を計算し、表1に示した。
Example 3
(Catalyst preparation)
A supported ruthenium oxide was prepared in the same manner as in Example 1.
(Activity evaluation)
1 g of the supported ruthenium oxide obtained above was filled in a quartz reaction tube (inner diameter: 14 mm) in which a thermocouple protective tube having an inner diameter of 14 mmφ and an outer diameter of 4 mmφ was placed. In this, carbon tetrachloride gas was supplied from the reaction tube inlet at a rate of 58 Nml / min, nitrogen gas at 333 Nml / min, and oxygen gas at a rate of 80 Nml / min under normal pressure, and the hot spot temperature of the catalyst layer was 267 ° C. The reaction was started under the following conditions. At 70 minutes after the start of the reaction, sampling was performed for 10 minutes by circulating the gas at the outlet of the reaction tube through a 30% by mass aqueous potassium iodide solution, and the conversion rate of carbon tetrachloride was calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例4
(触媒調製)
実施例1と同様の方法で担持酸化ルテニウムを調製した。
(活性評価)
上記で得られた担持酸化ルテニウム2gを、内径14mmφで内部に外径4mmφの熱電対保護管を入れた石英製反応管(内径14mm)に充填した。この中に、反応管入口から四塩化炭素ガスを14.2Nml/min、窒素ガスを83.5Nml/min、及び酸素ガスを20Nml/minの速度で常圧下に供給し、触媒層のホットスポット温度が365℃として反応を開始した。反応開始後120分の時点で、反応管出口のガスを30質量%ヨウ化カリウム水溶液に流通させることによりサンプリングを10分間行い、実施例1と同様の方法で四塩化炭素の転化率を計算し、表1に示した。
Example 4
(Catalyst preparation)
A supported ruthenium oxide was prepared in the same manner as in Example 1.
(Activity evaluation)
2 g of the supported ruthenium oxide obtained above was filled in a quartz reaction tube (inner diameter 14 mm) in which a thermocouple protective tube having an inner diameter of 14 mmφ and an outer diameter of 4 mmφ was placed. In this, carbon tetrachloride gas was supplied from the inlet of the reaction tube at a rate of 14.2 Nml / min, nitrogen gas was 83.5 Nml / min, and oxygen gas was supplied at a pressure of 20 Nml / min under normal pressure, and the hot spot temperature of the catalyst layer Started the reaction at 365 ° C. At 120 minutes after the start of the reaction, sampling was performed for 10 minutes by flowing the gas at the outlet of the reaction tube through a 30% by mass aqueous potassium iodide solution, and the conversion rate of carbon tetrachloride was calculated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2012091977
Figure 2012091977

Claims (6)

ルテニウム触媒の存在下、有機塩素化合物及び酸素を含有し、かつ塩化水素及び水素を含有しない混合ガス中の有機塩素化合物を酸素により酸化する塩素の製造方法。   A method for producing chlorine, comprising oxidizing an organic chlorine compound in a mixed gas containing an organic chlorine compound and oxygen and not containing hydrogen chloride and hydrogen in the presence of a ruthenium catalyst with oxygen. 前記ルテニウム触媒が、担体に金属ルテニウム及びルテニウム化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種が担持されてなる担持ルテニウム触媒である請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the ruthenium catalyst is a supported ruthenium catalyst in which at least one selected from the group consisting of metal ruthenium and a ruthenium compound is supported on a support. 前記ルテニウム触媒が、担体に酸化ルテニウムが担持されてなる担持酸化ルテニウム触媒である請求項1に記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the ruthenium catalyst is a supported ruthenium oxide catalyst in which ruthenium oxide is supported on a carrier. 前記担体が、チタニア及びアルミナからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the carrier is at least one selected from the group consisting of titania and alumina. 前記有機塩素化合物が、四塩化炭素、テトラクロロエチレン及びヘキサクロロエタンからなる群から選ばれる少なくとも1種である請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 1 to 4, wherein the organic chlorine compound is at least one selected from the group consisting of carbon tetrachloride, tetrachloroethylene, and hexachloroethane. 前記混合ガス中の有機塩素化合物の含有割合が、1体積%以上である請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein a content ratio of the organic chlorine compound in the mixed gas is 1% by volume or more.
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