JP2012180249A - Method for producing chlorine - Google Patents

Method for producing chlorine Download PDF

Info

Publication number
JP2012180249A
JP2012180249A JP2011045337A JP2011045337A JP2012180249A JP 2012180249 A JP2012180249 A JP 2012180249A JP 2011045337 A JP2011045337 A JP 2011045337A JP 2011045337 A JP2011045337 A JP 2011045337A JP 2012180249 A JP2012180249 A JP 2012180249A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reactor
gas
temperature
hydrogen chloride
oxygen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2011045337A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiko Mori
康彦 森
Masahiro Kinoshita
正博 木下
Nobuhito Omoto
宣仁 大本
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.)
Sumitomo Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Chemical Co Ltd filed Critical Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority to JP2011045337A priority Critical patent/JP2012180249A/en
Publication of JP2012180249A publication Critical patent/JP2012180249A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing chlorine capable of preventing a reactor from being damaged, and initiating reaction without lowering catalyst activity.SOLUTION: The method of producing chlorine comprising oxidizing hydrogen chloride in a raw material gas containing hydrogen chloride, oxygen, and water with a fixed bed reactor in the presence of a catalyst initiates reaction by carrying out sequential steps of: streaming a heating gas to warm the reactor (first step); streaming an inert gas to convert the inside of the reactor to an inert gas atmosphere (second step); controlling the temperature of the reactor to a temperature within a range of 200-400°C (third step); and starting the gas feed in the sequence of oxygen, water vapor, and hydrogen chloride (fourth step).

Description

本発明は、塩化水素、酸素、水分を含有するガスを原料として触媒の存在下に固定床反応器で原料ガス中の塩化水素を酸素で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 by oxidizing hydrogen chloride in a raw material gas with oxygen using a gas containing hydrogen chloride, oxygen and moisture as raw materials in a fixed bed reactor in the presence of a catalyst.

塩素は塩化ビニル、イソシアネート化合物、ポリカーボネート、塩素化炭化水素などを製造する原料として有用であり、塩化水素の酸化によって得られることもよく知られている。たとえば、特開平9−67103号公報(特許文献1)には、たとえば金属ルテニウム触媒、酸化ルテニウム触媒、ルテニウム複合酸化物触媒などを担持した固定床反応器を用いて、塩化水素を酸素によって酸化して塩素を製造する方法が開示されている。   Chlorine is useful as a raw material for producing vinyl chloride, isocyanate compounds, polycarbonates, chlorinated hydrocarbons and the like, and is well known to be obtained by oxidation of hydrogen chloride. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 9-67103 (Patent Document 1), hydrogen chloride is oxidized with oxygen using a fixed bed reactor supporting, for example, a metal ruthenium catalyst, a ruthenium oxide catalyst, a ruthenium composite oxide catalyst or the like. A method for producing chlorine is disclosed.

また特開2005−219948号公報(特許文献2)には、固定床の触媒反応による塩化水素を酸素で酸化する塩素の製造方法において、固定床の触媒層の温度を200〜400℃に保持する工程、触媒層に酸素を供給する工程、酸素の供給に加えて、塩化水素を供給して反応を開始する工程、を順番に行うことにより反応を開始する方法が開示されている。このような特許文献2に開示された方法によれば、塩化水素の転化率が高くなるという効果が奏される。   Japanese Patent Laid-Open No. 2005-219948 (Patent Document 2) describes a method for producing chlorine in which hydrogen chloride is oxidized with oxygen by catalytic reaction in a fixed bed, and the temperature of the catalyst bed in the fixed bed is maintained at 200 to 400 ° C. In addition to supplying oxygen to the catalyst layer, supplying oxygen to the catalyst layer, and supplying oxygen chloride to start the reaction, a method for starting the reaction is disclosed. According to such a method disclosed in Patent Document 2, there is an effect that the conversion rate of hydrogen chloride is increased.

特開平9−67103号公報JP-A-9-67103 特開2005−219948号公報JP 2005-219948 A

しかしながら、塩化水素の酸化反応においては、反応開始温度(通常、280〜350℃)にまで反応器を昇温させる必要があるが、反応開始前の大気温度から急激に温度変化させると、熱膨張により損傷(熱衝撃)を受けてしまうという問題があった。また、塩化水素の酸化反応に用いる触媒は、酸素存在下で高温で保持すると活性が低下してしまうため、このような触媒活性の低下が起こらないように反応を開始する必要がある。   However, in the oxidation reaction of hydrogen chloride, it is necessary to raise the temperature of the reactor to the reaction start temperature (usually 280 to 350 ° C.). However, if the temperature is rapidly changed from the atmospheric temperature before the start of the reaction, thermal expansion will occur. There was a problem of being damaged (thermal shock). Moreover, since the activity of the catalyst used for the oxidation reaction of hydrogen chloride is lowered when it is kept at a high temperature in the presence of oxygen, it is necessary to start the reaction so that such a decrease in the catalytic activity does not occur.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、反応器の損傷を防止し、かつ、触媒活性の低下が起こらずに反応を開始することができる塩素の製造方法を提供することである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to prevent the reactor from being damaged and to start the reaction without causing a decrease in the catalytic activity. It is to provide a method for producing chlorine.

本発明の塩素の製造方法は、塩化水素、酸素、水分を含有するガスを原料として触媒の存在下に固定床反応器で原料ガス中の塩化水素を酸素で酸化する塩素の製造方法であって、以下の工程を順番に行うことにより反応を開始することを特徴とする。   The method for producing chlorine of the present invention is a method for producing chlorine in which hydrogen chloride, oxygen, and water-containing gas are used as raw materials, and hydrogen chloride in the raw material gas is oxidized with oxygen in a fixed bed reactor in the presence of a catalyst. The reaction is started by sequentially performing the following steps.

第1工程:加熱ガスの通気により反応器を暖機する工程、
第2工程:不活性ガスの通気により反応器内を不活性ガス雰囲気にする工程、
第3工程:反応器の温度を200〜400℃の範囲内の温度にする工程、
第4工程:酸素、水蒸気、塩化水素の順でガス供給を開始する工程。
1st process: The process of warming up a reactor by ventilation | gas_flowing of heating gas,
2nd process: The process which makes the inside of a reactor inert gas atmosphere by ventilation | gas_flowing of inert gas,
3rd process: The process which makes the temperature of a reactor into the temperature within the range of 200-400 degreeC,
4th process: The process which starts gas supply in order of oxygen, water vapor | steam, and hydrogen chloride.

本発明の塩素の製造方法において、反応器が熱媒として溶融塩を用いた多管式固定床反応器であり、第1工程における暖機の温度が150〜200℃であることが好ましい。   In the method for producing chlorine according to the present invention, the reactor is preferably a multitubular fixed bed reactor using a molten salt as a heating medium, and the warm-up temperature in the first step is preferably 150 to 200 ° C.

本発明の塩素の製造方法における触媒は酸化ルテニウムであることが好ましい。   The catalyst in the chlorine production method of the present invention is preferably ruthenium oxide.

本発明によれば、反応開始前の大気温度から急激に温度変化させることがないため反応器の損傷(熱衝撃)を防止することができ、また、酸素の非存在下で反応開始温度にまで昇温するため触媒活性の低下を防止することができる。   According to the present invention, since the temperature does not change abruptly from the atmospheric temperature before the start of the reaction, damage to the reactor (thermal shock) can be prevented, and the reaction start temperature is reached in the absence of oxygen. Since the temperature is raised, it is possible to prevent a decrease in catalyst activity.

本発明の塩素の製造方法の好ましい一例を模式的に示すフロー図である。It is a flowchart which shows typically a preferable example of the manufacturing method of the chlorine of this invention. 本発明において好適に用いられる多管式固定床反応器1を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the multitubular fixed bed reactor 1 used suitably in this invention.

図1は、本発明の塩素の製造方法の好ましい一例を模式的に示すフロー図である。本発明は、塩化水素、酸素、水分を含有するガスを原料として触媒の存在下に固定床反応器で原料ガス中の塩化水素を酸素で酸化する塩素の製造方法であって、加熱ガスの通気により反応器を暖機する工程(第1工程)、不活性ガスの通気により反応器内を不活性ガス雰囲気にする工程(第2工程)、反応器の温度を200〜400℃の範囲内の温度にする工程(第3工程)および酸素、水蒸気、塩化水素の順でガス供給を開始する工程(第4工程)を順番に行うことにより、反応を開始することを特徴とする。   FIG. 1 is a flowchart schematically showing a preferred example of the method for producing chlorine according to the present invention. The present invention relates to a method for producing chlorine in which hydrogen chloride in a raw material gas is oxidized with oxygen in a fixed bed reactor using a gas containing hydrogen chloride, oxygen and moisture as a raw material in the presence of a catalyst. The step of warming up the reactor (first step), the step of bringing the inside of the reactor into an inert gas atmosphere by passing inert gas (second step), and the temperature of the reactor within the range of 200 to 400 ° C. The reaction is started by sequentially performing a step of temperature (third step) and a step of starting gas supply in the order of oxygen, water vapor, and hydrogen chloride (fourth step).

ここで、図2は、本発明において好適に用いられる多管式固定床反応器1を模式的に示す図である。本発明は、図2に示すような熱媒として溶融塩を用いた多管式固定床反応器1を用いることが好ましい。このような多管式固定床反応器1としては、たとえば特開2005−306734号公報に開示されているように、反応器のシェル内が管軸方向Aに仕切り板2で複数の領域3に分割され、熱媒がそれぞれの領域3を循環するように構成されたものが好適に使用できる。熱媒として用いられる溶融塩(HTS:Heat Tranfer Salt)としては、たとえば亜硝酸ナトリウム40質量%、硝酸ナトリウム7質量%および硝酸カリウム53質量%の混合物、亜硝酸ナトリウム50質量%および硝酸カリウム50質量%の混合物などが挙げられ、通常、その融点は130〜150℃である。以下、図2に示すような熱媒として溶融塩を用いた多管式固定床反応器1を用いる場合を例に挙げて、本発明の塩素の製造方法の各工程について詳細に説明する。   Here, FIG. 2 is a diagram schematically showing a multitubular fixed bed reactor 1 suitably used in the present invention. In the present invention, it is preferable to use a multitubular fixed bed reactor 1 using a molten salt as a heating medium as shown in FIG. As such a multitubular fixed bed reactor 1, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-306734, the inside of the reactor shell is divided into a plurality of regions 3 by partition plates 2 in the tube axis direction A. What was divided | segmented and the heat medium was comprised so that it might circulate through each area | region 3 can be used conveniently. As a molten salt (HTS: Heat Transfer Salt) used as a heat medium, for example, a mixture of sodium nitrite 40% by mass, sodium nitrate 7% by mass and potassium nitrate 53% by mass, sodium nitrite 50% by mass and potassium nitrate 50% by mass A mixture etc. are mentioned, Usually, the melting | fusing point is 130-150 degreeC. Hereinafter, the steps of the chlorine production method of the present invention will be described in detail by taking as an example the case of using a multitubular fixed bed reactor 1 using a molten salt as a heating medium as shown in FIG.

〔1〕第1工程
第1工程では、まず、加熱ガスの通気により固定床反応器を暖機する。上述した溶融塩を熱媒として用いる場合、この第1工程は、シェル内部に溶融塩を導入する前の状態で行うことになるが、反応器は大気温度付近の状態である。この大気温度付近の反応器を反応開始温度にまで昇温する必要があるが、昇温のために反応器に溶融塩をいきなり導入すると、塩の固結および反応器の急激な温度変化による熱膨張により、反応器が損傷(熱衝撃)を受けてしまう。したがって、溶融塩を熱媒として用いる場合には、反応器に溶融塩を充填する前に、反応器を低くとも溶融塩の融点(通常130〜150℃)以上の温度に昇温しておくことが好ましい。
[1] First Step In the first step, first, the fixed bed reactor is warmed up by aeration of heated gas. When the above-described molten salt is used as a heating medium, this first step is performed before the molten salt is introduced into the shell, but the reactor is in the vicinity of the atmospheric temperature. Although it is necessary to raise the temperature of the reactor near the atmospheric temperature to the reaction start temperature, if the molten salt is suddenly introduced into the reactor to raise the temperature, heat from salt consolidation and rapid temperature change of the reactor will occur. Due to the expansion, the reactor is damaged (thermal shock). Therefore, when molten salt is used as a heating medium, the temperature of the reactor must be raised to a temperature equal to or higher than the melting point (usually 130 to 150 ° C.) of the molten salt before filling the reactor with molten salt. Is preferred.

暖機温度としては、溶融塩の融点以上の温度であればよく、150〜200℃の範囲内であることが好ましく、150〜180℃の範囲内であることがより好ましい。暖機温度が200℃を超える場合には、既に反応器の反応管に充填された触媒が、塩化水素、塩素を含まず、酸素を含むガス雰囲気下でこのような高温に保持されると活性が低下してしまう虞がある。   The warming-up temperature may be a temperature equal to or higher than the melting point of the molten salt, preferably in the range of 150 to 200 ° C, and more preferably in the range of 150 to 180 ° C. When the warm-up temperature exceeds 200 ° C., the catalyst already filled in the reaction tube of the reactor does not contain hydrogen chloride and chlorine, and is active when kept at such a high temperature in a gas atmosphere containing oxygen. May decrease.

なお、反応器の温度は、複数の反応管の一部の反応管の内部に、管の長さ方向に複数点温度計を設置することで、反応器の入口から出口付近まで温度が上記温度範囲になっているか否かを確認することができる。   Note that the temperature of the reactor is the same as the temperature from the inlet to the outlet of the reactor by installing a multipoint thermometer in the length direction of the tube inside some of the reaction tubes. It can be confirmed whether or not it is within the range.

また、第1工程における反応器の暖機は、上述した熱衝撃を受けないような昇温速度で行うことが好ましい。このような昇温の方法としては、反応器に昇温用のガスを導入し、徐々に導入しているガスの温度を上昇させる方法が採用可能である。昇温用のガスとしては空気、窒素などが用いられ、経済性から空気がより望ましい。また、ガスは脱湿したものが好ましい。脱湿方法としては、深冷、吸着などの一般的な方法が適用できる。昇温用のガスは熱交換器により加熱し、原料ガス配管を経由して反応器に供給される。反応器の熱衝撃を防止する観点から、昇温ガスの熱交換器での温度上昇速度は30〜50℃/hであることが好ましい。   Moreover, it is preferable to warm up the reactor in the first step at a temperature increase rate that does not receive the above-described thermal shock. As such a temperature raising method, a method of introducing a temperature raising gas into the reactor and gradually raising the temperature of the introduced gas can be employed. Air, nitrogen, or the like is used as the temperature raising gas, and air is more preferable from the viewpoint of economy. The gas is preferably dehumidified. As a dehumidifying method, general methods such as deep cooling and adsorption can be applied. The temperature-raising gas is heated by a heat exchanger and supplied to the reactor via a raw material gas pipe. From the viewpoint of preventing thermal shock of the reactor, the rate of temperature rise in the heat exchanger of the temperature rising gas is preferably 30 to 50 ° C./h.

昇温のためのガスの通気速度としては反応管内部における標準状態基準の空塔速度で0.1〜5m/sで通気することが望ましい。ガス速度が小さい場合は反応器への伝熱性が悪くなり、高すぎる場合には反応器における差圧が大きくなり、ガスの送気に使用する送風機の能力が過大となり経済的に不利となる。   As the gas aeration rate for raising the temperature, it is desirable that the gas be vented at 0.1 to 5 m / s at a standard superficial velocity in the reaction tube. When the gas velocity is low, the heat transfer to the reactor is deteriorated, and when it is too high, the differential pressure in the reactor is increased, and the capacity of the blower used for gas supply becomes excessive, which is economically disadvantageous.

通気されたガスは、反応器の出口付近から大気へ放出してもよいし、昇温用のガスとしてリサイクルしてもよい。   The aerated gas may be discharged from the vicinity of the outlet of the reactor to the atmosphere, or may be recycled as a temperature raising gas.

溶融塩を熱媒として用いる場合、この第1工程の暖機の後に、反応器のシェル内部に溶融塩を導入し、熱媒の循環を開始する。熱媒の循環系には、たとえば特開2005−306734号公報、特開2005−288441号公報などに開示されたように、熱媒の循環系には温度を制御するために加熱器と、冷却器もしくは外部から冷却した熱媒を導入できる構成が好適に採用できる。循環させる熱媒の温度は150〜200℃に維持する。   When using a molten salt as a heating medium, after the warm-up of the first step, the molten salt is introduced into the shell of the reactor, and circulation of the heating medium is started. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2005-306734 and 2005-288441, the heat medium circulation system includes a heater and a cooling device for controlling the temperature. A configuration in which a heat medium cooled from the outside or from the outside can be suitably employed. The temperature of the circulating heat medium is maintained at 150 to 200 ° C.

〔2〕第2工程
続く第2工程では、不活性ガスの通気により反応器内を不活性ガス雰囲気にする。第1工程における反応器の暖機に空気などの酸素を含有するガスを使用した場合には、反応器内は塩化水素、塩素を含まず、酸素を含むガス雰囲気となっている。この状態から、反応が開始される280〜350℃まで反応器の温度を上げた場合、上述のように塩化水素や塩素を含まない酸素雰囲気下で200℃以上となるため触媒活性が低下してしまう。これを防ぐために昇温の前に、反応器内を窒素、アルゴン、ヘリウムなどの酸素を含まない不活性ガスで置換する必要がある。汎用性およびコストの観点からは、不活性ガスとしては窒素を用いることが好ましい。なお、上述した第1工程において暖機のために窒素などの不活性ガスを用いた場合には、第2工程においてそのまま同じ不活性ガスを用いてもよいし、異なる不活性ガスを用いてもよい。
[2] Second Step In the subsequent second step, the inside of the reactor is made an inert gas atmosphere by aeration of inert gas. When a gas containing oxygen such as air is used for warming up the reactor in the first step, the inside of the reactor does not contain hydrogen chloride or chlorine but has a gas atmosphere containing oxygen. From this state, when the temperature of the reactor is increased to 280 to 350 ° C. at which the reaction is started, the catalytic activity is lowered because it becomes 200 ° C. or higher in an oxygen atmosphere not containing hydrogen chloride or chlorine as described above. End up. In order to prevent this, it is necessary to replace the inside of the reactor with an inert gas containing no oxygen such as nitrogen, argon or helium before raising the temperature. From the viewpoint of versatility and cost, it is preferable to use nitrogen as the inert gas. When an inert gas such as nitrogen is used for warming up in the first step, the same inert gas may be used as it is in the second step, or a different inert gas may be used. Good.

不活性ガスとしてたとえば窒素を用いる場合、その量は、充填された触媒体積の5倍以上であることが好ましい。不活性ガス通気中の反応器の温度は、第1工程と同様の150〜200℃に維持するようにすることが好ましい。反応器に接続されている下流工程(急冷工程)から水分を含むガスの逆行を防止するために、この不活性ガスの通気は、反応を開始するまで継続して行うことが好ましい。   For example, when nitrogen is used as the inert gas, the amount is preferably 5 times or more the packed catalyst volume. It is preferable that the temperature of the reactor during the inert gas aeration be maintained at 150 to 200 ° C. as in the first step. In order to prevent the reverse flow of the gas containing moisture from the downstream process (quenching process) connected to the reactor, it is preferable to continue the aeration of the inert gas until the reaction is started.

また不活性ガスとして窒素を用いる場合、水分含有率は10vol%以下であることが好ましく、5vol%以下であることがより好ましい。窒素中の水分含有率が10vol%を超える場合、触媒活性の低下や、装置材料の腐食を招くという虞があるためである。   Moreover, when using nitrogen as an inert gas, it is preferable that a moisture content rate is 10 vol% or less, and it is more preferable that it is 5 vol% or less. This is because when the water content in nitrogen exceeds 10 vol%, the catalytic activity may be reduced and the apparatus material may be corroded.

〔3〕第3工程
続く第3工程では、反応器の温度を200〜400℃の範囲内の温度にする。反応器内を不活性ガス雰囲気とした状態で、反応器シェル側に循環される熱媒の温度を熱媒循環系に備わる加熱器を用いて、反応開始前の目標温度設定値まで昇温する。反応開始前の温度は、触媒の活性に応じて決定されるが、通常280〜350℃である。
[3] Third Step In the subsequent third step, the temperature of the reactor is set to a temperature within the range of 200 to 400 ° C. With the inside of the reactor in an inert gas atmosphere, the temperature of the heat medium circulated to the reactor shell side is raised to the target temperature set value before starting the reaction using a heater provided in the heat medium circulation system. . The temperature before the start of the reaction is determined according to the activity of the catalyst, but is usually 280 to 350 ° C.

第3工程における昇温速度としては30℃/h以下であることが好ましく、10〜25℃/hの範囲内であることがより好ましい。   The rate of temperature increase in the third step is preferably 30 ° C./h or less, and more preferably in the range of 10 to 25 ° C./h.

〔4〕第4工程
第4工程では、酸素、水蒸気、塩化水素の順でガス供給を開始する。このような順序でガス供給を行うことで、塩化水素の高い転化率を得ることができる。
[4] Fourth Step In the fourth step, gas supply is started in the order of oxygen, water vapor, and hydrogen chloride. By performing gas supply in this order, a high conversion rate of hydrogen chloride can be obtained.

まず最初に供給する酸素としては、酸素または空気を使用することができる。また、塩化水素を酸素で酸化することによって生成した塩素と分離された未反応酸素を含むガスを該酸素の一部として使用してもよい。   As oxygen to be supplied first, oxygen or air can be used. A gas containing unreacted oxygen separated from chlorine generated by oxidizing hydrogen chloride with oxygen may be used as a part of the oxygen.

次に、水蒸気を供給する。これによって、塩化水素を供給して反応を開始した場合に、触媒層の温度を均一化することができる。水蒸気は、塩化水素に対するモル比が0.001〜1.0であることが好ましく、0.005〜0.5であることがより好ましく、0.01〜0.2であることが特に好ましい。水蒸気の塩化水素に対するモル比が過小の場合には触媒層の温度の均一化の効果が小さいことがあり、該モル比が過大な場合には塩化水素の転化率が低くなることがある。   Next, water vapor is supplied. Thus, when the reaction is started by supplying hydrogen chloride, the temperature of the catalyst layer can be made uniform. The water vapor has a molar ratio to hydrogen chloride of preferably 0.001 to 1.0, more preferably 0.005 to 0.5, and particularly preferably 0.01 to 0.2. When the molar ratio of water vapor to hydrogen chloride is too small, the effect of uniformizing the temperature of the catalyst layer may be small, and when the molar ratio is excessive, the conversion rate of hydrogen chloride may be low.

水蒸気の温度は50〜400℃であることが好ましく、更に好ましくは150〜300℃である。水蒸気の温度が低すぎる場合には反応管や配管などの腐食が起きることがあり、水蒸気の温度が高すぎる場合には過多なエネルギーが必要になるために経済的ではないことがある。   The temperature of the water vapor is preferably 50 to 400 ° C, more preferably 150 to 300 ° C. If the temperature of the water vapor is too low, corrosion of the reaction tubes and piping may occur. If the temperature of the water vapor is too high, excessive energy may be required, which may not be economical.

その後、塩化水素を供給する。この塩化水素としては、水素と塩素の反応、塩素化合物の熱分解反応や燃焼反応、有機化合物のホスゲン化反応または塩素化反応、クロロフルオロアルカンの製造、塩酸の加熱、焼却炉の燃焼などにおいて発生した塩化水素を含むいかなるものを使用することができる。   Thereafter, hydrogen chloride is supplied. This hydrogen chloride is generated in the reaction of hydrogen and chlorine, pyrolysis reaction or combustion reaction of chlorine compounds, phosgenation reaction or chlorination reaction of organic compounds, chlorofluoroalkane production, hydrochloric acid heating, incinerator combustion, etc. Any containing hydrogen chloride can be used.

酸素の塩化水素に対するモル比は0.25〜2であることが好ましく、さらに好ましくは0.25〜1.5、最も好ましくは0.25〜1である。酸素の塩化水素に対するモル比が過小であると塩化水素の転化率が低くなる場合があり、一方、該モル比が過多であると生成した塩素と未反応酸素の分離が困難になる場合がある。   The molar ratio of oxygen to hydrogen chloride is preferably 0.25 to 2, more preferably 0.25 to 1.5, and most preferably 0.25 to 1. If the molar ratio of oxygen to hydrogen chloride is too small, the conversion rate of hydrogen chloride may be low. On the other hand, if the molar ratio is excessive, separation of generated chlorine and unreacted oxygen may be difficult. .

塩化水素は、酸素供給後、できるだけ早く供給することが好ましく、酸素の供給を開始してから好ましくは60分以内、より好ましくは30分以内に塩化水素を供給するようにする。塩化水素を含まない酸素雰囲気下で高温で保持すると触媒の活性が低下してしまうためである。   Hydrogen chloride is preferably supplied as soon as possible after supplying oxygen, and hydrogen chloride is preferably supplied within 60 minutes, more preferably within 30 minutes after the start of oxygen supply. This is because the activity of the catalyst is lowered when kept at a high temperature in an oxygen atmosphere not containing hydrogen chloride.

反応器へ供給する原料ガスの流量は、スタート操作後の定常状態において触媒の体積あたりの塩化水素ガスの流量(GHSV)としては300〜700h−1である。原料ガスの供給を開始する際の各ガスの流量は、定常状態のガス量の30%以下、より好ましくは20%以下の流量で供給することが望ましい。 The flow rate of the raw material gas supplied to the reactor is 300 to 700 h −1 as the flow rate (GHSV) of hydrogen chloride gas per volume of the catalyst in the steady state after the start operation. It is desirable that the flow rate of each gas when starting the supply of the raw material gas is supplied at a flow rate of 30% or less, more preferably 20% or less of the gas amount in the steady state.

反応が開始すると、反応熱により触媒充填層の温度は、熱媒温度よりも高くなり、温度差を生じる。この温度差(ΔT)は反応速度に概ね比例するので反応状態の目安となる。ΔTの変動が小さくなり、反応温度が安定するのを確認してから、徐々に定常状態の目標ガス量まで、各ガスを段階的に増加させる。その増加幅としては、定常状態のガス量に対して30%以下、好ましくは20%以下、より好ましくは5%以下で行なう。ガス量を急激に増加させると反応量が増加して反応熱により反応温度制御が困難となり暴走反応に至る可能性がある。   When the reaction starts, the temperature of the catalyst packed bed becomes higher than the heat transfer medium temperature due to the heat of reaction, causing a temperature difference. This temperature difference (ΔT) is roughly proportional to the reaction rate, and thus is a measure of the reaction state. After confirming that the variation in ΔT is reduced and the reaction temperature is stabilized, each gas is gradually increased to the target gas amount in a steady state. The increase is 30% or less, preferably 20% or less, and more preferably 5% or less with respect to the steady-state gas amount. If the amount of gas is increased rapidly, the amount of reaction increases and the reaction temperature becomes difficult to control due to the reaction heat, leading to a runaway reaction.

原料ガスを増加させる際のガスの順序としては、塩化水素、水、酸素の順序に増加させることが好ましい。酸素を先に増加させると、酸化反応速度が大きくなり温度制御が困難となるためである。   It is preferable to increase the order of gas when increasing the source gas in the order of hydrogen chloride, water, and oxygen. This is because if oxygen is increased first, the oxidation reaction rate increases and temperature control becomes difficult.

前記操作により原料ガス流量を定常状態の量まで増加させ、触媒充填層の温度を安定させる。   By the above operation, the raw material gas flow rate is increased to a steady state amount, and the temperature of the catalyst packed bed is stabilized.

本発明の塩化水素を酸素で酸化して塩素を製造する反応の触媒としては、酸化ルテニウムを含む触媒、好ましくは酸化ルテニウムおよび酸化チタンを含む触媒が用いられる。酸化ルテニウムを含む触媒は、たとえば、特許3284879号公報、特開平10−338502号公報、特開2002−292279号公報に記載されている。酸化ルテニウムおよび酸化チタンを含む触媒は、たとえば、特開2000−229239号公報、特開2000−281314号公報、特開2002−79093号公報に記載されている。   A catalyst containing ruthenium oxide, preferably a catalyst containing ruthenium oxide and titanium oxide, is used as a catalyst for the reaction of oxidizing hydrogen chloride with oxygen to produce chlorine. Catalysts containing ruthenium oxide are described in, for example, Japanese Patent No. 3284879, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-338502, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-292279. Catalysts containing ruthenium oxide and titanium oxide are described in, for example, JP 2000-229239 A, JP 2000-281314 A, and JP 2002-79093 A.

また上述のように、本発明の塩素の製造方法における熱媒は、上述のように溶融塩を好適に用いることができるが、溶融塩以外の従来公知の熱媒、たとえばアルキルビフェニル類、ビフェニル類とジフェニルオキサイド類との混合物、ビフェニル類とジフェニルエーテル類との混合物、トリフェニル類、ジベンジルトルエン類、アルキルベンゼン類、アルキルナフタリン類、アリールアルキル類などの有機物からなる有機熱媒、水、イオン性液体などを用いても勿論よい。   As described above, as the heating medium in the method for producing chlorine of the present invention, a molten salt can be suitably used as described above. However, conventionally known heating media other than the molten salt, such as alkyl biphenyls and biphenyls, can be used. And diphenyl oxides, biphenyls and diphenyl ethers, triphenyls, dibenzyltoluenes, alkylbenzenes, alkylnaphthalenes, arylalkyls and other organic heat transfer media, water, ionic liquids Of course, it may be used.

本発明における第1工程〜第4工程を経て反応を開始した後は、従来の塩素の製造方法と同様に、図1に示すように吸収塔11での吸収工程、乾燥塔21での乾燥工程、塩素精製塔31での精製工程を経て、製品としての塩素が得られる。   After starting the reaction through the first step to the fourth step in the present invention, the absorption step in the absorption tower 11 and the drying step in the drying tower 21 as shown in FIG. Through the purification step in the chlorine purification tower 31, chlorine as a product is obtained.

まず、吸収塔11で行われる吸収工程では、反応器1から得られた塩素、水、未反応塩化水素および未反応酸素を主成分とするガスを、水および/または塩酸水と接触させることにより、および/または、冷却することにより、塩化水素と水を主成分とする溶液を回収し、塩素と未反応酸素を主成分とするガスを得る。接触温度は0〜100℃、圧力は0.05〜1MPaで行われる。接触させる塩酸水の濃度は、25重量%以下が好ましい。また、塩素水和物析出防止のために、特開2003−261306号公報に記載の方法を採用するのが好ましい。   First, in the absorption step performed in the absorption tower 11, the gas mainly composed of chlorine, water, unreacted hydrogen chloride and unreacted oxygen obtained from the reactor 1 is brought into contact with water and / or hydrochloric acid water. And / or by cooling, a solution containing hydrogen chloride and water as main components is recovered, and a gas containing chlorine and unreacted oxygen as main components is obtained. The contact temperature is 0 to 100 ° C. and the pressure is 0.05 to 1 MPa. The concentration of hydrochloric acid to be contacted is preferably 25% by weight or less. In order to prevent precipitation of chlorine hydrate, it is preferable to employ the method described in JP-A-2003-261306.

得られた溶液は、そのまま、あるいは溶液中に含まれる塩素を加熱、および/または窒素などの不活性なガスのバブリングにより除去した後、電解槽のpH調整、ボイラーフィールド水の中和、アニリンとホルマリンの縮合転移反応および塩酸水電解の原料、食品添加用などに用いることができる。また、ソーダハンドブック1998、p315の図3.173に記載されているように塩酸の全部および一部を放散させてHClガスを得、反応原料として塩素収率を高めることも、さらには特開2001−139305号公報に記載の方法で、前記放散後の残塩酸から水を除去することで、塩素の収率をほぼ100%にすることも可能である。   The obtained solution is used as it is or after removing chlorine contained in the solution by heating and / or bubbling with an inert gas such as nitrogen, and then adjusting the pH of the electrolytic cell, neutralizing boiler field water, and aniline. It can be used as a raw material for condensation transition reaction of formalin, hydrochloric acid water electrolysis, food addition and the like. Further, as described in FIG. 3.173 of Soda Handbook 1998, p315, all or part of hydrochloric acid is diffused to obtain HCl gas, and the chlorine yield as a reaction raw material can be increased. It is also possible to make the yield of chlorine almost 100% by removing water from the residual hydrochloric acid after the diffusion by the method described in JP-A-139305.

次に、乾燥塔21で行われる乾燥工程では、吸収工程で得たガス中の水分を除去することにより、乾燥したガスを得る工程である。乾燥工程後のガス中の水分は0.5mg/l以下、好ましくは0.1mg/l以下である。ガス中の水分を除去する化合物としては、硫酸、塩化カルシウム、過塩素酸マグネシウム、ゼオライトなどが挙げられるが、中でも使用後の排出が容易であることから、図1に示す例のように硫酸が好ましい。ガス中の水分を除去する方法としては、吸収工程で得た塩素と未反応酸素を主成分とするガスを硫酸と接触させる方法が挙げられる。   Next, the drying process performed in the drying tower 21 is a process of obtaining a dried gas by removing moisture in the gas obtained in the absorption process. The moisture in the gas after the drying step is 0.5 mg / l or less, preferably 0.1 mg / l or less. Examples of the compound that removes moisture in the gas include sulfuric acid, calcium chloride, magnesium perchlorate, zeolite, etc. Among them, since it is easy to discharge after use, sulfuric acid is used as in the example shown in FIG. preferable. Examples of the method for removing moisture in the gas include a method in which chlorine obtained in the absorption step and a gas mainly composed of unreacted oxygen are brought into contact with sulfuric acid.

工程に加える硫酸の濃度は、90重量%以上が好ましい。硫酸濃度が90重量%よりも小さいと、ガス中の水分が十分に除去されないことがある。接触温度は0〜80℃、圧力は0.05〜1MPaで行われる。乾燥剤として硫酸を使用した場合は、乾燥工程の直後で硫酸ミストを除去するのが好ましい。たとえば、ブリンクエリミネーターや特開2003−181235号公報記載の方法を適用することができる。   The concentration of sulfuric acid added to the process is preferably 90% by weight or more. If the sulfuric acid concentration is less than 90% by weight, moisture in the gas may not be sufficiently removed. The contact temperature is 0 to 80 ° C. and the pressure is 0.05 to 1 MPa. When sulfuric acid is used as the desiccant, it is preferable to remove the sulfuric acid mist immediately after the drying step. For example, a blink eliminator or a method described in JP-A No. 2003-181235 can be applied.

続く精製工程では、塩素精製塔31において、乾燥工程で得た乾燥したガスを、塩素を主成分とする液体またはガスと未反応酸素を主成分とするガスとに分離することにより塩素を得る工程である。塩素を主成分とする液体またはガスと未反応酸素を主成分とするガスとに分離する方法としては、圧縮および/または冷却する方法、および/または公知の方法(特開平3−262514号公報、特表平11−500954号公報)が挙げられる。たとえば、乾燥工程で得たガスを圧縮および/または冷却することによって、塩素を主成分とする液体が未反応酸素を主成分とするガスと分離される。塩素の液化は、圧力と温度で規定される塩素が液体状態で存在し得る範囲で実施される。その範囲で低温にすればするほど、圧縮圧力が低くなるために圧縮動力は小さくできるが、工業的には設備などの問題から、圧縮圧力と冷却温度はこの範囲内の最適な経済条件を考慮して決められる。通常の運転においては、塩素液化の圧縮圧力は0.5〜5MPa、冷却温度は−70〜40℃で行われる。   In the subsequent purification step, the chlorine purification tower 31 obtains chlorine by separating the dried gas obtained in the drying step into a liquid or gas mainly containing chlorine and a gas mainly containing unreacted oxygen. It is. As a method of separating the liquid or gas mainly containing chlorine and the gas mainly containing unreacted oxygen, a method of compressing and / or cooling and / or a known method (Japanese Patent Laid-Open No. 3-262514, JP-A-11-500954). For example, by compressing and / or cooling the gas obtained in the drying step, a liquid containing chlorine as a main component is separated from a gas containing unreacted oxygen as a main component. The liquefaction of chlorine is carried out to the extent that chlorine specified by pressure and temperature can exist in a liquid state. The lower the temperature, the lower the compression pressure, so the compression power can be reduced. However, industrially, due to problems with equipment, the compression pressure and cooling temperature take into account the optimal economic conditions within this range. Can be decided. In normal operation, the compression pressure for liquefaction of chlorine is 0.5 to 5 MPa, and the cooling temperature is −70 to 40 ° C.

得られた塩素を主成分とする液体は、そのまま、あるいは一部または全部を気化させた後、塩化ビニル、ホスゲンなどの原料として用いることができる。一部または全部を気化させた後に用いる場合は、乾燥工程で得られるガスの熱交換を行うことにより、気化に必要な熱の一部を得ると同時に、乾燥工程で得られるガス中の塩素の液化に必要な外部冷媒による冷却負荷を削減することが可能である。同様に、液体フロンの予備冷却や、塩素蒸留塔などの還流液の冷却に用いることもできる。   The obtained liquid containing chlorine as a main component can be used as a raw material for vinyl chloride, phosgene and the like as it is or after partially or completely vaporizing. When used after vaporizing part or all of the gas, heat exchange of the gas obtained in the drying step is performed to obtain part of the heat necessary for vaporization, and at the same time, the chlorine in the gas obtained in the drying step It is possible to reduce the cooling load due to the external refrigerant necessary for liquefaction. Similarly, it can be used for pre-cooling liquid chlorofluorocarbons or for cooling a reflux liquid such as a chlorine distillation column.

塩素の製造方法では、精製工程で得た未反応酸素を主成分とするガスの一部または全部を反応工程へ供給するように循環させることが好ましい。図1には、塩素精製塔31からの未反応酸素を主成分とするガスを洗浄塔41を通した後にリサイクルしている例を示している。   In the method for producing chlorine, it is preferable to circulate part or all of the gas mainly composed of unreacted oxygen obtained in the purification step so as to be supplied to the reaction step. FIG. 1 shows an example in which the gas mainly composed of unreacted oxygen from the chlorine purification tower 31 is recycled after passing through the washing tower 41.

Claims (3)

塩化水素、酸素、水分を含有するガスを原料として触媒の存在下に固定床反応器で原料ガス中の塩化水素を酸素で酸化する塩素の製造方法であって、以下の工程を順番に行うことにより反応を開始することを特徴とする塩素の製造方法。
第1工程:加熱ガスの通気により反応器を暖機する工程、
第2工程:不活性ガスの通気により反応器内を不活性ガス雰囲気にする工程、
第3工程:反応器の温度を200〜400℃の範囲内の温度にする工程、
第4工程:酸素、水蒸気、塩化水素の順でガス供給を開始する工程。
A method for producing chlorine in which hydrogen chloride, oxygen, and moisture are used as raw materials in the presence of a catalyst in the presence of a catalyst to oxidize hydrogen chloride in the raw material gas with oxygen in a fixed bed reactor, and the following steps are performed in order. A method for producing chlorine, characterized in that the reaction is started by
1st process: The process of warming up a reactor by ventilation | gas_flowing of heating gas,
2nd process: The process which makes the inside of a reactor inert gas atmosphere by ventilation | gas_flowing of inert gas,
3rd process: The process which makes the temperature of a reactor into the temperature within the range of 200-400 degreeC,
4th process: The process which starts gas supply in order of oxygen, water vapor | steam, and hydrogen chloride.
反応器が熱媒として溶融塩を用いた多管式固定床反応器であり、第1工程における暖機の温度が150〜200℃である、請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the reactor is a multi-tubular fixed bed reactor using a molten salt as a heating medium, and the temperature of warm-up in the first step is 150 to 200 ° C. 触媒が酸化ルテニウムを含む、請求項1または2に記載の方法。   The process according to claim 1 or 2, wherein the catalyst comprises ruthenium oxide.
JP2011045337A 2011-03-02 2011-03-02 Method for producing chlorine Withdrawn JP2012180249A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011045337A JP2012180249A (en) 2011-03-02 2011-03-02 Method for producing chlorine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011045337A JP2012180249A (en) 2011-03-02 2011-03-02 Method for producing chlorine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012180249A true JP2012180249A (en) 2012-09-20

Family

ID=47011783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011045337A Withdrawn JP2012180249A (en) 2011-03-02 2011-03-02 Method for producing chlorine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012180249A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109553071A (en) * 2019-01-23 2019-04-02 李晓垚 A kind of liquid hydrogen chloride preparation method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109553071A (en) * 2019-01-23 2019-04-02 李晓垚 A kind of liquid hydrogen chloride preparation method
CN109553071B (en) * 2019-01-23 2020-11-10 滁州市三和纤维制造有限公司 Preparation method of liquid hydrogen chloride

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4341591B2 (en) Chlorine production reactor and chlorine production method
US6977066B1 (en) Method for producing chlorine
JP5817373B2 (en) Process for producing trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene
CN103097325B (en) Hydrofluorocarbon or the dewatering of HCFC and employ the manufacture method of 1,3,3,3-tetrafluoropropene of this dewatering
JP6119388B2 (en) Parallel production method of trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene and 1,1,1,3,3-pentafluoropropane
KR102315161B1 (en) Method for producing chlorine gas through hydrogen chloride catalytic oxidation
JP2005289800A (en) Method of producing chlorine
JP2009001459A (en) Method of producing hydrogen chloride and method of producing chlorine
JPH054027A (en) Treatment of exhaust gaseous dinitrogen monoxide
JP2012180249A (en) Method for producing chlorine
JP2006219369A (en) Manufacturing process of chlorine
JP5848468B2 (en) Reactor
JP2010523319A (en) Regenerative adsorption method for removing organic compounds from gas streams
US20100296998A1 (en) Reactor for producing chlorine and process for producing chlorine
JP5183047B2 (en) Chlorine production method, chlorine production apparatus and heat exchanger
WO2005075346A1 (en) Method for producing chlorine
TW201040129A (en) Process for producing paradichlorobenzene
JP2005306715A (en) Method for manufacturing chlorine
JP2008105862A (en) Method for producing chlorine
JP2003001048A (en) Method of drying wet gas, method of removing sulfuric acid mist, and method of producing chlorine using these methods
JPH0925248A (en) Production of 1,2-dichloroethane
JP4507615B2 (en) Chlorine production method
FR3098216A1 (en) Process for the production of 2,3,3,3-tetrafluoropropene and installation for its implementation
JP2012530670A (en) Method for producing chlorine from HCl
FR3098127A1 (en) Process for the production of 2,3,3,3-tetrafluoropropene and reactor for the implementation thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20140513