JPH053406B2 - - Google Patents

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JPH053406B2
JPH053406B2 JP62061332A JP6133287A JPH053406B2 JP H053406 B2 JPH053406 B2 JP H053406B2 JP 62061332 A JP62061332 A JP 62061332A JP 6133287 A JP6133287 A JP 6133287A JP H053406 B2 JPH053406 B2 JP H053406B2
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chlorine
chromium oxide
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Shinji Takenaka
Hiroyuki Ito
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
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    • C01B7/00—Halogens; Halogen acids
    • C01B7/01—Chlorine; Hydrogen chloride
    • C01B7/03—Preparation from chlorides
    • C01B7/04—Preparation of chlorine from hydrogen chloride
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24—Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/26—Chromium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J33/00—Protection of catalysts, e.g. by coating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、酸化クロム触媒の存在下に塩化水素
と酸素を反応させて塩素を製造する方法に関す
る。
より詳しくは、塩化水素の酸素による酸化反応
に適用する反応器の材質に関する。
塩素は、年々増大する需要に応じるために、食
塩電解により大規模に製造されている。この食塩
電解では塩素とともに、苛性ソーダを生成する。
この苛性ソーダの需要は、塩素の需要にくらべ
少ないので、食塩電解による塩素の製造では、両
者の需要の不均衡にうまく適応するのが困難な状
況を生じている。
一方、有機化合物の塩素化反応またはホスゲン
化反応の際に大量の塩化水素が副生し、その量
は、塩酸の需要量より大幅に多いために、大量の
塩化水素が未利用のままで無駄に廃棄されてい
る。また廃棄のための処理コストも大きい。
このように大量に廃棄されている塩化水素から
効率よく塩素を回収できれば、苛性ソーダの需要
に対応させて製造される食塩電解による塩素と合
わせて、塩素の需要を満たすことができる。
従来の技術及び発明が解決しようとする問題点 塩化水素を酸化して塩素を製造する反応は古く
から知られており、これらの反応で酸化クロムを
触媒として使用する例も良く知られている。
最近、特に水酸化クロムを焼成して得られる酸
化クロム触媒は、比較的低温度においても好活性
を有していることが見出され、塩化水素を酸化し
て塩素を製造する方法の工業的実施の可能性が、
一段と向上している。
本発明の課題は、酸化クロムを触媒として塩化
水素を酸化し塩素を製造する方法において、触媒
の活性を長期間にわたり高く維持し、工業的に塩
素を製造する方法を提供することである。
問題点を解決するための手段 本発明者等は、上記課題を解決すべく種々検討
したところ、本発明に使用する特定の酸化クロム
触媒であつても、長期間の反応で触媒活性が徐々
に低下する現象が認められ、この現象は、触媒が
鉄によつて被毒されるためであるのを見出した。
すなわち、この酸化クロム触媒は金属成分、特
に鉄によつて被毒を受け易く、使用する材料中の
金属分によつてさえも被毒されて、高活性を長期
間にわたり維持することが困難である。
本発明は、酸化クロム触媒を高活性に維持し、
かつ工業的に適用可能な材料を使用した反応器と
して、反応器に使用する材料の表面を下記の一般
式（）で表わされる材料により被覆した反応器
を使用することによつて問題点を解決した。
すなわち、本発明は、酸化クロム触媒の存在下
に塩化水素と酸素を反応させて、塩素を製造する
方法において、反応器内の触媒接触部分を一般式
（） MaXb （） （式中、Ｍはホウ素、アルミニウム、珪素、チタ
ン、ジルコニウム、またはクロムを示し、Ｘは酸
素、窒素、または炭素を示し、ａは１〜２の整
数、ｂは１〜３の整数を示す）で表わされる材
料、またはその材料の混合物で被覆した反応器を
使用することを特徴とする塩素の製造方法であ
る。
以下、本発明を詳しく説明する。
工業的に使用される反応器材料としては、一般
に、金属、ガラス、樹脂、セラミツク等が使用さ
れる。しかし、本発明の酸化クロム触媒を用いた
塩素の製造方法では、反応温度が、通常、300〜
500℃、好ましくは350〜450℃の範囲である。そ
のため、樹脂材料は使用できない。金属材料とし
ては、SUS304、SUS313、等のステンレス銅や、
ハステロイＢ、およびＣ、インコネル等の高ニツ
ケル合金銅で耐蝕性は十分持つているが、酸化ク
ロム触媒が鉄分により被毒され易いため、少量の
鉄分を含む材料でも問題となる。また、鉄以外の
金属、例えば純ニツケルでも長期間には金属分の
触媒への蓄積がみられ、活性低下の原因となり好
ましくない。
これに対して、ガラス、セラミツクス等の非金
属材料は触媒に対する影響がなく、耐熱、耐蝕の
面でも優れているが、それらだけを用い大型の反
応器を作るには強度が足りず、工業的に用いるこ
とは困難である。また、通常用いられるグラスラ
イニング材は、ヒートシヨツクに弱く施工上の配
慮等の問題もある。
本発明に使用する反応器内の触媒接触部分を被
覆する材料は、一般式（） MaXb （） （式中、Ｍはホウ素、アルミニウム、珪素、チタ
ン、ジルコニウムまたはクロムを示し、Ｘは酸
素、窒素または炭素を示し、ａは１〜２の整数、
ｂは１〜３の整数を示す）で表わされる材料、ま
たはその材料の混合物である。
例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコ
ニア、炭化珪素、炭化チタン、炭化クロム、窒化
ホウソ、窒化珪素、窒化チタン等のセラミツク材
料である。
また、これらを被覆する反応器の母材として用
いる金属は、鉄またはその他耐熱性のある通常の
廉価な金属を用いることが出来るが、万一非金属
材料による被覆が脱落した場合、母材が腐食され
ることも考えられるので、ステンレス合金または
ニツケル合金を用いることが好ましい。特に、触
媒に対する鉄分の影響が懸念される場合には、鉄
分が１％未満のニツケル合金を用いることが好ま
しい。
前記一般式（）の材料を金属母材に被覆する
形態は、一般式（）の材料をタイル状の物とし
て接着する方法、または金属製容器中にスリーブ
状に内装する方法等でも良いが、母材表面に皮膜
を形成する方法が好ましい。
皮膜形成法としては、有機前駆体を塗布した皮
膜を焼成してセラミツク皮膜とする方法や、粉体
をプラズマまたはガス炎で溶射する方法、その他
物理蒸着法、化学蒸着法等の蒸着法により皮膜を
形成する方法等の何れでも良い。
本発明の反応で使用する触媒は、酸化クロムを
主成分とするもので、例えば三価クロムの塩を、
塩基性化合物により沈澱させて得られた水酸化ク
ロムを焼成した酸化クロムを主成分とし、好まし
くは酸化珪素をバインダーとして成型または造粒
した触媒、あるいは好ましくは細孔容積が0.3〜
1.5c.c.／ｇである酸化珪素担体をクロム塩類水溶
液または無水クロム酸水溶液に浸漬して、ついで
焼成して、クロミア（Cr2O3）として20〜60重量
％の担持量となるように調整した触媒等である。
本発明にかかわる材質を用いた反応器で、反応
温度は用いる酸化クロム触媒の活性の程度によつ
て異なるが、通常300〜500℃、好ましくは350〜
450℃の範囲で行われる。500℃を越えると触媒の
活性低下のみならず、生成ガスによる腐食が著し
くなり、また、200℃以下では転化率が小さく生
成ガス中の水が結露する。150℃以下の温度にな
ると塩化水素または塩素による湿食が生じ、耐蝕
性が失われる。
反応器に導入する、塩化水素と酸素とのモル比
は、HCl／O2の比で１／0.25〜１／10の範囲が多
用される。
反応ガスの線速度は、10〜50cm／secが適当で
ある。
原料として用いる塩化水素や酸素中の窒素、炭
酸ガスなどの不活性ガスの共存は反応器材料にな
んらの支障も及ぼさない。またその他のガス組成
は、酸化クロム触媒がその性能を十分発揮できる
程度の物であれば良い。また、反応器の構造は固
定床型、あるいは流動床型のいずれの形式であつ
ても差し支えない。
発明の効果 本発明によつて、酸化クロム触媒の存在下に塩
化水素を酸化反応させて工業的に塩素を製造する
際に、長期にわたつて触媒の活性を高く維持し、
かつ工業的に反応器の耐蝕性を問題とせず反応を
実施することが出来る極めて有用な塩素の製造方
法である。
実施例 以下、実施例によつて本発明を説明する。
実施例 １ 酸化クロム９水塩3.0Kgを脱イオン水30に溶
解させ、よく撹拌しながら28％のアンモニア水
2.9Kgを30分を要して滴下注入した。生じた沈澱
スラリーに脱イオン水を加え200に希釈し、一
晩放置後デカンテーシヨンを繰り返し沈澱を洗浄
した。このスラリーに焼成後の全重量の10％に当
たるコロイダルシリカを加え、スプレードライヤ
ーで乾燥して得られた粒状粉末を、空気雰囲気中
600℃で３時間焼成し、平均粒径50〜60μの触媒
を得た。本触媒377ｇを内径２インチのニツケル
パイプ内面に、サンドブラスト処理し、その後
300μの厚さにチラノコート（商品名：宇部興産
製ポリシロキサン系塗料）を塗布し、450℃で焼
成することにより得られた、内面が酸化珪素系セ
ラミツクで被覆された反応器に充填し、外部を砂
浴流動浴により370℃に加熱した。塩化水素ガス
3.14Nl／min、酸素ガス1.57Nl／minを触媒層に
導入し、触媒を流動させながら反応させた。触媒
層の温度は発熱により400℃となつた。
反応器流出ガスをヨウ化カリ水溶液の吸収瓶と
苛性ソーダ水溶液の吸収瓶を直列につないだトラ
ツプで捕集し、チオ硫酸ソーダ及び塩酸で滴定
し、未反応塩化水素と生成した塩素を定量した。
塩化水素の転化率の経日変化は、第１図に示す
通りとなり、40日後でも68〜69％の転化率を示し
た。
実施例 ２ 20重量％の無水クロム酸を溶解させた水溶液を
粒径80〜250メツシユの微少なシリカゲル（細孔
容積0.75c.c.／ｇ）に浸漬させ、120℃で乾燥後、
350〜450℃で２時間空気中で焼成した。
この操作を３回繰り返し、最終的に500℃で、
３時間焼成し触媒を調整した。
触媒の分析値はクロミア48重量％、シリカ52重
量％であつた。
内径２インチのステンレス合金銅（SUS304）
で製作した反応器内面に、実施例１と同様の方法
で酸化珪素系セラミツクの被覆を施し、上記で得
た触媒377ｇを充填し、実施例１と同様な条件、
操作により反応を行つた。
塩化水素の転化率の経日変化は、第１図に示す
通りとなり、10日目の転化率は69〜70％を保つて
いた。
実施例 ３ 内径４インチのニツケル製反応器内面に、ニツ
ケルクロム合金粉末の下地溶射を50μの厚さに行
い、その上に粉末アルミナを150μの厚さに溶射
することにより内面を被覆した反応器を用い、実
施例１と同様の触媒3505ｇを充填し、塩化水素ガ
ス29.2Nl／min、酸素ガス14.6Nl／minを触媒層
に導入し、実施例と同様の操作により反応を行つ
た。
塩化水素の転化率の経日変化は、第１図に示す
通りとなり、11日後でも転化率は70〜72％であつ
た。
比較例 １ 内径２インチのステンレス合金銅（SUS304）
で作製した反応器を用い、実施例１と同様の操作
で反応を行つた。塩化水素の転化率の経日変化
は、第１図に示す通りとなり、７日間運転後に
は、60％迄低下した。
比較例 ２ 内径２インチのニツケル製反応器を用い、実施
例１と同様の操作で反応を行つた。塩化水素の転
化率の経日変化は、第１図に示す通りとなり、40
日後で62〜63％に低下した。
【図面の簡単な説明】
第１図は、流動床反応器の材料を種々変えて、
酸化クロム触媒を用い塩化水素の塩素への酸化を
行つた連続運転日数と、塩化水素の塩素への転化
率の経日変化を示す図である。図中の各符号はそ
れぞれ次の意味である。 〇：実施例１での転化率の経日変化、□：実施
例２での転化率の経日変化、△：実施例３での転
化率の経日変化、●：比較例１での転化率の経日
変化、▲：比較例２での転化率の経日変化。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 酸化クロム触媒の存在下に塩化水素と酸素を
    反応させて塩素を製造する方法において、反応器
    内の触媒接触部分を一般式（） MaXb （） （式中、Ｍはホウ素、アルミニウム、珪素、チタ
    ン、ジルコニウムまたはクロムを示し、Ｘは酸
    素、窒素または炭素を示し、ａは１〜２の整数、
    ｂは１〜３の整数を示す）で表わされる材料、ま
    たはその材料の混合物で被覆した反応器を使用す
    ることを特徴とする塩素の製造方法。
JP62061332A 1987-03-18 1987-03-18 塩素の製造方法 Granted JPS63230504A (ja)

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