[发明专利]在流化床反应器中制备氯气的方法

说明书

本发明涉及一种在流化床反应器中用迪肯制氯法制备氯气的方法，其 中包含氯化氢和氧气的气体反应混合物由底部往上通过形成流化床的多相 颗粒状催化剂。

已知迪肯制氯法是用氧氧化氯化氢制备氯气的方法，该方法由英国化 学家Henry Deacon于1868年作为专利提交。该反应是反应焓为 -114.8kJ/mol的放热反应，并且是平衡反应，即反应不会进行到完全，平 衡转化率随着温度升高而降低。然而，为了确保对于工业应用有足够高的 反应速率，必须将反应温度升高到至少450℃。可是，Deacon发现的铜基 催化剂在这些温度下不稳定。

目前已经有了许多进一步的发展，尤其是关于在最低可能温度下有较 高活性的催化剂。这些包括例如基于铬的催化剂，它们通过煅烧硝酸铬、 氯化铬和有机酸的铬盐与氨反应得到的化合物或者煅烧该化合物与硅化合 物的混合物得到，煅烧优选在低于800℃的温度下进行，如US 4,828,815 中所述。

在低温下有效的其它催化剂基于钌化合物，尤其是氯化钌，优选存在 于载体上，例如GB-B 1,046,313中所述。用于迪肯制氯法的其它钌基催化 剂是负载型氧化钌催化剂或者钌混合氧化物类型的负载型催化剂，其中氧 化钌的含量为0.1-20重量％并且氧化钌的平均粒径为1.0-10.0nm，这对应 于DE-A 197 48 299。

J.T.Quant等人发表在“化学工程师”，1963年7月/8月，CE 224-CE 232页的壳氏制氯法(The Shell Chlorine Process)描述了用负载型铜化合物 作为催化剂使用流化床反应器进行迪肯制氯法。

考虑到上面的描述，本发明的一个目的是提供一种在流化床反应器中 进行迪肯制氯法的方法，该方法可实现提高产率和选择性。

该目的通过在流化床反应器中制备氯气的方法实现，其中包含氯化氢 和氧气的气体反应混合物由底部往上流过形成流化床的多相颗粒状催化 剂，其中流化床带有将流化床分为在流化床反应器中水平设置的多个槽和 在流化床反应器中垂直设置的多个槽的内件，这些槽具有透气性槽壁并且 具有确保多相颗粒状催化剂在垂直方向的交换数为每升反应器体积1-100 升/小时的开口。

根据本发明使用的流化床反应器有改进的内件，尤其是关于停留时间 性能，其中多相颗粒状催化剂局部停留显著更长时间，与气流相比增长约 102或更多倍。结果改进了传质并且因此增加了转化率。

已经发现重要的是用内件将流化床在水平方向和垂直方向上分为槽， 即由槽壁包围的中空空间，其中槽壁可使气体透过并且具有允许固体在流 化床反应器中的垂直方向上交换的开口。而且，槽壁可以有允许固体在水 平方向上交换的开口。因此多相颗粒状催化剂可以在垂直方向上并且也可 能在水平方向上运动通过流化床反应器，但与没有这些开口的流化床相比 被阻止在每个槽中，确保了以上定义的交换数。

使用引入到流化反应体系中的放射性标记固体示踪粒子确定交换数， 例如如在G.Reed“在工业工艺装置中解决问题的放射性同位素技术”， 第9章(“停留时间和停留时间分布的测定”)，第112-137页(J.S.Charlton 编著)，Leonard Hill，Glasgow和London 1986(ISBN 0-249-44171-3)中描 述。记录这些放射性标记粒子的时间和位置能局部确定固体运动以及推导 出交换数(G.Reed在“在工业工艺装置中解决问题的放射性同位素技术”， 第11章(“各种放射性示踪剂应用”，11.1，“混合和掺合研究”)，第167-176 页(J.S.Charlton编著)，Leonard Hill，Glasgow和London 1986(1SBN 0-249-44171-3)。

有目标地选择槽的几何形状能使多相颗粒状催化剂在这些槽中的停留 时间与特定情况下待进行的反应的特征相匹配。

在气流由底部往上流过反应器的方向上的垂直方向上每米床高连续设 置多个槽即尤其是0-100个槽或者10-50个槽限制了逆向混合并且因此提 高了选择性和转化率。在流化床反应器中水平方向上每米另外设置多个槽 即10-100个槽或者10-50个槽，即反应混合物平行或者串行流过的槽，使 反应器的容量与要求相匹配。因此本发明反应器的容量没有限制，可以与 特定需求例如工业级反应相匹配。