[发明专利]一种生产氯气的方法

说明书

本发明涉及一种氯气的生产方法，该法使用一种流化床反应器。更准确地说，本发明涉及的一种氯气生产方法是在装有多孔板的流化床反应器内用含氧的气体氧化氯化氢气体。

多年来生产氯气的氯化氢氧化法被称为Deacon法。直到目前已对这一反应提出许多种催化剂（英国专利号584790、676667和846832）。

对于制备以铬氧化物为主要成分、并在氯化氢氧化生产氯气的方法中是有效的催化剂，曾提出过多种多样的方法（日本公开专利136902/1986、275104/1986和113701/1987;日本专利申请号112592/1986和148055/1986）。

另外，还提出了一种在有所述催化剂的流化床反应器内氧化氯化氢生产氯气的方法（日本专利申请157812/1987）。

流化床反应器一般在其底部装有一块气体扩散板，催化剂则放在这块气体扩散板上。原料混合气通过气体扩散板向上进料，这样使原料混合气与催化剂接触而引起化学反应。

由于上述的结构，催化剂层呈流化层的形状，而且原料混合气以气泡与催化剂进行接触而发生反应。然而，当这些气泡通过流化层上浮的时候，它们会结合生成更大的气泡。因此，在催化剂层上部的接触效率降低。通常只要催化剂的活性非常高，经过原料混合气和催化剂的简单混合，就会使反应完全，而且原料混合气与催化剂的接触效率对反应产率不会产生什么影响。

然而当反应速率很慢时，接触效率降低将会导致产率降低。

如上所述，在催化剂存在的情况下，由氯化氢氧化生产氯气时，催化剂的活性高，其表观密度也相当高，因此这种催化剂趋于促使气泡结合成较大的气泡。这种气泡的结合不可避免地使催化剂与原料混合气的接触效率降低。因此，氯化氢向氯气的转化作用降低，设备的效率也相应地降低，从而导致经济上显著的损失。

本发明的目的是提供一种氯化氢气体氧化生产氯气的工业方法，该法使用一种能防止通入的氯化氢气体在流化床内形成大气泡的流化床反应器，从而能避免与催化剂接触的效率有任何降低。

为了解决在这种流化床反应器内由氧化氯化氢生产氯气所产生的问题，本发明者们进行了广泛地研究，结果，已发现在反应器的气体扩散板上部，在使催化剂流化进行反应的区域内安装一块多孔板，能降低气泡结合成更大的气泡，因此能改善氯化氢向氯气的转化，从而导致完成了本发明。

另一方面，本发明提供了一种使氯化氢和氧气反应生成氯气的方法，该方法是在以铬的氧化物为主要成分的催化剂的存在下进行的。本方法包括使用其垂直间隔不大于100cm且开孔率为10-60%的多块多孔水平板的流化床反应器，这些水平板位于操作时催化剂处于流化态的反应区内。该反应区则位于气体扩散板的上方。

在以铬的氧化物为主要成分的催化剂存在下，由氯化氢与氧气反应生成氯气的过程中，本发明的方法可使其过程中的氯化氢向氯气转化得到改进。为此，可用高效率的设备生产氯气，从而进一步提高了催化剂的工业价值。

图1是实例中使用的流化床反应器的剖面图。

用于本发明方法中的铬氧化物催化剂最好基本上是由三氧化二铬（Cr₂O₃）组成的。这种催化剂既可以用沉淀法制备，也可以用浸渍法制备。

当选取沉淀法时，由一种铬（Ⅲ）盐，即一种铬盐和一种碱性化合物反应生成的沉淀氢氧化铬在低于800℃下进行煅烧。所得铬的氧化物先粉碎成颗粒，一般是再将其颗粒与粘合剂二氧化硅一块加入制成一种浆体，该浆体再经造粒并在喷雾干燥器等设备内干燥。另一方式，氢氧化铬浆体是将碱性化合物加入铬盐中，生成氢氧化铬沉淀来制备的，然后它与二氧化硅一块加入，接着进行造粒、干燥与煅烧。

例如，铬的硝酸盐或铬的氯化物可作为铬盐使用，而氨可作为中和剂制取铬的氢氧化物沉淀。然后将生成的氢氧化铬在低于800℃温度下煅烧。这样制取的氢氧化铬作为主要成分，以二氧化硅作为粘合剂成型。

当使用浸渍法时，例如二氧化硅具有孔隙度为0.3-1.5cc/g时，最好二氧化硅作为载体浸入水溶性铬盐或铬酐（CrO₃）的含水溶液中，以便使铬盐或铬酐沉积在载体上。载体干燥后，于300-400℃下煅烧1-2小时。这样的步骤重复数次，直至铬的氧化物沉积重量占载体的75%左右。如此制取的载体再经400-600℃的温度进一步煅烧几小时。

使用按上述方法制备的催化剂，氯化氢和氧在流化床反应器内最好在下述条件下进行反应：