[发明专利]氯的制备

说明书

本发明涉及一种在装有Deacon催化剂的反应器中，在升温下由含氧和氯化氢的气体通过反应制备氯的改进方法。

氯化氢在许多反应中作为不希望的副产物生成，由于这一原因，已进行了广泛的研究并提出许多再加工这一副产物的方法。可提到的生成氯化氢副产物的反应的例子是氯化烯或异氰酸酯的制备，还有废物的焚化。

一种再加工氯化氢的可能方法是形成氯的反应，例如氯可在各种制备方法中用作原料或中间体。

在这一变化方案中，采用了不同类型方法：

在盐酸电解中，通过氯化氢水溶液的电解制备氯。该法需要复杂的电解池和相当大的电解功率。所以在工艺方面它是复杂的和高费用的。

另一些已知的方法是基于Deacon法。在这一方法中，在催化剂存在下，氯化氢与空气反应如下：

这一放热反应所用的催化剂通常称为Deacon催化剂，它们在文献中被广泛描述，例如Weissermel K.，Arpe H.-J.，in’IndustrilleOrganische Chemie’，3rd edition，1988，pp.233-234，VCH Verlags-gesellschaft mbH，Weinheim，Allen J.A.，Clark A.J.，“Oxychlorina-tion Catalysts”，Rev.Pure and Appl.Chem.21(1971)145-166 andFurusaki S.，“Catalytic Oxidation of Hydrogen Chloride in a FluidBed Reactor”，AIChE Journal，19(5)(1973)1009-1016。

在D1(US2204733)中，Deacon法在固定床反应器中进行(第2页，38-64行，和图3)。但是，高的反应热在固定的催化剂床层中会引起强烈的局部升温，由于升温使反应平衡移向原料而使反应的转化率下降。根据D1，试图通过在固定床内改变流向来克服这一困难。但是，由于所用的催化剂有一定的蒸汽压，在反应床层的温度下它有显著的挥发性(在较高的温度下某些组分可以腐蚀性熔体形式存在)，以致催化剂上的浓度发生变化，在固定床内其浓度难以控制。这些不均匀性进一步使转化率下降。此外，催化剂固定床还可能被沉积的催化剂堵塞。

D2(EP-A-331465)公开了一种流化床方法，在该法中试图通过多孔板抑制不希望有的大量气泡的形成(第2页第55行至第3页第56行，图1)。用这一方法达到的转化率至多为83％，反应器内的温度为约360至400℃。

但是，在流化床反应器中有高的动态应力以及原料有高的腐蚀性，所以这一方法要求的反应器技术复杂且费用高。此外，从流化床中还带出未反应的氯化氢和磨损物，因此必须花很大的代价来处理，被带出的催化剂也必须补充。

D3(EP-B-474763)也公开了一种流化床法，在该法中也存在上述的缺点。

D4(US2577808)公开了一种多段移动床法(第3列第65行至第5列第18行，图)。在预热或冷却段后，催化剂床层通过氯化段，在氯化段中氯化氢与催化剂反应，生成氯化的催化剂化合物。在随后的氧化段中，氯化的催化剂化合物进一步与氧反应，释放出氯。催化剂床层再用压缩空气循环到第一段。

在这一移动床法中，由于反应器高的机械应力，也不能避免不希望出现的磨损，在腐蚀性原料存在下也不能完全消除腐蚀。此外，由于返混作用可使转化率下降，为了提高产率，不同的段应在不同的温度下操作，因此进一步增加了这方法的复杂性。此外，存在氯化氢或氯或水带入其他反应段的危险。另一缺点是，该法生成含氯的工艺废气，因此它必须进行复杂的处理。

D5(EP-B-500728)公开了一种由HCl制备氯的两段法。氯化在相当低的温度(25～250℃)下进行，脱氯在至少300℃下进行(权利要求1)。这就需要大量固体的频繁加热或冷热(第9列第16～19行，54～58行)。这一要求进一步限制了制造耐腐蚀反应器的可能途径。

本发明的目的是寻找一种解决上述缺点的方法，这一方法可在工艺方面更简单地制备氯气。