[发明专利]碳酰卤的制备

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及一种由基本不含水的卤化氢经电化学转化而得的卤阴离子为原料制备碳酰卤用的电解槽、电解装置和方法。在上述转化中，将分子态无水卤化氢氧化，生成质子和卤阴离子。所述卤阴离子与一氧化碳发生反应，生成碳酰卤，例如碳酰氯(光气)或碳酰氟。

现有技术

工业上，通常使一氧化碳和氯气流过光气发生器中的活性炭来制备光气。此反应须在催化剂存在下进行。所用的氯通常由常规的氯碱电解法或HCl电解法制得，这些方法制得的是含水氯气，或者由蒸发液态氯的蒸发器得到氯气。通常，氯气在与一氧化碳混合之前流经预热器供入光气发生器，以防将液态氯供入光气发生器。因此，用催化剂制备光气包括了在多个装置中进行的多步骤方法，这是光气生产中资本投资和操作费用大的原因。除此之外，光气还可以在高温下用卤代烃和大气氧来制备。然而，该反应会产生对健康有害的物质。参见尤尔曼编著的《工业化学百科全书》(Ullmann＇s Encyclopedia of Industrial Chemistry)，第5版，第A19卷，第411-419页。

在大规模化学工业的许多分支部门中，光气是生产中间产物和最终产物的一种重要起始化合物。例如，它被广泛用于制备异氰酸酯类化合物，它们又用来制备聚氨基甲酸酯以及制备聚碳酸酯。它也用于合成药物和农药。

此外，光气还可用来与氟化钠或氟化氢一起制备碳酰氟。碳酰氟是一种专用的氟化剂。碳酰氟可用来制备乙烯醚，而且还是制备其它含氟产物的中间产物。然其制备成本昂贵，未获广泛应用。

氯化氢(HCl)或盐酸是许多用氯进行制备时所产生的副产物。例如，用氯制备聚氯乙烯、异氰酸酯以及氯代烃/氟代烃时，这些工艺过程所产生的副产物为氯化氢。由于供过于求，即使经悉心纯化，氯化氢或盐酸也常难以售出或得以利用。从经济角度上考虑，长途船运不可行。将氯离子或所述酸排放到废水流中则对环境不利。回收制备工艺过程中所用的氯是处理HCl副产物的最理想方法。

因此，存在着对开发一种简易、成本低廉的碳酰卤(尤其碳酰氯或碳酰氟)制备方法及处置盐酸方法的需求。理想的是开发一种能同时满足这两种要求的装置和方法。

发明概述

本发明能同时满足开发一种简易、成本低廉的碳酰卤制备方法及处置盐酸方法的需求。本发明实现这些目的的方案是，提供一种电解槽、一种电解装置和一种方法，在单一装置中转化无水卤化氢如HCl，并生成碳酰卤。而且，无水卤化氢氧化后所产生的卤阴离子如氯离子不含水份，从而不需要在与一氧化碳混合之前增设预热器，而在现有技术的各方法如制备光气的中，则惯常增设预热器，以避免在光气发生器中引入液态氯。因此，本发明减少了生产碳酰卤所需装置数量和操作步骤数目，从而降低了碳酰卤生产的基建投资和操作费用。

此外，本发明电解槽、电解装置和电解制备方法还不需要使用催化剂来生产碳酰卤，从而也减少了该生产过程相关的基建投资和运作费用。

更且，本发明电解槽、电解装置和电解制备方法还避免了高温下用卤代烃与大气氧作原料生产诸如光气之类时产生的有害于健康的物质产生。这意味着制备诸如光气之类碳酰卤工艺方法的进步。

为实现上述技术方案，以及根据本说明书中所体现并概括述及的本发明目的，本发明提供了一种制备碳酰卤用的电解槽。该电解槽包括进口装置、氧化装置、出口装置、阳离子输送装置和被输送质子的还原装置，所述进口装置用来将基本不含水的卤化氢分子和一氧化碳引入阳极室，所述氧化装置用来将基本不含水的卤化氢分子氧化成卤阴离子和质子，在该装置中，所述卤阴离子在阳极室中与一氧化碳发生反应，生成碳酰卤，所述出口装置用来从阳极室释出所生成的碳酰卤，所述阳离子输送装置经其输送质子，其中所述氧化装置同阳离子输送装置的一侧相接触的位置。

可能有一部分基本不含水的卤化氢和一部分一氧化碳未发生反应，并可能随同碳酰卤一起经由出口装置从电解槽阳极室排出。上述包括一个电解槽的本发明装置中，可设置一个阳极侧分离器，该分离器从碳酰卤中分离基本无水卤化氢和一氧化碳的未反应部分。本发明装置中，可设置一条循环管线，以将所分离的未反应卤化氢和一氧化碳循环到电解槽进口装置。