氯的制造方法技术

氯的制造方法，该方法使用含氧气体把含氯化氢气体中的氯化氢氧化来制造氯，其氧化方式是利用一种具有由催化剂填充层构成的反应段的固定床进行反应，在该方法中，空塔基准的气体线速度为０．７０～１０ｍ／ｓｅｃ。按照该制造方法，可以抑制催化剂填充层的过度热点，能够有效地利用催化剂填充层，因此，既能维持催化剂的稳定活性，又能稳定地以高收率制得氯。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
氯的制造方法
本专利技术涉及氯的制造方法。更详细地说，本专利技术涉及通过使用含氧气体把含氯化氢气体中的氯化氢氧化来制造氯的方法。
技术介绍
众所周知，氯可作为氯乙烯和光气等的原料使用，它可通过将氯化氢氧化来制得。例如已知的方法有，在催化剂的存在下使氯化氢与分子状态的氧接触来将其氧化，从而制得氯，但是在该方法中要使用一种被称为Deacon催化剂的铜系催化剂，为使这种铜系催化剂具有优良的活性，有许多方案提出向氯化铜和氯化钾中添加作为第三成分的各种不同的化合物。另外，除了使用Deacon催化剂的方法之外，还有人提出了使用氧化铬或其化合物作为催化剂的方法，使用氧化钌及其化合物作为催化剂的方法等。然而，氯化氢的氧化反应是一种放热反应，其放热量达到59kJ/mol氯，因此，从减轻催化剂的热劣化和确保工艺运转的稳定性与容易性的观点考虑，很重要的一点是要抑制在催化剂填充层中过度的热点。另外，在最坏的情况下，过度的热点还会引起反应的失控，并且氯化氢和/或氯还会引起设备材料的高温气体腐蚀的问题。在杂志“催化剂”(触媒)Vol.33，No.1(1991))中记载，对于使用氧化铬作为催化剂来使纯氯化氢与纯氧反应的方法来说，如果采用固定床形式的反应器就很难消除热点，因此在实际的装置中必须采用流化床反应器。
技术实现思路
鉴于上述的情况，本专利技术的目的是提供一种氯的制造方法，该方法是通过使用含氧气体把含氯化氢的气体中的氯化氢氧化来制造氯，其氧化反应方式是利用一种具有由催化剂填充层构成的反应段的固定床进行反应，由于该方法能够抑制催化剂填充层过度的热点，并能有效地利用催化剂填充层，所以该方法不但能维持催化剂的稳定活性，而且能够稳定地以高收率制得氯，因此，从催化剂成本、设备成本、-->运行成本、工艺运转的稳定性和容易性等观点考虑都十分有利。为了达到上述目的，可以按本专利技术的方法来制造氯，即：使用含氧气体把含氯化氢的气体中的氯化氢氧化来制造氯，其氧化方式是利用一种具有由催化剂填充层构成的反应段的固定床进行反应，在该方法中，空塔基准的气体线速度为0.70～10m/sec。专利技术的实施方案作为本专利技术方法中的含氯化氢的气体，可以使用通过氯化合物的热分解反应、燃烧反应、有机化合物的光气化反应、脱氯化氢反应或氯化反应、焚烧炉的燃烧等产生的含氯化氢的任何气体。在含氯化氢气体中的氯化氢浓度通常在10体积％以上，优选在50体积％以上，更优选在80体积％以上。在氯化氢的浓度低于10体积％的情况下，在把生成的氯分离回收，和/或把未反应的氧再循环使用时都会使再循环操作变得很麻烦。在含氯化氢的气体中，作为氯化氢以外的成分，可以举出：邻二氯苯、一氯代苯等的氯代芳烃；甲苯、苯等的芳烃；氯乙烯、1，2-二氯乙烷、甲基氯、乙基氯、丙基氯、烯丙基氯等的氯代脂烃；甲烷、乙炔、乙烯、丙烯等的脂烃；氮、氩、二氧化碳、一氧化碳、光气、氢、硫化羰、硫化氢等的无机气体。在氯化氢与氧的反应中，氯代芳烃和氯代脂烃被氧化成二氧化碳、水和氯，芳烃和脂烃被氧化成二氧化碳和水，一氧化碳被氧化成二氧化碳，光气被氧化成二氧化碳和氯。作为含氧的气体，可以使用氧或空气。氧可以通过空气的压力交替变化法或低冷分离等通常的工业方法来制得。为了将1mol氯化氢氧化所需的氧的理论摩尔量为0.25mol，但优选是供给理论量以上的氧，更优选是对每1mol的氯化氢供给0.25～2mol的氧。氧的使用量过小会使氯化氢的转化率降低，另一方面，氧的使用量过大会导致氯与未反应的氧的分离发生困难。在本专利技术中，优选将催化剂填充层至少分隔成两个反应段，同时将含氧气体至少分成两部分来隔开地导入上述两个反应段。作为将含氧气体隔开地导入的方法，可以举出下述的方法，即：把含氯化氢气体的全部与含氧气体中的一部分导入第1反应段，然后把含有该反应生成物和剩余氧的气体导入第2反应段及其后面的反应段。此处，第1反应段是指最初导入原料气的反应段，第2反应段是指紧接于第1反-->应段之后导入原料气的反应段。导入第1反应段中的含氧气体所占的百分数应为含氧气体总量的5～90％，优选为10～80％，更优选为30～60％。如果该百分数过少，则会使第2反应段及其以后的反应段对温度的控制发生困难。作为本专利技术氧化反应的催化剂，可以使用那些在通过将氯化氢氧化来制造氯的工艺中使用的已知催化剂。作为这类催化剂的例子，可以举出：向氯化铜和氯化钾中添加作为第三成分的各种化合物而形成的催化剂、以氧化铬作为主成分的催化剂、含有氧化钌的催化剂等。其中，优选是含有氧化钌的催化剂，更优选是同时含有氧化钌和氧化钛的催化剂。含有氧化钌的催化剂例如在特开平10-182104号公报、欧洲专利第936184号公报中有记载。同时含有氧化钌和氧化钛的催化剂例如在特开平10-194705号公报、特开平10-338502号公报中有记载。在催化剂中的氧化钌含量优选为0.1～20重量％。如果氧化钌的含量过少，则会导致催化剂的活性降低并因此导致氯化氢的转化率降低，另一方面，如果氧化钌的含量过多，则会导致催化剂的价格过高。催化剂的形状可以是球形粒状、圆柱形颗粒状、挤出的形状、环状、蜂窝状或在成型后经粉碎分级而具有适宜大小的颗粒状等传统使用的催化剂的形状。这时，催化剂的大小(粒径)优选在10mm以下。催化剂的粒径如果超过10mm，则会使其活性降低。对催化剂粒径的下限虽然没有特别限制，但是如果粒径过小，则会使催化剂填充层的压力损失增大，因此通常使用粒径在0.1mm以上的催化剂。应予说明，此处所谓催化剂的粒径，在球形粒状时指球的直径，在圆柱形颗粒时指断面的直径，在其他形状时指断面的最大尺寸。催化剂的使用量(体积)以标准状态下(0℃，0.1MPa)与氯化氢的供给速度之比(GHSV)来表示，通常选择在10～20000h-1的范围内。原料在反应段中的流动方向没有特殊限定，可以向上流动，也可以向下流动。反应压力通常为0.1～5MPa。反应温度优选为200～500℃，更优选为200～380℃。如果反应温度过低，则会导致氯化氢的转化率降低，另一方面，如果反应温度过高，则会导致催化剂成分挥发。在本专利技术中所谓由催化剂填充层构成的反应段是指下述各种情况的区域，在该区域中可以只实质性填充有催化剂、实质性填充有催化剂和用于稀释催化剂的惰性物质、实质性填充有催化剂和载体，或者-->同时实质性填充有催化剂、惰性物质和载体。在由催化剂填充层构成的反应段的上部和下部之中的一方或双方，可以填充惰性物质。但是，仅由惰性物质构成的填充层就不能看成反应段。在本专利技术中，空塔基准的气体线速度必须在0.70～10m/sec的范围内，优选为0.70～6m/sec，更优选为0.70～3m/sec。通过这一措施，可以抑制在催化剂填充层内发生过度的热点，并能有效地利用催化剂填充层，所以不但能维持催化剂的稳定活性，而且能够稳定地以高收率制得氯，从而可以确保催化剂成本、设备成本、运行成本、工艺运转稳定性和容易性等。应予说明，本专利技术的空塔基准气体线速度是指，供给到催化剂填充层中的全部气体在标准状态下(0℃，0.1MPa)的供给速度的合计量与反应管截面积之比。在本专利技术中的反应方式是利用一种在其反应管内具有至少由两个催化剂填充层构成的反应段的固定床进行反应，由于这种本文档来自技高网...

【技术保护点】
氯的制造方法，该方法使用含氧气体把含氯化氢气体中的氯化氢氧化来制造氯，其氧化方式是利用一种具有由催化剂填充层构成的反应段的固定床进行反应，在该方法中，空塔基准的气体线速度为０．７０～１０ｍ／ｓｅｃ。

【技术特征摘要】
1.氯的制造方法，该方法使用含氧气体把含氯化氢气体中的氯化氢氧化来制造氯，其氧化方式是利用一种具有由催化剂填充层构成的反应段的固定床进行反应，在该方法中，空塔基准的气体线速度为0.70～10m/sec。2.如权利要求1所述的氯的制造方法，其中，氧化方式是利用一种具有至少两个由催化剂填充层构成的反应段的固定床进行反应。3.如权利要求2所述的氯的制造方法，其中，在至少两个由催化剂填充层构成的反应段中，第1反应段作为最初导入原料的反应段，其比例在70体积％以下。4.如权利要求3所述的氯的制造方法，其中，在第1反应段之后导入原料气的第2反应段的温度比第1反应段的温度至少高5℃。5.如权利要求3所述的氯的制造方法，其中，第2反应段的活性至少是第1反应段活性的1.1倍。6.如权利要求2所述的氯的制造方法，其中，按照能使第1反应段的热导率成为最高的条件来决定只实质性填充催化剂、实质性填充催化剂和惰性物质、实质性填充催化剂和载体，或者同时实质性填充催化剂、惰性物质和载体。7.如权利要求2所述的氯的制造方法，其中，气体从第1反应段朝着最后导入原料气的最终反应段流动，按照能使反应段的热导率沿气体流动方向顺次降低的...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩永清司，吉井政之，铃田哲也，
申请(专利权)人：住友化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]