用于光气的安全生产的方法技术

本发明专利技术涉及用于光气的安全生产的方法。在具有低于10 t/hr的光气容量的工厂中根据反应图式CO(g)+Cl2(g)

【技术实现步骤摘要】
用于光气的安全生产的方法
[0001]本申请是申请号为201580030862.1母案的分案申请。该母案的申请日为2015年6月1日；专利技术名称为“用于光气的安全生产的方法”。


[0002]本专利技术涉及用于光气的安全生产的方法。更具体地，其涉及用于在较小的工厂(即具有低于10吨每小时、优选低于1吨每小时的铭牌生产能力的工厂)中，由一氧化碳和氯根据以下反应图式生产光气的方法：CO (g) + Cl
2 (g)
ꢀ→ꢀ
COCl
2 (g)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)其中气态反应物CO和Cl2由比COCl2、CO和Cl2有害性小得多的原料现场生产。

技术介绍

[0003]光气(碳酰二氯)是具有分子式COCl2的无色有毒气体。它是化学的几乎所有分支中的中间产物和最终产品制备中的重要化学品。它用作工业试剂和众多药物和其它有机化合物合成中的结构单元。就数量而言，最大的应用领域是制备用于聚氨酯化学的二异氰酸酯，特别是甲苯二异氰酸酯和4,4
’‑
亚甲基二苯基二异氰酸酯。因此，在美国，大约80%的光气总产量用于制备各种异氰酸酯产品，其继而用于生产聚氨酯树脂和各种杀虫剂。大约10%的光气产量用于生产聚碳酸酯，而剩余的用于生产有机碳酸酯化合物和酰基氯。
[0004]工业上，光气通过使纯化的一氧化碳和氯气穿过用作催化剂的多孔活性炭床来生产。该反应以上文方程(1)显示。
[0005]自20世纪20年代以来，光气的该基本制造方法就未显著改变，并且其包括原料氯和一氧化碳的制备和纯化、这些原料的计量和混合、混合的气体经过活性炭的反应以及光气产物的冷凝和纯化。
[0006]通常利用高度自动化在连续的基础上操作所述方法。归因于光气的毒性，大量安全措施构成工厂设计的整体的一部分。该反应快速并且关于两种试剂几乎定量。在大规模工厂中，光气在稳态操作下产生，并且所述产物需要下游储存。工厂具有安全吸收系统，由此任何过剩光气被吸收并且用循环的苛性碱溶液破坏。

技术实现思路

[0007]对于小规模和中等规模的使用者(例如，低于1吨每小时)而言，下游光气产物，例如化学中间产物、杀生物剂和药物中间体的产生通常在生产运动中进行或伴随所需的大极限负荷比进行，因为所有产生的光气必需被即刻消耗，因储存太过危险，并且出于此原因而受到严格规定。因此，具有低于1吨每小时的生产能力的典型的光气工厂可适应低至30%且甚至低至10%的极限负荷比，若略微较低的光气质量可被接受的话。
[0008]大量专利和专利申请描述了通过以上反应制备光气。例如，DE 19 916 856 A1描述了从CO、Cl2和金属卤化物(氯化铝或氯化镓)催化剂制备光气。在WO 98/28227 A1中，使用了具有≥ 1000 ppm的活性金属含量的碳催化剂，且JP 10120410 A2使用了含有高达6摩
尔% H2的Cl2和CO。通过降低CO中的H2含量来防止光气产物的发黄。根据US 4,073,806 B，通过多阶段催化相互作用由氯和一氧化碳制备光气，其中将全部氯需要量和至少一些，但小于全部的一氧化碳需要量引入第一阶段反应区，将剩余的所需一氧化碳引入与所述第一阶段反应区串联的下游反应区。最后，US 2013/0072717描述了用于通过在固体催化剂存在下CO和Cl2的气相反应来制备光气的反应器，所述反应器具有在反应器的纵向方向上以复杂的设计模式排列的一束平行催化剂管。
[0009]该反应是强放热反应；生成焓为
‑
107.6 kJ/mol，且因此反应器必须被冷却。通常，反应在50和150
°
C之间进行，因为在200
°
C以上的温度下，光气复原成一氧化碳和氯。以少量过量使用一氧化碳以确保所有氯被反应并且获得不含氯的光气。可在大气压下或在超大气压下，通常在2至3 bar下进行所述反应，使得光气可借助冷却水冷凝。估计光气的全球产量为大约3百万吨/年。
[0010]光气是毒性极强的气体，其在一战期间作为毒气而臭名昭著。因此，光气被列在化学武器公约(Chemical Weapons Convention)的目录3中，并且其仍然被视为可行的化学战剂。光气是潜伏的毒物，因为其气味可能不被注意，而且症状可能缓慢地显现。光气的气味检测阈是0.4 ppm，其是TLV(阈限值)的四倍，并因此光气的生产者以及消费者强烈聚焦于与光气参与的任何过程相关的安全性上。通常遵循的两条安全指南是：
‑
避免大量有毒化学品的储存，这是从1984年印度的博帕尔(Bhopal)灾难中学到的非常重要的教训，和
‑
只要有可能，避免人操作含有强毒性化学品的容器。已知发生了与处理光气容器相关的致命事故。
[0011]为了遵循以上指南，通常在同一工业工厂内生产和使用光气。在美国，多于99%的光气产量在其产生的场地被使用。
[0012]然而，为确保安全的光气生产，避免光气的储存和处理是不够的。避免储存和处理用于制备过程的大量危险原料也非常重要。在这点上，尤其是氯和一氧化碳构成了严重的健康风险。
[0013]氯当以大约1 ppm的浓度存在时，构成健康风险。更具体地，作为短期暴露限度(STEL)的阈限值(TLV)是1 ppm，并且在8小时时间加权平均值(TWA)基础上，其为0.5 ppm。相比之下，光气当以氯浓度的十分之一的浓度，即，在TWA基础上为0.1 ppm存在时，构成健康风险。与光气生产相关，氯将通常在同一地点产生。这可例如在可用于大体积氯和小体积氯两者的过程中由盐(NaCl)和水电解进行：2 NaCl + 2 H2O
ꢀ→ꢀ
Cl
2 + H
2 + 2 NaOH
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)可使用氯化钾(KCl)代替NaCl：2 KCl + 2 H2O
ꢀ→ꢀ
Cl
2 + H
2 + 2 KOH
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)关于一氧化碳，该化合物当以低于100 ppm的浓度存在时(其在STEL基础上TLV为100 ppm，并且在TWA基础上，TLV为25 ppm)，呈现健康风险，并且在较大的工厂(> 1 t/h)中，其经常在产生光气的同一地点产生。在这种情况下，一氧化碳可例如通过甲醇的裂解生产：CH3OH
ꢀ→ꢀ
2 H
2 + CO
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)或通过天然气的重整生产：
CH
4 + H2O
ꢀ→ꢀ
3 H
2 + CO
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(5)在两种情形下，必须分离H2和CO。该过程当以小规模进行时是非常昂贵的步骤，并因此其不适于较小的CO体积。在小光气工厂中，CO将通常在管道拖车中运输，通常自中心CO生产单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于由一氧化碳和氯根据以下反应图式生产光气(COCl2)的方法：CO (g) + Cl
2 (g)
ꢀ→ꢀ
COCl
2 (g)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1) 其中CO在固体氧化物电解池(SOEC)堆系统中由CO2现场电解生产，其中将来自SOEC系统的含有混合的CO和CO2的产物流直接进料至光气生产，其中所述方法在具有低于1吨每小时的铭牌生产能力的工厂中进行，其中生产光气所用的氯在同一地点从NaCl和水或者从KCl和水电解生产，所述方法避免储存和处理大量包括氯和一氧化碳的危险原料。2.根据权利要求1的方法，其中生产CO的...

【专利技术属性】
技术研发人员：NB雅各布松，B辛尼曼，FC彼得森，NC施约德特，
申请(专利权)人：托普索公司，
类型：发明
国别省市：