在流化床反应器中制备氯气的方法技术

本发明专利技术涉及一种在流化床反应器中制备氯气的方法，其中包含氯化氢 和氧气的气体反应混合物由底部往上流过形成流化床的多相颗粒状催化 剂。本发明专利技术的特征在于流化床包括将流化床分为在流化床反应器中水平设 置的多个槽和在流化床反应器中垂直设置的多个槽的插入元件，这些槽的 壁具有透气性并且具有确保多相颗粒状催化剂在垂直方向的交换数为 1-100升/小时/升反应器体积的开口。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在流化床反应器中用迪肯制氯法制备氯气的方法，其中包含氯化氢和氧气的气体反应混合物由底部往上通过形成流化床的多相颗粒状催化剂。已知迪肯制氯法是用氧氧化氯化氢制备氯气的方法，该方法由英国化学家Henry Deacon于1868年作为专利提交。该反应是反应焓为-114.8kJ/mol的放热反应，并且是平衡反应，即反应不会进行到完全，平衡转化率随着温度升高而降低。然而，为了确保对于工业应用有足够高的反应速率，必须将反应温度升高到至少450°C。可是，Deacon发现的铜基催化剂在这些温度下不稳定。目前已经有了许多进一步的发展，尤其是关于在最低可能温度下有较高活性的催化剂。这些包括例如基于铬的催化剂，它们通过煅烧硝酸铬、物的混合物得到，煅烧优选在低于800。C的温度下进行，如US 4，828，815中所述。在低温下有效的其它催化剂基于钌化合物，尤其是氯化钌，优选存在于载体上，例如GB-B 1,046,313中所述。用于迪肯制氯法的其它钌基催化化钌的含量为0.1-20重量％并且氧化钌的平均粒径为1.0-10.0nm，这对应于DE-A 197 48 299。J. T. Quant等人发表在化学工程师，1963年7月/8月，CE 224-CE232页的壳氏制氯法(The Shell Chlorine Process)描述了用负栽型铜化合物作为催化剂使用流化床反应器进行迪肯制氯法。考虑到上面的描述，本专利技术的一个目的是提供一种在流化床反应器中进行迪肯制氯法的方法，该方法可实现提高产率和选择性。该目的通过实现，其中包含氯化氢4和氧气的气体反应混合物由底部往上流过形成流化床的多相颗粒状催化剂，其中流化床带有将流化床分为在流化床反应器中水平设置的多个槽和在流化床反应器中垂直设置的多个槽的内件，这些槽具有透气性槽壁并且具有确保多相颗粒状催化剂在垂直方向的交换数为1-100升/小时/升反应器体积的开口。根据本专利技术使用的流化床反应器有改进的内件，尤其是关于停留时间性能，其中多相颗粒状催化剂局部停留显著更长时间，与气流相比增长约102或更多倍。结果改进了传质并且因此增加了转化率。已经发现重要的是用内件将流化床在水平方向和垂直方向上分为槽，即由槽壁包围的中空空间，其中槽壁可使气体透过并且具有允许固体在流化床反应器中的垂直方向上交换的开口。而且，槽壁可以有允许固体在水平方向上交换的开口。因此多相颗粒状催化剂可以在垂直方向上并且也可能在水平方向上运动通过流化床反应器，但与没有这些开口的流化床相比被阻止在每个槽中，确保了以上定义的交换数。使用引入到流化反应体系中的放射性标记固体示踪粒子确定交换数，例如如在G. Reed 在工业工艺装置中解决问题的放射性同位素技术，，，第9章(停留时间和停留时间分布的测定),第112-137页(J. S. Charlton编著)，Leonard Hill, Glasgow和London 1986(ISBN 0-249-44171-3)中描述。记录这些放射性标记粒子的时间和位置能局部确定固体运动以及推导出交换数(G. Reed在在工业工艺装置中解决问题的放射性同位素技术，，，第11章(各种放射性示踪剂应用，11.1，混合和#^研究，，)，第167-176页(J. S. Charlton编著)，Leonard Hill, Glasgow和London 1986(ISBN0-249-44171-3)。有目标地选择槽的几何形状能使多相颗粒状催化剂在这些槽中的停留时间与特定情况下待进行的反应的特征相匹配。在气流由底部往上流过反应器的方向上的垂直方向上每米床高连续i殳置多个槽即尤其是0-100个槽或者10-50个槽限制了逆向混合并且因此提高了选择性和转化率。在流化床反应器中水平方向上每米另外设置多个槽即10-100个槽或者10-50个槽，即反应混合物平行或者串行流过的槽，使5反应器的容量与要求相匹配。因此本专利技术反应器的容量没有限制，可以与特定需求例如工业级反应相匹配。由于槽围出容纳颗粒状多相催化剂的中空空间，槽材料本身仅占据有限部分的流化床反应器的横截面，尤其是仅占据大约1-10%的流化床反应器横截面积，因此不会导致与现有技术内件的情况下已知的横截面占据增加有关的缺点。在本专利技术方法中使用的流化床反应器如通常那样通过气体分布器从底部供给气体原料。在通过反应区时，气体原料在被气流流化的多相颗粒状催化剂上部分地反应。部分反应的原料流进它们进行进一步部分反应的下一个槽中。在反应区上面有一个将夹带的催化剂从气相分离出来的固体分离装置。反应产物在其上端以不含固体的形式离开本专利技术的流化床反应器。此外，根据本专利技术使用的流化床反应器还可以从底部或者从侧面供给液体原料。然而，这些原料必须能够在其引入位置立即蒸发以确保催化剂的流化。对于催化剂，可以将已知的多相颗粒状负栽型或非负载型催化剂用于迪肯制氯法，尤其是包含一种或多种钌、铜或铬化合物的催化剂。槽的几何形状没有限制；槽可以是例如有圆壁的槽，尤其是空心球，或者是有角状壁的槽。如果壁呈角状，则这些槽优选有不超过50个角，优选不超过30个角并且尤其是不超过10个角。内件中槽的槽壁可使气体透过，以确保多相颗粒状催化剂因气相流过槽而流化。对于该目的，槽壁可以由织网或者有例如圆孔或其它形状孔的板状材料形成。此处所用织网的平均网眼开口或者槽壁上孔的优选宽度尤其是50國lmm,更优选10-lmm并且特别优选5-lmm。对于流化床中的内件，特别优选使用横道填料(cross-channelpacking),即具有在流化床反应器中垂直方向上彼此平行设置并且具有在相对于垂直方向的倾斜角度不为0的折痕之间形成平坦区域的折痕的折叠的透气性金属片、a金属片或者织网的填料，连续的金属片、g金属6片或织网的折痕之间的平坦区域有相同的倾斜角度^SL^向相对，从而形成由折痕之间的收缩在垂直方向上界定的槽。横道填料的实例是Sulzer AG， CH-8404 Winterthur的Mellpack 、CY或BX型填料，或者MonzGmbH， D-40723 Hilden的A3、 BSH、 Bl或M型填料。在横道填料中，这些折叠结构的结果是在两个连续的金属片、延展金属片或织网之间在垂直方向上形成了折痕之间的收缩界定的中空空间，即例如上面在与确定交换数有关而引述的参考文献中描述的放射性示踪技术确定的槽的平均水力直径优选为500-lmm，更优选100-5mm并且特别优选50-5mm。到的槽的周长所得结果的四倍。用放射性示踪技术在流化床反应器中的垂直方向上测量的槽的平均高度优选为100-lmm，更优选100-3mm并且特别优选40-5mm。上面的横道填料仅占据流化床反应器的横截面积的一小部分，尤其是该斗黄截面积的大约1-10%的比例。相对于折痕之间的平坦区域的垂直方向的倾斜角度优选为10-80。，尤其是20-70°,特别优选30-60°。金属片、g金属片或者织网中折痕之间的平坦区域的折痕高度优选为100-3mm，特别优选40-5mm，折痕之间的收缩的间隔为50-2mm，特别优选20-3mm。为了实现有目的地控制反应温度，可以将换热器安装在形成槽的内件中，目的是在吸热反应的情况下引入热或者在放热反应的情本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在流化床反应器中制备氯气的方法，其中包含氯化氢和氧气的气体反应混合物由底部往上流过形成流化床的多相颗粒状催化剂，其中流化床带有将流化床分为在流化床反应器中水平设置的多个槽和在流化床反应器中垂直设置的多个槽的内件，这些槽有透气性槽壁并且具有确保多相颗粒状催化剂在垂直方向的交换数为１－１００升／小时／升反应器体积的开口。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.19 EP 06120886.41.一种在流化床反应器中制备氯气的方法，其中包含氯化氢和氧气的气体反应混合物由底部往上流过形成流化床的多相颗粒状催化剂，其中流化床带有将流化床分为在流化床反应器中水平设置的多个槽和在流化床反应器中垂直设置的多个槽的内件，这些槽有透气性槽壁并且具有确保多相颗粒状催化剂在垂直方向的交换数为1-100升/小时/升反应器体积的开口。2. 如权利要求l所述的方法，其中包含一种或多种钌、铜或铬化合物 的负载型或非负载型催化剂用作多相颗粒状催化剂。3. 如权利要求l所述的方法，其中设置在流化床反应器中的槽的槽壁 上的开口确保多相颗粒状催化剂在水平方向的交换数为100升/小时/升反 应器体积。4. 如权利要求1或2所述的方法，其中设置在流化床反应器中的槽的 槽壁上的开口确保多相颗粒状催化剂在垂直方向的交换数为10-50升/小时 /升反应器体积，并且在水平方向上为0或10-50升/小时/升反应器体积。5. 如权利要求l-3中任一项所述的方法，其中内件构造为具有在流化 床反应器中的垂直方向上彼此平行设置并且具有在相对于垂直方向的倾斜 角度不为0的折痕之间形成平坦区域的折痕的折叠的透气性金属片、g 金属片或织网的横道填料，在连续的金属片、g金属片或织网的折痕之 间的平坦区域有相同的倾斜角度但取向相对，从而形成由折痕之间的收...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·塞德曼，M·卡彻斯，D·施蒂策，M·赛辛，O·舒贝特，H·乌尔特尔，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：DE