136244. lajstromszámú szabadalom • Eljárás monoklórszénhidrogének előállítására

Megjelent 1954. augusztus hó 15-én. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 136.244 SZÁM. 12. o. 1—4. OSZTÁLY. — F—10215. ALAPSZÁM. Eljárás monoklórszénhidrogének előállítására LG. Farbenindustrie Aktiengesellschaft, Frankfurt a/M. A bejelentés napja:-1943. január 13. Németországi elsőbbsége: 1942. január 14. Monoklórszénhidrogének előállításánál a paraífinsor szénhidrogénjeinek klórozásával eddig többnyire a gázfázisban dolgoztak. Ekkor a klórozást viszonylag kis reakciós edényékben kell foganatosítani, mivel egyébként a keletkező meleg nem elegendő mértékben szabályozható és nem kívánt melléktermékek, különösen magasabban klórozott termékek keletkeznek. Ennek következtében az ilyen eljárásoknál a berendezés teljesítménye csekély. A túlhevülés és mellékreakciók elkerülésének nehézsége akkor is mutatkozik, ha a kiindulási szénhidrogént a klórral hidegen keverik és a reakciós hőmérsékletre csupán az elegyet hevítik fel. Javasolták már, hogy a paraffinszénhidrogéneket a. folyékony fázisban is klórozzák. Ha „normálisan gázalakú vagy könnyen illékony szénhidrogénekből, pl. 3—5 szénatomú szénhidrogénekből indultak ki, a reakciót közömbös oldószerben foganatosították, melyet avégből, hogy a mellékreakciókat elkerüljek, rendszerint nagy fölöslegben kellett alkalmazni. Az ilyen eljárásnak az a hátránya, hogy a klórozási terméket nem csupán a változatlaá kiindulási anyagtól kell elválasztani, hanem az oldószertől is. Űgy találtuk, hogy monoklórszénhidrogének normálisan gázalakú vagy könnyen illékony telített szénhidrogénekből egyszerű módon és jó kitermeléssel állíthatók elő, ha a szénhidrogéneket fokozott nyomás alkalmazásával cseppfolyósítjuk, körfolyamban keringtetjük és a körfolyam egy vagy több helyén cseppfolyós vagy gázalakú klórt vezetünk be oly mennyiségben, hogy a szénhidrogén feleslegben legyen, majd a körfolyam másik helyénél az áramló folyadék egy részét elágaztatjuk és a folyadékáramban az elhasznált szénhidrogént pótoljuk. A folyadékáramból elágaztatott részből a változatlan kiindulási anyag könnyen lepárolható és a körfolyamba vezethető vissza, úgyhogy a klórszénhidrogént közvetlenül előállíthatjuk. A klórozást különösen előnyösen cső- vagy kígyócsőalakú edényekben foganatosíthatjuk, melyekben szivattyú segítségével a már keletkezett klórezénhidrogén egy részével és klórhidrogénnel kevert szénhidrogén meghatározott mennyiségét keringtetjük. A keringetett folyadék mennyisége, valamint az áramlási sebesség és az edény nagysága az időegység alatt bevezetett klórmennyiségtől függ. Utóbbi viszont a klórozási feltételektől, különösen a hőmérséklettől függ. Alacsonyabb hőmérsékleten kevesebb klórt vezethetünk be, mint magasabb hőmérsékleten. Általában mintegy 45—65 C°-on dolgozunk. Alacsonyabb hőmérsékleten a klórozáshoz hosszabb időtartam kell, magasabb hőmérsékleten pedig a túlklórozás veszélye áll fenn, úgyhogy ekkor az áramló folyadékot igen gyorsan kell átszivattyúznunk. A nyomást oly értékűre választjuk, hogy a szénhidrogén folyékony maradjon. Ennek megfelelően a propánt azonos klórozási hőmérséklet mellett, nagyobb nyomás alatt kell klóroznunk, mint a pentánt. A reakció közben keletkező klórhidrogént a folyadék megfelelő expandáltatásá útján a körfolyamból eltávolítjuk. A reakció kezdetekör a körfolyam folyadékát a klórozási hőmérsékletre hevítjük- Amint a reakció megindult, további meleg bevitel rendszerint felesleges, sőt többnyire hűtést kell alkalmaznunk, hogy a túlhevülést elkerüljük. A klórt vagy cseppfolyós alakban vagy előnyösen gázalakban előmelegített állapotban nyomás alatt vezetjük be, miközben a klór lehetőlég finom elosztásáról fúvókák vagy lyuggatott lapok alkalmazásával gondoskodunk. Hogy a klórnak a szénhidrogénnel való gyors reakcióját érjük el, célszerű, ha szokásos klórozási katalizátorokat alkalmazunk, vagy még előnyösebb, ha a vegyileg hatékony sugarakat hagyunk behatni, pl. a klóibevezető helyeinél kvarclámpákat alkalmazunk. A klórt ekkor az áramló folyadék gyorsan elhasználja. Utóbbit oly sebességgel szivattyúzzuk át, hogy az edényen óránként a reakciós edényben jelenlevő folyadékmennyiség többszöröse folyjék át. A keletkezett monoklórszénhidrogént akként nyerjük ki, hogy a köráram oly helyeinél, ahol a klór már teljesen elhasználódott, a folyadék egy részét lecsapoljuk és ebből a reakcióban részt nem vett szénhidrogént és a klórhidrogént lehajtjuk. A monoklórszénhidrogént ekként messzemenően tiszta alakban kapjuk és azt csupán csekély mennyiségű magasabban klórozott szénhidrogének szennyezik, melyektől desztillálás útján könnyen elkülöníthető.