164904. lajstromszámú szabadalom • Eljárás széntetraklorid és foszfén előállítására

3 164904 4 többnyire kellemetlen melléktermékek maradéktalan értékesítését, emellett nagyipari szempontból két olyan értékes végterméket eredményez mint a széntetrakloríd és a foszgén. Mivel egy oxigén-atomra számítva egy molekula foszgén képződik, ezzel egyidejűleg pedig még széntetrakloridot is előállítani szükséges, a felhasznált oxigéntartalmú szénhidrogén-vegyületeknek - ha ezek önmagukban szolgálnak kiinduló anyagként - a molekulában legalább 1 szénatommal többet kell tartalmazniuk, mint oxigén-atomot. Ha ezzel szemben oxigéntartalmú szénből és hidrogénből álló vegyületek keverékét aromás, klórozott aromás, klórozott alifás vagy klórozott cikloalifás szénhidrogénekkel együtt alkalmazzuk, akkor az utóbbiakat tekintjük a széntetrakloríd eló'éllitás kiindulási anyagaiként és ennek megfelelően oxigéntartalmú szénből és hidrogénből álló vegyületekként már olyan vegyületek is alkalmasak, amelyek molekulájukban egy oxigén-atomra csak egy szénatomot tartalmaznak, vagyis ennek megfelelően pl. a metanol, etllénglikol, formaldehid, formaldehidpolimerek és ecetsav. Az oxigéntartalmú szénből és hidrogénből álló vegyületek teljesen vagy részben klórral helyettesítve lehetnek. így pl. számitásba jönnek az alkohol, mint metanol, etanol vagy klórozott etanolok, etilénglikol, propanol vagy klórozott propánotok, mint az l-klór-propanol-2, butanolok vagy butanolmaradékok, pl. oxoszintézisből fenolok vagy fenolt tartalmazó anyagok, kinonok, mint pl. antrakinon, aldehidek, mint formaldehid vagy formaldehid-polimerek, acetaldehid vagy klóracetaldehid vagy kondenzált acetaldehidek, ketonok, mint aceton vagy klór-tartalmu ketonok, karbonsavak, karbonsavészterek, karbonsavanhidridek, ketén- és diketén-maradékok, éter vagy klór-tartalmu éterek, mint pl. diklórizopropiléter vagy klórozott difeniléter, epoxidok, mint pl. epiklórhidrin-maradékok vagy etilénoxid-polimerizátumok, oxigéntartalmú heteroíiklusos vegyületek, mint furán, furángyanták, furfurol- és kumarongyanták. Az aromás szénhidrogénekre példaképpen a következőket soroljuk fel: benzol, toluol, naftalin, antracén, difenil, klórozott aromás vegyületek, klórbenzol, diklórbenzol, poliklőrbenzol, mono- és poliklőrnaftalin, mono- és poliklőrdifenilek, klórozott alifás vegyületek, mint kloroform, metilklórid, vinilklorid, polivinilklorid, diklőretán, hexaklóretán, diklórpropán, poliklórpropán, teljesen vagy részben klórozott hosszuszénláncu alifás és cikloalifás szénhidrogének, mint hexaklórciklohexán vagy pentaklórciklopentán. Mind a nem oxigéntartalmú, mind az oxigéntartalmú szénből és hidrogénből álló vegyületek csoportjaikon belül vagy egymás között tetszés szerinti arányban keverhetők. Szén vagy kis mennyiségű szervetlen ideganyagok hozzáadása nem zavarja a reakció lefutását. A szén, hidrogén és oxigéntartalmú reakciópartnerek klórozását áz alábbiakban meghatározott megemelt hőmérsékleten és nyomáson végezzük. A reakció több klórozási lépcsőn keresztül zajlik le, amelyekhez különböző hőmérsékleti értékekszükségesek, igy a legtöbb esetben egy többé vagy kevésbé erős klőrozodásnak kell végbemenni egy vagy több előreakciós lépésben, amelyeket kb. 0-500 C° közötti hőmérsékleten végzünk. Az ilyen előreakciós lépések, amelyek szokásos esetben már 250 C° alatti hőmérsékleten lezajlanak, főként a nem klórozott vagy kevéssé klórozott kiindulási anyagoknál kivánatosak, mivel egy tul erős klőrozodás a termékek kokszolódását és ezzel a reaktor eldugulását okozhatja. A tulajdonképpen végbemenő C-C-kötés kloroiitikus felhasítása széntetrakloríd és foszgén végtermékek képződésével csak 400 C° feletti hőmérsékleten megy végbe iparilag alkalmazható reakciósebességgel. Előnyösnek tartjuk az 500 és 700 C° közötti hőmérséklettartományt. A reakció lefolytatásához tehát egy olyan reaktor szükséges, amelynek bemeneti része egy előreakciós szakasznak felel meg 400 C°-ig terjedő hőmérséklettel, mig a főreakciős szakaszt 400 és 800 C° között tartjuk. Számos esetben előnyösnek bizonyult az előreakciós szakaszba egy folyékony fázis fenntartása, amely lényegében hexaklórbenzol és/vagy hexaklóretán olvadékból áll, amelybe a reakciópartnereket szivattyúval beadagoljuk. A nyomást a reaktorban 50 és 800 att között tartjuk, emellett a 80 és 300 att közötti nyomástartomány előnyös. Az előreakciós szakaszban ezzel azonos vagy adott esetben alacsony nyomást tartunk fenn. A nyomást a reaktorban a folyékony halmazállapotban jelenlevő reakciókomponensek beszivattyuzásával alakitjuk ki. A klórt is előnyösen cseppfolyós állapotban szivattyúzzuk a reaktorba. A reaktorban a nyomást lefúvató szelep segítségével tartjuk az előirt értéken. A főreakciós reaktorszakaszba a reakclőkomponensek gázfázisban vannak. Kivételt csak a hexaklórbenzol képez, amelynek gőznyomása olyan csekély, hogy a reaktor egyes részeiben finomeloszlásu köd alakjában lehet jelen. A klórt előnyösen fölöslegben alkalmazzuk. A klór mennyiségét a szénhidrogéneknek széntetrakloriddá történő átalakításához sztöchiometrikusan szükséges klórmennyiséghez képest 125-400% fölöslegben alkalmazzuk. A sztöchiometrikusra számitva előnyösen 50-100%-os klőrfölösleget alkalmazunk. A reaktor épitésmódját illetően egy hosszan elnyúló csőreaktor vált be. Ezt bemeneti részében a reakciókomponensek beadagolása után alacsony hőmérsékleten tartjuk és előreakciós szakaszként szolgál, majd a reaktor második részében, a főreakciós szakaszba 400 C° és 800 C° közötti hőmérsékletet tartunk fenn. Lehetőség van azonban másfajta reaktor kialakitási módra is. A reaktor béléseként nikkel vált be. Ebben az esetben szükséges azonban, hogy az összes reakciókomponens kén-tartalma igen csekély (200 ppm-nél kevesebb) legyen. A klórozási reakció exoterm lefutású. A felszabaduló hőmennyiség mértékét a kiinduló anyagban már jelenlevő kötött klór mennyisége szabja meg„ A legtöbb esetben ezért a reakció megindulása után külső fűtés fenntartása szükségtelen. A klórozó berendezés szakaszosan vagy folyamatosan üzemeltethető, emellett a folyamatos üzemmód az előnyös. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2