178723. lajstromszámú szabadalom • Eljárás etilén és klór előállítására hulladékgázokat tartalmazó anyagáramokból
9 178723 10 szer geometriájában olyan változtatásokat követelnek meg, amelyek viszont az e területen jártas szakemberek számára ismertek. Az alábbiakban ismertetésre kerülő kiviteli példák mindegyikében a 2. ábra szerinti berendezést alkal- 5 mazva kapott kísérleti eredményeket adjuk majd meg. A 10 reaktor egy szabványosított, 3,7 m hosszú és 5 cm átmérőjű nikkelcsövet tartalmaz, amely teljes hosszában körül van véve egy szabványosított, 10 cm átmérőjű acélcsővel. A reakcióhőt 10 2kg/cm2 nyomású és 121 °C-os forrásban lévő vízzel vezetjük el, amely a két cső közötti gyűrűs térben mozog. A katalizátorágyon belül az úgynevezett forró folt hőmérsékletet és annak elhelyezkedését egy 0,63 cm-es termoszondában elhelyezett 15 mozgatható hőelemmel méljük. A termoszondát egyébként a reaktor fenékrészén vezetjük be, és az a reaktort teljes hosszában végigéri. A 10 reaktorban a katalizátorágyat három, egyaránt 76 cm hosszú zónára osztjuk. A felső zónában 20 katalizátorként a Norton Chemical Company által gyártott SA—3235 jelzésű, 0,64 cm átmérőjű alumínium-oxid gömböcskéket használjuk, amelyek jellemzői az alábbiak: 25 térfogatsűrűség 0,67 ± 0,06 g/cm3 fajlagos felület (BET) 120 000 ± 4 000 cm2/g koptatási szilárdság legalább 90% izzítási veszteség (300 °C) legfeljebb 5 súly% részecskeméret-eloszlás (Tyler-szitával mérve): 30 +7,9 mm legfeljebb 0,5 súly%-7,9 mm +5,6 mm legalább 90 súly%-5,6 mm, +4,7 mm legfeljebb 10 súly%-4,7 mm legfeljebb 10 súly% A középső zónában katalizátorként a Norton 35 Chemical Company által SA 3232 jelzéssel szállított, 0,63 cm átmérőjű alumínium-oxid gömböcskéket használjuk, amelyek jellemzői az alábbiak: 0,64 ± 0,05 g/cm3 40 térfogatsűrüség fajlagos felület (BET) 300 000 ± 5 000 cm2 /g koptatási szilárdság legalább 90% izzítási veszteség (300 °C) legfeljebb 5 súly% részecskeméret-eloszlás (Tyler-szitával mérve:): +7,9 mm legfeljebb 0,5 súly% 45-7,9 mm, +5,6 mm legalább 90 súly%-5,6 mm, +4,7 mm legfeljebb 10 súly% ~4,7 mm legfeljebb 1,0 súly% A harmadik vagy fenékzónában katalizátorként a Houdry Division, Air Products and Chemicals, Inc. 50 cég által HSC-114 jelzéssel szállított, 0,63 cm átmérőjű alumínium-oxid gömböcskéket használjuk, amelyek jellemzői az alábbiak: fajlagos felület 2 500 000 ± 250 000 cm2/g 55 térfogatsűrűség 0,64 ± 0,05 g/cm3 izzítási veszteség (300 °C) legfeljebb 5 súly% koptatási szilárdság legalább 90 % részecskeméret-eloszlás (Tyler-szitával mérve): +6,7 mm legfeljebb 1,0 súly%-6,7 mm, +4,7 mm 27-70 súly% —4,7 mm, +3,9 mm 25—70 súly%-3,9 mm, +3,3 mm legfeljebb 10 súly% —3,3 mm legfeljebb 3 súly% A 3 reaktor egy szabványos, 6 m hosszú és 10 cm átmérőjű acélcső, amelynek felső 3,7 m-nyi részén a belső felület nikkelbevonattal van ellátva. A gőz elszökésének megakadályozása és hőszigetelés céljából a cső kívülről szigeteléssel van ellátva, így a reaktor adiabatikus reaktorként működhet. A katalizátorágy az alábbi példák mindegyikében 229 cm hosszú és a reaktor fölső részében van elhelyezve megfelelő tartóelemen. A katalizátorágy hőmérsékletét egy 0,63 cm átmérőjű termoszondában elhelyezett mozgatható hőelemmel mérjük, ahol a termoszondát a reaktor tetején vezetjük be és a termoszonda a reaktort teljes hosszában végigéri. Mindegyik példában a 8 vezetéken át betáplált gázáram 7 mól% etilént, 1 mól% oxigént, 4 mól% EDC-t, 1 súly% vizet, valamint nitrogént tartalmaz. A 10 reaktorba lépésnél a gázáram nyomását 4,5 kg/cm2-re szabályozzuk. A reaktoron való áthaladás sebessége - üres reaktorban 125 °C-on és 4,5 kg/cm2 nyomáson mérve - 0,51 m/sec. A klór- és sósavkoncentrációk kiszámíthatósága céljából a 4 vezetéken távozó gázáramot átbuborékoltatjuk kálium-jodid-oldaton, majd előre meghatározott és ismert térfogatú vízkiszorításos edényben gyűjtjük. Az így kapott oldatot nátrium-hidroxiddal titráljuk a sósavkoncentráció, illetve nátrium-tioszulfáttal titráljuk a klórkoncentráció megállapítása céljából. Továbbá a kilépő gázáram egy részét kondenzáljuk, ezután pedig mind a gázfázist, mind a kondenzált fázist gázkromatográfiásán elemezzük. Az így kapott eredményeket a titrálásánál kapott eredményekkel kombinálva kiszámítjuk az anyagmérlegből a klór százalékos fölöslegét, valamint más, az alábbi táblázatokban megadott értékeket. Pórustérfogat Ní-vel mérve átlagos pórusátmérő (BET alapján) 80—600 A átmérőjű Pórusok térfogata legalább 0,44 cm3 lg 64-70 A az összpórustérfogat 20-37%-a 60 65 1. példa (referenciapélda) Ebben a példában azt kívánjuk bemutatni, hogy egy idő eltelte után hogyan dezaktiválódik a katalizátor, ha a 3 reaktor katalizátorágyában egyedül csak vas(III)-kloriddal impregnált alumínium-oxidot használunk. A 3 reaktorban alkalmazott katalizátor a 10 reaktor katalizátorágyának fenékzónájában használt HSC-114 jelzésű alumínium-oxidhoz hasonló azzal a különbséggel, hogy át van itatva olyan mennyiségben vas(III)-kloriddal, hogy vastartalma 2 súly%. Az ezzel a katalizátorral kapott eredményeket az alábbi I. táblázatban adjuk meg. Az (1) oszlopban a 3 reaktor katalizátorágyának tengelye mentén azokat a pontokat adjuk meg, ahol a gázáramból mintákat vettünk a táblázat (3), (4) és (5) oszlopaiban megadott etilén-, klór- és sósavkoncentráció meghatározása céljából. E pontok megadását a gázáram tartózkodási idejével végezzük, ahol a tartózkodási időt üres reaktorban a 3 reaktor teteje és a mintavétel pontja között mérjük. A (2) oszlopban tehát a 10 reaktorba táplált gázáramban lévő 5
