202161. lajstromszámú szabadalom • Eljárás klórgáz előállítására
HU 202161 B működési élettartama csökken. Az erre való hajlam az ekvivalens átmérőtől függ. A katalizátor élettartama csökken, ha a nedvesített felület nő és az ekvivalens átmérő csökken. így az ekvivalens átmérő gyakorlati alsó határa a 0,05 m. Ha a reaktorba az ekvivalens átmérő csökkentésére egy vagy több belső szerelvényt helyezünk, általában a reaktor hatékonyabban keveri a katalizátort és a gázt. Kisebb ekvivalens átmérők is hozhatnak nagyobb aktivitást a találmány szerinti katalizátor alkalmazásával, mint a nagyobb ekvivalens átmérők. Ennek megfelelően 0,05-0,5 m ekvivalens átmérőt találunk gyakorlati szempontból kívánatosnak a találmány szerinti művelet végrehajtására, amelynél az aktivitás magas, és az alkalmazott katalizátor működési élettartama hosszú. A fluidizált ágyban felhasználásra kerülő krómkatalizátor magassága nyugalmi állapotban legalább 0,1 m. Ennél alacsonyabb katalizátor-réteg alkalmazása esetén a reagáltatandó gázok átfújnak a fluidizált ágyon kívül, ezért nehézzé válik stabil fluidizált-ágy kialakítása. Ha a reagál tatandó gázok újra-diszpergálására és a fluidizált állapot stabilizálására a reaktorba belső szerelvényt illesztünk, ez komoly kopásnak van kitéve a nagy sebességű betáplált gáz hatására, és így rövid idő alatt használhatatlanná válik. A betáplált gázelegynek a reaktorban való felületi sebessége 0,1-1 m/s. Minél nagyobb a felületi sebesség, általában annál jobban gyorsul a reakció. A szükségtelenül magas felületi sebesség azonban a reaktornak a katalizátor által való gyors koptatásához vezet. Gyakorlati szempontból ezért 1 m/s a felületi sebesség felső határa. Erre a felső határra a fém keménységétől függően különös figyelmet kell fordítani, különösen ha nem vastartalmú acél a reaktor anyaga. A reakció eredményeiben nem észlelünk lényeges különbséget akkor sem, ha a felületi sebesség 0,1 m/s alatti. Ha azonban a felületi sebesség kisebb, mint 0,1, ez a reaktor hosszú időtartamú működtetése során a katalizátor aktivitásának csökkenéséhez vezet. Ez nemcsak a helytelenül alacsony gáz felületi-sebesség következtében fellépő alacsony folyóképességnek tulajdonítható, hanem a katalizátor fizikai tulajdonságainak változása következtében fellépő folyóképesség csökkenés is közrejátszik. A reagáltatást 350-450 °C közötti hőmérsékleten végezhetjük. Ez a hőmérséklettartomány előnyös hidrogén-kloridnak klórrá való átalakulási sebessége szempontjából, a katalizátor lényeges komponenseként szolgáló króm elpárolgásának gátlása szempontjából és más szempontokból is. Areagál tatássorán alkalmazott nyomást illetően az az egyetlen megkötés, hogy a légköri nyomást el kell érnie. A légköri nyomás és 600 kPa közötti nyomás alkalmazása esetén a reakció során semmiféle sajátos probléma nem merül fel. A reakció során alkalmazott nyomás természetesen az előzőekben említett felső határt meghaladhatja. Gazdasági megfontolások alapján azonban a berendezés és a biztonsági intézkedések költségei folytán ezek figyelembevételével célszerű meghatározni, hogy az adott esetben milyen nyomás értékben folytatjuk le a reagáltatást. 5 Az alkalmazandó katalizátor mennyiségét gyakorlatüag a nyersanyagként betáplált hidrogén-klorid-gáz mennyisége szabja meg. A megfelelő terhelés 100-1800, célszerűen 200-800 ni hidrogén-klorid-gáz/óra/kg katalizátor. Ha a terhelés nagyobb, mint 1800 nl/óra/kg katalizátor, a hidrogén-klorid konverziója alacsony. Ilyen magas terhelési arány alkalmazása ezért nem célszerű. Ha a terhelés a 200 nl/óra/kg katalizátor érték alatt marad, az átalakítási értékek jók, de nagyobb katalizátor-fogyasztás jelentkezik és nagyobb reaktorra van szükség. Ezért az ilyen terhelés nem gazdaságos. Ha a reagáltatást fluidizált-ágyas reaktorban, katalizátor részecskék jelenlétében végezzük, friss katalizátor betáplálható folyamatosan vagy szakaszosan, hogy a reagál tatás során elpárolgott krómot pótoljuk. A találmány szerinti katalizátor alkalmazásakor a katalizátor aktivitását akkor őrizhetjük meg hosszabb időtartamon át, ha az alkalmazott oxigéngáz sztöchiometrikus feleslegben van jelen a hidrogén-kloridhoz viszonyítva. Az oxigén/hidrogén-klorid mólarány legalább 0,25, bár az oxigénnek a hidrogén-kloridhoz viszonyított sztöchiometrikusan szükséges mólaránya 0,25. A nagyobb oxigén-hidrogén-klorid mólarány előnyösebb, mivel a katalizátor hosszabb ideig tartja meg aktivitását. Az is szükséges azonban, hogy a kapott klórt az oxigéntől gazdaságosan választhassuk el. Ennek folytán egy természetes felső határ jelentkezik az oxigén mennyiségére vonatkozóan. A fluidizált-ágyas reakcióhoz való felhasználásra az oxigén és a hidrogén-klorid előre elegyíthetők és együtt vezethetők be a fluidizált ágyra. Más megoldás szerint a nyers betáplálandó gázt egy korábban már betáplált, oxigénf orrásul szolgáló gázba vezetik be, ez a másodikként bevezetett gáz szolgál hidrogén-klorid-forrásul. Ha a nyers gázt külön tápláljuk be, hatékonyan az első, oxigénforrásul szolgáló gázt a második, hidrogén-klorid-forrásul gáz bevezetési helye fölött, attól az első és a második gáz reaktoron való f elf elé haladásának irányában vezetjük be. Amint azt már említettük, a találmány szerinti eljárásban alkalmazott katalizátor nem őrzi meg aktivitását hosszú ideig, ha az oxigént nem alkalmazzuk a hidrogén-kloridhoz viszonyítva sztöchiometrikus feleslegben. Az előzőekben ismertetett betáplálási eljárás akkor célszerű, ha a betáplált gázként felhasznált oxigén mennyiségét minimumra kívánjuk csökkenteni. Ha az oxigént nagy feleslegben használjuk, nehézségek merülnek fel a kapott klórnak a reagálatlan oxigéntől való eltávolítása során. Ezért nem gazdaságos a túlzott oxigén felesleg alkalmazása. Ezért van szükség az alkalmazott oxigén mennyiségének csökkentésére. Ha az alkalmazott, oxigén-forrásul szolgáló gázt egy a hidrogén-klorid-gáz bevezetési pontja feletti, attól a fluidizált-ágyas reaktorban felfelé haladó első és második gáz áramlásának irányában lévő helyen vezetjük be, az oxigén parciális nyomása a fluidizált ágy adott részében (amelyet ezentúl regenerációs zónaként jelölünk), nagyobb lesz, ez a rész magában foglal egy, az első gáz betáplálására szolgáló bevezetőt és egy második gáz betáplálására szolgáló bevezetőt is, így az oxigén-hidrogén-klorid mólarány 6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
