156530. lajstromszámú szabadalom • Eljárás klórbenzol előállítására oxidatív klórozással szerves sziliciumvegyülettel liofilizált kontakt katalizátor alkalmazásával

156530 3 .4 rendszer 3—8 csoportjának valamelyikébe tartozik. A kontakt katalizátoron 150—300 °C-on benzolgőzt, sósavgázt és oxigént vezetnek keresztül, és a reakcióelegyből klórbenzolt és diklórbenzolt lehet izolálni. A Raschig-elj árast előnyösen 220—260 °C-on valósítják meg maximálisan 0,6 kg benzol/l kontaikttérfogat • óra katalizátor terhelés mellett. Egy vagy több reaktor, melynek hasznos térfogata 1000 liter, a következő anyagforgalmat tudja lebonyolítani óránként: A katalizátoron átvezethető 600 kg benzol 27,6 kg oxigén, 27,6 kg sósavgáz. A reakcióelegy tartalmaz 550 kg benzolt, 65,5 kg monoklórbenzolt, 9,6 kg di- és poliklórbenzolt, mely 88,% benzolnak, 10,5% klórbenzolnak és 1,5% di- és poliklórbenzolnak felel meg. Az oxidatív klórozási eljárás előnyös, mert a sósavnak mint klórozószernek a klórtartalmát teljes egészében hasznosítja, szemben a direkt klórozási eljárással, mely szerves szubsztitúciók esetében a klórnak elméletileg is csak 50%-át tudja hasznosítani. Előnyös az oxidatív klórozás azért is, mert például a fenol-gyártás során a klórbenzol hidrolízisénél melléktermékként keletkező sósavat használja fel ismételten klórbenzol előállítására. A Raschig-elj arás minden előnye mellett hiányosságokat is tartalmaz. A reakcióelegyben alacsony a klórbenzol tartalom, ugyanakkor a klórozott termékek 12,5%-a di- és poliklórbenzol, melyek nehezen értékesíthető, nem kívánatos termékek. Az alacsony konverzió azzal is jár, hogy a benzolt átlagosan közel tízszer kell a katalizátoron átvezetni, míg teljes egészében klórbenzollá alakul. A benzol visszavezetés hőigényes folyamat, mert az átalakulatlan benzolt kondenzálni, majd ismételten a reakció hőfokára kell hevíteni. A katalizátor alacsony aktivitása nagy reaktortérfogatokkal jár, ami az eljárás kivitelezését költségessé teszi. A Raschigelj arás nem utal a szerves vegyipar különböző klórozási reakcióiból melléktermékként keletkező sósav felhasználhatóságára. A 3 148 222 sz. USA szabadalomban benzol klórozását ismertetik oxidatív úton rézkloridlitiumklorid katalizátor kombináció felhasználásával. Ezzel az eljárással 16% körüli konverzió érhető el, így a beadagolt benzolt legalább hatszor szükséges recirkuláltatni. Az átalakult reakcióelegy 92—92,4% monoklorbenzolt és 7,6% diklórbenzolt tartalmaz, míg magasabb konverzió esetén a konvertált reakcióelegyben a diklórtermékek aránya növekszik. A jé^n találmány levegőoxidációs klórbenzol előállítási eljárására vonatkozik, amelynél szerves szilíciumvegyületet tartalmazó kontakt katalizátort használunk, ezáltal a klórbenzol előállítását kedvező mó.don befolyásolni lehet. A találmány szerinti eljárás klórbenzol előállítására benzolgőz, sósavgáz és levegő keverékét tartalmazó gázelegyből 200—250 C° közötti hőmérsékleten, fémvegyületeket tartalmazó kontakt katalizátor felhasználásaival, azzal jellemezhető, hogy a gázkeveréket olyan adott esetben javított hővezetőképességű katalizátor hordozó felett reagáltatjuk, amely 1—5 súly%, előnyösen 3 súly% valamely alábbi R <R)3

—Si— [O-Si—]xO—Si—(R)

3 általános képletű polisziloxán vegyületet tartalmaz, ahol R szubsztituens metil-, etil- vagy fenilgyököt jelent, míg x jelentése 10—14. Polisziloxán vegyületként előnyösen oly vegyületeket használunk, amelyben az R szubsztituens metil-csoportot jelent. Javított hővezetőképességű katalizátorhordozóként kolloid szerkezetű, 1—3 mm szemcseméretű fémtörmelékkel kevert kovasavat használunk. A nevezett polisziloxán vegyületet előnyösen a katalizátorhordozó felületén alakítjuk ki. A kontakt katalizátorok reakciómechanizmusát leíró Langmuir-Hiushelwood-féle elképzelés szerint a kontakt katalízisben több egymást követő lépést kell megkülönböztetni: a reagáló molekulák diffúzióját a felülethez, a felületre jutott molekulák adszorpcióját, a felületi reakciót, a keletkezett termékek desszorpcióját, végül a termékek diffúzióját a felületről. Az öt részfolyamat közül a leglassúbb lesz a sebesség meghatározó folyamat. A kontakt katalízisnél általában a felületre jutó molekulák adszorpciója, illetve a keletkezett termékek deszorpció ja a leglassúbb folyamat és így a rakció sebességét is meghatározza. Mi azt találtuk, hogy a katalizátor-hordozó felületén szerves szilíciumvegyületből polisziloxánokat lehet előállítani. Ha az előzetesen így kezelt katalizátor-hordozóra katalitikus hatás szempontjából aktív vegyületeket csapatunk ki, akkor a katalizátoron jelentősen megnő a benzol adszorpciós sebessége, valamint a klórbenzol deszorpciós sebessége is. Így az adszorpció és a deszorpció sebességének megnövekedésével a bruttó reakciósebesség is megnövekszik. Lehetővé válik tehát, hogy a katalizátor aktivitását nagy mértékben fokozzuk. A polisziloxánt tartalmazó katalizátor szelektivitása is nő, mert a hátrányos diklórbenzol képződést oly módon szorítja vissza, hogy csökkenti a klórbenzol adszorpciós sebességét a katalizátoron. A benzol adszorpciós és a klórbenzol deszorpciós sebességének növekedése annak köszönhető, hogy a polisziloxánnal kezelt katalizátor az apoláros jellegű benzollal szemben liofilitást mutat, míg a polárosabb klórbenzollal szemben liofób. Az eredmény elérése érdekében a katalizátor-vivőt célszerű nagyfelületű, kolloid tulajdonságú aktív kovasavból előállítani. A kolloid kovasav felületén dimetil-diklórszilán hidrolízisével metiil-poliszilixánt állatunk elő, és így benzolra nézve liofil kolloid kovasavat nyerünk. A liofil kolloid kovasavra oldószeres közegben csapatjuk ki a katalitikusan aktív fémvegyületeket, olyan mennyiségben, hogy a metil-poliszi-10 15 20 25 £0 35 40 45 50 55 60 2