159047. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nitrogéndioxid és klór előállítására nitrozilkloridból

3 159047 4 keverhetjük. A kívánt reakcióhőmérséklet önmelegedés közben néhány másodpercen belül létrejön. Ezt az önrraelegedést a katalizátorzónán való áthaladás után arra lehet visszavezetni, hogy egy bizonyos mennyiségű NOC1 a katalizátor hatására a 2 NOC1 2 NO + Cl2

(I) egyenlet szerint nitrogénoxidra és klórra hasad szét. Az NO N02Hképződés közben reagál az oxigénnel, melyet adott esetben először a katalizátorzóna elhagyása után keverünk csak hozzá. Ez a reakció erősen exoterm és a gázelegy felmelegedéséhez szükséges hőmennyiséget biztosítja. A katalizátor-rétegben az NOCl hasadásnak egyensúlya az (1) egyenlet szerint állandó értéket vesz fel, az NO oxidációja azonban lassú és ezt a katalizátor nem gyorsítja, úgy hogy a keletkezett NO-nak csak egy nagyon kis része oxidálódik a katalizátorágyban, amennyiben itt már oxigén jelen van. A katalizátorágyból való kilépéskor a gáz tehát egy bizonyos mennyiségű NO-t tartalmaz,. Az NOCl hasadása azonban a szóbanforgó viszonylag alacsonyabb hőmérsékleten katalizátor nélkül olyan lassú, hogy az erősen exoterm NO-oxidáció lényegesen gyorsabban megy végbe és ez a gáz erős felmelegedését eredményezi. Ha a gáz hőmérséklete a körülbelül 300 C° értéket eléri, az NOCl-hasadás is az NO-oxidációval összehasonlítható sebességgel megy végbe. A jelen találmány tárgya tehát eljárás nitrogéndioxid és klór előállítására, adott esetben még klórt, nitrogén dioxidot és vízgőzt tartalmazó nitrozilkloodból oxigénnel, oxigéndús levegővel vagy levegővel nyomás nélkül végzett kétfokozatú oxidáció útján, melyet az jellemez, hogy az első fokozatban a nitrozilkloridnak nitrogénmonoxiddá és klórrá való hasadásához szükséges 300—-400 C° hőmérsékletet úgy érjük el, hogy a teljesen vagy főtömegében nitrozilkloridból álló kiindulási gázt 150—220 C°-ra — előnyösen 180—220 C°-ra — előmelegítjük, és azt ezen hőmérséklet fenntartása közben legalább 1 másodpercig érintkezésbe hozzuk valamilyen nagy belső felületű, aktív alumíniumoxidból, alumíniurnszilikátokból, nátriumalumí'n'umszilikátokból vagy szilíkagélből álló katalizátorral, mimellett az oxidációhoz szükséges mennyiségű oxigént tetszőleges helyen oxigén, oxigéndús levegő vagy levegő formájában, a katalizátorrétegen való áthaladás előtt vagy után keverjük hozzá. Már 1 másodperc tartózkodási idő után annyi NO képződik a mtrozilkloridbql, hogy a találmány szerinti célkitűzést — nevezetesen a gáz felmelegedését 300—400 C'-ra — elérjük. Rendszerint 2—5 másodpercnyi tartózkodási időt választunk. A kontakt-idő jelentősebb meghoszszabbítása nem.jár előnnyel, sőt ezzel ellentétben hátrányos, mivel az NO parciális nyomása annál jobban csökken, minél több klór és NO? képződik, illetve minél több NOCl bomlik. A találmány szerinti eljárást úgy valósítjuk meg, hogy előbb az adott esetben oxigénnel már kevert nitrozilkloridot közepes nyomású gőzzel előnyösen 180—200 C°-ra előmelegítjük és alkalmas berendezésben, például csőkemencében, érintkezésbe visszük a katalizátorral, 5 mimellett a hőmérséklet szintjét adalékos fűtéssel fenn kell tartani. A találmány szerinti eljárás egyik különösen előnyös kiviteli formája szerint az előmelegítést és a katalizátorral történő érintkeztetést egyszerre valósítjuk meg oly-10 módon, hogy a nitrozilkloirid-oxigén elegyet illetve csak az előbbit tartalmazó gázelegyet kí. vülről- gőzzel fűtött és katalizátorral töltött csőkemencébe vezetjük be. Ebben az esetben a nitrozilkloridot, ahogy az például káliumklorid és 15 dinitrogéntetroxid reakciójánál gáz formájában keletkezik, adott esetben oxigéntartalmú gáz hozzákeverése útján közvetlenül beadagolhatjuk katalizátort tartalmazó csőkemencébe. Amennyiben nitrozilkloridot, illetve a nitrozilkloridot 20 tartalmazó elegyet az említett hőmérsékleten egymagában vezetjük át a katalizátoron és az oxigént — amely előnyösen erre a hőmérsékletre, vagy ennél magasabb hőmérsékletre előme^ legített — csak ez után keverjük hozzá, úgy az 25

NO paciális nyomása a legnagyobb, és a gáz felmelegedése gyorsabban történik, mint ha az oxigént és a nitrozilkloridot együttesen vezetjük át a katalizátoron. Azt a változatot, midőn a nitrozilkloridot és az oxigént együttesen vezet„0

jük, célszerű akkor alkalmazni, ha a nitrozilklorid előállítására szükséges reakciónál (KCl és N^O/, reakciója HNOj-ban) a nitrozilkloridnak azt a részét, amely a salétromsavban oldva marad, oxigénnel fúvatjuk ki. Ezt a gázelegyet azután közvetlenül alkalmazhatjuk a találmány szerinti eljárásban, adott esetben az oxigéntartalomnak a megkövetelt értékre való szükségszerinti kiegészítése után. 40 A csőkemencét elhagyó és bizonyos mennyiségű NO-t tartalmazó gáz azután 5—30 másodperc elteltével eléri a kívánt 300—400 C° hőmérsékletet. A reakcióhőmérsékletre felmelegedett nitrozilklorid-oxigén elegy ezután nitrogéndioxiddá és klóriá alkui át a bevezetőben említett eljárás szerinl majd az elegyet desztillációval elválasztjuk, miikőris végtermékként tiszta klórt és cseppfolyós dinitrogéntetroxidot kapunk. Korábban javasolták már, hogy a nitrozilklorid Irtsítását a reakció meggyorsítása céljából 190 C alatti hőmérsékleten katalizátorok jelenlétében valósítsák meg. Ilyen katalizátorként megemlítették például a horzsakövet, a szilikagélt, az alumíniumoxidot, a mangándioxidot, 55 vasoxidokat és krómoxidokat. Ennek az eljárásnak az a hátránya, hogy a reakció sebességét meghatározó tényező nem az NOCl hasadása NO-vá és klórrá, hanem az NO továbbreagálása NO<>-vé. Minthogy ezt a reakciót katalitikusan nem lehet gyorsítani és a mindenkori NO tartalom nem lépheti túl az egyensúlyi állapotnak megfelelő mennyiséget, hosszú reakcióidő szükséges a katalizátoron, és ez ismét csak nagymé-65 retű berendezést (pl. csőkemencét) és ezenkívül 2