175845. lajstromszámú szabadalom • Eljárás foszgén előállítására
3 175845 4 (vagyis a szénmonoxid feleslegben van), ez a feltétel azonban csak az utolsó reaktorban érvényesül. Az eljárás kivitelezéséhez az ipari minőségű klór teljesen megfelelő. Az alkalmazott szénmonoxid 5 térfogat" „ széndioxidot tartalmazhat. Minél tisztább azonban a szénmonoxid, annál könnyebben oldható meg a reakciótermékek elválasztásának problémája. Az összes szénmonoxidnak a klórhoz való mólarányát 0,95-nél nagyobbra állítjuk be. Ha ez az arány 0,95 és 1 között van, akkor a képződött foszgénből a klórfelesleg elválasztásáról kell gondoskodni. Ez az elválasztás például desztillációval valósulhat meg. Az előbbi mólarányt azonban előnyösen inkább 1,0 és 1,10 között állítjuk be. Az eljárás műveleti körülményei és berendezései rendkívül egyszerűek, különösen a szénmonoxid-felesleg eltávolítása, amely utóbbi elérhető foszgén egyszerű kondenzálása útján. Ha a mólarány 1,10 feletti érték, akkor a szénmonoxidfelesleg visszanyerésére alkalmas berendezéseket kell alkalmazni, ezek növelik a beruházási költségeket és az üzemeltetési költségeket anélkül, hogy az elért eredmény egyidejűleg nagyobb lenne. A reakció lefolytatását szén jelenlétében végezzük, az alkalmazott szén célszerűen részecske vagy granulátumalakú, amelynek geometriai vagy mechanikai tulajdonságai az anyag felhasználását hátrányosan nem befolyásolják. A gyakorlatban 1000 m2/g fajlagos felületű és 0,4 és 5 mm közötti szemcseméretű aktívszén bizonyult előnyösnek. Az aktívszénre vonatkozó követelmények azonban nem döntő jelentőségűek. A találmány szerinti eljárás egyik különösen előnyös foganatosítási módja szerint az alkalmazott katalizátort egy semleges töltőanyaggal, így például grafittal hígítjuk. A katalizátor hőmérsékletét — ennek tömegén belül — 50 és 400 °C-on belül állítjuk be. Ennek ellenére célszerű bizonyos korlátozó körülményeket betartani és így általában a reakciózóna hőmérsékletét 250 és 350 °C között szabályozzuk. Azt találtuk és ez egyben az eljárás egyik előnye, hogy nagyobb klórfelesleg jelenlétében az első reaktorban vagy reaktorokban a reakciózóna nagyobbítása szempontjából előnyös, ezáltal a katalizátortömeg legmagasabb hőmérsékleti értékét csökkenteni lehet. A maximális hőmérséklet csökkentése így jóval nagyobb lehet, mint abban az esetben, ha a klórgázt vezetik be szakaszosan. A tapasztalat szerint az adszorpciónak, a gázok kondenzációjának és deszorpciójának a mechanizmusa a katalizátoron olyan, hogy a klórfelesleg jelenléte igen kedvező a reakció vitele szempontjából. A gyakorlatban a berendezések nagy hatásfokkal dolgoznak, a katalizátor élettartama nő és a mellékreakció lehetősége csökken. A reaktoron belül az abszolút nyomás 1 és 10 bar, előnyösen 3 és 7 bar közötti. Atmoszferikus nyomás alatt a termelékenység alacsonnyá válik, sőt a foszgén kondenzációja nehezen megy végbe. 10 bar feletti nyomáson a nyomásnövelés hatása a reakció kemizmusára nyilvánvaló, ezt azonban ellensúlyozza a nyomásálló edények magas ára a berendezés létesítésénél. Az egyik reakcióváltozat szerint a nyomást a különböző reaktorokban nem szükséges azonos értéken tartani, a nyomástartomány azonban mindenkor 1 és 10 bar között van. Az eljárás végrehajtására alkalmazott reaktor típusa nem döntő, a csőreaktorok azonban igen kedvezőek. 5 Különösen előnyös csőköteg alkalmazása, amelyet egy folyékony hűtőanyaggal, például vízzel vagy széntetrakloriddal hűtünk. Az egyik eljárásváltozat szerint például olyan esetekben, ha a teljes szénmonoxid összmólaránya a klórhoz 10 1-nél nagyobb, és ahol különösen tiszta minőségű foszgén előállítása szükséges, 200 ppm-nél alacsonyabb klórtartalommal, célszerű, ha a rcakciógázokat a reaktor után egy vagy több a reakció teljes végbemenetelét elősegítő utóreagáltatón vezetjük keresztül. 15 Az eljárás részleteit az alábbi kiviteli példában közelebbről ismertetjük : 27 mm átmérőjű sorozatban szerelt két egycsöves reaktort 1,05 m magasságban aktívszénnel töltünk meg. Az aktívszenet kókuszdióból állítjuk elő, fajlagos felü- 20 lete 1200 m2/g, szemcsemérete 1,25—3 mm, látszólagos fajsúlya 0,5. Az első reaktorba 3580 kg/óra mennyiségű klórt és 0,744 kg/óra szénmonoxidot vezetünk be, majd a foszgén-klór keverékébe 0,77 kg/óra szénmonoxidot veze- 25 tünk be a második reaktorba (az összes szénmonoxid mólaránya a klórhoz 1,05). Az alkalmazott nyomás 5 bar, a hűtést kettős falú köpennyel végezzük, amelyben vizet keringtetünk. A második reaktorból kilépő gázkeveréket 80 mm át- 30 mérőjű utóreaktorba vezetjük be, amelyet 1 méter magasságban aktívszénnel töltünk meg. Az utóreaktorból távozó gázkeveréket sólével üzemeltetett kondenzáló berendezésen vezetjük keresztül, ez lehetővé teszi 200 ppm klórnál kevesebb szennyezést 35 tartalmazó foszgén kinyerését. A fenti berendezés 288 üzemóra alatt 1440 kg foszgént termel, ez 5 kg/óra teljesítménynek felel meg (99% hozam), a reaktorban észlelt legmagasabb hőmérséklet 350 °C, az átlagos hőmérséklet pedig 290 °C volt. 40 Szabadalmi igénypontok 1. Eljárás foszgén előállítására klórnak és szénmono- 45 xidnak 50 és 400 °C közötti hőmérsékleten, 1 és 10 bar közötti abszolút nyomáson szén jelenlétében történő reagáltatása útján, azzal jellemezve, hogy a két reakciókomponenst legalább két egymás után kapcsolt katalizátorágyon vezetjük keresztül, a klór teljes mennyiségét 50 az első katalizátorágyra, az összes szénmonoxid menynyiségének egy-egy részét az egyes katalizátorágyakra vezetjük, mimellett az összes szénmonoxid mólarányát az összes klórhoz képest 0,95 felettire állítjuk be. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási 55 módja, azzal jellemezve, hogy az összes szénmonoxid és az összes klór mólarányát 0,95—1,0 közötti értékre állítjuk be. 3. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja, azzal jellemezve, hogy az összes szénmonoxid és az 60 összes klór mólarányát 1—1,10 közötti értékre állítjuk be. A kiadásért felel: a Közgazdasági és Jogi Könyvkiadó igazgatója 81.659.66-42 Alföldi Nyomda, Debrecen — Felelős vezető: Benkő István igazgató 2
