198165. lajstromszámú szabadalom • Eljárás egy olefines kettőskötést és halogént tartalmazó, legfeljebb 6 szénatomos halogénalkének előállítására
* 1 A találmány tárgya eljárás egy olefines kctlűskötést és halogént tartalmazó, legfeljebb 6 szénatomos halogénalkének előállítására, a megfelelő, halogént, és hidrogént tartalmazó telített vegyületekből, gyökös láncreakcióval végzett halogénhidrogén-lehasítás útján. Ismeretes, hogy számos kémiai reakció mind a gáz-, mind a folyékony fázisban úgynevezett láncreakció alakjában megy végbe. Láncreakciót akkor kapunk, ha egyetlen aktiválási lépés következtében nagyszámú molekula alakul át. Ha a stabil kiindulási anyagokat A)f A2. . .-vei, a végtermékeket Bj, B2 .. .-vei, és az. aktív közbenső termékeket XIt X2...-vel jelöljük, akkor érvényes a következő általános reakcióséma: a) A! ----------»-Xi + B! láncindítás b) Xj+A2--------► B2+X2 láncterjedés c) X2 + A3 ----------*• B3 + nX( lánc terjedés (ha n > 1, láncelágazással) Mivel a b) és c) ciklusok elvileg tetszőleges számban megismétlődhetnek, a reakciósor X2 aktív góc reakciólépését követően addig zajlik, míg az Xi góc végül is egy reakcióban elhasználódik, és többé nem regenerálódik. Az egy X[ reakcióba lépő gócra cső b) és c) lépések számát nevezzük lánchossznak. Ezt több nagyságrendnyi (10 többszörös hatványa) lehet. Az alkalmazott olyan ipari eljárásoknál, melyekben a láncreakciók szerepet játszanak, az X2 aktív gócokat túlnyomórészt termikusán, vagyis nem speciális hevítéssel (ún. ,,pirolízis”-sel) állítják elő. [K. Weissermehl, H. H. Are, Industrielle Organische Chemie, Verlag Chemie, Weinheim (1978)]. Ehhez általában aránylag magas hőmérsékletre van szükség. A pirolízishez szükséges magas hőmérsékletek nagy energiafelhasználást követelnek meg, és emellett még nem kívánatos mellékrcakciókhoz is vezetnek. A termikus eljárásnál az energia nagy része a reagáló anyagok hőbontására és ezzel az aktív gócok képzésére, vagyis a láncreakciót indító reakcióra használódik fel. A láncteijedést és ezzel a konverziónak a lánchossznak megfelelő, túlnyomó részét biztosító b) és c) reakciók általában a pirolízishez szükséges hőmérsékletnél jóval alacsonyabb hőmérsékleten kielégítően gyorsan végbemennek. Ebből kitűnik, hogy egy olyan hatásos módszer, amely az X2 aktív gócok képzését aránylag alacsony hőfokon lehetővé teszi, egy sor jelentős előnnyel jár. Ismeretes, hogy ilyen aktív gócokat pl. olyan adalékanyagokkal képeznek, amelyek aránylag könnyen szabadítanak fel termikusán Xi aktív gócokat. Ilyen adalék például a Cl2 (általában X2-nek jelzett adalék, ha Xj jelentése szabad klóratom). Az ilyen adalékanyagok alkalmazása azonban gyakran jelent járulékos költségeket és pl. korróziós problémákat vet fel. Ezen Xj gyökök előállítására ismertek a szokásos fényforrásokkal, pl. nagynyomású higanygőzlámpákkal végzett fotolízises eljárások. [Martin Fischer, Photochemische Synthesen in technischem Ma, Bstab Angew. Chemie, 90, 17-27. c. (1978)] Az ilyen fényforrások azonban a betáplált energiának csak aránylag kis hányadát hasznosítják a kívánt folyamat-2 ban alkalmazott foton-energiává. Ezenkívül ezek a fényforrások csupán aránylag kis foton-sűrűséget biztosítanak, szűk spektrum-tartományban. Az előbbiekben említett nehézségek különösen egy vagy több olefines kettőskötést tartalmazó vegyületekncic a megfelelő, halogént és hidrogént tartalmazó telített vegyületekből halogénlúdrogén-lehasitásával történő előállításánál jelentkeznek. A nyert olefinesen telítetlen vegyület emellett még egy vagy több halogénatomot is tartalmazhat. Tipikus példa erre a vinilklorid monomer (VCM) előállítása diklóretánból. Ennél a nagyipari eljárásnál az 1,2-diklór-etánt többszáz méter hosszú plrolízis-kcmcncébcn kb. 500 °C-on vinil-kloriddá és sósavvá bontják. A reakció nagy része sósavnak a diklór-etánból történő egyszerű homogén lehasadása útján megy végbe. Az ehhez szükséges magas rcakcióhőmérséklct miatt a felfutásié nem csak nagy hőmennyiségre van szükség, de egy sor nem kívánt melléktermék is képződik, amelyek a folyamat további lefutását zavarják, és amelyeket ezért költséges eljárásokkal el kell távolítani. A fentiekben említett reakciókörülmények között az átalakulás mintegy 50—60%-os, és a szelektivitás 96—99%-os (1.: Hydrocarbon processing, 1979. március, 77—78. old.). A találmány célja olyan eljárás kidolgozása volt, egy olefines kettőskötést és halogént tartalmazó legfeljebb 6 szénatomos halogénalkének előállítására, melynek alkalmazásával a gyökös láncreakció eléréséhez szükséges energia csökkenthető, az átalakulás és a szelektivitás növelhető, zavaró melléktermékek gyakorlatilag nem képződnek, inaktiválódásra vagy mérgezésre hajlamos katalizátorokra nincs szükség, és a reakció csökken. A találmány szerinti célokat egy olefines kettőskötést és halogént tartalmazó legfeljebb 6 szénatomos lialogéiialkéneknck u megfelelő, halogént tartalmazó szénliidrogénekből való olyan előállítási eljárásával oldjuk meg, amelyet az jellemez, hogy az említett gázhalmazállapotú telített vegyületet egy reakciótérben 200 és 600 °C közötti hőmérsékleten, valamint 50 és 3000 kPa közötti nyomáson legalább 10“15 másodperc impulzus-időtartamú és 0,1-től 200 mJ-ig terjedő energiájú pulzált koherens fénnyel és/vagy inkoherens fénnyel sugározzuk be, adott esetben szén-tetraklorid vagy klór jelenlétében; ennek során 10~15 és 10“25 cm2/molekula közötti abszorpciós hatáskeresztmetszet alakul ki. A találmány szerinti eljárás egyik változatánál lényeges a koherens fény (lézer) alkalmazása. Ezzel lehetővé válik igen nagy fotonsűrűség és nagy teljesítmény elérése, valamint nagyon kis sávszélességű monokromatikus fény előállítása. Emellett még fennáll annak lehetősége is, hogy igen rövid, nagy teljesítményű fényimpulzusokat kapjunk. A koherens lézer fényforrások előbb említett tulajdonságai lehetővé teszik a fentiekben leírt Xj aktív gócok szelektív és hatásos előállítását olyan körülmények között, melyek között ez a szokásos fényforrásokkal nem, vagy csak igen kis mértékben lehetséges. A lézersugár nagymértékben monokromatikus volta megfelelő 198 165 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
