198165. lajstromszámú szabadalom • Eljárás egy olefines kettőskötést és halogént tartalmazó, legfeljebb 6 szénatomos halogénalkének előállítására
% 12 kvarctárcsák zárják le, melyeken keresztül egy 13 KrF excimer-lézer (hullámhossz 249 nm; impulzustartam: 10~8 másodperc, impulzus-energia 160 mJ) sugárzás láp a reakciótérbe. A diklór-etánt a 14 csonkon át vezetjük be, a reakcióclcgyet egy gázkromatográfhoz a 15 csonkon át vezetjük el. A reakcióhőmérsékletet a 16 kemencével szabályozzuk. Azon ablak mögött, melyen a sugárzás kilép, 17 lézerenergiamérő van elhelyezve. A reaktorban uralkodó nyomást a 18 csonknál bekötött »nanométer méri. A 3. ábra a VCM-kitermelés javulását mutatja be — az 1. kiviteli példa szerinti körülmények között — lézer alkalmazásánál. Ezen túlmenően a 3. ábra szemlélteti a termikus eljárásnak a fotokémiával való kombinációjának a 2. példában megadott körülmények közötti, az idő függvényében elért kitermelés-javulását. A találmány szerinti eljárásnak VCM előállítására való alkalmazásánál különösen előnyösnek bizonyult, ha a reakcióelegyhez oxigént vagy nitrometánt adunk — adott esetben iners gázzal képezett keverék formájában - 1 Pa-tól 6,5 KPa-ig terjedő parciális nyomással. Ezáltal igen nagy lánchosszúság érhető cl, amely egyetlen gerjesztésre 105 — 106 számú reakció lehet. Ha a találmány szerinti eljárással ellentétben nagyobb abszorpciós hatáskeresztmetszetű koherens fényt — például a diklór-etán gerjesztési hullámhosszának megfelelő, 193 nm hullámhosszúságú argon-lézerfényt - alkalmazunk, akkor a nagyobb energiatartalom miatt kevesebb fényvillanásra van ugyan szükség, másfelől azonban maga a vinil-klorid is abszorbeálhat már, úgyhogy nem kívánt polimerizációs reakciók mehetnek végbe. Ha viszont a találmány szerinti eljárás reakciókörülményei között — vagyis az 1. igénypontban rögzítetteknek megfelelően - dolgozunk, akkor a reakciótermék tisztasági foka nagyobb, mint 99,9%, és gázkromatográfiában sem mutathatók ki szennyezések. Az eljárás mind gázfázisban, mind folyadékfázisban végzett reakcióknál alkalmazható. A találmány szerinti eljárással pl. az alábbi reakciók is elvégezhetők: vinil-fluorid C2H4FC1--------*C2H3F + HC1 te trail uor-etilén C2F4HC1-------->C2F4-FHCI kloroprén C4H7C12--------*-C4H6Cl + HC1 propilén C3H7C1 ---------^C3H6+HC1 vinilén-diklorid C2H3C13--------►CjHjClj + HC1 A találmány szerinti megoldás az ismert eljárásokkal szemben lehetővé teszi a célul kitűzött reakciók aránylag alacsony hőmérsékleten, lényegesen nagyobb sebességgel, és nem kívánt mellékreakcióktól mentesen történő kivitelezését. Minthogy az eljáráshoz szilárd fázisú katalizátorok nem szükségesek, a katalizátor-mérgezés veszélye nem áll fenn. A termikus eljáráshoz képest a találmány szerinti eljárással jelentősen javítható a kitermelés. Így pl. ipari körülmények között egyetlen, egy középnyomású lámpával végzett besugárzással 10%-ig terjedő kitermelés-javítást érünk cl. Egyéb lé/.cr-fotokémiai eljáráshoz, képest ninety-8 né! az abszorpciós hatáskeresztmetszet-jellemzőt nem tartják be — a találmány szerinti eljárásnál egy nagyságrenddel jobb a lézer-fotonok kihasználása a lézersugárzás által primércn létrehozott aktív gócoknak a mindenkori rcakció-lánchossznak megfelelő többszöri reakciója révén. Ezért a lézerfotolízisnek egy láncreakcióval történő, találmány szerinti kombinációjával a lézerfotokémiai eljárás gazdaságossága is többszörösére növelhető. Reaktorként az ismert termikus eljárások ipari kivitelezésénél alkalmazott berendezések is használhatók, ha azokba járulékosan egy, vagy több sugárzást áteresztő ablakot építünk be. Természetesen ilyen berendezések építésénél további variációk is lehetségesek, így például további, több sugárforrást kiszolgáló fényáteresztő ablak építhető be. Az alábbi példák kapcsán közelebbről is ismertetjük a találmány szerinti eljárást. 1. példa Vinilklorid monomer ( VCM) előállítása diklór-etánból Diklór-etánt 300 °C-on és mintegy 70 kPa nyomáson 20 db, 10-8 másodperc időtartamú, és 160 mJ/pulzus energiájú lézerpulzussal kezelünk. így 50 tömeg %-os VCM-mé alakítást érünk el. Ilyen körülmények között és 15 cm-es abszorpciós szakaszon a kriptonfluorid-lézerfény kb. 1%-a, vagyis kb, 2,1X101S KrF lézerfoton abszorbeálódik. Ilyen reakciókörülmények között azonban lézerpulzusonként 1019 vinil-kloridmolekula képződik, vagyis abszorbeált lézerkvantumonként legalább 5000 vinil-klorid molekula jön létre, ami • 5000-nél nagyobb lánchossznak felel meg gyökös reakció esetében. Gázkromatográfiásán szennyezés nem mutatható ki, tehát a szennyezések mennyisége 1 % alatti. A lézerfotonok előállításához szükséges energiafelhasználás csak kb. 5 %-a annak az energiának, amely alihoz szükséges, hogy a 300 °C-on diklór-etánt az ismert ipari eljárásnál szükséges 500 °C-ra hevítsünk. 2. példa Vinilklorid monomer ( VCM) előállítása 1,2-diklór-etdnból A 2. ábra szerinti berendezéssel dolgozunk. Sugárforrásként a) egy 308 nm hullámhosszú, 100 mJ impulzus-energiájú lézer, és b) egy 254 nm hullámhosszú 10 mW/cm2 teljesítményű középnyomású higanygőzlámpa szolgált. A reaktorban a reakcióhőmérséklet 450 °C, a nyomás 66 660 Pa. Mind az a), mind a b) fényforrás használatánál a konverzió jelentős megnövekedését értük el (lásd a 3. ábrát). Az alábbiakban megadott %-os értékek tömeg%-ot jelentenek. 198 165 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 5
