202160. lajstromszámú szabadalom • Eljárás klór elválasztására gázelegyből
HU 202160B pel) töltünk meg. Erre vezetjük a hidrogén-klorid tartalmú hulladékgázt és olyan mennyiségű oxigént, amely elegendő ahhoz, hogy a szén-monoxid-tartalmat 10 térfogat% alá csökkentse. A hulladékgázt 2000 nl/kg katalizátor/óra felületi sebességgel visszük az oxidációs oszlopra. A szén-monoxidnak szén-dioxiddá való oxidálását ezután 300 *C hőmérsékleten haj tjük végre. A gázban jelenlevő széndioxid mennyisége nincs befolyással a hidrogén-kloridnak klórrí való konverziójára. A széndioxidot egy későbbi tisztítási lépésben különítjük el. Ezt a tisztítási lépést előnyösen a 2 oszlopon való aktív szenes kezelést követően (az ábrán nem szerepel) végezzük el. Az oxigént az 1. ábrán feltüntetett 4 vezetéken tápláljuk be. Az előzőekben ismertetett, a hulladékgázban levő szerves vegyületekre vonatkozóan leírt okból előnyösen az oxigén olajtól mentes. Alkalmazhatunk például levegőből alacsony hőmérsékleten elkülönített oxigént. Mivel az oxigénnek legalább egy részét ismételt felhasználásra visszavezetjük, előnyösen nagy tisztaságú oxigént vezetünk be a 4 vezetéken. Az aktívszenes kezelésnek és adott esetben a szénmonoxid tartalom csökkentésére szolgáló kezelésnek kitett hulladékgázt a 3 hidrogén-klorid betápláló vezetéken át vezetjük be és keverjük a 4 oxigén-betápláló vezetéken át érkező oxigénnel és a 35 visszacirkuláltatott gáz vezetéken át érkező gázzal. A kapott elegyet a 6 reaktorba vezetjük be. A 6 reaktor lehet rögzített-ágyas reaktor, amelybe katalizátort töltöttünk, fluidizált-ágyas reaktor, amelyben a katalizátort fluidizált állapotban tartjuk vagy olyan reaktor, amely mind a rögzített ágy, mind a fluidizált-ágy rendszerét magában foglalja. A 6 reaktorban a hidrogén-ldoridot oxigénnel oxidálva klórt és vizet állítunk elő. Az eljárásban alkalmazott króm-oxid katalizátor hajlamos a vas által való mérgeződésre. Az alkalmazott berendezés anyagának vastartalmától függően a króm-oxid katalizátor annyira mérgeződhet, hogy nagy aktivitása alig tartható fenn hosszabb időtartamon át. Ezért kívánatos olyan szerkezeti anyag alkalmazása, amely vasat legfeljebb 1 tömeg% mennyiségben tartalmaz. Bár alkalmazhatunk kerámia típusú anyagot, mint például az üveg, így például nagyhőtűrésű üveget, így pyrex üveget (márkanév), ha a szilárdságot vesszük tekintetbe, mégis a fémből készült berendezés előnyösebb. Fémanyagként nikkelacélt, titánacélt vagy hasonló anyagokat tartunk előnyösnek. Ezek vastartalma előnyösen 1 tömeg% alatti. A rozsdamentes acélok, például a SUS 304 és SUS 316 és a nagy nikkeltartalmú acélötvözetek, például a „Hastelloy B”, „Hastelloy C” vagy „Incoloy” (márkanév) korróziónak igen ellenállók. Vastartalmúk azonban meghaladja az 1 tömeg%-ot, így a krómoxid katalizátort súlyosan mérgezik, miáltal a króm-oxid-katalizátor fogyasztás megnő. Ezért ezen anyagok alkalmazása nem célszerű. Bár a niobium és tantál lényegében vastól mentesek, ezek korrózióval szemben nem ellenállóak, ezért nem használhatóak. A találmány szerinti eljárásban használt krómoxid katalizátor fő komponense a króm-trioxid 5 (Cr203). A katalizátor készíthető kicsapásos vagy bemerítéses eljárással. A kicsapásos eljárásban króm(m)-nitrátot vagy króm(in)-kloridot alkalmazunk három vegyértékű króm-ionként, és semlegesítőszerként ammóniát használunk, így a háromvegyértékű króm hidroxid formájában kicsapódik. A kapott króm-hidroxidot 800 "C hőmérsékletet nem meghaladó hőmérsékleten kalcinálva króm-oxidot (Cr2Ű3) nyerünk. Ezt a króm-oxidot fő komponensként alkalmazva szilícium-oxid kötőanyaggal formáljuk. A bemerítéses eljárásban szilícium-oxidot - amelynek pórustérfogata előnyösen 0,3-1,5 cm3/g - alkalmazunk hordozóanyagként. A hordozóanyagot egy vízoldható króm-só vagy krómsavanhidrid (Cr03) oldatába merítjük, hogy a krómsót vagy krómsavanhidridet a hordozóra felvigyük. A krómsót vagy krómsavanhidridet tartalmazó hordozóanyagot ezután szárítjuk, majd 300-400 ’C hőmérsékleten 1 -2 órán át kalcináljuk. A bemerítési, szárítási és kalcinálási eljárást néhányszor megismételjük, amíg a felvitt króm-oxid mennyisége a 20-60 tömeg% értéket eléri, ezután a készítményt 400- 600 °C hőmérsékleten tovább kalcináljuk. Ezekre a katalizátorokra vonatkozóan korábban már egy külön szabadalmi bejelentést nyújtottunk be (a 254234/1984. számú japán szabadalmi bejelentés). Az eljárás során a 6 reaktorban 1Q4-5,105 Pa túlnyomást, előnyösen 3.105 Pa - 4.105 Pa túlnyomást alkalmazunk, az alkalmazott reakcióhőmérséklet 300-500 'C, előnyösen 350-450 'C. A hidrogénklorid konverzió sebessége a hőmérséklet növekedésével gyorsul. Azonban a hőmérséklet növekedésével nő az elpárolgott króm mennyisége is. A hidrogén-klorid és az oxigén közötti reakciót az (1) egyenletben mutatjuk be. 4HC1+02J 2Cl2 + 2H20(l) Amint a fenti reakcióképletből látható, 1 mól oxigén sztöchiometrikusan 4 mól hidrogén-kloridnak felel meg. Mivel a króm-katalizátort alkalmazása során mindig oxidáló légtérben kell tartani, az oxigénnek a hidrogén-kloridhoz viszonyított aránya a 6 reaktorhoz kapcsolódó 5 vezetékben legalább 0,25 mól oxigén/1 mól hidrogén-klorid kell hogy legyen, előnyösebb 0,25-10 mól közötti. Még előnyösebben a 4 vezetéken át beáramló oxigén áramlási sebességét és a 35 vezetéken át beáramló visszacirkuláltatott gáz mennyiségét úgy szabályozzuk, hogy az oxigén mennyisége 0,5-2 mól oxigén/mól hidrogén-klorid érték között legyen az 5 vezetéken át haladó kevert gázban. Ha az oxigénnek a hidrogén-kloridhoz viszonyított mólaránya 0,25% vagy alacsonyabb, a hidrogén-klorid konverzió alacsony, a reagálatlan hidrogén-klorid elválasztására szolgáló berendezést túl nagyra kell méretezni, az anyagköltség növekszik, és a katalitikus aktivitás rövid idő alatt lecsökken. Ezért nem célszerű az oxigént üyen alacsony mennyiségben alkalmazni. Ha az oxigénnek a hidrogén-kloridhoz viszonyított mólaránya meghaladja a 10-et, a képződött klórnak a reakciógázban levő koncentrációja alacsony, így a klórnak a reakció6 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
