202161. lajstromszámú szabadalom • Eljárás klórgáz előállítására
HU202161 B felfelé áramlani és v) a reaktor hőmérsékletét 350-450 *C értéken, nyomását legalább légköri nyomáson tartjuk; vi) és kívánt esetben az első és/vagy második betáplált gázzal együtt nitrogén- és/vagy szén-dioxidgázt vezetünk be. A találmány szerinti eljárásban fluidizált-ágyas szemcsés króm-oxid-katalizátort alkalmazunk. Az eljárás ennek következtében lényegében mentes a helyi hőmérséklet-növekedéstől, amely rögzítettágyas reaktor esetén a reakcióhő következtében a katalizátor-rétegben észlelhető. Ennek következtében kevesebb króm párolog el. Arra is van lehetőség, Jbogy az elpárolgott króm pótlására, vagy a folyamatos működtetés során fellépő aktivitás-csökkenés ellensúlyozására friss katalizátort töltsünk kiegészítésül a reaktorba. A találmány szerinti eljárás ezért iparüag értékes eljárás, amely lehetővé teszi klórnak hidrogén-kloridból való stabü, folyamatos előállítását nagy térsebesség mellett, nagy konverziós fokkal, hosszú időtartamon át. A találmány szerinti eljárásban sikerrel alkalmazott króm-oxid-katalizátor fő komponenseként króm(I)-trioxidot (Cr2C>3) tartalmaz, és kicsapásos vagy bemártásos eljárással állítható elő. Ha a kicsapásos eljárást választjuk, króm(IH) sóból bázikus vegyülettel kicsapott króm-hidroxidot kalcinálunk 800 'C alatti hőmérsékleten. Az így kapott krómoxidot részecskékké őröljük. Szokásosan szüíciumoxidot is alkalmazunk kötőanyagként, ezt szuszpenzióba visszük, majd a szuszpenziót granuláljuk és porlasztva szárítón vagy más berendezésen szárítjuk. Alternatív eljárásként a szilícium-oxidot hozzáadjuk a króm-hidroxid-szuszpenzióhoz is, amelyet króm(III)-só és bázis reagáltatásával nyertünk. Az így kapott szuszpenzió-elegyet ezután granuláljuk, szárítjuk és kalcináljuk. Előállíthatunk például króm-hidroxidot króm(III)-nitrát vagy klór(ffl)klorid, króm(m)-sóként való alkalmazásával és ammónia semlegesítőszerként való alkalmazásával, amely vegyületek reagáltatásakor a katalizátort csapadékként nyerjük. Az így kapott króm-hidroxidot 800 ”C alatti hőmérsékleten kalcináljuk. Ezután az így kapott króm-hidroxidot fő komponensként alkalmazva szilícium-oxid kötőanyaggal formáljuk. Ha a bemerítéses eljárást alkalmazzuk, vízben oldható króm-sót vagy króm-trioxidot (&2O3) viszünk fel szilícium-oxid hordozóra úgy, hogy a szilícium-oxidot a króm-só vagy króm-trioxid vizes ol-3 szilícium-oxidot szárítjuk, majd 300-400 °C hőmérsékleten 1-2 órán át kalcináljuk. A fenti eljárást néhányszor megismételjük, amíg a szilíciumoxidon körülbelül 75 tömeg% króm-oxid van jelen. Ezután a króm-oxiddal bevont szilícium-oxidot tovább kalcináljuk néhány órán át 400-600 °C hőmérsékleten, így nyerjük a találmány szerinti eljárásban használható katalizátort. Az előzőekben leírt módon előállított katalizátorok közül azok, amelyeknek átlagos részecskemérete a 40-100 pm tartományba esik, maximális részecskemérete nem haladja meg a 200 pm-t és legalább 10 tömeg% 40 pm vagy annál kisebb részecskeméretű részecskét tartalmaznak, előnyös katalizátorok a találmány szerinti fluidizált-ágyas eljárásban. Ennél a részecskeméret-eloszlásnál a fluidizált állapot stabü és a hosszú időtartalmú felhasználás lehetséges. Ha az átlagos részecskeméret 40 pm alatti, a katalizátor túl sok finom részecskét tartalmaz, és ezek a finom katalizátor-részecskék hajlamosak arra, hogy kiáramoljanak a reaktorból, így a katalizátorfogyasztás megnövekszik. Ezért az üyen kis átlagos részecskeméret nem kívánatos. Másrészt azonban, az sem előnyös, ha a részecskék átlagos mérete meghaladja a 200 pm-t. Mivel a találmány szerinti gyakorlatban alkalmazható katalizátor lényegében króm-oxidból áll, ez a katalizátor olyan kemény, hogy nehezen porlódik. Ennek megfelelően hajlamos arra, hogy a reaktor belső falát koptassa. Ez a tény azonban gyakorlati szempontból nem okoz komoly problémát, amíg a maximális részecskeméret csak némüeg haladja meg a 100 pm-t. Ha a maximális részecskeméret meghaladja a 200 pm-t és a 200 pm méretet meghaladó részecskék száma nagy, a reaktor egyes felületei mégis nem kívánt komoly kopásnak vannak kitéve, így a reaktor hosszú időtartamú működtetése során problémák merülhetnek fel. Előnyösen olyan reaktort alkalmazunk, amelynek a gázzal érintkező részei legfeljebb 1 tömeg% vasat tartalmazó anyagból készültek, mivel az alkalmazott katalizátor vas által mérgeződhez még a reaktor anyagában lévő vas is kifejtheti ezt a mérgező hatást, és a katalizátor nem tudja hosszú időtartamon át megőrizni magas aktivitását. Ezért nem célszerű olyan rozsdamentes acélok alkalmazása, mint például az „SUS 316” (japán ipari szabvány, az .American Iron and Steel Institute 316 típusjelű rozsdamentes acélja) vagy a nagy nikkeltartalmú acélötvözetek használata, mint például a,.Hastelloy B”, „Hastelloy C” vagy „Incolloy”, mert ha ezek az anyagok szolgálnak a reaktor anyagául, a találmány szerinti eljárásban alkalmazott katalizátort mérgezik, mert a vas a nagy korróziós ellenállás ellenére is a katalizátorba jut. (A Hastelloy márkanév korróziómentes, hőrezisztens típusú, nikkel alapú acélötvözeteket jelöl, amelyek lényegében 55-59 tömeg% nikkelt, 17-28 tömeg% molibdént, 1-16,5 tömeg% krómot és 5 tömeg% vasat tartalmaznak. Az Incolloy márkanév ugyancsak korróziómentes, hőrezisztens típusú, nikkel alapú acélötvözetet jelöl, ennek összetétele lényegében 35 tömeg% nikkel, 21 tömeg% króm és 45 tömeg% vas.) Előnyösen nikkel-acélból vagy titán-acélból készült reaktort alkalmazunk. Areaktor ekvivalens átmérője legalább 0,05 m. Az ekvivalens átmérőt a következő egyenlettel határozzuk meg: Ekvivalens átmérő - 4 x (effetív térfogat)/nedvesített felület(I) A reaktor ekvivalens átmérőjét ennek megfelelően a reaktor átmérője és a belső vertikális és horizontális szerkezetei szabják meg. Amint azt az előzőekben említettük, a katalizátor vas-mérgezésre érzékeny. Ezen kívül bizonyos mértékig mérgeződik nikkeltől és titántól is, aminek folytán a katalizátor 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
