способ получения хлора из газообразного хлористого водорода

Формула изобретения

Способ получения хлора из хлористого водорода путем непрерывной подачи реакционной смеси воздуха и хлористого водорода в реактор проточного типа с образованием зоны активации, в которой ведут процесс окисления хлористого водорода кислородом воздуха при температуре 25-30°С, отличающийся тем, что скорость подачи реакционной смеси через зону активации обеспечивают в пределах от 1 до 30 м/с, а зону активации образуют путем облучения реакционной смеси в указанной зоне реактора ртутно-кварцевыми лампами высокого давления с объемной плотностью облучения (10-40)×10 ^-4 Вт/см³ при давлении не выше 0,1 МПа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано при утилизации абгазного, хлористого водорода, образующегося в процессах хлорорганического синтеза.

Известны методы переработки газообразного хлористого водорода окисляющими агентами, например диоксидом марганца (способ Вельдона), кислородом воздуха в присутствии катализатора (способ Дикона), оксидами азота в присутствии серной кислоты и солей меди (процесс Кель-хлор). Перечисленные методы требуют наличия катализатора, высоких температур порядка 450-500°С и имеют выход по хлору около 70% от теоретического.

Известен способ получения хлора из хлористого водорода окислением последнего воздухом, при котором процесс ведут в зоне электроимпульсных разрядов при объемной скорости 26-413 ч ^-1 и температуре 20-30°С (SU 1801943 А1, кл. С 01 B 7/04, опубл. 15.03.2004).

Недостатком этого способа является недостаточно высокая степень конверсии хлористого водорода, которая в самом лучшем случае достигала 74%. Кроме того, в агрессивной среде, в которой протекает реакция, материал электродов не выдерживает и нескольких часов работы, что снижает технологичность процесса.

Цель изобретения - повышение степени конверсии хлористого водорода и улучшение технологичности.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения хлора из хлористого водорода путем непрерывной подачи реакционной смеси воздуха и хлористого водорода в реактор проточного типа с образованием зоны активации, в которой ведут процесс окисления хлористого водорода кислородом воздуха при температуре 25-30°С, скорость подачи реакционной смеси через зону активации обеспечивают в пределах от 1 до 30 м/сек, а зону активации образуют путем облучения реакционной смеси в указанной зоне реактора ртутно-кварцевыми лампами высокого давления с объемной плотностью облучения (10-40)×10 ^-4 Вт/см³ при давлении не выше 0,1 МПа.

При реализации достигается 100% конверсия смеси в хлор и пары воды. Для подавления гидролиза образовавшегося хлора парогазовая смесь подвергается охлаждению в конденсаторе до 2-3°С. При этом отделяется основная масса воды. В случае, когда инертные составляющие воздуха не мешают основному процессу хлорирования, полученная смесь газов после стандартной процедуры осушки направляется в процесс хлорирования органических веществ. Если хлор требует более глубокой очистки, то смесь направляется на установку сжижения, и после отделения всех примесей хлор поступает в процесс хлорирования.

При скорости подачи реакционной смеси ниже 1 м/с и выше 30 м/с, а также при давлении, превышающем 0,1 МПа, существенно снижается степень конверсии и нарушается тепловой баланс процесса.

Пример 1. Через лабораторную установку пропускалась смесь газообразного хлористого водорода - 6,8 г и воздуха - 7,5 г со скоростью 1 м/с и давлении 1 МПа. При температуре 25-30°С смесь облучалась кварцево-ртутной лампой высокого давления с интенсивностью 40×10^-4 Вт/см³. Смесь образовавшихся газов на выходе поглощалась 5%-ным раствором иодида калия. Анализ водного раствора в поглотительной системе по стандартным методикам показал степень конверсии хлористого водорода, близкую к теоретической: рН среды = 6, за время эксперимента через систему прошло 6,6 г Сl₂.

Пример 2. Реактор, имеющий форму трубы круглого сечения с диаметром 150 мм и толщиной стенок 4 мм, выполненной из фторопласта, заключен в цилиндрический отражательный кожух с полированной металлической отражательной поверхностью. Внутри кожуха расположены кварцевые ртутные лампы высокого давления таким образом, чтобы обеспечить интенсивность излучения 4 Вт на см² поверхности трубы реактора. При пропуске через реактор смеси газообразного хлористого водорода и воздуха со скоростью 30 м/с и давлении 0,1 МПа была обеспечена объемная плотность облучения 10×10^-4 Вт/см³ . Степень конверсии хлористого водорода оказалась близка к теоретической за исключением технологических потерь, которые составили около 3%.