[其他]氯氣的制造方法

無效

• 申請號: 87101999
• 申請日: 1987-02-19
• 公開（公告）號: CN87101999A
• 公開（公告）日: 1987-09-30
• 發明（設計）人: 伊藤洋之;神野嘉嗣;味岡正伸;竹中慎司;片板真文
• 申請（專利權）人: 三井東壓化學株式會社
• 主分類號: C01B7/01
• 分類號: C01B7/01
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 李雒英,盧新華

本發明涉及氯氣的制造方法，更具體地說是涉及把一種從有機化合物的反應步驟中排放出來的含有氯化氫的廢氣用氧氣來氧化以制造氯氣的方法。

氯化氫是在對有機化合物進行氯化及光氣化處理時大量地產生的副產品。但是這種氯化氫是不加利用地被拋棄掉，因為作為副產品生產出來的氯化氫已遠遠大于市場上對氯化氫的需求量。而為了處置這種氯化氫副產品還需要花大量的處理費用。

把氯化氫氧化以制造氯氣的反應多年來一直被稱之為“Deacon反應”。在1868年首次被Deacon發明的銅基催化劑通常被認為具有最好的活性。從那以后，已提出了一系列的所謂Deacon催化劑，它們是以各種不同的化合物作為第三種組分添加到氯化銅和氯化鉀中而制得。但是，使用這些催化劑的催化反應需要400℃或更高的溫度。此外，上述的Deacon催化劑的使用壽命也不夠長。

美國專利4，394，367已提出一種關于使用Deacon催化劑來制造氯氣的方法。根據該美國專利的方法，由催化反應所得到的氣體通入一個溫度略低于反應溫度的硫酸吸收塔中，以使該氣體脫水和干燥。把此氣體壓縮，然后用四氯化碳萃取和除去各種多氯化的副產品雜質，最后將氯氣液化以使其分離出來。

由于硫酸吸附塔要在接近200℃的高溫操作，因此，上述提出的方法需要反復循環和使用許多硫酸，以除去大量地含在這樣形成的氣體中的生成的水。所以，當考慮基建投資及能源費用時，上述方法就不能認為是一個可取的方法。

在“The????Chemical????Engineering”，229（1963）中還提出了一種對Deacon方法的改進，它是在用空氣作為氧化劑來進行反應之后，用水洗滌生成的氣體，將氯化氫作為30%的鹽酸來回收，而生成氣體的剩余部分用硫酸脫水和干燥，并用四氯化碳來萃取氯氣。

根據上面提出的方法，空氣被用作為氧氣的來源。因而，在生成氣中氯氣的濃度是低的，這就導致了在對氯氣進行液化和分離處理時，需要相當大的能源消耗。

上述兩種方法的共同缺點是在反應之后的分離步驟中要使用一種諸如四氯化碳之類的溶劑。這就額外地需要一個麻煩的步驟使氯氣和四氯化碳相互分離。在該發明的方法中，氯氣分離之后，剩下的氣體要進行再循環，這時溶劑就混雜在再循環氣體中，使鉻氧化物催化劑受到不利的影響。

很多建議提出了使用不同于上述Deacon催化劑的鉻氧化物作為催化劑。但是，在這些建議中，沒有一個催化劑能夠顯示出足夠的活性。例如，在英國專利676，667中提出，把CrO₃附著在Al₂O₃載體上，然后用氫氣進行煅燒或還原，以形成三價的氧化鉻催化劑。但是，這種催化劑的轉化能力是低的。雖然這些鉻氧化物催化劑在開始時可達到高的轉化能力，但是隨著時間的推移，它們的催化活性明顯地降低。作為對此問題的一種改進，英國專利846，832提出了在原料（即氯化氫）中加入鉻酰氯以維持其高的轉化能力。

本發明的申請人已進行了廣泛的研究，其目的是研制一種氯氣的制造方法，在此方法中使用氧化鉻（Cr₂O₃）催化劑而在氯氣的分離和回收步驟中不使用任何的溶劑。結果發現，在某些反應條件下氧化鉻催化劑優于Deacon催化劑，雖然在反應過程中鉻有少量的揮發。為了能在反應進行的過程中維持催化劑的活性在較高的水平，必須把催化劑一直保持在一種依賴氧的氧化性氣氛中。為此，所用的氧量要超過它對氯化氫的化學計算當量，也就是說，在按O₂/HCl摩爾比來計算時比值應超過0.25較多或更高。同時也發現，隨著過剩氧比例的增加，催化劑的活性就可保持較高的水平。假如用空氣作為氧的來源，那么在反應以后所得到的氣體中氯氣濃度就變得較低，這樣在對氯氣進行分離和純化時就需要較高的費用。而且，在把大量的廢氣釋放到大氣中時要對其進行處理和/或處置，這也需要相當大的費用。因此，使用空氣在工業上是不可取的。相反，已經發現，氧氣的應用能有效地維持催化劑的活性。同時還發現，由于氯氣在生成氣中的濃度較高，因此只需略加壓縮和冷卻，即可把氯氣分離。況且，已經發現，由于形成的廢氣的體積較小，因此當將其釋放到大氣中時，對其處理所需的費用就較低。但是，已經發現，上述方法需使用較大過剩量的氧，并且，在把氯氣分離以后，剩余的氣體必須再循環到反應系統中去。