[发明专利]由氯化氢和氧气生产氯气的方法

说明书

本申请涉及由氯化氢和氧气生产氯气的方法。描述了一种通过使用催化剂使氯化氢与氧气热反应或通过氯化氢与氧气的非热活化反应的多阶段氧化生产氯气的方法，其中反应中形成的气体混合物，其由目标产物氯气和水、未反应的氯化氢和氧气以及其它次要成分尤其是二氧化碳和氮气组成，a）被冷却使盐酸冷凝，和b）从气体混合物中分离出形成的氯化氢的水溶液（盐酸），特征在于c）将分离出的盐酸至少部分输送到电化学氧化，其中至少部分盐酸水溶液被氧化成氯气，d）将步骤d）中产生的氯气任选地加入到步骤c）中产生的气体混合物中，e）除去来自步骤c）和e）的气体混合物中存在的水残余物，尤其通过用硫酸洗涤，和f）形成的富氯气的气体混合物不含氧气和任选地不含次要成分。

本申请是申请号为200780018069.5、申请日为2007年5月10日的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明基于通过使用催化剂使氯化氢与氧气热反应或通过氯化氢与氧气的非热活化反应生产氯气的已知方法，其中反应中形成的气体混合物至少由目标产物氯气和水、未反应的氯化氢和氧气以及其它次要成分如二氧化碳和氮气组成，被冷却以冷凝盐酸，从气体混合物中分离出形成的液体盐酸，气体混合物中剩余的残余水尤其通过用浓硫酸洗涤除去。本发明特别涉及与其它HCl氧化方法的组合。背景技术

氯化氢在利用氯气和或光气的大量化学反应生产中（例如异氰酸酯生产中或芳族化合物氯化中）作为副产物出现。这种氯化氢可通过电解或通过用氧气氧化被再次转化成重新用在化学反应中的氯气。氯化氢（HCl）到氯气（Cl₂）的氧化通过氯化氢与氧气（O₂）按照下式的反应进行：

4HCl+O₂→2Cl₂+2H₂O

反应可在大约250-450℃的温度下在催化剂存在下进行。正常反应压力在1-10bar的范围内。通常被称为迪肯法（Deacon-Verfahren）的方法的各种实施方案被描述：Shell-Chlor法，MT-Chlor法，KEL-Chlor法，Carrier Catalyst法和Sumitomo-Chlor法。

用于迪肯法的合适催化剂包含过渡金属化合物如铜和钌化合物或其它贵金属如金和钯的化合物。这类催化剂描述在例如说明书DE 1567788 A1、EP 251731 A2、EP 936184A2、EP 761593 A1、EP 711599 A1和DE 10250131 A1中。催化剂通常被施加到载体上。这些载体包括例如二氧化硅、氧化铝、二氧化钛或氧化锆。

迪肯法通常在流化床反应器或固定床反应器中进行，例如，在管束式反应器（Rohrbündelreaktor）中。为了避免使所用的催化剂中毒，氯化氢在反应前不含杂质。

或者，非热活化氯化氢与氧气的反应的方法是已知的。这类方法描述在“W.Stiller, Nichtthermische aktivierte Chemie, Birkhäuser Verlag, Basel, Boston,1987, 第33-34页, 第45-49页, 第122-124页,第138-145页”中。具体实施方案公开在例如说明书RU 2253607、JP-A-59073405、DD-A-88309和SU 1801943 A1中。非热活化的反应被理解为例如利用下面的手段或方法激发反应：

- 能量辐射，例如激光辐射、光化学辐射源、UV辐射、红外辐射等

- 低温等离子，例如通过放电产生，

- 磁场激发，

- 机械摩擦活化，例如用冲击波激发

- 电离辐射，例如γ-射线和X-射线辐射、来自核衰变的α-和β-射线、高能电子、质子、中子和重离子

- 微波照射