[其他]氯的生产工艺

说明书

本发明论述用含氧气体氧化含氯化氢的废气来生产氯的工艺方法，特别是涉及在流化床反应器中用含氧气体氧化在多种化合物的制备过程中所排出的废气以生产氯的工艺。

氯的大规模生产是采用卤水电解法。尽管氯的需求量不断增加，但是卤水电解的副产品氢氧化钠的需求量却较低，因此难以解决这些化合物之间在需求量上的不平衡问题。

另一方面，在许多种化合物的反应中，还伴随产生大量氯化氢，例如有机化合物的氯化或光气化作用。因为伴随产生的氯化氢的产量远超过市场的需求量，所以大部分以副产品产生的氯化氢未能有效地利用而废弃，同时氯化氢的处置费用也相当可观。

因此，只要能从上述大量废弃的氯化氢中有效地回收氯，就可满足对氯的高需求量，同时又不会出现因氢氧化钠的产率所造成的不平衡。

以氯化氢的氧化来生产氯的反应称为迪肯（Deacon）制氯反应，它已有多年历史。通常认为由迪肯在1868年发明的铜基催化剂体系具有最大的活性。现又提出了许多所谓的迪肯催化剂，在这些催化剂中，许多化合物都作为第三组份加到氯化铜和氯化钾中。但是这些催化反应要求等于或高于400℃的高温，并且还有各个催化剂的使用寿命问题。

曾提出过各种各样的建议，要用铬的氧化物类催化剂来代替迪肯催化剂。但是没有一种铬的氧化物催化剂具有足够的活性。例如英国专利584，790和676，667中采用Cr₂O₃作为氧化铬催化剂，其中铬为三价态，将Cr₂O₃载于氧化铝担体上，然后煅烧或用氢还原。但是这些催化剂仅有低的转化率，他们在反应开始时转化率高，但其活性会显著下降。为改进上述专利所发表的工艺过程，英国专利846，832中提出将铬酰氯混入原料气氯化氢中，以保持高的转化率。

如上所述，铬的氧化物催化剂在长时间的反应过程中伴有活性下降的缺点。

本发明的目的是要提供一种工艺方法，在工业上以高的空间速率和高的转化率生产氯，同时又无先有技术的那些缺点。特别是提供在工业上使用的铬氧化物催化剂和过量于氯化氢的氧来生产氯的工艺方法。

为达上述目的，本发明进行了大量研究，结果发现：（1）当使用由特定方法制备的铬的氧化物作催化剂，并引入过量于氯化氢的氧时，就可在300-500℃下以高的空间速率及高的转化率生产氯，（2）为在工业上能成功地采用此工艺方法，就必须总是在含氧的氧化气氛中实施此工艺，以使反应能长期进行，同时保持铬的氧化物催化剂的高活性，（3）当铬的氧化物催化剂用于长期反应中时，一部分作为活性组份的铬会以氧化物和氯化物的形式发挥，当温度较高时，挥发量更大，因此必须避免反应温度局部升高，以保持催化剂温度恒定。

现已发现，在流化床中进行氯化氢的氧化可达此目的。这正是本发明的成功之处。

本发明的特征之一是提供了一种在流化床反应器中，采用以铬的氧化物为主要组分的催化剂，使氯化氢和氧发生反应以生产氯的工艺方法，它包括：

（Ⅰ）提供一种流化床反应器，反应器中与气体接触的部位均由含铁量等于或小于1%（重量）的材料制成。反应器的等效直径至少为0.05米;

（Ⅱ）充填一种铬的氧化物催化剂，其平均粒度为40-100微米，最大粒度等于或小于200微米，粒度等于或小于40微米的细粒的含量至少为10%（重量），在流化床反应器中，铬的氧化物催化剂的充填量按其静态床层高计算，至少为0.1米;

（Ⅲ）将作为氧气源的第一进料气和作为氯化氢源的第二进料气送入流化床反应器中，进料量为：第一进料气中的氧和第二进料气中的氯化氢的摩尔比至少为0.25，并且第二进料气中的氯化氢的进料速率为100-1800标准升/时/千克铬的氧化物催化剂充填量;

（Ⅳ）第一和第二进料气以0.1-1米/秒的表面速度向上通过反应器;

（Ⅴ）控制反应器内部的温度为350-450℃压力至少为常压。

按照本发明的工艺过程，在流化床反应器中使用颗粒状的铬的氧化物催化剂。因此，当采用流化床反应器时，基本排除了催化剂床层中由于反应热引起的局部升温，结果，铬的挥发较少。同时也有可能添加新的催化剂以补充挥发掉的铬或补偿连续运行时发生的活性降低。所以本发明的工艺过程是一个有工业价值的过程，它能长时间的以高的空间速率和高的转化率稳定连续地从氯化氢中生产氯。