[发明专利]光气制备方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种由氯(Cl₂)和一氧化碳(CO)在催化剂存在时反应制备光气的方法。更具体地说，本发明涉及一种制得带有极少量危险化学药品四氯化碳的光气的方法。

背景

氯和一氧化碳在碳催化剂存在时反应生产光气是众所周知的方法。用这种方法制得的光气常含有400～500ppm(按重量计)的四氯化碳。这个量必须在全世界光气生产总量的基础上来评价，全世界制得光气约为百亿磅(4.5×10⁹kg)，这相当于随着光气生产，同时生产了约4～5百万磅(1.8×10⁶～2.3×10⁶kg)四氯化碳。

日本专利出版物(Kokoku)专利号No.Hei 6〔1994〕-29129公开，在光气制备过程中产生的四氯化碳量，在使用酸洗过且所含过渡金属、硼、铝和硅的金属组份总数≤1.5wt％的活性碳后，可降低～50％，降到～150ppm(按重量计)。

已证明四氯化碳能大大损耗臭氧又有使全球变暖的趋势。因此，研制使四氯化碳杂质量减至最少的生产光气方法是有意义的。

早就知道碳化硅是一种热和化学稳定性都很高的材料，它有卓越的导电和传热性能，用作研磨剂时它几乎与金刚石一样硬。商业上碳化硅可在电化学上用Acheson方法制备。这样制得的产品表面积＜1m²/g；由于表面积低，它用作催化剂载体往往受限。最近，已制得高表面积(60～400m²/g)的碳化硅(M.J.Ledoux等催化杂志，114,176-185(1988))。这些高表面积的材料可用催化剂载体。

发明概述

提供一个生产光气的方法，它包括在温度≤300℃，让含一氧化碳和氯的混合物与表面积至少为10m²/g，含碳化硅的催化剂接触反应。

发明详述

本发明涉及改进由一氧化碳和氯接触而制备光气的生产方法。我们惊奇地发现：碳化硅本身可用作制备光气的催化剂。所用的改进与以前商业上所用的或本技术领域所描述的任何以碳为基础的方法(例如在用于生产光气的美国专利NO.4231959和4764308中公开的那些方法)使用的操作条件有关系。

商业上光气是由一氧化碳和氯气通过活性炭而制得的。反应强烈放热，通常在菅式反应器中进行，以较有效地控制反应温度。至少加入化学计量(常常是超过化学计量)的一氧化碳量，以使产物光气中自由氯含量减至最少。

选择反应温度和碳化硅以使光气所含四氯化碳量≤300ppm(按重量计)。优选的光气含四氯化碳量≤250ppm(按重量计)，更优选的光气含四氯化碳量≤100ppm(按重量计)。

任何表面积＞～10m²/g(例如，～20m²/g或更大)的含碳化硅的催化剂都可用于本发明方法。但是，按美国专利No.4914070(在此引入作为参考)公开的方法制得的表面积＞～100m²/g的碳化硅组合物特别优选。优选的硅含量至少为～5％(重量)。更优选的硅含量至少为约10％(重量)。值得注意的是那些用一氧化硅和微细的碳接触而制得催化剂(如看美国专利No.4914070)的实施方案。用灰分含量＜～0.1wt％的碳生产的碳化硅是优选的。

制备优选碳化硅催化剂的方法包括一氧化硅蒸汽SiO与碳起反应，其步骤为：(a)在第一反应区内，在压力为0.1～1.5hPa，温度为1100℃～1400℃时加热SiO₂和Si的混合物，产生SiO蒸汽；(b)在第二反应区内使第一反应区产得的SiO蒸汽，在温度为1100℃～1400℃时，与比表面≥200m²/g、微细的活性炭接触。适用的活性炭实例包括粉末附聚而得的石墨丸和碾压活性炭粒而得的粉末活性炭。

用BET法测得的碳化硅表面积值优选为＞～100m²/g，更优选值为＞～300m²/g。