Способ получения хлорметанов

Способ получения хлорметанов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (Ä.ц,1 С 07 С 19/02, 17/154

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, /

° °

° ° с

ГОСУДАРСТ8ЕННЫ1 НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3788473/23 — 04 (22) 10.09.84 (46) 15.06.86. Бюл. № 22 (72) В.Н. Розанов, Е.В. Гвозд, Ю.А. Tperep, Г.И. Смирнов, Ю.Г. Дудоров, В.В. Смирнов, Т.А. Ковалева, В.В. Кормачев и В.A. Градов (53) 547.222.07(088.8) (56) Патент ФРГ №- 1249246, кл, 120 2/01, опублик. 07.09.67.

Заявка ФРГ ¹ 1939250, кл.120 2/01, зпублик, 30.07.70. (54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРЯЕТАНОВ окислительным хлорированием метана путем пропускания при повы иенной температуре реакционной смеси, „„SU„„1237657 А 1 состоящей из метана и/или хлорметанов, хлористого водорода и/или хлора, кислорода и/или кпслородсодержащего газа и газообразного разбавителя через неподвижный слой катализатора оксихлорирования, представляющего собой хлориды меди, калия и лантана на носителе, о т л и ч а ю щ и й— с я тем,что, с целью снижения образования окислов углерода, в качестве газообразного разбавителя используют углекислый газ, взятый в количестве

10-50 ". от общего объема газовой смеси, 2. Способ по п. 1, о т л и ч а— ю шийся тем, что, используют углекислый газ, образующийся в процессе оксихлорирования метана.

12376

Изобретение относится к способу оксихлорирования метана с целью получения хлорметанов, используемых в качестве растворителей и исходных ве. ществ для получения.различных продуктов в промышленности основного органического синтеза.

Цель изобретения — уменьшение образования побочных окислов углерода в процессе окислительного хлори- 1ц рования метана за счет уменьшения скорости побочной реакции сгорания метана или хлорметанов.

В данном процессе пропускают че - рез катализатор при повышенной темпе- 15 ратуре реакционную смесь, состоящую иэ метана и/или хлорметанов, хлористого водорода и/или хлора, кислорода и/или кислородсодержащего газа и газообразного разбавителя, причем в качес-,2п тве раэбавителя используют углекис лый газ, взятый в количестве 10-50% от общего обьема газовой смеси.

H этом случае реакционный газ, выходящий иэ реактора оксихлорирова 25 ния метана, обрабатывают, выделяя из него воцу и хлористый водород (в виде соляной кислоты) и хлорметаны, а неконденсируемую смесь метана, хлористого метила и углекислого газа ре- ЗО циркулируют в реактор оксихлорироваIIII в таком количестве, чтобы концентрация углекислого газа в объеме входной газовой смеси составляла 1015%, При этом иэбытбчное количество

35 угпекислого газа выводится иэ процесса в виде сдувки небольшой части циркулируемого газа.

В случае получения хлорметанов по сбалансированной схеме путем прямого

40 хлорирования метана с последующим оксихлорированием реакционной смеси стадии хлорирования >

Существенными отличиями спосо- . ба являются проведение процесса оксихлорирования. метана в присутствии газообразного раэбавителя углекислого газа, взятого в пределах его концентрации в исходной смеси реагентов 10-50% по объему, а также использование углекислого газа, образующегося при оксихлорировании > и находящегося в рецикле.

П р и и е р 1-6. В реактор, представляюший собой трубку из никелевого

57 2 сплава с внутренним диаметром 32 мм и высотой 5 м, подают метан, хлористый водород, кислород и углекислый газ.

В реактор загружают 4 л катализатора оксихлорирования метана, представляющего собой нанесенную на носитель смесь каталитнческих солей, содержащую хлорную, медь, хлористый калий и хлористый лантан, взятые в мольном соотношении 1:1:0,1-0,3.

Содержание хлорной меди составляет

3-6% от общего веса катализатора.

В качестве носителя катализатора оксихлорирования метана используют окись алюминия с удельной поверхностью 1-3 и /г. Оцнако возможно также применение "таких носителей, как силикагель и алюмосиликат с удельной поверхностью до 10-40 м /г.

Реакцию окислительного хлорирования метана проводят при практически постоянных подачах метана (0,36

0,42 нм /ч), хлористого водорода (0,37-0,40 нм- /ч) и кислорода (0,200,23 нм /ч), варьируя подачу углекислого газа от 0,05 до 1,44 нм /ч и суммарную подачу газов от 1 до

2, 4 нм /ч (примеры 2-6) .

На выходе иэ реактора реакционную смесь подвергают анализу на двух хро матографах для определения состава реакционного газа и показателей эффективности и селективности протекания реакции.

Для сопоставления проводят реакцию оксихлорирования метана в условиях прототипа, пропуская через катализатор 0,12 пмз/ч метана, 1,06 .нм /ч

НС1 и 0,15 нм-"/ч кислорода (пример

r).

Данные о температуре реакции, состав реакционных смесей до и после реактора, конверсиях реагентов и образовании побочных окислов углерода в ра"чете на прореагировавший метан (селективность процесса), а также о съеме хлорметанов, полученные в опытах с различной подачей углекислого газа, приведены в таблице.

Пример 7. Для получения хлорметанов используют установку, состоящую из реакторов прямого и окислительнаго хлорирования метана, а также

Узлов обработки реакционного газа с целью извлечения хлористогб водорода, и углекислого газа в количестве

638 нм /ч охлаждают и смешивают с кислородом, подаваемым в количестве

3 123

81 нм /ч, и подают в полочный реактор оксихлорирования, диаметром

800 мм, на полки которого предварительно загружают катализатор оксихлорирования метана в количестве !

470 л по составу аналогичный описанному в примере 1.

Реактор оксихлорирования содержит семь полок, между которыми расположены теплообменные устройства для ох-. лаждения газа, выходящего из слоя о катализатора с температурой 420 С

0 до температуры 300 С на входе в следующий слой катализатора. Из полученной на выходе из реактора .окси= хлорирования парогазовой смеси конденсируют соляную кислоту, реакционный газ далее нейтрализуют, сушат и компримируют, а затем конденсируют хлорметаны. Несконденсированный газ возвращают в реактор хлорирования., Определенное .количество циркуляцион-. ного газа сдувают для вывода избыточной части углекислого газа.

Данные о температуре, составе реак-. ционных смесей до и после оксихлоратора, образовании побочных окислов углерода в расчете на прореагировавший метан, а также о съеме хлорметанов приведены в таблице (пример 7/.

Как видно из таблицы, при получении хлорметанов окислительным хлорированием метана в присутствии углекислого газа, взятого в количестве 50,30 и 10X . от объема реакционной смеси (примеры

3, 4, 5), образование побочных окис- 35 лов углерода составляет соответственно 4,7, 5,7 и 6,8 . При этом съем хлорметанов с 1 л катализатора составил 180 г/ч.

При использовании углекислого газа 40 рециркулируемого со стадии оксихлорирования в количестве 20,6 от объема реакционной смеси, в окислы углерода превращается б реагирующего метана при съеме хлорметанов 185 г/л кат.ч. 45 (пример 7).

В то же время в условиях прототипа образование окислов углерода заметно выше 7,6, а съем хлорметанов составляет всего 120 г/л кат.ч. 50

B случае уменьшения концентрации углекислого газа до 5Х (пример 6) 7657 4 увеличивается образование окислов углерода до 17, 7Х, что значительно выше по сравнению с прототипом.

Увеличение концентрации углекисло .

ro газа свыше 50 об. не позволяет уменьшить образование окислов углерода и одновременно снижает съем хлор метанов. Так, при концентрации углекислого газа 60 (пример 2) образование окислов углерода составляет 4,7% съем хлорметанов 164 г/л кат.ч. В то же время при концентрации СО 50Х такое же образование окислов углерода (4,7X) достигается одновременно с более высоким съемом хнорметанов

180 г/л кат.ч.

Из таблицы видно, что проведение процесса оксихлорирования в условиях описанных. в примерах 3-5 и 7, в сравнении с прототипом приводит к снижению образования побочных окислов углерода за счет проведения процесса в присутствии углекислого газа. Такой же эффект наблюдается при использовании уплекислого газа, образующегося на стадии оксихлорирования и направляемого на разбавление исходной смеси оксихлорирования в составе цир» кулирующего газа.

Получение хлорметанов предлагаемым. способом позволяет уменьшить образование побочных окислов угЛерода на единицу реагирующего метана по сравнению с прототипом с 7,6-16,7Х до

4,7-6,8 .

Дополнительным преимуществом спо» соба является более высокий съем хлорметанов с единицы объема катализатора, составляющий 180-185 г/л кат.ч. против 120 г/л кат. ч. в условиях прототипа.

Еще одним преимуществом является более простое технологическое и аппаратурное оформление процесса с рециклом углекислого газа. В этом случае исключается узел разделения хлористого водорода и воды, а также не требуется специальной коррозионной защиты коммуникаций и компрессоров, что является необходимым в случае рециркулирования хлористого водорода при проведении процесса в условиях прототипа.

1237б57

Я 4 3

Ih н

Ю е л

° РР н ь

4Э а

РРР о

Рь4

<3

444

le 4

CSl л нР 1

Рь4 Ю и

° 4

4Рь

Cl ЬРЪ

CO 44ь

РРР РьЬ

РнЬ н Р4

РьР

ФЧ ь ьнЪ ч н о ь нм

ЬР\ ьъ ьь

4 1

Р ю ь н

ЬььЬ

44ь

4 РРЪ

Р44 Ю

« Д н *

"Ф Сь

РьЬ н н ь

РРЬ

ЬРР ьь н

РФ Ю1 ьььЪ 4нь ьРР РРР н 1

4 н л4 ьььР ьО Ж ьь н

Ю Ф

iPli 4ьнь

Р% Гн

jI Ю

РРь Ю

Р н ьььь ььР

4ьР

4 (йь ьРР

Рн н

1 Рь4

Е")

4.э

<Рь

C ь

Р Я н а

4РЬ РьР

Ь„".Р ЬнЬ

4 » н юь ь У*1

РФ

Р 1

Рная н РьР ф и» юь

1 4 4 сО 4 ньРь 4 Й л г- Р Щ н а 4 и 4 н 4 Рь.

° РР ьРЬ М ° Ф

Р» ь 1 6(} ь н

РьР ьР ьн а ь ь

Ж g ьф