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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung von Phosgen aus Kohlenmonoxid und Chlor unter
Verwendung von Aktivkohle als Katalysator. Genauer betrifft die
vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von hochreinem
Phosgen, das die Unterdrückung der Bildung von Verunreinigungen
erlaubt, die mit der raschen exothermen Reaktion verbunden ist,
die stattfindet, wenn Aktivkohle als Katalysator zur Umsetzung
von Kohlenmonoxid und Chlor verwendet wird.
Stand der Technik
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Phosgen ist als wichtiges Ausgangsmaterial für die
chemische Synthese bekannt. Insbesondere, weil Phosgen ein
bedeutendes Ausgangsmaterial für Polycarbonat ist, wird hochreines
Phosgen benötigt.
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Bis heute wird Phosgen im allgemeinen aus Kohlenmonoxid
und Chlor unter Verwendung von Aktivkohle als Katalysator
hergestellt. Dieses Verfahren beinhaltet jedoch verschiedene
Probleme, wie die Bildung von Nebenprodukten und eine geringe
Produktionseffizienz, die im folgenden beschrieben werden.
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(1) Es ist bekannt, daß bei der Verwendung von kommerziell
erhältlicher unbehandelter Aktivkohle als Katalysator für die
Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Chlor aufgrund der
Verunreinigung in der Aktivkohle (japanische Patentveröffentlichung
Heisei 6(1994)-29129) oder aufgrund des Anstiegs der
Reaktionstemperatur (japanische Patentveröffentlichung Showa 55(1980)-
14044), der im allgemeinen durch die rasche Reaktion auftritt,
eine große Menge von Verunreinigungen, insbesondere
Kohlenstofftetrachlorid, im erhaltenen Reaktionsgas als Nebenprodukt
enthalten sind. Das erhaltene Produkt ist als Ausgangsmaterial
für die chemische Synthese auf Gebieten, auf denen hochreines
Phosgen erforderlich ist, nicht zufriedenstellend.
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(2) Im allgemeinen nimmt man an, daß
Metallverunreinigungen, die in der kommerziell erhältlichen Aktivkohle enthalten
sind, die Bildung von Nebenprodukten, wie
Kohlenstofftetrachlorid bei der Reaktion von Kohlenmonoxid mit Chlor beschleunigen.
Die Verringerung des Gehalts solcher Metallverunreinigungen auf
einen spezifischen Wert oder darunter durch Waschen des
Katalysators mit einer Säure wird als effektiv für die Lösung des
Problems angesehen (japanische Patentveröffentlichung Heisei
6(1994)-29129). Wenn jedoch die Produktionsmenge groß ist, ist
die Behandlung einer großen Menge des Katalysators schwierig.
Daher ist die Anwendung dieser Behandlung in der gegenwärtigen
Herstellung schwierig, und außerdem ist die effiziente
Entfernung von Verunreinigungen ebenfalls erschwert. Daher ist diese
Behandlung ebenfalls nicht zufriedenstellend.
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(3) Um den Anstieg der Reaktionstemperatur zu verhindern,
wurde ein Verfahren, bei dem die Ausgangsmaterialien für die
Reaktion und Gase durch die Oberflächenschicht des Katalysators
allein durchgeleitet werden, und ein Verfahren, bei dem
Kühlröhren in mehreren Stufen angeordnet sind, vorgeschlagen. Diese
Verfahren besitzen jedoch den Nachteil, daß die
Volumeneffizienz im Reaktor extrem erniedrigt wird. Beim letzteren Verfahren
ist es unvermeidlich, daß sich die Struktur des Reaktors
kompliziert.
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(4) Ein Verfahren, bei dem die Katalysatorschicht von
außen gekühlt wird, wurde ebenfalls beschrieben (Kirk-Othmer,
"Encyclopedia of Chemical Technology", zweite Auflage, Band 5).
Es ist jedoch bekannt, daß der zentrale Teil des Katalysators
bei diesem Verfahren auf eine hohe Temperatur erhitzt wird und
sich eine große Menge Kohlenstofftetrachlorid bildet.
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Wenn Phosgen Verunreinigungen wie Kohlenstofftetrachlorid
enthält, nimmt man an, daß die Verunreinigungen die Qualität
der in chemischen Reaktionen gebildeten Polymere, insbesondere
bei der Herstellung von Polycarbonaten durch Grenzflächen-
Polykondensation beeinträchtigt werden. Die Entwicklung eines
Verfahrens zur Herstellung von hochreinem Phosgen wurde daher
gewünscht.
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Die vorliegende Erfindung besitzt die Aufgabe ein
Verfah
ren zur Herstellung von Phosgen bereitzustellen, das die
Herstellung von hochreinem Phosgen erlaubt, das für chemische
Reaktionen geeignet ist und insbesondere die Herstellung von
Polycarbonat durch Grenzflächen-Polykondensation erlaubt, keinen
Vorbehandlungsprozeß für die Aktivkohle erfordert, keinen
Reaktor, der mit einem spezifischen Kühlrohr ausgestattet ist, und
keine besondere Art des Durchflusses des Reaktionsgases
erfordert und mit dem man Phosgen effizient herstellen kann.
Offenbarung der Erfindung
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Als Ergebnis ausgedehnter Untersuchungen, die durch die
Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden, um die
obigen Probleme zu lösen, wurde entdeckt, daß hochreines
Phosgen effizient hergestellt werden kann durch Zugabe und
Dispergieren eines inerten Materials in der Katalysator-Schicht, die
Aktivkohle enthält, um die Aktivkohle in der Katalysator-
Schicht zu verdünnen und daß hochreines Phosgen effizienter
unter Verwendung eines spezifischen inerten Materials in einer
spezifischen Form hergestellt werden kann. Die vorliegende
Erfindung wurde auf der Grundlage dieser Entdeckungen
vervollständigt.
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Die vorliegende Erfindung stellt somit bereit:
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(1) ein Verfahren gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von
Phosgen, das die Umsetzung von Kohlenmonoxid mit Chlor durch
Leiten der beiden durch eine Katalysatorschicht umfaßt, die
Aktivkohle als Hauptkomponente umfaßt und mit einem Material
verdünnt ist, das im wesentlichen gegenüber Kohlenmonoxid und
Chlor inert ist.
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(2) Ein Verfahren zur Herstellung von Phosgen, beschrieben
unter Punkt (1) oben, worin das im wesentlichen gegenüber
Kohlenmonoxid und Chlor inerte Material ein keramisches Material
und/oder ein Metallmaterial ist;
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(3) ein Verfahren zur Herstellung von Phosgen, beschrieben
unter Punkt (2) oben, worin das keramische Material und/oder
das Metallmaterial ein Material ist, das die Form hohler Kugeln
oder Röhren einnimmt;
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(4) ein Verfahren zur Herstellung von Phosgen, beschrieben
unter Punkt (1), worin die Katalysator-Schicht 5 bis 80
Volumenprozent eines Materials enthält, das im wesentlichen
gegenüber Kohlenmonoxid und Chlor inert ist;
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(5) ein Verfahren zur Herstellung von Phosgen, beschrieben
unter Punkt (1) oben, worin Kohlenmonoxid mit Chlor unter
Verwendung eines Röhrenreaktors vom Mehrröhrentyp umgesetzt wird;
und
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(6) ein Verfahren zur Herstellung von Phosgen gemäß Punkt
(5), worin die Katalysator-Schicht, die mit einem Material
verdünnt ist, das im wesentlichen gegenüber Kohlenmonoxid und
Chlor inert ist, im Eingangsbereich des Röhrenreaktors
verwendet wird.
Kurze Beschreibung der Abbildungen
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Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm, daß das
Verfahren zur Herstellung von Phosgen der vorliegenden Erfindung
zeigt.
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Fig. 2 zeigt eine Längsquerschnittsansicht eines
Mehrröhrenreaktors zur Herstellung von Phosgen.
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Fig. 3 zeigt einen Teilquerschnitt der Reaktionsröhre im
Reaktor. In den Figuren besitzen die Zahlen und Buchstaben die
im folgenden aufgeführte Bedeutung:
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1: CO, das als Ausgangsmaterialgas verwendet wird
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2: Cl&sub2;, das als Ausgangsmaterialgas verwendet wird
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3: der Katalysator
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4: das Verdünnungsmittel
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5: Phosgen
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6: Reaktor zur Herstellung von Phosgen
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6a: Einlaß des Reaktors für die Herstellung von Phosgen
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6b: Auslaß des Reaktors für die Herstellung von Phosgen
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6c: Reaktionsröhre
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6d: Mantel für das Durchleiten von Kühlwasser
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6e: Einlaß für das Kühlwasser
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6f: Auslaß für das Kühlwasser
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A: verdünnter Teil des Katalysators
AM MEISTEN BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUR DURCHFÜHRUNG DER
ERFINDUNG
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Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm, daß das
Verfahren für die Herstellung von Phosgen der vorliegenden Erfindung
zeigt. Die Ausgangsmaterialgase CO (1) und Cl&sub2; (2) werden am
Einlaß (6a) in den Reaktor (6) eingeführt, der mit einem
Packungsmaterial bepackt ist, das hergestellt wird durch Mischen
von Aktivkohle (3), die als Katalysator verwendet wird, und
keramischen Kugeln oder Verdünnungsmaterialien aus rostfreiem
Stahl als Verdünnungsmittel (4). Das Reaktionsprodukt COCl&sub2;
wird am Auslaß (6b) des Reaktors (6) entnommen.
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Kohlenmonoxid und Chlor, die als Ausgangsmaterial für die
Herstellung von Phosgen in der vorliegenden Erfindung verwendet
werden, müssen jeweils eine hohe Reinheit besitzen.
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Wenn das Kohlenmonoxid Wasserstoff enthält, reagiert
Wasserstoff mit Chlor, dem anderen Ausgangsmaterial für die
Herstellung von Phosgen, unter Bildung von Salzsäure. Wenn das
Kohlenmonoxid Wasser enthält, besteht die Möglichkeit, daß das
hergestellte Phosgen durch die Reaktion mit Wasser unter
Bildung von Kohlenmonoxidgas und Salzsäure hydrolysiert wird. Wenn
das Chlor Kohlenwasserstoffe als Verunreinigungen enthält,
besteht die Tendenz, daß sich Salzsäure und entsprechend
chlorierte Kohlenwasserstoffe bilden. Da diese Verbindungen im
Hinblick auf die Absorption an Aktivkohle, die als Katalysator in
der vorliegenden Erfindung verwendet wird, sehr aktiv sind,
wirken diese Verbindungen als Katalysatorgifte. Daher ist die
Anwesenheit dieser Verbindungen nicht bevorzugt. Wenn Sulfide
im Chlor, das als Ausgangsrohmaterial verwendet wird, vorhanden
sind, werden Schwefelchloride gebildet. Daher ist es notwendig,
die Sulfide im voraus soweit wie möglich zu entfernen. Wenn
Sauerstoff vorhanden ist, wird die Reaktion zur Herstellung von
Phosgen nachteilig beeinträchtigt, und die Anwesenheit von
Sauerstoff ist daher ebenfalls nicht bevorzugt.
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Als Verfahren für die Herstellung von Kohlenmonoxid, das
als eines der Ausgangsmaterialien in der vorliegenden Erfindung
verwendet wird, sind verschiedene Verfahren bekannt. Ein
Synthesegas, ein Gas, das aus einem Carbidofen stammt, ein Gas,
das aus einem Hochofen stammt oder ein Gas, das aus einem
Stahlherstellungsofen stammt, kann verwendet werden. Diese Gase
werden im allgemeinen nach Reinigung durch Leiten über einen
Adsorptionsturm oder nach Tieftemperaturabtrennung in die
Reaktion eingeführt, da ein hochreines Gas erforderlich ist, wie
zuvor beschrieben.
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Als Verfahren für die Herstellung von Chlor, das als
weiteres Ausgangsmaterial verwendet wird, kann Chlor, das durch
Elektrolyse (wie durch das Diaphragmaverfahren und das
Ionenaustauschermembranverfahren) aus einer wäßrigen Lösung von
Natriumchlorid gebildet wurde, gereinigt und verwendet werden.
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Die Aktivkohle, die als Katalysator in der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, ist nicht auf spezielle Typen
beschränkt. Typische Beispiele der Aktivkohle werden im folgenden
im Hinblick auf ihre spezifischen Eigenschaften aufgelistet.
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(1) Im Hinblick auf die Form: Aktivkohle in Pulverform und
Aktivkohle in Granulatform (Pellets und Tabletten).
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(2) Im Hinblick auf das Material, das zur Herstellung
verwendet wird: Aktivkohle, hergestellt aus Holz, Sägemehl,
Kokosnußschalen, Lignin, Lignit, Braunkohle, Torf und Kohle.
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(3) Im Hinblick auf die Behandlung für die Herstellung:
Aktivkohle die durch eine Vorbehandlung, wie die
Dampfaktivierung und die chemische Aktivierung hergestellt wurde.
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Das Verdünnungsmittel für die Katalysator-Schicht der
vorliegenden Erfindung wird verwendet, um die Konzentration der
Katalysator-Komponente in der Katalysator-Schicht zu
verringern, um die Konzentration von Wärme, die sich durch die
Reaktion bildet, zu verhindern.
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Das Verdünnungsmittel muß ein Material sein, das gegenüber
den als Ausgangsmaterialien verwendeten Kohlenmonoxid und Chlor
inert ist. Wenn das Verdünnungsmittel selbst gegenüber dem
Kohlenmonoxid oder dem Chlor reaktiv ist, ist es schwierig das
Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Wenn das
Verdün
nungsmittel eine positive oder negative katalytische Aktivität
gegenüber der Reaktion von Kohlenmonoxid und Chlor besitzt,
kann die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ebenfalls nicht
gelöst werden. Wenn Verunreinigungen in dem Verdünnungsmittel,
das in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthalten
sind, müssen diese Verunreinigungen ebenfalls inert sein.
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Beispiele des Verdünnungsmittels, das in der vorliegenden
Erfindung für die Katalysator-Schicht, die Aktivkohle enthält,
verwendet wird, werden im folgenden im Hinblick auf ihre
spezifischen Merkmale aufgeführt:
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(1) Im Hinblick auf das Material, das zur Herstellung
verwendet wird: Keramikmaterialien und Metalle, die im
wesentlichen gegenüber den Ausgangsmaterialgasen inert sind. Beispiele
solcher keramischer Materialien und Metalle schließen ein:
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(2) Keramiken: Keramiken, hergestellt aus Aluminiumoxid,
Zirkoniumdioxid, Magnesiumoxid, Chromoxid, Siliziumcarbid und
Zinksulfid; und
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(3) Metalle: Edelmetalle in der Form der Elemente und
Legierungen wie rostfreier Stahl, Hastelloy und Inconel; Metalle
sind besonders bevorzugt für die Verringerung der Temperatur
aufgrund ihrer hohen thermischen Leitfähigkeiten.
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(4) Im Hinblick auf die Form: leicht erhältliche
Kugelformen, die leicht mit der Aktivkohle gemischt werden können;
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Hohle Kugeln mit einer Dichte, die nahe der Dichte der
Aktivkohle liegt, so daß eine Trennung oder eine ungleichmäßige
Verteilung während des Mischens mit dem Katalysator und beim
Packen in den Reaktor nicht auftritt;
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Ringe oder Röhren mit einer Struktur, die keine Trennung
oder ungleichförmige Verteilung während des Mischens mit dem
Katalysator und beim Packen in den Reaktor verursacht, und die
in gepackten Kolonnen verwendet werden, um den Kontakt zwischen
der Flüssigkeit und den gepackten Materialien zu erhöhten.
Beispiele schließen Raschig-Ringe, Lessing-Ringe, TERALLET und
Pall-Ringe ein.
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(5) Im Hinblick auf die Größe: Durchmesser und Länge
soll
ten beide ungefähr 0,1 bis 10 mm betragen.
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Wenn die Größe weniger als 0,1 mm oder mehr als 10 mm
beträgt, wird eine gleichförmige und stabile Dispergierung in der
Aktivkohle schwierig. Daher besteht die Neigung, daß die
Bildung von Hot-Spots und ein ungleichmäßiger Fluß von
Flüssigkeiten in der Katalysator-Schicht auftreten.
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Die Bedingungen der Umsetzung des Kohlenmonoxids mit Chlor
unter Verwendung der Aktivkohle als Katalysator entsprechend
dem Verfahren der vorliegenden Erfindung werden im folgenden
beschrieben.
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Es ist im allgemeinen bekannt, daß die Reaktion von
Kohlenmonoxid mit Chlor entsprechend der folgenden Gleichung
verläuft:
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CO + Cl&sub2; = COCl&sub2;
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Die Temperatur und der Druck kann entsprechend
konventioneller Verfahren ausgewählt werden.
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Es ist im allgemeinen bevorzugt, daß Kohlenmonoxid in
einer molaren Menge verwendet wird, die der des Chlors entspricht
oder etwas darüber liegt.
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Es ist am meisten bevorzugt, daß die gesamte Katalysator-
Schicht (Aktivkohle) entsprechend dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung verdünnt wird. Wenn eine exotherme Reaktion in
einem Röhrenreaktor durchgeführt wird, wie im Falle der
Herstellung von Phosgen durch Umsetzung von Kohlenmonoxid mit
Chlor, ist es bekannt, daß ein rascher Anstieg der Temperatur
in der ersten Hälfte des Reaktors stattfindet (z. B. "Guide to
the design of chemical plants", herausgegeben von Kagaku
Kogakukai (Japanese Association of Chemical Engineering), (1991)).
Daher muß die Katalysator-Schicht mindestens in der ersten
Hälfte des Reaktors oder in dem Teil des Reaktors, in den die
Ausgangsmaterialgase eingeführt werden, verdünnt werden. Ein
unerwünschter Anstieg der Reaktionstemperatur kann durch diese
Verdünnung verhindert werden.
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Hinsichtlich des Verdünnungsgrades der Katalysator-Schicht
der vorliegenden Erfindung liegt der Gehalt des
Verdünnungsmit
tels bevorzugt bei 5 bis 90 Volumenprozent, noch bevorzugter 5
bis 80 Volumenprozent der Katalysator-Schicht. Wenn der Gehalt
weniger als 5 Volumenprozent beträgt, wird die Wirkung der
Verringerung der Reaktionstemperatur durch die Verdünnung nicht
erhalten. Wenn der Gehalt mehr als 90 Volumenprozent beträgt,
wird eine gleichförmige Verdünnung schwierig. Wenn der Gehalt
im bevorzugten Bereich ist, können die obigen Wirkungen erhöht
werden.
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Hinsichtlich des Reaktortyps, der in dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung angewendet wird, ist ein Röhrenreaktor
vom Mehrröhrentyp bevorzugt.
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Fig. 2 zeigt einen Längsquerschnitt des Röhrenreaktors
vom Horizontal-Mehrröhrentyp. Der Reaktor für die Herstellung
von Phosgen (6) ist mit einer Anzahl von Reaktionsröhren (6c)
im Zentrum der Längsrichtung angeordnet und an den Einlaßseiten
(6a) und den Auslaßseiten (6b) des Reaktors für die Herstellung
von Phosgen geöffnet. Der Raum zwischen den Reaktionsröhren
wird als Mantel (6d) verwendet, durch den Kühlwasser geleitet
wird. Das Kühlwasser, das aus dem Einlaß für das Kühlwasser
(6e) eingeführt wird, wird durch diesen Mantel geleitet und aus
dem Auslaß für das Kühlwasser (6f) entnommen. Das Kühlwasser
wird für den Zweck der möglichst weitgehenden und möglichst
raschen Entfernung der Reaktionswärme, die in den einzelnen
Reaktionsröhren gebildet wird, verwendet und erlaubt es, die
Reaktion von Kohlenmonoxid mit Chlor so effizient wie möglich
durchzuführen.
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Jede der Reaktionsröhren (6c) ist mit einer Mischung des
Katalysators (3), die die Aktivkohle als Hauptkomponente und
das Verdünnungsmittel (4) umfaßt, bepackt. Die
Ausgangsmaterialgase CO (1) und Cl&sub2; (2) werden durch den Einlaß (6a) des
Reaktors für die Herstellung von Phosgen eingeführt, durch die
Reaktionsröhre geleitet und in den Reaktionsröhren miteinander
reagieren gelassen. Das hergestellte Phosgen (5) wird am Auslaß
(6c) des Reaktors für die Herstellung von Phosgen entnommen.
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Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die
Ausgangs
materialien CO (1) und Cl&sub2; (2) im voraus miteinander vermischt
werden und anschließend in den Reaktor eingeführt werden. Was
jedoch erforderlich ist, ist, daß die Ausgangsmaterialien CO
(1) und Cl&sub2; (2) gerade in den vorgeschriebenen relativen
molaren Mengen in den Reaktor gegeben werden. Die
Ausgangsmaterialien können separat oder als im voraus hergestellte Mischung
eingeführt werden. Die Art des Einführens der
Ausgangsmaterialien in den Reaktor für die Herstellung von Phosgen unterliegt
keiner besonderen Beschränkung. Die Wirkung der vorliegenden
Erfindung hängt nicht von der Art der Einführung der
Ausgangsmaterialien ab.
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Der Innendurchmesser der obigen Reaktionsröhre unterliegt
keiner besonderen Beschränkung. Der Innendurchmesser ist
bevorzugt ungefähr 3 bis 200 mm, um eine gleichförmige Packung des
Katalysators und des Verdünnungsmittels zu erreichen.
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Die Länge der obigen Reaktionsröhre variiert abhängig vom
Innendurchmesser der Reaktionsröhren, den
Fließgeschwindigkeiten der Ausgangsmaterialien und der Kühleffizienz und kann
nicht spezifiziert werden.
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Die Anzahl der Reaktionsröhren variiert abhängig von der
hergestellten Phosgen-Menge und kann nicht spezifiziert werden.
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Als Reaktionsröhre ist eine Reaktionsröhre vom vertikalen
Typ gegenüber der vom horizontalen Typ im Hinblick auf die
Leichtigkeit der Packungsoperation des Katalysators und
ähnlichem in der Röhre bevorzugt.
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Als Material für den Reaktor zur Herstellung von Phosgen
sind insbesondere Materialien für die Innenwand der
Reaktionsröhre erforderlich, die Beständigkeit sowohl gegenüber CO (1)
und Beständigkeit gegenüber Cl&sub2; (2) aufweisen und Glas oder
rostfreier Stahl wird bevorzugt als Material verwendet.
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Fig. 3 zeigt einen Teilquerschnitt der Reaktionsröhre in
dem Reaktor vom vertikalen Typ. Die Bedingungen der Verteilung
des Katalysators (3) und des Verdünnungsmittels (4), die in den
Reaktor gepackt sind, sind schematisch gezeigt. Die
Ausgangsma
terialien (1) und (2) werden aus dem Einlaß des oberen Teils
bereitgestellt. Die Verdünnung des Katalysators wird
hauptsächlich am Einführungsteil des Reaktors durchgeführt, wo man
annimmt, daß die Temperatur hoch wird. (Die Fläche A in Fig. 3
zeigt den Verdünnungsbereich und kann als verdünnter Teil des
Katalysators bezeichnet werden).
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Ein einzelner verdünnter Teil des Katalysators zeigt eine
ausreichende Wirkung. Es können jedoch auch zwei oder mehr
verdünnte Teile gebildet werden, wenn das Design und die Größe des
Reaktors es erfordert.
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Die vorliegende Erfindung wird im Hinblick auf die
folgenden Beispiele genauer beschrieben. Die vorliegende Erfindung
ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
Beispiel 1
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Der Reaktor für die Herstellung von Phosgen (6), der in
Fig. 2 gezeigt ist, wurde in der vertikalen Arbeitsweise
verwendet. Eine Reaktionsröhre aus rostfreiem Stahl mit einer
Länge von 4 m und einem Innendurchmesser von 15 mm wurde mit einem
kommerziell erhältlichen Aktivkohlegranulat (Aktivkohle,
hergestellt aus Kokosnußschalen und auf einen Durchmesser von 1, 2
bis 2,4 mm pulverisiert) gepackt. Die Reaktionsröhre wurde mit
der Aktivkohle in der folgenden Weise gepackt: ein Teil der
Reaktionsröhre der Länge von 1 m vom Ende für die Einführung des
Rohmaterialgases wurde ungepackt belassen; der verbliebene Teil
der Länge von 3 m wurde mit der obigen Aktivkohle gepackt und
anschließend wurde der Teil der Reaktionsröhre mit einer Länge
von 1 m, der ungepackt gelassen wurde, mit einem Material
gepackt, das durch Mischen der gleichen Volumenmengen
Keramikkugeln aus Zirkoniumdioxid (Durchmesser 2 mm) und der obigen
Aktivkohle hergestellt worden war.
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Kohlenmonoxid und Chlor wurden in die Reaktionsröhre von
dem Ende, das den verdünnten Katalysator enthielt, mit
Fließgeschwindigkeiten von 5,05 Mol/h und 4,80 Mol/h eingeführt, und
Phosgen wurde in einer Geschwindigkeit von 500 g/h produziert.
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10 Thermoelemente wurden mit der Reaktionsröhre an
Posi
tionen verbunden, die alle 5 cm entlang der Reaktionsröhre
beginnend vom Einlaß der Ausgangsmaterialgase angeordnet waren,
so daß die Maximaltemperatur des Reaktors gemessen werden
konnte. Der Reaktor besaß eine Doppelröhrenstruktur um einen Mantel
zu bilden. Heißes Wasser von ungefähr 75ºC wurde durch den
Mantel geführt, und die gebildete Reaktionswärme wurde entfernt.
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Die Ergebnisse der Reaktion wurden aus der
Maximaltemperatur bewertet, und der Abstand der Positionen der
Maximaltemperatur vom Auslaß des Ausgangsmaterialgases, den
Reaktionsumsatz, der durch Analyse des Gases nach der Reaktion durch
Gaschromatographie erhalten wurde und den Gehalt der
Verunreinigungen, die in dem Phosgen enthalten waren. Die Bedingungen des
Packens der Katalysator-Schicht und die Ergebnisse der Reaktion
sind in Tabelle 1 und Tabelle 2 gezeigt.
Beispiele 2 bis 6
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Phosgen wurde unter den gleichen Bedingungen wie in
Beispiel 1 hergestellt, ausgenommen, daß der Aktivkohletyp in der
Katalysator-Schicht und die Länge der Packung der Katalysator-
Schicht verändert wurden.
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Die Packbedingungen der Katalysator-Schicht, und die
Ergebnisse der Reaktion sind in Tabellen 1 bzw. 2 gezeigt.
Vergleichsbeispiel 1
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Phosgen wurde unter den gleichen Bedingungen wie in
Beispiel 1 hergestellt, ausgenommen, daß die Reaktionsröhre mit
Aktivkohle als Katalysator ohne Verdünnung gepackt war.
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Die Packbedingungen der Katalysator-Schicht, und die
Ergebnisse der Reaktion sind in Tabelle 1 bzw. Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 1 Katalysator-Schicht
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*1: Abstand vom Einlaß der Ausgangsmaterialgase
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*2: Gehalt des für die Verdünnung verwendeten
Verdünnungsmittels in Volumenprozent.
Tabelle 2
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*3: Abstand vom Einlaß der Ausgangsmaterialgase.
Industrielle Anwendbarkeit
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Wie oben beschrieben, kann in dem Verfahren der
vorliegenden Erfindung die Reaktionstemperatur signifikant verringert
werden, und der Gehalt der Verunreinigungen im produzierten
Phosgen kann auf einen extrem niedrigen Wert verringert werden
durch Verdünnung der Katalysator-Schicht, die Aktivkohle als
Hauptkomponente enthält, insbesondere der Katalysator-Schicht
im Einführungsbereich der Ausgangsmaterialgase mit einem
Verdünnungsmittel. Das Verfahren ist daher für die industrielle
Anwendung sehr wertvoll.