Способ получения хлорметанов Советский патент 1979 года по МПК C07C17/10 C07C19/03 

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРМЕТАНОВ

1

. Изобретение относится к способу получения хлорметанов и может быть использовано в химической промышленности.

Известно, что хлорметаны (хлористый метил, метиленхлорид, хлороформ и четыреххлористый углерод) могут быть получены путем хлорирования метана в кипящем слое твердого носител например кварцевого песка, в интервале температур 300-400 с 1. .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности к достигаемому результату является способ получения хлорметанов в кипящем слое катализатора - твердого носителя, например пемзы, кизельгура и других, путем хлорирования метана газообразным хлором при 340-400 С в среде четыреххлористого углерода 2.

Недостатком этого способа является применение четыреххлористого углерода для разбавления реагентов, что снижает производительность процесса и повышает энергозатраты за счет выделения четыреххлористого углерода.

Целью изобретения является упрощение технологии процесса.

Поставленная цель достигается jeM, что процесс получения хлорметанов путем хлорирования метана газообразным хл.ором при 340-400°С в кипящем слое проводят в 2-25 последовательно расположенных слоях катализатора твердого носителя при отношении высоты первого по ходу движения газа слоя к суммарной высоте последующих слоев О ,125-1,6:1.

Отличительной особенностью спосо0ба является проведение процесса в 2-25 последовательно расположенных слоях катализатора в указанных условиях.

Разделение реакционного объема

5 на последовательные слои может быть осуществлено как перфорированными или щелевыми перегородками с перетоками или без них, так и теплообменниками, выполненными в форме

0 плоских спиралей.

Поддержание необходимой температуры по высоте реакционного пространства можно осуществлять как за счет регулирования температуры

5 в каждом слое, так и за счет регулирования температуры лишь в первом слое, обеспечив необходимую теплопроводность реакционного объема выбором соответствующего свободного сечения

0 и числа перегородок. Пример 1. В реакторе диаметром 40 см и высотой 7 м, разделенном по высоте перфорированными перегородками со свободным сечение 430 см (35%)на два слоя, проводят процесс хлорирования метана при объемном соотношении хлора и метана 1:1, суммарной подаче реагентов 50 (при нормальных условиях). Высота первого по ходу движения газ слоя 1 м, второго слоя 4,5 м (отношение высоты первого по ходу движен газа слоя к высоте второго слоя сос тавляет 0,22:1), Температура в пер вом слое составляет 355°С, во второ 360с. Хлорирование проводят в непрерывном режиме в течение 150 ч. Сводный материальный баланс процесса. Подают, кг/ч: Хлор80,5 Метан17,9 Получают на выходе из реактора, кг/ч: ; Хлорметаны (с учетом побочных продуктов и СгС1б) Хлористый водород Непрореагировавший хлор2,5 Непрореагировавший метан10,1 Конверсия хлора составляет 97%, После конденсации хлррметанов получают продукт следующего состава вес.%: I CHjCl21,3 СН С1г39,7 CHClj33,3 CClif5,5 Суммарное содержание , и не превышает 0,2%. При проведении этого процесса при тех же условиях в одном слое конверсия хлора снижается до 92-93%, а суммарное содержание , и в сырце повышается до 4-5%. Пример 2. В реакторе анало гичном примеру 1, разделенном десятью перфорированными перегородкам со свободным сечением 500 см(40%) на одиннадцать последовательно расположенных слоев, проводят процесс хлорирования метана. Высота первого по ходу движения газа слоя составля ет 3,2 м,,высоты слоев со второго по одиннадцатый составляет 0,2 м. Общая высота слоя носителя (кокса) ,в кипящем состоянии 5,2 Отношение высоты первого по ходу движения газа слоя к суьдаарной высоте послед щих слоев составляет 1,6:1, Объемно соотношение хлора и метана 1:1, сум марный расход реагентов 50 при нЬ 2маЛ1ьиых условиях. Температура в первом rto ходу движения газа слое составляет , в. остгшьных повы шается до 370°С. Процесс хлорирован прговодят в непрерывном режиме в течение 150 ч. Сводный материальный баланс процесса. Подают, кг/ч: Хлор80,5 Метан17,9 Получают на выходе из реактора, кг/ч: Хлорметаны (с учетом ,, И Cgcu; Хлористый водород Непрорёагировавший Непрореагировавшии Конверсия хлора составляет 98%. После конденсации хлорметанов получают продукт следующего состава, вес.%: CHjCla Суммарное содержание и составляет 0,1%. При проведении этого процесса в одном слое высотой 5 м в тех же условиях при температуре 365-370С конверсия хлора составляет 95-96%, а суммарное содержание , и в сырце повышается до 0,5-0,8%. Примерз. В реакторе диаметром 40 мм и высотой 2 м, разделенном щелевыми перегородками на 25 последовательно расположенных слоев, проводят процесс хлорирования метана. Высота первого по ходу движения газа слоя составляет 0,15 м, высоты слоев со второго по двадцать пятый 0,05 м. Общая высота слоя носителя в кипящем состоянии составляет 1,35 м. Отношение высоты первого по ходу движения газа слоя к суммарной высоте последующих слоев 0,125:1. Объемное соотношение «хлора и метана 1:1, суммарный расход хлора и метана 100-150 л/ч (при нормальных условиях). Твердым . иосителем служат частицы, полученные путем дробления отходов производства хлористого алюминия- каолиновых брикетов. Температура в первом по ходу-, движения газа слое составляет 370 С, затем повышается к двенадцатому слой до 390С, после чего понижается до 370С (за счет теплопотерь) . Полученный продукт содержит СаС1, и не более 0,1%. Конверсия хлора составляет 99%. После конденсации хлорметанов получают продукт следующего составу, вес.%: CHjCl22,5 CH Clj38,0 CHClj31,5 cell,8,0 При проведении этого процесса в одном слое в тех же условиях конверсия хлора 99% достигается при температуре 380 С, при этом суммарное содержание CgCli, и CgClg увеличивается до 0,5% при том же составе продукта. Таким образом, изобретение позволяет существенно увеличить конверсию хлора, снизить содержание нежелательных побочных продуктов, что позвапя-5 ет упростить инженерное оформление последующей стадии разделения продуктов реакции и нейтрализации абгазов. Кроме того, снижается расход щелочи на связывание непрореагировавшего10 хлора и уменьшается количество сточных вод, а также энергозатрат на выделение и конденсацию рециркулирующе.го четыреххлористого углерода. Формула изобретенияJ5 Способ получения хлорметанов путем хлорирования метана газообразным хлором при 340-400 С в кипящем слое катализатора - твердого носителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, последний ведут в 2-25 последовательно расположенных слоях катализатора при отношении высоты первого по ходу движения газа слоя к суммарной высоте последующих слоев 0,125-1,6:1. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе i. Р.Johnson, JiParsonsl Примене„ие реакторов с псевдоожиженными слоями для получения хлорметанов, ind and Eng.Chcm., 51, N 4, 1959 с. 499. 2. Патент CW № 2829180, кл. 260-662, 1958.