[發明專利]一種制備光氣的催化劑及制備光氣的方法

有效

• 申請號: 201310375888.2
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN104415770A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發明（設計）人: 陳斌;羅務習;姚雨;邵亮峰;王磊;張宏科;華衛琦
• 申請（專利權）人: 萬華化學集團股份有限公司;萬華化學（寧波）有限公司
• 主分類號: B01J27/224
• 分類號: B01J27/224;B01J8/06;C01B31/28
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技術領域

本發明屬于光氣制備領域，更具體地涉及一種制備光氣的催化劑及制備光氣的方法。?

背景技術

光氣是一種重要的有機中間體，在農藥、醫藥、工程塑料、聚氨酯材料以及軍事上都有許多用途，尤其是生產異氰酸酯、聚碳酸酯的重要原料。?

工業上通常采用一氧化碳和氯氣為原料，用活性炭為催化劑合成光氣，其反應方程式如式（1）所示。?

CO+Cl₂=COCl₂???ΔH=-31.6kcal/mol?

優質的光氣多用于高端產品使用，例如，制備聚碳酸酯塑料需要至多含有50ppm游離氯，否則會影響水洗效果及產生設備腐蝕嚴重等問題；并且至多含有50ppm四氯化碳雜質，否則會影響產品的顏色質量等問題。?

從該反應方程式可以看到，該反應是一個非常強烈的放熱反應過程，每合成一噸光氣所能產生的熱量超過30萬大卡，而目前工業水平下，該部分熱量需要通過氯苯和循環水將之帶走后自然揮發。不但浪費了這大量的反應熱，還需要額外提供大量的設備和公用工程成本，即使利用也只能副產較低品位的蒸汽。該反應在常溫下即可在催化劑的作用下迅速反應，同時放出大量的熱量，促使反應速度進一步加快。如果反應速度進一步加快，將造成更多的熱量放出的惡性循環。?

目前，工業化固定床裝置采用的柱狀活性炭顆粒為光氣合成催化劑，其裝填主要按照傳統的“惰性劑+活性催化劑+惰性劑”的分段裝填形式。這種傳統的催化劑分段裝填方式不僅不能降低原料入口處附近的反應速率和放熱速率，避?免飛溫產生，而且會降低活性催化劑的有效利用率。因此對于光氣合成反應，固定床反應器的入口段溫度會迅速飆升，最高熱點溫度可以達到550～700℃，在此過程中由于游離氯含量迅速降低，反應速度會隨之急劇下降，造成反應溫度迅速下降。對于固定床反應器而言，軸向溫度梯度變化巨大，造成床層催化劑整體催化性能下降和殼側軸向上移熱介質的溫度不均勻、設備材質浪費。并且在如此高反應溫度下，長時間運行將造成活性炭催化劑的炭化、粉化，以至于最終大部分活性炭催化劑流失。?

與此同時，由于活性炭催化劑的內部具有大量不規則的開孔或閉孔，活性炭催化劑的傳熱效果非常差。因此活性炭催化劑床層的徑向溫度差非常大，50mm內徑的反應管內，徑向溫差可達到300～400℃。因此如果在反應過程中，進料、撤熱等控制失效，則極易引起催化劑床層溫度飆升，從而加劇催化劑被燒毀、粉化情況。進一步地講，由于催化劑的燒毀勢必導致該床層的壓降下降而使得更多的物料進入該區域，反應將進一步失控，從而釀成嚴重的安全事故。?

目前，光氣合成工業化裝置中，主要采用中低沸點的水、無鹽水等作為換熱介質，作為換熱介質，在固定床反應器殼側大量循環移出反應熱量。我們將采用高沸點的介質進行蒸發產蒸汽或者直接用沸水氣化產蒸汽來移走反應熱量，消除固定床反應器的反應熱點的方式。這類專利報道，如：EP134506、US4231959、CN200510093948.7等。目前工業化技術只有Bayer公司采用這個技術的，其副產蒸汽的品質較低，活性炭催化劑使用壽命較短。其癥結主要是由于其使用催化劑為活性炭催化劑，而活性炭催化劑熱阻高，造成反應床層整體溫度較高，溫度無法移出。因此如果不能解決催化劑床層的高溫度梯度問題，尤其是徑向的溫度梯度高的問題，反應產生熱量將很難綜合有效利用。?

同時，由于需要保證盡可能大的傳熱系數安全和均勻地消散熱量，確保出口游離氯的轉化率。如果換熱介質為水，必須解決因為局部高溫腐蝕損壞而使傳熱介質泄露至反應空間中的安全技術問題，否則會影響裝置穩定運行。如果換熱介質為有機物，換熱效果差，而且必須解決殼側移熱介質高溫下碳化堵塞、?難以清理等問題，否則也會影響裝置穩定運行。?

綜上所述，現有一氧化碳和氯氣催化反應制備氯氣的工藝主要存在以下幾個問題：現有的活性炭催化劑炭化、粉化嚴重，使用壽命短，反應器徑向和軸向溫差大，光氣及副產蒸汽品質低，不能長時間穩定運行，維護成本高、安全性差等缺陷。因此，目前需要尋找一種新的工藝生產方法代替現有的工藝。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種制備光氣的催化劑及采用該催化劑制備光氣的方法，能夠有效降低反應器徑向和軸向溫差，降低催化劑高溫運行情況下炭化、粉化情況，提高催化劑使用壽命。同時生產高品質的光氣及副產蒸汽，降低設備材質投資成本及穩定運行維護成本，增加裝置安全運行周期的優點。?

為了實現本發明的目的，本發明的技術方案如下：?