PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DEL CLORO.

Procedimiento para la obtención de cloro a partir de cloruro de hidrógeno,

con los siguientes pasos:

a) Introducción de un flujo a1 que contiene cloruro de hidrógeno y un flujo a2 que contiene oxígeno en una zona de oxidación y oxidación catalítica de cloruro de hidrógeno a cloro, obteniendo un flujo de gas de producto a3 que contiene cloro, agua, oxígeno, dióxido de carbono y gases inertes;

b) Puesta en contacto, en un aparato de puesta en contacto de fases, del flujo de gas de producto a3 con ácido clorhídrico acuoso I y una separación parcial de agua y de cloruro de hidrógeno del flujo a3, obteniendo un flujo de gas b que contiene cloruro de hidrógeno, cloro, agua, oxígeno, dióxido de carbono y, eventualmente, gases inertes, asimismo, al menos 5% del cloruro de hidrógeno contenido en el flujo a3 permanece en el flujo de gas b;

c) Secado del flujo de gas b, obteniendo un flujo de gas c esencialmente libre de agua, que contiene cloruro de hidrógeno, cloro, oxígeno, dióxido de carbono y, eventualmente, gases inertes;

d) Licuefacción parcial del flujo de gas c mediante compresión y refrigeración, obteniendo un flujo d al menos parcialmente líquido;

e) Separación de gas y líquido del flujo d, en un flujo de gas e1 que contiene cloro, oxígeno, dióxido de carbono, cloruro de hidrógeno y, eventualmente, gases inertes y un flujo líquido e2 que contiene cloruro de hidrógeno, cloro, oxígeno y dióxido de carbono y, eventualmente, un retorno de, al menos, una parte del flujo de gas e1 al paso a);

f) Separación del flujo líquido e2 por destilación, en una columna, en un flujo de cloro f1 y un flujo f2 que consiste, esencialmente, en cloruro de hidrógeno, oxígeno y dióxido de carbono, asimismo, una parte del cloruro de hidrógeno es condensado en la cabeza de la columna y es reconducida a la columna, por lo que se obtiene un flujo f2 con una proporción de cloro < 1% en peso

Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W07000696EP.

Solicitante: BASF SE.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: ISENBRUCK BOSL HORSCHLER WICHMANN LLP EASTSITE ONE SECKENHEIMER LANDSTRASSE 4,68163 MANNHEIM.

Inventor/es: SCHELLING, HEINER, VAN DEN ABEEL, PETER, SESING,MARTIN, PALLASCH,HANS-JURGEN, JACOBSEN,KNUD, REINHARDT,KLAUS-DIETER.

Fecha de Publicación: .

Fecha Concesión Europea: 4 de Noviembre de 2009.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C01B7/04 QUIMICA; METALURGIA.C01 QUIMICA INORGANICA.C01B ELEMENTOS NO METALICOS; SUS COMPUESTOS (procesos de fermentación o procesos que utilizan enzimas para la preparación de elementos o de compuestos inorgánicos excepto anhídrido carbónico C12P 3/00; producción de elementos no metálicos o de compuestos inorgánicos por electrólisis o electroforesis C25B). › C01B 7/00 Halógenos; Acidos de los halógenos. › Preparación del cloro a partir del ácido clorhídrico.
  • C01B7/07D

Clasificación PCT:

  • C01B7/04 C01B 7/00 […] › Preparación del cloro a partir del ácido clorhídrico.
  • C01B7/07 C01B 7/00 […] › Purificación.
PROCEDIMIENTO PARA LA OBTENCION DEL CLORO.

Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la obtención de cloro.

La presente invención comprende un procedimiento para la obtención de cloro a través de la oxidación catalítica de cloruro de hidrógeno.

En el procedimiento desarrollado por Deacon 1868, de la oxidación catalítica de cloruro de hidrógeno, el cloruro de hidrógeno es oxidado con oxígeno en una reacción de equilibrio exotérmica, obteniendo cloro. Gracias al paso del cloruro de hidrógeno a cloro puede desacoplarse la obtención de cloro de la obtención de sosa cáustica por electrólisis cloro-álcali. Tal desacoplamiento es atractivo porque en el mundo la demanda de cloro crece más que la demanda de sosa cáustica. Además, el cloruro de hidrógeno se obtiene en grandes cantidades, por ejemplo, en las reacciones de fosgenización, por ejemplo, en el caso de obtención de isocianato, como producto de acople. El cloruro de hidrógeno que se forma en la obtención de isocianato es utilizado, predominantemente, en la oxicl oración de etileno a 1,2-dicloroetano, que luego es procesado a cloruro de vinilo y, finalmente, a PVC.

La memoria EP-A 0 765 838 publica un procedimiento para el procesamiento del gas de reacción obtenido en la oxidación de cloruro de hidrógeno de cloro, cloruro de hidrógeno, oxígeno y vapor de agua, en el cual el gas de reacción que sale del reactor de oxidación es refrigerado hasta que se eliminan por condensación el agua de reacción y el cloruro de hidrógeno en forma de ácido clorhídrico concentrado, el ácido clorhídrico concentrado es separado y esclusado hacia fuera del gas de reacción, el gas de reacción restante, liberado en gran medida de agua y una parte de cloruro de hidrógeno, es secado, el gas de reacción seco de cloro, oxígeno y cloruro de hidrógeno es comprimido de 1 a 30 bar y el gas de reacción comprimido es refrigerado y, a su vez, la mayor parte es licuefacida, asimismo, los componentes del gas de reacción no eliminables por condensación son reconducidos, al menos parcialmente, al reactor de oxidación.

Para la separación de cloro, la mezcla de gas de reacción seca y comprimida es licuefacida en un denominado recuperador de cloro, configurado como refrigerador de distensión, hasta obtener una parte restante reducida de, aproximadamente, 10 a 20%. El flujo principal, líquido, de cloro separado en el recuperador de cloro, posteriormente es purificado en una columna de destilación en la cual el cloro es liberado de los restos de cloruro de hidrógeno, oxígeno y gases inertes. El gas extraído en la cabeza de la columna de destilación, que consiste, esencialmente, en cloruro de hidrógeno, cloro, oxígeno y gases inertes, es reconducido al paso de compresión. Los componentes de gas no eliminados por condensación en el recuperador de cloro son licuefacidos parcialmente junto con la cantidad restante de cloro en un paso posterior de refrigeración a una temperatura notablemente más baja. El gas de escape restante de cloruro de hidrógeno, oxígeno y gases inertes no convertidos es reciclado en el reactor de oxidación. Una cantidad parcial de gas reciclado es separado como flujo de gas de purga y es eliminado del procedimiento para evitar un incremento del hbox{nivel de impurezas.

En el caso del cloruro de hidrógeno utilizado en la reacción de Deacon se trata, frecuentemente, de cloruro de hidrógeno gaseoso obtenido como producto de acople en otros procedimientos de elaboración, por ejemplo, en la obtención de isocianato.

La desventaja del procedimiento conocido en el estado actual de la técnica, en el cual el cloro es separado del flujo de gas de producto que contiene cloro de la oxidación de cloruro de hidrógeno, exclusivamente por condensación, es que se requiere de temperaturas muy bajas para liberar ampliamente al flujo de gas de producto del cloro. Asimismo, el flujo restante que contiene los componentes del gas que no pueden ser condensados aún contiene cantidades considerables de gases inertes, inclusive, de dióxido de carbono. Estos se incrementarían hasta valores inadmisibles en la reconducción del flujo de gas restante que contiene oxígeno al reactor de oxidación de cloruro de hidrógeno, de modo que antes del retorno a la oxidación de cloruro de hidrógeno, de este flujo de gas restante se debe separar y esclusar hacia fuera un flujo de gas de purga. Este flujo de gas de purga contiene cantidades significativas de cloro, dado que la separación de cloro a través de condensación sólo se lleva a cabo de manera incompleta. Por ello, se pierden cantidades significativas de cloro con el flujo de gas de purga.

La memoria EP-A 0 233 773 publica un procedimiento para la obtención de cloro a través de la oxidación de un gas que contiene cloruro de hidrógeno, en el cual el cloruro de hidrógeno es convertido en presencia de un catalizador de óxido de cromo con oxígeno, la mezcla de gas de reacción obtenida es refrigerada y lavada con agua para extraer el cromo, la mezcla de gas restante que contiene cloruro de hidrógeno, oxígeno y cloro es lavada con agua, de esta manera se obtiene cloruro de hidrógeno no convertido como ácido clorhídrico acuoso, la restante mezcla de gas es lavada con ácido sulfúrico para eliminar los restos de agua, la restante mezcla de gas que contiene cloro y oxígeno es comprimida, se separa el cloro en forma líquida y, posteriormente, es destilado, y el gas restante, que consiste, principalmente, en oxígeno, es reconducido a la oxidación de cloruro de hidrógeno. En el paso de lavado de cloruro de hidrógeno se elimina casi todo el cloruro de hidrógeno del flujo de gas. En la destilación de cloro se extrae en la cabeza de la columna un flujo de gas que, acorde al ejemplo 1, aún contiene 9,7% en peso de cloro y 33,2% en peso de dióxido de carbono. Una parte de este flujo de gas es reconducida a la oxidación de cloruro de hidrógeno, la otra parte es esclusada hacia fuera a través de una columna de descontaminación.

El objeto de la invención es presentar un procedimiento mejorado para la obtención de cloro a partir de cloruro de hidrógeno, y, especialmente, para reducir las desventajas del estado actual de la técnica, minimizando la pérdida de cloro del procedimiento.

El objetivo se alcanza mediante un procedimiento para la obtención de cloro a partir de cloruro de hidrógeno, con los siguientes pasos:

    a) Introducción de un flujo a1 que contiene cloruro de hidrógeno y un flujo a2 que contiene oxígeno en una zona de oxidación y oxidación catalítica de cloruro de hidrógeno a cloro, obteniendo un flujo de gas de producto a3 que contiene cloro, agua, oxígeno, cloruro de hidrógeno, dióxido de carbono y gases inertes;
    b) Puesta en contacto, en un aparato de puesta en contacto de fases, del flujo de gas de producto a3 con ácido clorhídrico acuoso I y una separación parcial de agua y de cloruro de hidrógeno del flujo a3, obteniendo un flujo de gas b que contiene cloruro de hidrógeno, cloro, agua, oxígeno, dióxido de carbono y, eventualmente, gases inertes, asimismo, al menos 5% del cloruro de hidrógeno contenido en el flujo a3 queda en el flujo de gas b;
    c) Secado del flujo de gas b, obteniendo un flujo de gas c esencialmente libre de agua, que contiene cloruro de hidrógeno, cloro, oxígeno, dióxido de carbono y, eventualmente, gases inertes;
    d) Licuefacción parcial del flujo de gas c mediante compresión y refrigeración, obteniendo un flujo d al menos parcialmente líquido;
    e) Separación de gas y líquido del flujo d, en un flujo de gas e1 que contiene cloro, oxígeno, dióxido de carbono y, eventualmente, gases inertes y un flujo líquido e2 que contiene cloruro de hidrógeno, cloro, oxígeno y dióxido de carbono y, eventualmente, un retorno de, al menos, una parte del flujo de gas e1 al paso a);
    f) Separación del flujo líquido e2 por destilación en una columna en un flujo de cloro f1 y un flujo f2 que consiste, esencialmente, en cloruro de hidrógeno, oxígeno y dióxido de carbono, asimismo, una parte del cloruro de hidrógeno es condensado en la cabeza de la columna y es reconducida como retorno a la columna, por lo que se obtiene un flujo f2 con una proporción de cloro < 1% en peso.

El flujo de gas de alimentación a1 utilizado en el paso de procedimiento a), que contiene cloruro de hidrógeno, usualmente es un flujo que contiene cloruro de hidrógeno obtenido como flujo de escape durante un procedimiento en el cual el cloruro de hidrógeno se forma como producto de acople. Estos procedimientos...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la obtención de cloro a partir de cloruro de hidrógeno, con los siguientes pasos:

    a) Introducción de un flujo a1 que contiene cloruro de hidrógeno y un flujo a2 que contiene oxígeno en una zona de oxidación y oxidación catalítica de cloruro de hidrógeno a cloro, obteniendo un flujo de gas de producto a3 que contiene cloro, agua, oxígeno, dióxido de carbono y gases inertes;
    b) Puesta en contacto, en un aparato de puesta en contacto de fases, del flujo de gas de producto a3 con ácido clorhídrico acuoso I y una separación parcial de agua y de cloruro de hidrógeno del flujo a3, obteniendo un flujo de gas b que contiene cloruro de hidrógeno, cloro, agua, oxígeno, dióxido de carbono y, eventualmente, gases inertes, asimismo, al menos 5% del cloruro de hidrógeno contenido en el flujo a3 permanece en el flujo de gas b;
    c) Secado del flujo de gas b, obteniendo un flujo de gas c esencialmente libre de agua, que contiene cloruro de hidrógeno, cloro, oxígeno, dióxido de carbono y, eventualmente, gases inertes;
    d) Licuefacción parcial del flujo de gas c mediante compresión y refrigeración, obteniendo un flujo d al menos parcialmente líquido;
    e) Separación de gas y líquido del flujo d, en un flujo de gas e1 que contiene cloro, oxígeno, dióxido de carbono, cloruro de hidrógeno y, eventualmente, gases inertes y un flujo líquido e2 que contiene cloruro de hidrógeno, cloro, oxígeno y dióxido de carbono y, eventualmente, un retorno de, al menos, una parte del flujo de gas e1 al paso a);
    f) Separación del flujo líquido e2 por destilación, en una columna, en un flujo de cloro f1 y un flujo f2 que consiste, esencialmente, en cloruro de hidrógeno, oxígeno y dióxido de carbono, asimismo, una parte del cloruro de hidrógeno es condensado en la cabeza de la columna y es reconducida a la columna, por lo que se obtiene un flujo f2 con una proporción de cloro < 1% en peso.

2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque el ácido clorhídrico acuoso utilizado en el paso b) presenta una concentración de cloruro de hidrógeno de 27 a 35% en peso.

3. Procedimiento acorde a la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque, al menos, una parte del ácido clorhídrico acuoso que circula en el aparato de puesta en contacto de fases es extraído del aparato de puesta en contacto de fases y, a continuación, es destilado, obteniendo un cloruro de hidrógeno gaseoso y un ácido clorhídrico acuoso II empobrecido en cloruro de hidrógeno y en el cual el cloruro de hidrógeno es reconducido al paso a) y, al menos, una parte del ácido clorhídrico acuoso II es reconducido al aparato de puesta en contacto de fases.

4. Procedimiento acorde a la reivindicación 3, caracterizado porque el ácido clorhídrico acuoso I extraído del aparato de puesta en contacto de fases es despojado para quedar esencialmente libre de cloro, antes de la realización de la destilación de ácido clorhídrico.

5. Procedimiento acorde a la reivindicación 4, caracterizado porque una parte del ácido clorhídrico I esencialmente libre de cloro por despojamiento es separado antes de la realización de la destilación del ácido clorhídrico y unido a una parte del ácido clorhídrico acuoso II obtenido en la destilación de ácido clorhídrico.

6. Procedimiento acorde a la reivindicación 4 o 5, caracterizado porque el ácido clorhídrico acuoso I es despojado con, al menos, una parte del flujo a2 que contiene oxígeno, esencialmente, hasta quedar libre de cloro.

7. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la separación de gas y líquido se realiza en el paso e), introduciendo el flujo comprimido d en una columna y recirculando una parte de él, asimismo, el oxígeno disuelto en el flujo líquido rico en cloro y, eventualmente, los gases inertes disueltos son extraídos mediante despojamiento del flujo líquido descendiente, por el flujo de gas que asciende por la columna y, al mismo tiempo, es extraído por disolución el dióxido de carbono contenido en el flujo de gas, por el flujo líquido descendente.

8. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque en un paso g), en un aparato de puesta en contacto de fases, se pone en contacto el flujo de gas f2 con ácido clorhídrico acuoso y se separa el cloruro de hidrógeno del flujo f2, quedando un flujo de gas g, que consiste, esencialmente, en oxígeno y dióxido de carbono y, además, contiene cantidades reducidas de cloruro de hidrógeno y cloro.

9. Procedimiento acorde a la reivindicación 8, caracterizado porque en un paso adicional h) el flujo de gas g es puesto en contacto con una solución que contiene carbonato de hidrógeno de sodio y sulfito de hidrógeno de sodio con un valor de pH de 7 a 9, asimismo, se extraen el cloro y el cloruro de hidrógeno del flujo de gas g.


 

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