PROCEDIMIENTO PARA LA PRODUCCIÓN DE CLORO A PARTIR DE HCl.

Procedimiento para la producción de cloro mediante una oxidación en fase gas catalizada de cloruro de hidrógeno con una corriente de gas que contiene oxígeno,

constituido por las etapas de proceso:

a) compresión de la corriente de cloruro de hidrógeno (1) en una etapa de compresión de HCl (30) a una presión elevada;

b) purificación de la corriente de cloruro de hidrógeno comprimida (2) en una etapa de purificación de gas HCl (31);

c) combinación de una corriente de retorno que contiene oxígeno (16) con la corriente de cloruro de hidrógeno purificada (3) dando una corriente de material de partida (4);

d) introducción de la corriente de material de partida (4) en la zona de oxidación (32), en la que se hacen reaccionar cloruro de hidrógeno y oxígeno por una parte dando cloro y agua, y se obtiene una corriente de producto (5), que contiene cloro, oxígeno, cloruro de hidrógeno y agua;

e) introducción de la corriente de producto (5) en una etapa de proceso (33) para la separación de cloruro de hidrógeno y agua en forma de ácido clorhídrico acuoso (6) a partir de la corriente de producto (5);

f) introducción de la corriente de producto (7) liberada al menos parcialmente del cloruro de hidrógeno y agua en una etapa de secado (34) para el secado adicional con reducción de la porción de agua en la corriente de producto (7);

g) introducción de la corriente de gas (8) seca obtenida de la etapa de secado (34) en una etapa de compresión de cloro (35) para el aumento de la presión de la corriente de gas (8) con formación de una corriente de gas (9) comprimida;

h) introducción de la corriente de gas (9) comprimida a una etapa de separación (36) para la separación al menos parcial del cloro (10) contenido en el gas (9) con formación de una corriente de gas (11), que contiene oxígeno no reaccionado;

i) purga de una corriente parcial (12) de la corriente de gas (11);

j) introducción de la corriente parcial (12) purgada de gas en una etapa de tratamiento de gas residual (37);

k) combinación del gas que queda tras purgar una corriente parcial (12) de la corriente de gas (11) con una corriente (15) que contiene oxígeno fresca con formación de una corriente de retorno (16) que contiene oxígeno;

l) retorno de la corriente de retorno (16) para la combinación de esta corriente (16) con la corriente de cloruro de hidrógeno purificada en la etapa de proceso c), caracterizado porque

A) se proveen dispositivos de regulación del caudal ajustables (50, 51, 52, 53) en los conductos para la corriente de cloruro de hidrógeno (3) purificada, la corriente de gas (11) que queda tras la separación de cloro, la corriente parcial de gas (12) que se introduce en la etapa de tratamiento de gas residual y en la corriente (15) que contiene oxígeno fresco,

B) se proveen equipos de medida de presión (63, 61, 62) después o en la etapa de proceso (31) para la purificación de la corriente de cloruro de hidrógeno en la separación de cloro (36) así como en el conducto de la corriente (11) que queda tras la separación de cloro por detrás del dispositivo de regulación del caudal (51) que se provee en esta corriente,

C) se proveen equipos de medida del caudal (71, 72, 73) en los conductos para la corriente de cloruro de hidrógeno purificado (3), la corriente de gas (13) que queda tras la separación de cloro, tras la purga de una corriente parcial (12) para el tratamiento de gas residual, y la corriente (15) que contiene oxígeno fresco,

D) se provee un equipo (81) para la medida de la concentración de oxígeno en la corriente de gas (13) que queda tras la separación de cloro, tras la purga de una corriente parcial (12) para el tratamiento de gas residual,

E) se proveen ambas etapas de compresión, es decir, la compresión de cloruro de hidrógeno (30) y la compresión de cloro (35), ajustables en su rendimiento, y para asegurarel funcionamiento ventajoso de los equipos,

F) mediante una primera unidad de control (91) la corriente de cloruro de hidrógeno purificada (3) se mantiene a un caudal constante en esta corriente (3) mediante regulación del dispositivo de regulación del caudal (50),

G) mediante una segunda unidad de control (92) la presión medida en o después de la etapa de proceso (31) para la purificación de la corriente de cloruro de hidrógeno comprimida se mantiene a un valor constante mediante regulación de la compresión de cloruro de hidrógeno (30),

H) mediante una tercera unidad de control (93) la corriente que contiene oxígeno (15) se mantiene, mediante regulación del dispositivo de regulación del caudal (53) en la corriente (15) que contiene oxígeno fresco. a una relación de caudal constante respecto a la corriente de cloruro de hidrógeno (3) purificada,

I) mediante una cuarta unidad de control (94) la relación de caudal citada anteriormente entre la corriente de cloruro de hidrógeno (3) purificada y la corriente que contiene oxígeno (15) se regula de manera tan precisa que se mantiene constante el contenido en oxígeno, que se mide en la corriente de gas que queda (13) tras la separación de cloro, tras la purga de una corriente parcial (12) para el tratamiento de gas residual,

J) mediante una quinta unidad de control (95) la presión medida en la corriente de gas que queda (11) tras la separación de cloro (36) después del dispositivo de regulación del caudal (51) provisto en esta corriente, se mantiene a un valor constante mediante la regulación del dispositivo de regulación del caudal (52) para la corriente parcial (12) introducida en el tratamiento de gas residual (37),

K) mediante un sexto dispositivo de control (96) el caudal de la corriente de gas (13) que queda tras la separación del cloro, después de la purga de una corriente parcial (12) para el tratamiento de gas residual se mantiene a un valor constante mediante regulación de la etapa de compresión de cloro (35), y

L) mediante un séptimo dispositivo de control (97) la presión medida en la separación de cloro (36) se mantiene a un valor constante mediante regulación del dispositivo de regulación del caudal (51) en la corriente de gas (11) que queda tras la separación de cloro (36).

Procedimiento para la producción de cloro a partir de HCl La presente invención se refiere a un procedimiento para la producción de cloro mediante una oxidación en fase gas catalizada de ácido clorhídrico con una corriente de gas que contiene oxígeno.

El procedimiento desarrollado por Deacon en 1868 de oxidación de cloruro de hidrógeno catalítico con oxígeno en una reacción de equilibrio exotérmica se estableció al comienzo de la química industrial del cloro. Con la electrólisis cloroalcalina el procedimiento Deacon experimentó un fuerte retroceso. Aproximadamente toda la producción de cloro se llevó a cabo mediante electrólisis de soluciones de sal común acuosas. El atractivo del procedimiento Deacon fue en aumentó de nuevo sin embargo en tiempos recientes ya que la necesidad de cloro en todo el mundo crece más fuertemente que la demanda de hidróxido de sodio, un producto secundario de la electrólisis. Este desarrollo propone el procedimiento para la producción de cloro mediante oxidación de cloruro de hidrógeno, que está implicado a la producción de sosa cáustica. Adicionalmente se puede obtener el pre-producto cloruro de hidrógeno de forma sencilla; se obtiene en grandes cantidades por ejemplo en reacciones de fosgenación, por ejemplo, en la producción de isocianato, como producto secundario.

El documento WO 2006/089877 A da a conocer un procedimiento para la producción de cloro a partir de cloruro de hidrógeno, en el que se introducen una corriente que contiene cloruro de hidrógeno purificada, una corriente que contiene oxígeno nueva y una corriente que contiene oxígeno reconducida a una zona de oxidación, en la que tiene lugar la oxidación catalítica de cloruro de hidrógeno dando cloro, y en la que se obtiene una corriente de producto que contiene cloro, agua, oxígeno, dióxido de carbono y dado el caso gases inertes. Tras la separación de agua y cloruro de hidrógeno como ácido clorhídrico, secado, compresión y licuefacción parcial se obtienen una corriente de líquido que contiene cloro y una corriente de gas. Al menos una parte de la corriente de gas se alimenta a una unidad de separación por membrana para la formación de una corriente que contiene principalmente oxígeno, y la corriente que contiene oxígeno no reaccionado se devuelve a la zona de oxidación. El documento no contempla el uso de equipos de medida, ni de dispositivos de regulación o de unidades de control. El documento WO 2006/089877 A tampoco hace referencia al aseguramiento de la planta o al seguimiento de los requerimientos de la operativa de la planta.

Los documentos DE 195 35 716 A1, WO 2005/014470 A, WO 2004/037718 A y EP 0 518 553 A se refieren también al procedimiento para la producción de cloro a partir de cloruro de hidrógeno. Sin embargo estos documentos no describen equipos de medida, dispositivos de regulación o unidades de control; tampoco dan estos documentos al especialista en la técnica indicación alguna de una estrategia de control detallada.

Es objetivo de la invención proporcionar una optimización de los desarrollos de proceso en el procedimiento Deacon.

El procedimiento de acuerdo con la invención para la producción de cloro a partir de HCl se compone de las siguientes etapas de proceso:

a) compresión de la alimentación de gas HCl (corriente 1) en una etapa de compresión a una presión elevada;

b) purificación del gas de alimentación de HCl comprimido (corriente 2) en una etapa de purificación de gas HCl;

c) combinación de una corriente de retorno que contiene oxígeno (corriente 16) con la corriente de gas HCl purificada (corriente 3) dando una corriente de material de partida 4;

d) introducción de la corriente de material de partida reunida (corriente 4) en la zona de oxidación, en la que se hacen reaccionar HCl y oxígeno por una parte dando cloro y agua, y se obtiene una corriente de producto 5, que contiene cloro, oxígeno, HCl y agua;

e) introducción de la corriente de producto 5 en una etapa de proceso 33 para la separación de HCl y agua en forma de ácido clorhídrico acuoso (corriente 6) de la corriente de producto;

f) introducción de la corriente de producto 7 liberada al menos parcialmente del HCl y agua a una etapa de proceso para el secado adicional con reducción de la porción de agua en la corriente de gas;

g) introducción de la corriente de gas 8 seca obtenida de la etapa de secado en una etapa de compresión de cloro para el aumento de la presión de la corriente de gas 8 con formación de una corriente de gas 9 comprimida;

h) introducción de la corriente de gas 9 comprimida en una etapa para la separación al menos parcial del cloro contenido en el gas 9 (corriente 10) con formación de una corriente de gas 11, que contiene oxígeno no reaccionado;

i) purga de una corriente parcial 12 de la corriente de gas 11;

j) introducción de la corriente de gas 12 purgada en una etapa de tratamiento de gas residual;

k) combinación del gas que queda tras purgar una corriente parcial de la corriente de gas 11 con una corriente que contiene oxígeno fresco dando una corriente 16;

l) retorno de la corriente 16 a la etapa de proceso c) .

El procedimiento de acuerdo con la invención se caracteriza porque A) se proveen dispositivos de regulación del caudal ajustables en los conductos para la corriente de cloruro de hidrógeno purificada, la corriente de gas que queda tras la separación de cloro, la corriente parcial de gas que se introduce en la etapa de tratamiento de gas residual y la corriente que contiene oxígeno fresco, B) se proveen equipos de medida de presión después o en la etapa de proceso para la purificación de la corriente de cloruro de hidrógeno, en la separación de cloro así como en el conducto de la corriente que queda tras la separación de cloro después del dispositivo de regulación del caudal que se provee en esta corriente, C) se proveen equipos de medida de caudal en los conductos para la corriente de cloruro de hidrógeno purificado, la corriente de gas que queda tras la separación de cloro tras purga de una corriente parcial para el tratamiento de gas residual y la corriente que contiene oxígeno fresco,

D) se provee un equipo para la medida de la concentración de oxígeno en la corriente de gas que queda tras la separación de cloro tras la purga de una corriente parcial para el tratamiento de gas residual, E) se proveen ambas etapas de compresión, es decir, la compresión de cloruro de hidrógeno y la compresión de cloro ajustables en su rendimiento, y para el aseguramiento de un funcionamiento de los equipos ventajoso.

F) mediante una primera unidad de control la corriente de cloruro de hidrógeno purificada se mantiene a un caudal constante en esta corriente mediante regulación del dispositivo de regulación del flujo, G) mediante una segunda unidad de control la presión medida en o después de la etapa de proceso para la purificación de la corriente de cloruro de hidrógeno comprimida se mantiene a un valor constante mediante regulación de la compresión de cloruro de hidrógeno, H) mediante una tercera unidad de control la corriente que contiene oxígeno fresco se mantiene mediante regulación del dispositivo de regulación del caudal en la corriente que contiene oxígeno fresco a una relación de caudal constante respecto a la corriente de cloruro de hidrógeno purificada, I) mediante una cuarta unidad de control la relación de caudal citada anteriormente entre la corriente de cloruro de hidrógeno purificada y la corriente que contiene oxígeno se regula de modo que se mantiene constante el contenido en oxígeno, que se mide en la corriente de gas que queda tras la separación de cloro tras purga de una corriente parcial para el tratamiento de gas residual, J) mediante una quinta unidad de control la presión medida en la corriente de gas que queda tras la separación de cloro después del dispositivo de regulación del caudal provista en esta corriente se mantiene a un valor constante mediante la regulación del dispositivo de regulación del caudal para la corriente parcial introducida en el tratamiento de gas residual, K) mediante un sexto dispositivo de control la corriente de gas que queda tras la separación del cloro después de la purga de una corriente parcial para el tratamiento de gas residual se mantiene a un valor constante mediante regulación de la etapa de compresión de cloro, y L) mediante un séptimo dispositivo de control la presión medida en la separación de cloro se mantiene... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de cloro mediante una oxidación en fase gas catalizada de cloruro de hidrógeno con una corriente de gas que contiene oxígeno, constituido por las etapas de proceso:

a) compresión de la corriente de cloruro de hidrógeno (1) en una etapa de compresión de HCl (30) a una presión elevada;

b) purificación de la corriente de cloruro de hidrógeno comprimida (2) en una etapa de purificación de gas HCl (31) ;

c) combinación de una corriente de retorno que contiene oxígeno (16) con la corriente de cloruro de hidrógeno purificada (3) dando una corriente de material de partida (4) ;

d) introducción de la corriente de material de partida (4) en la zona de oxidación (32) , en la que se hacen reaccionar cloruro de hidrógeno y oxígeno por una parte dando cloro y agua, y se obtiene una corriente de producto (5) , que contiene cloro, oxígeno, cloruro de hidrógeno y agua;

e) introducción de la corriente de producto (5) en una etapa de proceso (33) para la separación de cloruro de hidrógeno y agua en forma de ácido clorhídrico acuoso (6) a partir de la corriente de producto (5) ;

f) introducción de la corriente de producto (7) liberada al menos parcialmente del cloruro de hidrógeno y agua en una etapa de secado (34) para el secado adicional con reducción de la porción de agua en la corriente de producto (7) ;

g) introducción de la corriente de gas (8) seca obtenida de la etapa de secado (34) en una etapa de compresión de cloro (35) para el aumento de la presión de la corriente de gas (8) con formación de una corriente de gas (9) comprimida;

h) introducción de la corriente de gas (9) comprimida a una etapa de separación (36) para la separación al menos parcial del cloro (10) contenido en el gas (9) con formación de una corriente de gas (11) , que contiene oxígeno no reaccionado;

i) purga de una corriente parcial (12) de la corriente de gas (11) ;

j) introducción de la corriente parcial (12) purgada de gas en una etapa de tratamiento de gas residual (37) ;

k) combinación del gas que queda tras purgar una corriente parcial (12) de la corriente de gas (11) con una corriente (15) que contiene oxígeno fresca con formación de una corriente de retorno (16) que contiene oxígeno;

l) retorno de la corriente de retorno (16) para la combinación de esta corriente (16) con la corriente de cloruro de hidrógeno purificada en la etapa de proceso c) , caracterizado porque A) se proveen dispositivos de regulación del caudal ajustables (50, 51, 52, 53) en los conductos para la corriente de cloruro de hidrógeno (3) purificada, la corriente de gas (11) que queda tras la separación de cloro, la corriente parcial de gas (12) que se introduce en la etapa de tratamiento de gas residual y en la corriente (15) que contiene oxígeno fresco, B) se proveen equipos de medida de presión (63, 61, 62) después o en la etapa de proceso (31) para la purificación de la corriente de cloruro de hidrógeno en la separación de cloro (36) así como en el conducto de la corriente (11) que queda tras la separación de cloro por detrás del dispositivo de regulación del caudal (51) que se provee en esta corriente, C) se proveen equipos de medida del caudal (71, 72, 73) en los conductos para la corriente de cloruro de hidrógeno purificado (3) , la corriente de gas (13) que queda tras la separación de cloro, tras la purga de una corriente parcial (12) para el tratamiento de gas residual, y la corriente (15) que contiene oxígeno fresco, D) se provee un equipo (81) para la medida de la concentración de oxígeno en la corriente de gas (13) que queda tras la separación de cloro, tras la purga de una corriente parcial (12) para el tratamiento de gas residual, E) se proveen ambas etapas de compresión, es decir, la compresión de cloruro de hidrógeno (30) y la compresión de cloro (35) , ajustables en su rendimiento, y para asegurarel funcionamiento ventajoso de los equipos, F) mediante una primera unidad de control (91) la corriente de cloruro de hidrógeno purificada (3) se mantiene a un caudal constante en esta corriente (3) mediante regulación del dispositivo de regulación del caudal (50) , G) mediante una segunda unidad de control (92) la presión medida en o después de la etapa de proceso (31) para la purificación de la corriente de cloruro de hidrógeno comprimida se mantiene a un valor constante mediante regulación de la compresión de cloruro de hidrógeno (30) , H) mediante una tercera unidad de control (93) la corriente que contiene oxígeno (15) se mantiene, mediante regulación del dispositivo de regulación del caudal (53) en la corriente (15) que contiene oxígeno fresco. a una relación de caudal constante respecto a la corriente de cloruro de hidrógeno (3) purificada, I) mediante una cuarta unidad de control (94) la relación de caudal citada anteriormente entre la corriente de cloruro de hidrógeno (3) purificada y la corriente que contiene oxígeno (15) se regula de manera tan precisa que se mantiene constante el contenido en oxígeno, que se mide en la corriente de gas que queda (13) tras la separación de cloro, tras la purga de una corriente parcial (12) para el tratamiento de gas residual, J) mediante una quinta unidad de control (95) la presión medida en la corriente de gas que queda (11) tras la separación de cloro (36) después del dispositivo de regulación del caudal (51) provisto en esta corriente, se mantiene a un valor constante mediante la regulación del dispositivo de regulación del caudal (52) para la corriente parcial (12) introducida en el tratamiento de gas residual (37) ,

K) mediante un sexto dispositivo de control (96) el caudal de la corriente de gas (13) que queda tras la separación del cloro, después de la purga de una corriente parcial (12) para el tratamiento de gas residual se mantiene a un valor constante mediante regulación de la etapa de compresión de cloro (35) , y L) mediante un séptimo dispositivo de control (97) la presión medida en la separación de cloro (36) se mantiene a un valor constante mediante regulación del dispositivo de regulación del caudal (51) en la corriente de gas (11) que queda tras la separación de cloro (36) .

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque la corriente de gas (11) o el gas que queda tras la purga de una corriente parcial (12) de la corriente de gas (11) se introduce en una etapa de proceso (38) para el lavado del gas.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque de la corriente de gas (11) que queda tras la separación de cloro (36) se purga una corriente parcial (17) adicional, que se comprime en una etapa de aumento de la presión (39) y luego se conduce a una etapa de recuperación de cloro (40) , en la que se separa el cloro contenido en esta corriente parcial (18) comprimida por destilación a baja temperatura y se alimenta como corriente de retorno (19) a la separación de cloro (36) y la corriente de gas (20) que queda se alimenta al tratamiento de gas residual (37) ;

se provee un dispositivo de regulación del caudal (54) ajustable en el conducto de la corriente de gas (20) que queda tras la etapa de recuperación de cloro (40) ;

se provee un equipo de medida del caudal (74) en la corriente parcial (17) adicional, que se conduce a la etapa de aumento de la presión (39) ;

se provee un equipo de medida de presión (64) en o después de la etapa de recuperación de cloro (40) , antes del dispositivo de regulación del caudal (54) para la corriente de gas (20) que queda después de esta etapa;

se provee la unidad de aumento de la presión (39) ajustable en su rendimiento; regulándose mediante un octavo dispositivo de control (98) la corriente parcial (17) adicional mediante el ajuste del rendimiento de la unidad de aumento de la presión (39) de modo que se minimiza la corriente parcial (12) anteriormente descrita para el tratamiento de gas residual (37) , y se mantiene constante mediante un noveno dispositivo de control (99) la presión medida en o después de la etapa de recuperación de cloro (40) mediante el ajuste del dispositivo de regulación del caudal 54.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se mide la concentración de oxígeno en la corriente de gas (11) que queda tras la separación de cloro, o en la corriente parcial (12) purgada para la etapa de tratamiento de gas residual, o en la corriente parcial (17) adicional purgada para la etapa de aumento de la presión, o en la corriente (14) que viene de la etapa de lavado de gas (38) , o en la corriente (16) tras la combinación de la corriente (14) con una corriente (15) que contiene oxígeno fresco.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la presión regulada mediante la segunda unidad de control (92) es de 200 a 2000 kPa (2 a 20 bar) , el contenido en oxígeno regulado por la cuarta unidad de control (94) es del 10 al 90 % en volumen, la presión regulada por la quinta unidad de control (95) es de 200 a 2000 kPa (2 a 20 bar) , y la presión regulada por la séptima unidad de control (97) es de 600 a 3000 kPa (6 a 30 bar) .

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque en la etapa de oxidación (32) se usa un catalizador de rutenio, de forma particular un catalizador a base de cloruro de rutenio y óxido de estaño como material soporte.