Procedimiento para producir cloro a partir de HCl.

Procedimiento para producir cloro mediante la oxidación de cloruro de hidrógeno con oxígeno en presencia de uncatalizador particulado en un reactor de lecho fluidizado,

donde el calor de la reacción de la oxidación exotérmica delcloruro de hidrógeno es disipado con agua que circula en los tubos de un intercambiador de calor de haz tubular,donde (i) en una fase de calentamiento el reactor de lecho fluidizado es calentado a una temperatura de operacióndentro del rango de 350 a 420°C y (ii) en una fase operativa el cloruro de hidrógeno se hace reaccionar con oxígenoa la temperatura de operación, caracterizado porque

(i-1) en una primera fase de calentamiento, el reactor de lecho fluidizado, a través de la introducción de nitrógenocaliente en el reactor, es calentado a una temperatura que se ubica por debajo de la temperatura de operación, y

(i-2) en una segunda fase de calentamiento, se introducen en el reactor de lecho fluidizado cloruro de hidrógeno yoxígeno y se hacen reaccionar, donde el reactor de lecho fluidizado es calentado a la temperatura de operación através del calor de la reacción de la oxidación exotérmica del cloruro de hidrógeno.

Procedimiento para producir cloro a partir de HCI

La presente invención hace referencia a un procedimiento para producir cloro mediante la oxidación de cloruro de hidrógeno en presencia de un catalizador particulado heterogéneo según el proceso de Deacon en un reactor de lecho fluidizado.

Un reactor de lecho fluidizado para producir cloro mediante la oxidación de cloruro de hidrógeno según el proceso de Deacon se describe por ejemplo en la solicitud DE-A 10 2004 014 677 (=WO-A-2005/092488) : el reactor de lecho fluidizado comprende un lecho fluidizado que contiene el catalizador particulado heterogéneo, el cual preferentemente presenta un componente metálico sobre un soporte oxídico, por ejemplo compuestos de rutenio o cobre en óxido de aluminio, en particular y-óxido de aluminio o a-óxido de aluminio, óxido de circonio, óxido de titanio o mezclas de los mismos. Los gases de la reacción son conducidos al lecho fluidizado mediante un distribuidor de gas, donde para controlar la distribución de temperatura al menos un intercambiador de calor se encuentra dispuesto dentro del lecho fluidizado.

La oxidación del cloruro de hidrógeno para la preparación de cloro en presencia de un catalizador particulado heterogéneo, según el proceso de Deacon, se realiza en un reactor de lecho fluidizado, preferentemente a temperaturas ubicadas dentro del rango de 350 a 450ºC y a presiones dentro del rango de 1 a 11 bar absolutos, en particular de 2 a 11 bar absolutos.

El agua en su estado hirviente es particularmente adecuada para disipar el calor de la reacción del lecho fluidizado, puesto que dicha agua puede absorber grandes cantidades de calor a una temperatura constante. La temperatura del agua se modifica en el momento de la evaporción. La temperatura de ebullición depende de la presión. Cuanto más elevada es la presión del agua hirviendo, más elevada es la temperatura de ebullición. De forma preferente, como intercambiador de calor se utiliza un intercambiador de calor de haz tubular.

Habitualmente, el calentamiento de un reactor de lecho fluidizado tiene lugar a través de la introducción de un flujo de gas inerte precalentado, por lo general nitrógeno. El flujo de nitrógeno es llevado a una temperatura elevada a través de la combustión de gas natural. Durante el calentamiento, los tubos del intercambiador de calor se bloquean, de manera que dentro de ellos no se encuentra ningún medio de transferencia de calor - por lo general agua. Cuando el reactor de lecho fluidizado ha alcanzado la temperatura deseada se aplica el medio de transferencia de calor a los tubos del intercambiador de calor, y los flujos de educto son introducidos en el reactor de lecho fluidizado para la reacción.

En el caso de una oxidación catalítica de cloruro de hidrógeno, el calentamiento del reactor de lecho fluidizado tiene lugar con nitrógeno caliente que se encuentra aprox. a 400ºC, el cual es introducido en el reactor de lecho fluidizado. Esto requiere tiempos de calentamiento prolongados hasta alcanzar la temperatura deseada del reactor, de 380ºC. Debido a la admisión del reactor, la temperatura máxima admisible del nitrógeno introducido para el calentamiento asciende a 450ºC. A esta temperatura puede producirse una sinterización no deseada del catalizador de lecho fluidizado. Si se aplica agua al intercambiador de calor recién al alcanzar la temperatura deseada del reactor de 380ºC, se producen entonces impactos de vapor (evaporación del agua a modo de impactos en los tubos del intercambiador de calor) . Esto puede ocasionar daños en el intercambiador de calor y, en el peor de los casos, también la rotura de los tubos.

Es objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para operar un reactor de lecho fluidizado, en donde el reactor de lecho fluidizado sea calentado en un tiempo comparativamente breve y sea llevado a una temperatura de operación.

Este objeto se alcanzará a través de un procedimiento para producir cloro mediante la oxidación de cloruro de hidrógeno con oxígeno en presencia de un catalizador particulado en un reactor de lecho fluidizado, donde el calor de la reacción de la oxidación exotérmica del cloruro de hidrógeno es disipado con agua que circula en los tubos de un intercambiador de calor de haz tubular, donde

(i) en una fase de calentamiento el reactor de lecho fluidizado es calentado a una temperatura de operación dentro del rango de 380 a 420°C y

(ii) en una fase operativa el cloruro de hidrógeno se hace reaccionar con oxígeno a la temperatura de operación, caracterizado porque

(i-1) en una primera fase de calentamiento, el reactor de lecho fluidizado, a través de la introducción de nitrógeno caliente en el reactor, es calentado a una temperatura que se ubica por debajo de la temperatura de operación, y

(i-2) en una segunda fase de calentamiento, se introducen en el reactor de lecho fluidizado cloruro de hidrógeno y oxígeno y se hacen reaccionar, donde el reactor de lecho fluidizado es calentado a la temperatura de operación a través del calor de la reacción de la oxidación exotérmica del cloruro de hidrógeno.

Durante la primera fase de calentamiento, el catalizador particulado de lecho fluidizado es fluidizado con un flujo de gas inerte, por lo general de nitrógeno. De forma preferente, en una primera fase de calentamiento (i-1) , el reactor de lecho fluidizado es calentado a una temperatura dentro del rango de 250 a 330°C.

El reactor de lecho fluidizado, en la primera fase de calentamiento (i-1) , es calentado a través de la introducción de nitrógeno caliente; de forma optativa, en combinación con el calentamiento del intercambiador de calor de haz tubular a través de un medio de transferencia de calor que circula en los tubos del intercambiador de calor.

En una forma de ejecución del procedimiento conforme a la invención, en la primera fase de calentamiento (i-1) , el reactor de lecho fluidizado es calentado a través de la introducción de nitrógeno caliente en el reactor. Por lo general, la temperatura del nitrógeno caliente al ser introducido en el reactor asciende de 300 a 500ºC, preferentemente de 350 a 450ºC, por ejemplo a 400ºC. La velocidad del gas (GHSV) , de forma preferente, se ubica dentro del rango de 39 a 240 h-1, en particular dentro del rango de 39 a 160 h-1. La GHSV se define como el flujo volumétrico de nitrógeno por volumen del lecho fluidizado.

En otra forma de ejecución de la invención, en una primera fase de calentamiento (i-1) , en una primera etapa el reactor de lecho fluidizado es calentado a través del calentamiento del intercambiador de calor de haz tubular, preferentemente a una temperatura de 250 a 280ºC, por ejemplo a 265ºC, y en una segunda etapa continúa siendo calentado a través de la introducción de nitrógeno caliente en el reactor, preferentemente a una temperatura ubicada dentro del rango de 310 a 330ºC, por ejemplo a 320ºC. Por lo general, el intercambiador de calor de haz tubular es calentado con vapor de agua que circula en los tubos del intercambiador de calor de haz tubular. Por lo general, la presión del vapor asciende de 16 a 165 bar y su temperatura, de forma correspondiente, de 205 a 350°C.

Después de alcanzar la temperatura deseada en la primera fase de calentamiento (i-1) , en una segunda fase de calentamiento (i-2) los eductos de la oxidación del cloruro de hidrógeno son introducidos en el reactor en presencia del catalizador de lecho fluidizado para la reacción. Por lo general, la relación molar del cloruro de hidrógeno es la siguiente: O2 entre 1 : 1 y 5 : 1. La mezcla de gases producidos puede contener hasta un 20 % en peso de nitrógeno. Por lo general contiene de 1 a 15 % en peso, preferentemente de 2 a 7 % en peso de nitrógeno. Durante el proceso de calentamiento, de forma preferente, la presión asciende de 2 a 11 bar, en particular de 3 a 6 bar. De forma preferente, la carga del catalizador se ubica dentro del rango de 0, 05 a 1 kg HCl / (kg Kat. • h) , en particular dentro del rango de 0, 1 a 0, 5 kg HCl / (kg Kat. •h) . La velocidad del gas (GHSV) , por lo general, se ubica dentro del rango de 39 a 480 h-1. El reactor de lecho fluidizado es calentado a la temperatura de operación a través del calor producido en la reacción de la oxidación exotérmica del cloruro de hidrógeno.

Durante la segunda etapa de calentamiento ya circula agua en los tubos del intercambiador de calor de haz tubular. De este modo se previene contra el peligro de la producción de impactos de vapor.

La oxidación catalítica del cloruro de hidrógeno continúa después de alcanzarse la temperatura de operación. Por lo general, la relación molar del cloruro de hidrógeno es la siguiente:... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para producir cloro mediante la oxidación de cloruro de hidrógeno con oxígeno en presencia de un catalizador particulado en un reactor de lecho fluidizado, donde el calor de la reacción de la oxidación exotérmica del cloruro de hidrógeno es disipado con agua que circula en los tubos de un intercambiador de calor de haz tubular,

donde (i) en una fase de calentamiento el reactor de lecho fluidizado es calentado a una temperatura de operación dentro del rango de 350 a 420°C y (ii) en una fase operativa el cloruro de hidrógeno se hace reaccionar con oxígeno a la temperatura de operación, caracterizado porque (i-1) en una primera fase de calentamiento, el reactor de lecho fluidizado, a través de la introducción de nitrógeno caliente en el reactor, es calentado a una temperatura que se ubica por debajo de la temperatura de operación, y

(i-2) en una segunda fase de calentamiento, se introducen en el reactor de lecho fluidizado cloruro de hidrógeno y oxígeno y se hacen reaccionar, donde el reactor de lecho fluidizado es calentado a la temperatura de operación a través del calor de la reacción de la oxidación exotérmica del cloruro de hidrógeno.

2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1, caracterizado porque el reactor de lecho fluidizado, en una primera fase de calentamiento (i-1) , es calentado a una temperatura dentro del rango de 205 a 350°C.

3. Procedimiento conforme a la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la temperatura del nitrógeno al ser introducido en el reactor se ubica ente los 300 y los 400°C.

4. Procedimiento conforme a una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la primera fase de calentamiento (i-1) el reactor de lecho fluidizado es calentado a través del calentamiento del intercambiador de calor de haz tubular con un medio de transferencia de calor que circula en los tubos del intercambiador de calor.

5. Procedimiento conforme a la reivindicación 4, caracterizado porque, en una primera fase de calentamiento, el intercambiador de calor de haz tubular es calentado con vapor de agua con una presión que se ubica dentro del rango de los 16 y los 165 bar, a una temperatura que se ubica dentro del rango de 205 a 350ºC.