Способ получения четыреххлористого углерода и тетрахлорэтилена

-(СОЮЗНА ОПИСДНЙ:а ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Лулаф р Сбюз СоветскихСоциалистическихРеспубпии 7 ь(53) УДК 547.412, ,723.07 (088.8) до делам нзобретеннй н открытнйОпубликовано 15.09.80. Бюллетень Рй 34 Дата опубликования описания 15.09,80Ъ А, В. Стеблев, А, И. Роэловский, и Ю. Е. Фролов(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧЕТЫРЕХХЛОРИСТОГО УГЛЕРОДА И ТЕТРАХЛОРЭТИЛЕНАИзобретение относится к химической технологии и.может быть использовано для произ.водства четыреххлоркстого углерода и тетрахлорэтилена, которые находят применение как растворителя, а также в промышленности осков. ного органического скйтеза .Известен способ получения различных хлорпроиэводных метана хлорированием метана хло. ром при повышенной температуре 11.К недостаткам процесса хлорирования мета 10 на относится нх многостадийность, сложность и громоздкость аппаратурного оформления, необ;-: ходимость применения внешнего обогрева, использования разбавителей и ограничения в соотношении комйонентов для предотвращения15 взрывов и образования сажи. Наиболее близким к предлагаемому по тех. ннческой сущности и достигаемому результату является способ совместного получения четы 20 реххлорнстого углерода, тетрахлорэтилена, гексахлорэтана, гексахлорбутадиена и гексахлорбензола путем сжигания смесей хлора с алканами, соцержащими 4-5 атомов углерода в молекуле,углерода, при мольком соотношении хлора и исходного углерода 17,2:1 %,Проведение процесса в пламени отличается простотой технологии к аппаратурного оформления, стабильностью и высокой интенсивное. тъю. При его применении отпадает необходн. мость в разбавителях и непосредственно используется тепло химической реакции, вследствие чего нет надобности в наружном обогреве. Это упрощает процесс, снижает расход топлива, иаслючает неравномерность распределе. ния температуры в реакционной среде и отложение углерода на станках реактора, позволяя неограниченно увеличить производительность. т 1 ри пламенном хлорировании гарантирована вэрывобеэопасностьпроцесса. Для сжигания смесей углеводорода с хлором допустимо использование горелок, аналогичных применяемым дпя сжигания смесей углеводородов с воздухом и кислородом.Однако при шкрокой гамме образующихся продуктов основными являются гексахлорбутади. ен к гексахлорбенэол. до 80 вес.%; выход же какболее ценных продуктов - тетрахлорэтиленаи четыреххлористого углерода не превосходит 16 и 6 вес.% соответственно от общего коли. 76331 чества полученных хлоруглеводородов.Способ предусматривает переработку алканов, содержащих 4.5 атомов углерода в молекуле; они являются более дорогим и менее доступным сырьем чем, например метан.Цель изобретения - повышение выхода наи. более ценных продуктов, селективности процесса и создание возможности использования более подходящего сырья, в частности метана.Поставленная цель достигается тем, что про-цесс получения четыреххлористого углерода и тетрахлорэтилена проводят в пламени горелки путем сжигания смесей метана с хлором при мольном отно 1 нении хлора к метану от 4,5- 11,5:1 и температуре горения от 1000 до 1600 С.Отличительными признаками способа явля. ется то, что хлорированию в пламени подверга. ют метан, при мольном отношении хлора к метану от 4,5-11,5:1 и температуре горения от 1000 до 1600 С.В диапазоне указанных граничных соотноше. ний хлора и метана достигается полное превра. щение исходного углеводорода в продукты реакции, причем их состав определяет исходное соотношение содержаний хлора и метана. Ес. ли требуется получить, главным образом, четы. реххлористый углерод сжигание проводят при мольном отношении хлора к метану равном 11,5:1(температура горения 1000 С); для преимущественного получения тетрахлорэтилена это отношение должно быть равно 4,5:1 (температура горения 1600 С). Если желательно получать четыреххлористый углерод совместно с тетрахлорэтиленом, процесс проводят при мольном отношении хлора к метину равном 6,1:1 (температура горения 1350 С). Режимы, проведения пламенного процесса в диапазоне граничных отнонений хлора к метану 4,511,5:1 при температуре горения 1000-1600 С иллюстрируются приведенными ниже примераПри мольном отношении хлора к метану больше указанного граничного, т. е. больше 11,5:1, устойчивое горение прекращается; если .это отношение меньше 4,5:1, сгорание бинарных смесей метана с хлором сопровождаетсяобразованием сажи.П р и м е р 1. Потоки хлора и метана,50 равные 2,84 и 0,056 г/мин (0,907 и 0,079 л/мин) ,соответственно, образуют после смешения одно,"ф родную горячую смесь с мольным отношением хлора к метану равным 11,5:1, имеющую температуру горения 1000 С. Смесь поступает нао 55 сжигание в горелку диаметром 0,3 см, Горелка находится в цилиндрической водоохлажцаемой камере диаметром 2,5, высотой 8,0 см, 54переходящей в водоохлаждаемую трубку длиной 8,0 и диаметром 1,0 см. Выше среза го. релки, на расстоянии 0,3 см, нормально пото. ку размещен стабилизатор пламени, имеющий форму стержня длиной 1,5 см и диаметром 0,3 см. Стабилизатор пламени необходим для создания устойчивого стационарного турбулентного пламени.Состав продуктов, реакции, как и для всех последующих примеров, определяют по данным хроматографического анализа и по содержанию НС 1 и С 1 з в растворе, образующемся при барботировании охлажденных продуктов сгорания через раствор иодистого калия.Чри сжигании укаэанной смеси. получают:г вес.% моль% СС 14 0,314 11,0 4,82 Сз С 14 О,О 13 0,45 0,19 Сз С 16 0,139 4,85 1,39 НС 1 0,5 17,3 31,8 61,8 С 1 з 1,93 66,4 Всего 2, 896 . 100,0 100,0 СС 14 0,498 Сз С 14 0,196 С С 1, 016 НС 1 1,07 С 1, 1,29 15,5 6,4 6,1 2,3 5,0 1,3 33,3 54,7 40,1 35,3 Всего 3,214 100,0 100,0 В этом случае основными целевыми про.дуктами являются четыреххлористый углерод В этом режиме основным целевым продук. том является четыреххлористый углерод, его выход равен 67,5 вес.% (74,4 моль%) от обшего количества полученных хлоруглеводоро. дов.П р и м е р 2. Потоки хлора и метана, равнве 3,1 и 0,114 г/мин (0,98 и 0,16 л/мин) соответственно, образуют после смешения однородную горячую смесь с мольным отношением хлора к метану равном 6,1:1, имеющую температуру горения 1350 С, Смесь поступает на сжигание в горелку, описанную в примере 1.При сжигании указанной смеси получают:г вес.% моль%763315 СС 14 1,3 15 3,6 0,16 0,954 20,7 6,81 СзС 6,0,06200,34 0,2 0,009 С,С 6,1,7 0,077 нс 6 1,910 42,6 66,1 1,424 31,2 25,39 Всего 100,0 4,564 100,0 Составитель Н, ГозаловаТехред А, Бойкас . Корректор В. Бутяга Редактор Н. Горват Заказ 6571/8Тираж 495, Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпнй 113035, Москва, Ж, Раушская.наб., д. 4/5Филиал ЧПП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 и тетрахлорэтилен в количестве 58,4 и22,8 вес.% (63,7 и 22,9 моль%) соответственноот общего количества полученных хлоруглеводородов,П р и м е р. 3. Потоки хлора и метана,равные 4,35 и 0,214 г/мин (1,37 и 0,3 л/мин)соответственно, образуют после смешения однородную горячую смесь с мольным отношениемхлора к метану равном 4,5:1, имеющую температуру горения 1600 С, Смесь поступает на 1 Оакигание в горелку, описанную в примере 1.При сжигании указанной смеси получают:г вес.% моль% В этом случае основным целевым продуктомявляется тетрахлорэтилен. Его выход равен78 вес.% (79 моль.%)от общего количестваполученных хлоруглеводородов ,Приведенные примеры подтверждают преимущества данного способа получения четыреххлорнстого углерода и тетрахлорэтиленасжиганием смесей метана с.хлором в горелке(по отношению к прототипу). Его применениеприводит к повышению выхода целевых продуктов до 67,5 вес,% 174,4 моль.%) для четыреххлористого углерода и 78 вес.% (79 моль.%)для тетрахлорэтилена против 6 и 16% соответственно по прототипу, а также к улучшениюселективности процесса и использованию более доступного исходного углеводородногосырья. Формула изобретения Способ получения четыреххлористого углерода и тетрахлорэтилена путем сжигания угле. водорода в смеси с хлором в пламени, при температуре 1000.1600 С при избыточном про тив стехиометрин мольном соотношении хлора и метана, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения выхода целевых продуктов и селективностн процесса, в качестве углеводорода, используют метан и процесс ведут при мольном соотношении хлора и метана 4,5- 11,5:1. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Несмеянова А, Н. Методы элементарнойхимии.М "Наука", 1973, с. 263.2. Патент США Яо 2960543, РЖХИМ, 1962,12 Л 25 (прототип).