光气的制备方法与流程

本发明涉及制备光气的连续方法以及用于实施所述方法的制备单元(productionunit)。

背景技术：

0、技术背景

1、光气是一种工业上羰基化反应、即在酰氯和异氰酸酯的制备中广泛使用的试剂。光气主要由一氧化碳和氯气在气相催化中产生，通常在活性炭催化剂上进行。由于放热反应，合成在冷却的反应器中进行，优选在管束式反应器中进行，其中催化剂填充在反应管中并且夹套空间中的冷却由液体或沸腾的冷却剂介质实现。

2、光气在催化剂(例如活性炭催化剂)存在下在一氧化碳和氯气的催化气相反应中根据下述反应式大规模制备，

3、

4、该反应剧烈放热，反应焓δh为-107.6kj/mol。为了除去反应热，反应通常在其中催化剂填充在管内的管束式反应器中进行(参见ullmann‘sencyclopedia of industrialchemistry的“光气(phosgene)”章节，第5版，第a19卷，第413页及后文，vchverlagsgesellschaft mbh,weinheim,1991)。一般而言，具有3至5mm粒径的粒状催化剂，用于典型内径为35至70mm、典型地为39至45mm的管道中。在该反应中，常常使用过量的一氧化碳以确保氯气全部被转化，并且产生主要不含氯气的光气，因为氯气会在随后使用光气时导致不希望的副反应。该反应可以在无压力的情况下进行，但通常在200-600kpa(2-6巴)的超压下进行。在此压力范围内，形成的光气可以在反应器之后冷凝，其中可使用冷却水或其他热载体(例如有机热载体)，这样，冷凝器可以更经济地运行。

5、通常，反应在40至50℃温度下开始，但是与高放热性有关的高反应速率导致形成远高于450℃的热点，常常高于500℃，如由christopher j.mitchell等人在用于光气的工业制造中碳催化剂的选择(selection of carbon catalysts for the industrialmanufacture of phosgene)，hunstman polyurethanes，catal.sci.technol.，2012，2109-2115中提及的。这些局部高温导致催化剂失活/消耗，例如通过在气流中存在氯气的存在下在反应管的长度上碳向四氯化碳的氯化。在如此高的温度下，氯气对于活性炭催化剂会产生强烈地作用。温度越高，形成的ccl4就越高，因此其在碳的损失和更强的氯化(更强的化学键)也就很值得注意。而且，除去大量的反应热需要反应器中有相应数量的单独的管。此外，含氯气的气氛中的高的热负荷会对管壁材料造成腐蚀侵蚀。这就要求更惰性以及因而更昂贵的管壁材料，还有冷却剂方面的强化传热。

6、总之，失活要求定期更换催化剂，并因此关闭生产设备。由于管子的数量和更高质量的材料，反应器的投资很高。因此，反应器中的热管理是在光气制备中实施安全且经济的方法必须的主要挑战之一。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种改进的制备光气的方法。特别地，有必要提供一种用于光气制备的新方法，该方法尤其通过增加催化剂的寿命和效率而具有高的生产率。令人惊讶地是，发现根据本发明，制备光气的方法具有高的生产率并且降低了关闭生产设备以更换催化剂的需要。

2、因此，本发明涉及一种制备光气的连续方法，包括

3、(i)提供包含一氧化碳(co)和氯气(cl2)的气流g1；

4、(ii)传送气流g1进入反应区z1，使气流g1与包含在所述反应区z1中的催化剂c1接触，从而获得包含光气、以及一氧化碳和氯气中的一种或多种的气流gp，并且从所述反应区z1中移出气流gp；

5、(iii)将气流gp分流，获得包含气流g2和气流gr的至少两股气流，g2和gr具有与gp相同的化学组成，其中气流gr的质量流量f(gr)相对于气流g2的质量流量f(g2)的比率，f(gr):f(g2)，在0.1:1至20:1的范围内；

6、其中在连续方法的标准操作模式期间，根据(i)提供气流g1包括：

7、将g1制备为包含至少两种气流的混合物，所述至少两种气流包含气流gr和j种气流g0(k)，其中k＝1，...j，其中j种气流g0(k)在总体上包含一氧化碳(co)和氯气(cl2)并且其中j在1至3的范围内。

8、优选j为1或2，更优选为2。

9、优选地混合物由上述定义的至少两种气流组成。

1.一种用于制备光气的连续方法，包括

2.根据权利要求1所述的方法，其中j为1或2，优选为2。

3.根据权利要求1或2的方法，其中f(gr):f(g2)在0.2:1至10:1范围内，优选在0.25:1至4:1范围内，更优选在0.3:1至3:1范围内，更优选在0.3:1至1.5:1范围内，或更优选在5:1至8:1范围内。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在连续方法的标准操作模式期间，根据(i)提供气流g1包括：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在连续方法的标准操作模式期间，根据(i)提供气流g1包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其中根据(i)，气流gr与合并的两种气流g0(1)和g0(2)的混合在混合设备中进行，其中所述混合设备是喷射器、静态混合器或动态混合器，优选喷射器。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中在合并的气流g0(1)和g0(2)中，氯气的摩尔量与一氧化碳的摩尔量的摩尔比率在0.6:1至0.999:1范围内，优选在0.7:1至0.98范围内，更优选在0.85:1至0.95:1范围内。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在连续方法的标准操作模式期间，根据(i)提供气流g1包括：

9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在连续方法的标准操作模式期间，根据(i)提供气流g1包括：

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中反应区z1包括含有催化剂c1的反应器，其中反应器优选为包括一根或多根管的管式反应器，所述催化剂c1填充在所述一根或多根管中。

11.根据权利要求10所述的方法，其中反应器中的气流为至多450℃，优选至多400℃，更优选至多350℃，优选地所述温度使用多点式热电偶进行测量。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，还包括，

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中催化剂c1是碳催化剂，优选活性炭催化剂。

14.根据权利要求13所述的方法，其中催化剂c1包含、优选为包含碳、微孔和中孔的多孔材料，其中所述微孔具有小于2nm的孔径，优选根据din 66135-2测定；并且其中所述中孔的孔径在2nm至50nm范围内，优选根据din 66134测定；

15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，还包括

16.一种用于实施根据权利要求1至15中任一项所述的方法的制备单元，其包括

17.根据权利要求16所述的制备单元用于连续制备光气的用途。