JPH0613454B2 - 塩素の除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、混合物中に存在する塩素を除去する方法に関
するものである。さらに詳細には、少なくとも１つの置
換塩素で飽和されていない有機物を含む混合物中に存在
する塩素を除去する方法に関するものである。

従来の技術 溶解した遊離塩素を含む化合物と、塩素で飽和されてい
ない有機化合物との混合物は化学工業においてよくみら
れる。例としては、トリクロロエタンの合成プロセスが
ある。アメリカ合衆国特許第3,474,018号に記載された
1,1,1-トリクロロエタンの合成方法では、溶解した塩素
を含むクロロエタン混合物から塩化エチルを分離する工
程が含まれている。塩素を含むこのような混合物の蒸留
では腐蝕が問題となる〔カークオスマー(Kirk Othmer)
第三版、第１巻、835ページ以降参照〕。塩素の存在に
よる腐蝕の問題についてはアメリカ合衆国特許第3,344,
197号にも記載されている。また、塩素の量が微量にな
ればなるほど蒸留で塩素を除去するのは難しくなる。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、クロロアルカンとHClと塩素との混合
物中に存在する痕跡量の塩素を蒸留に頼らないで完全に
除去する方法を提供することにある。

課題を解決するための手段 本発明はクロロアルカンと、HClと、塩素との混合物中
に存在する少量の塩素を除去する方法において、HClを
分離するための蒸留塔のストリッピング部分で、置換塩
素で飽和されていない少なくとも一種のクロロアルカン
を存在させて、上記混合物をラジカル塩素化することを
特徴とする方法を提供する。

作用 上記混合物は溶剤を含んでいてもよい。

置換塩素で飽和されていないクロロアルカンとは塩素で
置換可能な少なくとも１つの水素原子を有する物質であ
る。

本発明は塩素を任意の比率で含む混合物に適用できる
が、特に極く微量の塩素を含む混合物に適用するのが好
ましい。混合物が多量の塩素、すなわち５〜10重量％の
塩素を含んでいる場合には、混合物をフラッシュ蒸発お
よび／または蒸発／分別凝縮さらには分留で処理した大
部分の塩素を除去しておくことができる。

本発明は５重量％以下、大抵の場合は0.1重量％以下の
塩素を含む混合物に適用するのが望ましい。

この混合物は遊離塩素を消費するのに充分な量の置換塩
素で飽和されていない一種以上のクロロアルカンを含ん
でいなければならない。

なお、ラジカル塩素化反応自体は公知の反応である。

このラジカル塩素化反応は、化学的に開始するか、光化
学的に開始することができる。化学的に反応を開始する
場合には、塩素化反応用の公知の開始剤を用いることが
できる。

この開始剤の一例としては、例えば、2,2′−アゾビス
イソブチロニトリルまたは2,2′−アゾビス−2,3−ジメ
チルバレロニトリル等のジアゾ化合物、あるいは過酸化
ラウロイルまたは過酸化ベンゾイル等の過酸化化合物を
挙げることができる。これらの化合物は一般にそのま
ま、または溶液状、特にクロロアルカン溶液の形で用い
られる。

本発明方法では、トルエン中での解離定数が５×10^-7〜
５×10^-4／秒、さらに好ましくは10^-6〜２×10^-4／秒の
開始剤を用いた場合に、塩素１モル当たり10^-2〜２×10
^-6、さらに好ましくは５×10^-3〜10^-5モルの開始剤を用
いることによって、一般に99％、さらに正確には99.5％
以上の塩素転化率を達成することができる。

また、光化学的に反応を開始させる場合には、輝度（光
源のアーク長さに対応するエンベロップの外側表面積に
対するエミッタの総電力）が0.5〜２Ｗ／cm²で且つ光電
放射に対応する消費電力が0.1〜100Wh／塩素１モル、特
に、0.5〜70Wh／塩素１モルにすることによって、99％
以上、さらに正確には99.5％以上の塩素転化率を達成す
ることができる。

上記の反応は任意の容器、例えば、タンク、パイプ、蒸
留塔のトレー、蒸留塔のリボイラー等で行うことができ
る。この反応は、開始剤が混合物全体によく分布または
拡散され且つ塩素が前記比率で消費されるのに必要な時
間だけ保持するだけで行うことができる。

上記の反応操作は、気相または液相で行うか、部分的に
液体状態の混合物を用いて行うことができる。この操作
は、広い範囲の温度下で行うことができるが、20℃以
上、さらには好ましくは40〜100℃の温度下で行うのが
望ましい。塩素の分散エネルギーは温度の上昇と共に高
くなる。50℃以上の温度の場合には、全ての塩素が消費
されるのに必要な滞留時間は一般に数秒から１時間の間
である。またこの操作は、広い範囲の圧力下で行うこと
ができるが、一般に１〜50バール、さらに好ましくは７
〜13バールの圧力下で行う。

本発明は、特にクロロアルカンの混合物に有利に適用す
ることができる。クロロアルカンの合成では、アルカン
または塩素で置換可能な座が残っているクロロアルカン
に塩素を反応させる。これらのアルカンおよびクロロア
ルカンは気相状態でも液相状態でもよい。この液相は溶
剤を含んでいてもいなくてもよい。この合成反応の終了
時には、ある程度置換されたアルカンおよび／またはク
ロロアルカンと、塩酸と、未反応塩素と、場合によって
は溶剤とが得られる。その後、クロロアルカンは分離さ
れて、それ自体が純粋な物質として回収されるか、ある
いはこの合成反応の他の部分へ再循環される。このよう
な方法は、例えば、ヨーロッパ特許出願第128,818号お
よびイギリス国特許出願第2,158,067号に記載されてい
る。

この合成では、反応器から取り出した液状、気体状また
は液体と気体とが混ざった生成物、すなわちクロロアル
カンと、HClと、塩素との混合物が一連の蒸留塔で処理
される。すなわち、先ず、クロロアルカンから塩素が分
離され、次いで各クロアルカンの分離が行われる。塩素
は、クロロアルカンからHClを分離するための蒸留塔の
ストリッピング部分に濃縮される。

本発明は上記蒸留塔のストリッピング部分に存在する混
合物に適用することができる。この場合には、化学的反
応開始剤を上記の蒸留塔中に注入するか、あるいは紫外
線照射器を上記蒸留塔中に設置しておけばよい。

好ましくは、（ｉ）蒸留塔の一つのトレー、充填塔の場
合には分配トレーから液状の混合物を取り出し、(ii)こ
の混合物をラジカル塩素化し、次いで、(iii)塩素を除
去した混合物を再度蒸留塔に再注入するのが望ましい。

以下、本発明方法の一実施態様を添付の図面を用いて説
明する。

リボイラー(11)および還流冷却器(12)を備えた蒸留塔(1
0)に、(1)からクロロアルカンと、HClと、塩素との混合
物を供給する。HClは(2)から、クロロアルカンは(3)か
らそれぞれ抜き出す。

塩素化反応器(13)には、導管(4)を介してｎ＋１番目の
トレーから抜き出した液体を供給する。溶解HClを含ん
だ液相は反応器(13)から導管(5)を介して蒸留塔のｎ番
目のトレー上に戻される。導管(6)は反応器(13)の気相
と蒸留塔(10)の気相とを連結している。反応器(13)には
一つ以上の紫外線照射器(14)が備えられている。この紫
外線照射器を作動させた場合には、上記の２つの流れ
(2)と(3)の中には塩素が含まれなくなる。すなわち、流
れ(1)に存在していた塩素が消費されたことになる。紫
外線照射器を作動させない場合には、流れ(1)中に存在
する塩素がクロアルカンの流れ(3)に入ってくる。

本発明は、さらに、直列に配置した２つの反応器を用い
たクロロアルカンの合成方法に関するものである。

この合成方法の特徴は、 (a)第１反応器中でラジカル塩素化によってクロロアル
カンを合成し、 (b)得られた生成物を処理して未反応塩素を濃縮し、 (c)これによって得られた塩素と、置換塩素で飽和され
ていない少なくとも１つのクロロアルカンとを含む混合
物をラジカル塩素化してこの混合物に存在する塩素を除
去することにある。

直列に配置した反応器の中の第１反応器は必ずしも単一
の反応器である必要はなく、例えば、ヨーロッパ特許出
願第128,818号に記載されているような２つの並列な１
組の反応器、またはイギリス国特許第2,158,067号に記
載のループ型反応器のような一連の反応装置であっても
よい。反応物と塩素とはこの第１反応器中に導入され
る。この第１反応器からはHClと、クロロアルカンと、
未反応塩素とを含む混合物が得られる。得られた各生成
物は蒸留により分離することができる。HClは最も揮発
性が高いので、最初に分離され、次に、塩素飽和度が最
も低く且つ揮発性が最も高いものから順次クロロアルカ
ンが分離され、蒸留の最後には飽和クロロアルカンが分
離される。塩素は不飽和のクロロアルカンに随伴され
る。段階(a)で抜き出された生成物中に存在する塩素は
蒸留によって濃縮される。遊離塩素を含むこの生成物の
蒸留は、製品として要求される純度に応じて行われる。
しかし、この蒸留は腐蝕を伴う。

本出願人は、置換塩素で飽和されていないクロロアルカ
ンを含む上記混合物中に存在する塩素を、腐蝕を伴う上
記の難しい分離を避けて、除去することを考えたもので
ある。

本発明の望ましい態様では、段階(a)からのHClと、塩素
と、クロロアルカンとの混合物（この一部は気体状であ
ってもよい）を従来の蒸留塔に導入する（段階(b)）。
この蒸留塔の頭部からはHClを取り出し、理論段の高
さ、好ましくは温度40〜100℃のストリッピング部分で
上記の段階(c)を実施し、底部からクロロアルカンを抜
き出す。

この方法の利点は、塩素が過剰であるか否かを厳密に監
視することなく、上記段階(a)でラジカル塩素化を行う
ことができる点にある。もう一つの利点は、温度が最も
高い分離塔の下部に塩素が存在しないようにすることが
できる点にあり、これによって、腐蝕の問題をを抑える
ことができる。さらに他の利点は、次段の蒸留塔の頭部
で得られる最も軽いクロロアルカン中に含まれる塩素の
含有率を低くすることができる点にある。また、その他
の利点としては、副生物HClが反応生成物から直ちに分
離されることにある。すなわち、HClは蒸留塔の頭部か
ら抜き出され、底部からは塩素を含まないクロロアルカ
ンを得ることができる。

実施例 添付の図に示す装置を用いる。蒸留塔は50枚のトレーを
備え、反応器(13)は18番目と19番目トレー（蒸留塔の底
部から番号付けを行う）の間に設置される。この反応器
(13)は直径が0.2ｍ、高さが3.8ｍの竪形管の形状をして
おり、内部に10kWの紫外線照射器を備えている。

有効蒸留塔圧力は12バールであり、頭部の温度は−25
℃、底部の温度は114℃である。

供給流(1)は以下の組成であった。

HCl 28％ CH₃Cl 8.5％ CH₂Cl₂ 16.1％ CHCl₃ 26.4％ CCl₄ 21％ Cl₂ 400ppm （百分率は重量％である）。

処理量は28,250kg／時であり、供給点は35番目のトレー
であった。流れ(2)と(3)には全く塩素が含まれていない
ことが確認された。

【図面の簡単な説明】

添付の第１図は本発明方法を実施するのに使用可能な装
置の概念図。 （図中符号） １：混合物の供給点、２：HCl流、 ３：クロロアルカン流、10：蒸留塔、 11：リボイラー、12：還流冷却器、 13：反応器、14：紫外線照射器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−2922（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−84032（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クロロアルカンと、HClと、塩素との混合
   物中に存在する少量の塩素を除去する方法において、 HClを分離するための蒸留塔のストリッピング部分で、
   置換塩素で飽和されていない少なくとも一種のクロロア
   ルカンを存在させて、上記混合物をラジカル塩素化する
   ことを特徴とする方法。
2. 【請求項２】上記混合物が５重量％以下の塩素を含む特
   許請求の範囲第１項に記載の方法。