Một trong những phương pháp sản xuất phosgene là sử dụng khí clo. Trong quá trình này, khí clo phản ứng với carbon monoxide để tạo ra phosgene và carbon dioxide. Phản ứng tỏa nhiệt và có thể được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao.
Cơ chế phản ứng:
Phản ứng giữa khí clo và carbon monoxide để tạo ra phosgene và carbon dioxide có thể được biểu diễn bằng phương trình sau:
Cl2 + CO → COCl2 + CO2
Phản ứng tỏa nhiệt và năng lượng giải phóng khoảng 38 kcal/mol. Phản ứng thường được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao để tăng sản lượng phosgene. Phản ứng cũng có thể đảo ngược và hằng số cân bằng của phản ứng là khoảng 0,1 ở nhiệt độ phòng.
Để chuyển dịch cân bằng về phía sản phẩm, phản ứng thường được thực hiện ở nhiệt độ và áp suất cao, nhiệt độ tối ưu cho phản ứng là khoảng 200-300°C, áp suất tối ưu là khoảng 1-2 atm.
Trang thiết bị cần thiết:
Thiết bị cần thiết để sản xuất phosgene bằng khí clo bao gồm bình phản ứng, máy tạo khí clo, nguồn carbon monoxide, hệ thống làm mát và hệ thống lọc.
Bình phản ứng thường được làm bằng thép không gỉ và được thiết kế để chịu được nhiệt độ và áp suất cao, bình được trang bị máy khuấy để đảm bảo các chất phản ứng được trộn đều, bình cũng được trang bị hệ thống gia nhiệt để duy trì nhiệt độ của bình phản ứng. sự phản ứng lại.
Máy tạo khí clo bao gồm một bình chứa chứa đầy NaCl và H2SO4, và một đầu ra khí được nối với bình phản ứng.
Nguồn carbon monoxide có thể thu được bằng cách đốt nóng than, than cốc hoặc khí tự nhiên trong điều kiện không có không khí. Sau đó, carbon monoxide được tinh chế bằng cách đưa nó qua máy lọc để loại bỏ tạp chất.
Hệ thống làm mát dùng để loại bỏ nhiệt sinh ra do phản ứng tỏa nhiệt.Hệ thống làm mát thường bao gồm bộ trao đổi nhiệt và hệ thống nước làm mát.
Hệ thống thanh lọc được sử dụng để loại bỏ các tạp chất khỏi phosgene được tạo ra.Hệ thống thanh lọc thường bao gồm một loạt các máy lọc và bộ lọc.
Biện pháp phòng ngừa an toàn:
Phosgene là một loại khí có độc tính cao, có thể gây suy hô hấp và tử vong ở nồng độ cao. Do đó, phải thực hiện một số biện pháp phòng ngừa an toàn khi sản xuất phosgene bằng khí clo.
Phản ứng nên được thực hiện ở khu vực thông gió tốt, tốt nhất là ở ngoài trời hoặc trong tủ hút. Bình phản ứng phải được trang bị van giảm áp để tránh quá áp. Bình phản ứng cũng nên được trang bị cổng lấy mẫu khí để theo dõi nồng độ phosgene trong bình.
Khí clo cũng rất độc hại và ăn mòn, do đó, máy tạo khí clo nên được vận hành ở nơi thông thoáng và người vận hành nên đeo thiết bị bảo hộ cá nhân thích hợp, chẳng hạn như mặt nạ phòng độc và găng tay.
Nguồn carbon monoxide cũng nên được xử lý cẩn thận, vì nó là khí độc có thể gây ngộ độc carbon monoxide. Khí carbon monoxide phải được tinh chế trước khi sử dụng để loại bỏ các tạp chất như sulfur dioxide và nitơ oxit, có thể sinh khí và phản ứng với prochlorine.
Hệ thống làm mát cũng phải được thiết kế để tránh rò rỉ và tràn nước. Nước làm mát phải được lưu thông qua bộ trao đổi nhiệt với tốc độ có thể loại bỏ nhiệt sinh ra do phản ứng. Nước làm mát cũng cần được theo dõi về độ pH, nhiệt độ và hàm lượng clo .
Hệ thống thanh lọc cũng nên được thiết kế để ngăn chặn rò rỉ và tràn ra ngoài. Bộ lọc và bộ lọc nên được thay thế thường xuyên để ngăn ngừa sự tích tụ tạp chất. Phosgene tinh khiết nên được bảo quản trong các thùng chứa thích hợp, chẳng hạn như thép không gỉ.
Tác động môi trường:
Việc sản xuất phosgene bằng khí clo có thể có tác động đáng kể đến môi trường. Khí clo là một loại khí nhà kính mạnh có thể góp phần làm thay đổi khí hậu. Khí clo cũng có thể phản ứng với nước để tạo thành axit clohydric, có thể gây ra mưa axit và hủy hoại hệ sinh thái.
Sản phẩm của phosgene cũng có thể dẫn đến việc giải phóng các khí độc hại, chẳng hạn như carbon monoxide, sulfur dioxide và nitơ oxit. Những khí này có thể gây ra các vấn đề về hô hấp, mưa axit và sương mù.
Để giảm thiểu tác động môi trường của việc sản xuất phosgene, có thể thực hiện một số biện pháp. Máy tạo khí clo có thể được thay thế bằng một tế bào màng sử dụng ít năng lượng hơn và tạo ra ít khí nhà kính hơn.
Hệ thống làm mát cũng có thể được thiết kế để sử dụng các chất làm mát không độc hại và không phản ứng, chẳng hạn như nước hoặc glycol.Hệ thống thanh lọc cũng có thể được thiết kế để thu giữ và tái chế các tạp chất, chẳng hạn như sulfur dioxide và nitơ oxit, để giảm lượng chúng thải ra môi trường. môi trường.
