CN101500970A - 生产1,2-二氯乙烷的方法 - Google Patents
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Abstract
从一种乙烷流开始生产1,2-二氯乙烷的方法,根据该方法:a)使该乙烷流经受一种催化性氧化脱氢作用产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的一种气体混合物;b)任选将所述气体混合物洗涤并且干燥,由此产生一个干燥的气体混合物;c)在一个可任选的额外的纯化步骤之后,然后将该干燥的气体混合物传送至供应有一种氯气流的一个氯化反应器,这样至少10%的乙烯被转化成1,2-二氯乙烷;d)将在该氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷可任选地从得自该氯化反应器的产品流中分离;e)得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经可任选地提取了1,2-二氯乙烷,被传送至一个氧氯化反应器,其中大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷,在可任选地使后者经受一个吸收/解吸步骤e’)之后,如果先前没有提取的话,则在这一过程中将在该氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷可任选地进行提取;f)将在该氧氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷从得自该氧氯化反应器的产品流中分离并且可任选地加入到在该氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷中;g)得自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了1,2-二氯乙烷,可任选地包含一个额外的先前在步骤b)至f)之一中引入的乙烷流,该产品流在已被可任选地吹扫了气体之后和/或在为消除其中所含的氯化产物的一个可任选的额外处理之后被可任选地再循环至步骤a)。
Description
本发明涉及一种生产1,2-二氯乙烷(DCE)的方法,一种生产氯乙烯(VC)的方法以及一种生产聚氯乙烯(PVC)的方法。
DCE通常是使用氯化氢(HCl)和一种氧源通过乙烯的氧氯化,或者使用氯通过乙烯的直接氯化来制备。因此通过热解对DCE的脱氯化氢作用导致生产出VC时释放出HCl。氧氯化和氯化通常平行地进行,并且在该热解中产生的HCl用在该氧氯化中。
迄今为止,一般使用纯度超过99.8%的乙烯生产DCE。这种非常高纯度的乙烯是通过不同石油产品的热裂解而获得,随后进行多种复杂和昂贵的分离操作,以便从裂解的其他产品中分离出乙烯并且获得一种非常高纯度的产品。
由于和生产这种高纯度的乙烯相关的高成本,以及还有在缺乏可获得的乙烯能力的一些有利的地区设计出通过DCE来生产VC的方法所能够具有的优点,已经考虑了使用纯度低于99.8%的乙烯来生产1,2-二氯乙烷的不同方法。这些方法通过简化分离从石油产品裂解得到的产品的过程并因此去掉了对DCE的生产无益的复杂分离而具有减少成本的优点。
因此,已经设计了从通过简化的乙烷裂解生产的纯度低于99.8%的乙烯起始来生产DCE的不同方法。
例如,专利申请WO 00/26164描述了一种对通过简化的乙烷裂解获得的乙烯进行氯化来生产DCE的方法,该氯化是在乙烷裂解过程中得到的杂质的存在下而没有任何其他纯化时进行。
专利申请WO 03/48088本身描述了通过乙烷的脱氢作用生产DCE的一种方法,其形成了由乙烷、乙烯和包括氢的杂质组成的一种馏分,然后使该馏分经受氯化和/或氧氯化。
这些方法具有以下缺点:所获得的乙烯不能用于一个组合的乙烯氯化/氧氯化过程,因为该乙烯含有杂质,这些杂质在该氧氯化反应过程中的存在可能引起操作问题,即由于重产物造成的催化剂中毒和存在的氢的一种不经济的转化。这种氢转化将消耗高纯度的氧,因此该氧将为一种不希望的反应所牺牲并且在氢转化为水的过程中释放出很高的反应热。然后这种转化将限制该氧氯化反应器的能力,通常与热交换能力有关。因此为了保证热交换面积以及因此由于该混合物中氢的存在引起的反应器容积,将必须花费非常高的投资。
在申请WO 03/48088中描述的所采取的在一个单独反应器中燃烧氢的选择没有解决该困难,因为它需要大量(相对于氢的一个化学计算量)的氧,并且也需要一个大的表面积来消除这种燃烧热。因此,它消耗大量乙烯并可能具有与安全相关的问题。最后,除去所生成的水导致生产成本的增加。
通过乙烷而不是乙烯的氧氯化获得VC的方法也是已知的。到目前为止,此类方法还没有找到一种工业应用,因为当它们在高温下进行时,它们导致所用的反应物的损失以及分离和破坏副产物的成本的一个中等的选择性,并且它们的特征还在于这些材料在一种腐蚀性氧氯化介质中表现的问题。最后,经常会遇到与所用催化剂的表现相关的由于它们的组分逐渐蒸发而引起的问题,以及与这些组分在交换器束的冷表面上的沉积相关的问题。
本发明本身的一个目的是提供一种使用具有纯度低于99.8%的乙烯的方法,该方法具有减少与生产更高纯度的乙烯相关的成本的优点并且具有避免上述问题的优点。
为此,本发明涉及起始于一种乙烷流的生产DCE的一种方法,根据该方法:
a)使该乙烷流经受催化性氧化脱氢作用产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的一种气体混合物;
b)任选将所述气体混合物洗涤并且干燥由此产生一种干燥的气体混合物;
c)在一个任选的额外的纯化步骤之后,然后将该干燥的气体混合物传送至一个供应有氯气流的氯化反应器,这样至少10%的乙烯被转化成1,2-二氯乙烷;
d)将在该氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷可任选地从得自该氯化反应器的产品流中分离;
e)得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经可任选地提取了该1,2-二氯乙烷,被传送至一个氧氯化反应器,其中大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷,在可任选地使后者经受一个吸收/解吸步骤e’)之后,如果先前没有提取的话,则在此过程中将在该氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷可任选地进行提取;
f)将在该氧氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷从来自该氧氯化反应器的产品流中分离并且可任选地加入到在该氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷;
g)来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了1,2-二氯乙烷,可任选地包含一个额外的先前在步骤b)至f)之一中引入的乙烷流,该产品流在已被可任选地吹扫了气体之后和/或在为消除其中所含的氯化产物的一个可任选的额外处理之后被可任选地再循环至步骤a)。
根据本发明的方法的步骤a),使该乙烷流经受催化性氧化脱氢作用产生含有乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的一种气体混合物。
经受催化性氧化脱氢作用的乙烷流可以是或者不是化学纯的。所用的乙烷流可以包含高达70vol%的其他气体,例如甲烷、氢气、乙烯、氧气、氮气和碳氧化物类。
所用的乙烷流有利地包含至少80vol%,优选至少90vol%,特别优选至少95vol%并且更特别优选至少98vol%的乙烷。如果必要的话,该乙烷可以在任何已知的装置中从具有更高沸点的次级化合物中分离,例如通过吸收、提取、扩散或蒸馏。
进行催化性氧化脱氢作用的乙烷流可以是市售的乙烷源,也可以是来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了1,2-二氯乙烷,该产品流可任选地包含加入到步骤b)至f)之一并且在步骤g)中再循环的一个额外的乙烷流,或这二者的混合物。
术语“催化性氧化脱氢(ODH)”,也称作催化氧化性脱氢,应理解为是指在一种催化剂的存在下用氧气对乙烷进行部分氧化。
ODH可以在650℃高至800℃以上,低于热裂解温度范围的一个温度下进行,或者在低于或者等于650℃的温度下进行。
步骤a)进行的压力有利地是至少1,优选至少1.5并且特别优选至少2巴绝对压力。有利地是最高16,优选最高11并且特别优选最高6巴绝对压力。
引入的氧可以是氧气或者是含有氧气并带有其他惰性气体的一种气体,例如空气。优选使用氧气。该氧气可以是或者不是化学纯的。因此,有可能使用含有至少99vol%氧气的一种非常纯的氧气源,也可以使用含有低于99vol%氧气的一种氧气源。在后者的情况下,所用的氧气有利地包含高于90vol%并且优选高于95vol%的氧气。特别优选含有从95vol%至99vol%氧气的一种氧气源。
基于乙烷的量,所引入的氧气的量有利地是从0.001至1mol/mol,优选从0.005至0.5mol/mol并且特别优选从0.05至0.3mol/mol。
ODH可以在任何已知的装置中进行。有利地,ODH在一个反应器内或者具有一个或多个床层的固定床类型的一系列反应器中进行,在这些床层之间可以进行一个热调节步骤,或者在一个反应器或者一系列流体床类型的反应器中进行,优选绝热的或者在反应器内部(浸入在催化床内的多管反应器或热交换器)或外部使用一种辅助体体进行温度控制。这些反应物在引入该反应区之前预先混合。一种或多种反应物还可以不同地加入,例如在一个多床反应器的各床层之间。该反应器可以配有预热装置和控制反应温度所必要的任何装置。一种交叉交换器有利地可以使生成的产品的热能回收来再加热进入的产品。
根据本发明可以使用不同催化系统来进行ODH。
因此,可以提及基于碱土金属氧化物的催化剂,例如通常在高于600℃的温度下操作的Li/MgO催化剂。还可以提及基于镍(Ni)的催化剂。含有钼(Mo)和/或钒(V)的催化剂具有一个特别的优点。这些催化剂通常基于这些元素的氧化物。此外,它们有利地包含另外的其他元素,例如Cr、Mn、Nb、Ta、Te、Ti、P、Sb、Bi、Zr、Ni、Ce、Al、Ca或W。
更特别有利的是基于钒(V)的催化剂。
优选含有V和选自下组的至少一种其他元素的混合氧化物,该元素选自Mo、W、Nb、Ta、Te、Ti、P、Sb、Bi、Zr、Ni、Ce、Al和Ca。
特别优选含有Mo和V、W和V或者Mo、W和V的混合氧化物。
在含有Mo和V的那些化合物中,可以提及Mo-V-O、Mo-V-Zr-O、Mo-V-Ta-Sb-Zr-O、Mo-V-Ta-Sb-O、Mo-V-Nb-Te-O、Mo-V-Nb-Bi-Ni-O、Mo-V-Nb-Bi-O、Mo-V-Nb-Ni-O、Mo-V-Nb-Sb-Ca-O、Mo-V-Ta-Al-O、Mo-V-Ta-O、Mo-V-Al-O、Mo-V-Sb-O、Mo-V-Nb-O和Mo-V-Nb-Sb。
在含有W和V的那些化合物中,可以提及W-V-O、W-V-Nb-O和W-V-Ta-O。
在含有Mo、W和V的那些化合物中,可以提及Mo-W-V-Ta-Te-Ti-P-Ni-Ce-O、Mo-W-V-Ta-Te-Ti-P-O、Mo-W-V-Te-Ti-P-Ce-O、Mo-W-V-Te-Ti-P-Ni-O、Mo-W-V-Te-Ti-P-O、Mo-W-V-Te-Ti-O、Mo-W-V-Te-P-O、Mo-W-V-Te-O、Mo-W-V-Ta-Te-Ti-P-Ni-Ce-O、Mo-W-V-Ta-Te-Ti-P-O、Mo-W-V-Te-Ti-P-Ce-O、Mo-W-V-Te-Ti-P-Ni-O、Mo-W-V-Te-Ti-P-O、Mo-W-V-Te-Ti-O、Mo-W-V-Te-P-O、Mo-W-V-Te-O、Mo-W-V-Nb-O、Mo-W-V-Sb-O、Mo-W-V-Ti-Sb-Bi-O、Mo-W-V-Ti-Sb-O、Mo-W-V-Sb-Bi-O、Mo-W-V-Zr-O、Mo-W-V-Nb-Ta-O、Mo-W-V-Nb-O和Mo-W-V-O。
也可以使用Ta-Ni-O、Nb-Ni-O和Nb-Ta-Ni-O催化剂。
用于ODH的催化剂可以有或者没有载体。在有载体的情况下,有可能使用的载体包括硅石、氧化铝、氧化钛、碳化硅、氧化锆以及它们的混合物,例如混合的氧化物。
用于ODH的催化剂有利地是耐DCE的。
所用的催化剂可以置于一个床层上或置于管内或那些管外,这样通过在这些管周围或者流经这些管的一种流体来达到温度控制。
该乙烷流的ODH产生含有乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的一种气体混合物。这些二级组分可以是一氧化碳、二氧化碳、氢气、各种含氧的化合物例如乙酸或醛类、氮气、甲烷、氧气、可任选地乙炔以及可任选地包含至少3个碳原子的有机化合物类。
根据本发明的方法的一个第一变体,ODH发生在650℃高达800℃以上的温度。
根据本发明的方法的一个第二变体,ODH发生在低于或者等于650℃的温度。
有利地,ODH发生在低于或者等于600℃的温度,优选低于或者等于550℃,特别优选低于或者等于500℃,更加特别优选低于或者等于450℃并且最特别优选低于或者等于400℃。在200℃和400℃之间的一个温度是特别有利的。
在这种情况下,根据本发明的方法具有产生非常少量的氢气的优点,该氢气对于多种缺点有责任。
根据这一第二变体,有利地是ODH使之不可能产生棘手量的重化合物,这些重化合物的具有多个碳原子(大于或等于3),例如丙烯和分子量大于丙烯分子量的烯烃类。
首选根据本发明的方法的该第二变体。
根据本发明的方法的步骤b),将在步骤a)中得到的所述气体混合物可任选地洗涤并且被干燥,由此产生一种干燥的气体混合物。
步骤a)中得到的气体混合物可以进行或者可以不进行洗涤。优选是进行洗涤。步骤a)中得到的气体混合物的洗涤可以通过任何已知的方式进行。优选地,使用一种水性洗液进行,优选碱性洗液,或者使用一种非水性洗液。在这些水性洗液中,可以提及氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和氢氧化钠。在这些非水性洗液中,可以提及甲基吡咯烷酮、重油和甲醇。通过这种操作,固体类例如煤,硫化合物,二氧化碳,比乙烯、乙炔重的饱和或不饱和烃类、酸类例如乙酸或氯化氢,以及醛类,被有利地除去。
然后,该气体混合物的干燥可以通过任何已知的方式进行。优选地,干燥通过在气体压缩结束时冷却和/或通过在一种固体干燥剂(例如分子筛、氧化铝或石灰)上吸附进行。
洗涤步骤(当其进行时)和干燥步骤可以按任何次序发生。因此,有可能洗涤然后干燥该气体混合物或者干燥它然后洗涤它。优选地,将在步骤a)中得到的所述气体混合物进行洗涤然后干燥,这样产生一种干燥的气体混合物。
步骤b)之后,在该干燥的气体混合物中水的量有利地是小于或者等于按体积计500ppm,优选小于或者等于10ppm并且特别优选小于或者等于1ppm。
为了从中除去在氯化中不希望的任何化合物,在进入该氯化反应器之前可以设计该干燥的气体混合物的一个额外的纯化步骤,优选一个化学纯化步骤。这可以是对于例如在步骤a)中形成的乙炔的情况,也可以是对于当过量时不希望的氧的情况。
该乙炔可以有利地通过氢化除去,优选借由存在于该混合物中的氢。
根据本发明的方法的步骤c),在前述可任选的额外的纯化步骤之后,该干燥的气体混合物被传送至一个供应有氯气流的氯化反应器,这样至少10%的乙烯被转化成DCE。
该氯气流为使至少10%、优选至少20%并且特别优选至少40%的乙烯被转化成DCE。该氯气流为使有利地最多90%,优选最多80%并且特别优选最多60%的乙烯被转化成DCE。
根据本发明的方法,该干燥的气体混合物,在进入该氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于该干燥的气体混合物的总体积,乙烷的含量大于或等于按体积计5%,优选大于或等于10%,特别优选大于或等于20%并且更加特别优选大于或等于25%。
该干燥的气体混合物,在进入该氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于该干燥的气体混合物的总体积,乙烷的含量小于或等于按体积计95%,优选小于或等于90%,并且特别优选小于或等于80%。
该相对的乙烷含量优选大于或等于按体积计10%,优选大于或等于15%并且特别优选大于或等于20%的除乙烯外的化合物。
该相对的乙烷含量优选小于或等于按体积计90%,优选小于或等于85%并且特别优选小于或等于80%的除乙烯外的化合物。
该干燥的气体混合物,在进入该氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于该干燥的气体混合物的总体积,乙烯的含量大于或等于按体积计1%,优选大于或等于3%,并且特别优选大于或等于5%。
该干燥的气体混合物,在进入该氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于该干燥的气体混合物的总体积,乙烯的含量小于或等于按体积计50%,优选小于或等于25%。
该干燥的气体混合物,在进入该氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于该干燥的气体混合物的总体积,一氧化碳的含量小于或等于按体积计20%,优选小于或等于15%,并且特别优选小于或等于10%。
该干燥的气体混合物,在进入该氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于该干燥的气体混合物的总体积,二氧化碳的含量小于或等于按体积计30%,优选小于或等于25%,并且特别优选小于或等于20%。
该干燥的气体混合物,在进入该氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于该干燥的气体混合物的总体积,氧气的含量小于或等于按体积计10%,优选小于或等于5%,并且特别优选小于或等于3%。
该干燥的气体混合物,在进入该氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于该干燥的气体混合物的总体积,氮气的含量小于或等于按体积计30%,优选小于或等于15%,并且特别优选小于或等于10%。
该干燥的气体混合物,在进入该氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于该干燥的气体混合物的总体积,氢气的含量小于或等于按体积计50%,优选小于或等于35%,并且特别优选小于或等于25%。
该氯化反应有利地在含有一种溶解的催化剂例如FeCl3或者其他路易斯酸的一个液相(优选主要是DCE)中进行。有可能有利地将这种催化剂与助催化剂例如碱金属氯化物进行组合。已经得到良好结果的一个配对是FeCl3与LiCl的络合物(四氯高铁酸锂(lithiumtetrachloroferrate)—如专利申请NL 6901398中所描述)。
有利地使用的FeCl3的量为每kg液体母料大约1至30g的FeCl3。FeCl3与LiCl的摩尔比有利地在大约0.5至2。
此外,该氯化过程优选地在一个氯化的有机液体介质中进行。更优选地,这种氯化的有机液体介质,也称作液体母料,主要是由DCE组成。
根据本发明的氯化过程有利地在30至150℃之间的温度下进行。不管压力如何,在低于沸点(在过冷却条件下的氯化)和在沸点本身(沸腾时的氯化)的温度都已经得到了良好的结果。
当根据本发明的氯化过程是一种过冷却条件下的氯化过程时,通过在以下温度和在气相下的一个压力下操作得到了良好的结果,该温度有利地高于或者等于50℃并且优选高于或者等于60℃,但是有利地低于或者等于80℃并且优选低于或者等于70℃,以及该压力有利地高于或者等于1并且优选高于或者等于1.1巴绝对压力,但是有利地低于或者等于30,优选低于或者等于25并且特别优选低于或者等于20巴绝对压力。
特别优选在沸点下的一个氯化过程,如果适当的话,它使之有可能有效地回收反应热。在这种情况下,该反应有利地在高于或者等于60℃的温度下发生,优选高于或者等于70℃并且特别优选高于或者等于85℃,但是有利地低于或者等于150℃并且优选低于或者等于135℃,并且在该气相中的压力有利地高于或者等于0.2,优选高于或者等于0.5,特别优选高于或者等于1.1并且更加特别优选高于或者等于1.3巴绝对压力,但是有利地低于或者等于20并且优选低于或者等于15巴绝对压力。
该氯化过程也可以是一种在沸点下氯化的混合回路冷却(hybridloop-cooled)过程。表述“在沸点下氯化的混合回路冷却过程”应理解为是指一种过程,其中例如通过浸入在该反应介质内的一个交换器或者通过在一个交换器内循环的一个回路对该反应介质进行冷却,同时在该气相中产生至少所形成的量的DCE。有利地,调节该反应温度和压力来使所产生的DCE离开该气相并且通过交换表面除去来自该反应介质的剩余热量。
可以用任何已知的设备一起或单独地将含有乙烯以及还有氯(本身纯净或被稀释)的干燥的气体混合物引入该反应介质。为了增加其分压并且为了促进其溶解(通常构成本过程的一个限制步骤),单独引入该干燥的气体混合物可能是有利的。
得到的氯化产物主要含有DCE以及还有少量副产物,例如1,1,2-三氯乙烷或少量乙烷或甲烷氯化产物。
根据本发明的方法的步骤d),在该氯化反应器内形成的DCE被可任选地从得自该氯化反应器的产品流中分离。在某些情况下,不从得自该氯化反应器的产品流中分离在该氯化反应器中形成的DCE可能是有利的。然而优选地,将该氯化反应器中形成的DCE从得自该氯化反应器的产品流中分离。
当它发生时,从得自该氯化反应器的产品流中分离所获得的DCE根据已知的方法进行,并且一般使之有可能利用该氯化反应的热。然后,优选通过冷凝作用和气/液分离进行。
根据本发明的方法的步骤e),得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经可任选地提取了该DCE,被传送至一个氧氯化反应器,其中大部分的余量乙烯被转化成DCE,在可任选地将后者进行一个吸收/解吸步骤e’)之后,如果先前没有提取的话则在此过程中将在该氯化反应器内形成的该1,2-二氯乙烷可任选地进行提取。
根据本发明的方法,得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经可任选地提取了该DCE,在进入该氧氯化反应器之前,在该可任选的步骤e’)之后,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,乙烷的含量大于或等于按体积计5%,优选大于或等于25%。
得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经可任选地提取了该DCE,在进入该氧氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,乙烷的含量小于或等于按体积计95%,优选小于或等于90%,特别优选小于或等于85%并且更加特别优选小于或等于80%。
所述产品流,在进入该氧氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,乙烯的含量大于或等于按体积计1%,优选大于或等于2%。
所述流,在进入该氧氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,乙烯的含量小于或等于按体积计50%,优选小于或等于25%。
所述流,在进入该氧氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,二氧化碳、一氧化碳和氮气的含量小于或等于按体积计70%,优选小于或等于60%,并且特别优选小于或等于55%。
所述流,在进入该氧氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,氧气的含量小于或等于按体积计10%,优选小于或等于5%,并且特别优选小于或等于3%。
所述流,在进入该氧氯化反应器之前,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,氢气的含量小于或等于按体积计10%,优选小于或等于5%,特别优选小于或等于3.5%并且更加特别优选小于或等于2.5%。
该氧氯化反应有利地在包含活性元素的一种催化剂的存在下进行,该活性元素包括铜,被置于一种惰性载体上。该惰性载体有利地选自氧化铝、硅胶、混合氧化物、粘土以及其他天然来源的载体。氧化铝构成一种优选的惰性载体。
优选的是,包含活性元素的催化剂,该活性元素的数目有利地为2,其中之一是铜。在除了铜以外的这些活性元素中,可以提及碱金属、碱土金属、稀土金属以及选自下组的金属,该组的构成为:钌、铑、钯、锇、铱、铂和金。包含下列活性元素的催化剂是特别有利的:铜/镁/钾、铜/镁/钠、铜/镁/锂、铜/镁/铯、铜/镁/钠/锂、铜/镁/钾/锂和铜/镁/铯/锂、铜/镁/钠/钾、铜/镁/钠/铯和铜/镁/钾/铯。最特别优选在专利申请EP-A 255 156、EP-A 494 474、EP-A 657 212和EP-A 657 213中所描述的催化剂,这些专利申请通过引用结合在此。
铜的含量,以金属形式计算,有利地是在该催化剂的30至90g/kg之间,优选在40至80g/kg之间并且特别优选在50至70g/kg之间。
镁的含量,以金属形式计算,有利地是在该催化剂的10至30g/kg之间,优选在12至25g/kg之间并且特别优选在15至20g/kg之间。
碱金属的含量,以金属形式计算,有利地是在该催化剂的0.1至30g/kg之间,优选在0.5至20g/kg之间并且特别优选在1至15g/kg之间。
铜/镁/碱金属(类)的原子比有利地是1/0.1-2/0.05-2,优选1/0.2-1.5/0.1-1.5并且特别优选1/0.5-1/0.15-1。
具有根据BET方法以氮测得的比表面积有利地包括在25m2/g至300m2/g之间,优选在50至200m2/g之间并且特别优选在75至175m2/g之间的催化剂是特别有利的。
该催化剂可以用于一个固定床或一个流化床内。优选第二种选择。该氧氯化过程在这个反应通常建议的条件范围内操作。温度有利地在150至300℃之间,优选在200至275℃之间并且最优选从215到255℃。压力有利地大于大气压。在2至10巴绝对压力之间的值已经得到良好的结果。优选在4至7巴绝对压力的范围。该压力可以被有效地调节以得到该反应器内的一个最佳滞留时间,并对于不同操作速度保持恒定的通过率。通常的滞留时间范围是从1至60秒,并且优选从10至40秒。
这种氧氯化作用的氧气源可以是空气、纯氧或它们的一种混合物,优选纯氧。优选后者的溶液,这使得容易回收未转化的反应物。
这些反应物可以通过任何已知的装置引入该床层。一般为了安全因素,将氧气与其他反应物分开引入是有利的。这些安全因素还要求保持离开或再循环至该反应器的气体混合物在所讨论的压力和温度下在可燃性的限度之外。优选保持一种所谓的富集混合物,即相对于引燃该燃料含有过少的氧气。在这方面,在这种化合物具有宽的可燃性范围的条件下,氢(>2vol%,优选>5vol%)的充足存在将构成一个缺点。
所用的氯化氢/氧的比例有利地在3至6mol/mol之间。该乙烯/氯化氢的比例有利地在0.4至0.6mol/mol之间。
所得到的氯化产物主要包含DCE以及还有少量副产物,例如1,1,2-三氯乙烷。
在某些情况下,在进入该氧氯化反应器之前,使得自该氯化反应器的产品流经受该吸收/解吸步骤e′)可能是有利的,从该产品流中已经可任选地提取了DCE,如果先前没有提取的话则在此过程中将在该氯化反应器内形成的该1,2-二氯乙烷可任选地进行提取。
表述“步骤e′),如果先前没有提取的话则在此过程中将在该氯化反应器内形成的该DCE可任选地进行提取”应理解为是指在该氯化反应器内形成的DCE可以在步骤e’)(如果该步骤发生并且如果DCE先前没有被提取的话)中被提取。优选地,在该氯化反应器中形成的DCE在步骤e’)(如果该步骤发生并且如果DCE先前没有被提取的话)中被提取。
步骤e’)有利的是在根据本发明的方法的第一变体的情况下发生,根据该第一变体,ODH发生在高于650℃到高达800℃的温度下发生并且得自该氯化反应器的产品流中的氢气含量太高。
因此,得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经可任选地提取了该1,2-二氯乙烷,(以下称为氯化流),有利地经受一个吸收步骤以及一个解吸步骤,其中使所述流优选与包含DCE的一个洗涤剂接触。
表述“含DCE的洗涤剂”或更简单地“洗涤剂”应理解为是指一个组合物,其中该DCE以液态存在。
因此,根据本发明可以使用的洗涤剂有利地包含液态的DCE。在所述洗涤剂内存在其他化合物完全没有排除在本发明的范围之外。然而,优选该洗涤剂包含至少50vol%的DCE,更加特别至少80vol%并且最特别优选至少95vol%。
用于该吸收步骤的洗涤剂可以由任何来源的新鲜的洗涤剂组成,例如离开该氯化单元的DCE粗品,离开该氧氯化单元的DCE粗品或者还未被纯化的这二者的混合物。它也可以由所述DCE(该DCE已经被预先纯化)或者由全部或部分的洗涤剂组成,该洗涤剂在下面解释的解吸步骤中回收,它可任选地包含在该氯化反应器中形成的以及在该解吸步骤中提取的DCE,在一个可任选的处理之后,该处理通过可任选地添加新鲜的洗涤剂使之有可能减少该DCE中比乙烷重的化合物(如下解释)的浓度。
优选地,用于该吸收步骤的洗涤剂由全部或部分的洗涤剂组成,该洗涤剂是在该解吸步骤中回收,可任选地包含在该氯化反应器中形成并且在该解吸步骤中提取的DCE,在上述可任选的额外处理之后,可任选地添加新鲜的洗涤剂。当其中在该氯化反应器中形成的DCE在该氯化出口从得自该氯化反应器的产品流中分离的情况下,在一个特别优选的方式中,用于该吸收步骤的洗涤剂由全部或部分的在该解吸步骤中回收的洗涤剂组成,在上述可任选的处理之后,添加新鲜的洗涤剂(来补偿在吸收和解吸步骤中洗涤剂的损失)。
上述可任选的处理使之有可能减少在该洗涤剂中比乙烷重的化合物的浓度,优选包含至少3个碳原子的化合物的浓度,该处理可以是一个解吸比乙烷重的并且比该洗涤剂轻的化合物的步骤或者是一个蒸馏该洗涤剂的步骤。优选地,它包括解吸比乙烷重并且比该洗涤剂轻的化合物。优选地,发生对该洗涤剂的这种处理。
一个实质的优点在于以下事实,即这个DCE的存在毫不麻烦,因为它主要是在该氧氯化或氯化过程中形成的化合物。
洗涤剂和该氯化流的各自处理量之间的比例并不关键并且可以在很大范围内变化。在实践中,它仅受再生该洗涤剂的成本限制。一般说来,对于每吨氯化流,洗涤剂的处理量至少为1,优选至少5并且特别优选至少10吨。一般说来,对于每吨待从该氯化流中提取的乙烯和乙烷混合物,洗涤剂的处理量最多为100,优选最多50并且特别优选最多25吨。
该吸收步骤有利地是借助一个吸收器进行,例如,一个升膜或降膜吸收器,或者选自下列各项的一个吸收柱:板式柱、不规则填充柱、规整填充柱、组合一种或多种前述内部构件的柱、以及喷洒柱。该吸收步骤优选使用一个吸收柱进行,且特别优选使用一个板式吸收柱。
该吸收柱有利地配有关联的配件,例如在柱的内部或外部的至少一个冷凝器或冷却器(chiller)。
前述吸收步骤有利地在至少15,优选至少20并且特别优选至少25巴绝对压力的压力下进行。该吸收步骤有利地在最多40,优选最多35并且特别优选最多30巴绝对压力的压力下进行。
该吸收步骤进行的温度在该吸收器或吸收柱顶端有利地是至少-10℃,优选至少0℃并且特别优选至少10℃。在该吸收器或吸收柱的顶端有利地是最高60℃,优选最高50℃并且特别优选最高40℃。
在该吸收器或吸收柱底端的温度至少为0℃,优选至少10℃并且特别优选至少20℃。它有利地是最高70℃,优选最高60℃并且特别优选最高50℃。
有利的是使由吸收步骤得到的流经受解吸步骤,该流是纯化了比乙烯轻的化合物的氯化流。
在该解吸步骤之后回收的洗涤剂,可任选地包含在该氯化反应器中形成的然后被提取的DCE,可以被除去,全部或部分地传送至该氧氯化区段(sector),其中该DCE与在该氧氯化反器中形成的DCE一起进来,或者全部或部分被送回至该吸收步骤,可任选地在前面提到的处理之后,可任选地加入新鲜的洗涤剂。优选地,在该解吸步骤之后回收的洗涤剂被全部或部分地送回到该吸收步骤,在上述可任选的处理之后,可任选地添加新鲜的洗涤剂,或者送回到该氧氯化区段。在其中当在该氯化反应器中形成的DCE在该氯化出口从得自该氯化反应器的产品流中分离的情况下,以一种特别优选的方式,在该解吸步骤之后回收的洗涤剂在上述可任选的处理之后添加了新鲜的洗涤剂时被全部或部分地送回到该吸收步骤。
该解吸步骤有利地通过一个解吸柱进行,例如,一个升膜或降膜解吸柱,一个再沸器或者一个选自下列各项的解吸柱:板式柱、不规则填充柱、规整填充柱、组合一种或多种前述内部构件的柱和喷洒柱。该解吸步骤优选地通过一个解吸柱进行,并且特别优选通过一个用板式解吸柱。
该解吸柱有利地是配有关联的配件,例如在柱的内部或外部的至少一个冷凝器或一个冷却器以及至少一个再沸器。
该解吸的压力有利地是选择为使得在该解吸的气体中含有至少3个碳原子的化合物的含量小于按体积计100ppm,优选小于或等于50ppm并且特别优选小于或等于20ppm。
上述解吸步骤有利地在至少1,优选至少2并且特别优选至少3巴绝对压力的压力下进行。该解吸步骤有利地在最多20,优选最多15并且特别优选最多10巴绝对压力的压力下进行。
该解吸步骤进行的温度在该解吸柱或解吸柱顶端有利地为至少-10℃,优选至少0℃并且特别优选至少10℃。在该解吸柱或解吸柱顶端有利地为最多60℃,优选最多50℃并且特别优选最多45℃。
在该解吸柱或解吸柱底端的温度至少为60℃,优选至少80℃并且特别优选至少100℃。其有利地是最高200℃,优选最高160℃并且特别优选最高150℃。
一个最特别的优选方案是属于以下情况,即该吸收步骤在一个吸收柱中进行并且该解吸步骤在一个解吸柱中进行。
该吸收步骤之后所回收的氢气,可任选地在一个纯化步骤之后,被有利地开发作为一种燃料或作为一种反应物。因此,该氢气可以在该DCE热解步骤或者在该ODH步骤中a)中被开发作为一种燃料。它还可以被开发作为例如一种氢化反应的反应物。
根据本发明的方法的步骤f),将在该氧氯化反应器内形成的DCE从来自该氧氯化反应器的产品流中分离并且可任选地加入到在该氯化反应器内形成的DCE中。
从来自该氧氯化反应器的产品流中分离得到的DCE根据已知的方法进行。优选首先通过冷凝作用进行。该氧氯化反应器的热一般在蒸汽态回收,其可以用于分离或其它用途。
在离开该氧氯化反应器之后,还有利地是将来自该反应器的产品流洗涤以回收未转化的HCl。这一洗涤操作有利地是一个碱洗步骤。优选随后进行一个气/液分离步骤,该步骤使之有可能回收以液体形式形成的DCE并且最终干燥该DCE。可任选地回收至ODH的气体通过冷却进行干燥。
表述“可任选地加至在该氯化反应器内形成的DCE中”应理解为是指将在该氯化反应器中形成的DCE从来自这个反应器的产品流中分离,在离开该氧氯化反应器时或在步骤e’)之后,可以将在该氧氯化反应器内形成的DCE加至或不加至其中。优选地,它被加至其中。如果在另一方面,此第一DCE未被分离,则有利地是从来自该氧氯化反应器的产品流中分离的DCE是被回收的唯一DCE流。
根据本发明的方法的可任选步骤g),来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,可任选地包含先前在步骤b)至f)之一中引入的一个额外的乙烷流,该产品流在已被可任选地吹扫了气体之后和/或在为消除其中所含的氯化产物的一个可任选的额外处理之后被可任选地再循环至步骤a)。
来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,在可任选的步骤g)中可以循环至步骤a)或者不循环至步骤a)。优选地,来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,在步骤g)中再循环至步骤a)。
因此先前在步骤b)至f)之一中引入的一个额外的乙烷流可以在步骤g)回收的该流中找到。
因此,在这种特别的情况下,其中当仅有一种贫乙烷流时,例如具有30vol%或40vol%的乙烷,有利地是不将该流直接引入至步骤a)中而是例如,引入至该吸收/解吸步骤e’),这样,轻的气体在那被提取并且剩余流被再循环至步骤g)中的ODH。
类似地,在这种特别的情况下,其中当可用的乙烷流富含硫化物时,有利地是不将该流直接引入至步骤a)而是例如,引入至步骤b)来从此除去这些麻烦的硫化合物;在经过步骤c)至f)之后,这个乙烷流然后被再循环至步骤g)中的ODH。
来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,乙烷的含量大于或等于按体积计5%,优选大于或等于15%,特别优选大于或等于30%并且更加特别优选大于或等于40%。
来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,其特征在有利地于,相对于所述流的总体积,乙烷的含量小于或等于按体积计95%,优选小于或等于90%,特别优选小于或等于85%并且更加特别优选小于或等于80%。
来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,乙烯的含量小于或等于按体积计10%,优选小于或等于5%并且特别优选小于或等于2%。
来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,氢的含量小于或等于按体积计10%,优选小于或等于5%并且特别优选小于或等于2%。
来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,一氧化碳、二氧化碳和氮气的含量小于或等于按体积计70%,优选小于或等于60%,并且特别优选小于或等于55%。
来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,其特征有利地在于,相对于所述流的总体积,氧的含量小于或等于按体积计10%,优选小于或等于5%并且特别优选小于或等于3%。
根据本发明的优选的方法的步骤g),来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了DCE,可任选地包含先前在步骤b)至f)中引入的一个额外的乙烷流,被再循环至步骤a)。
再循环至步骤a)是在这种情况下进行的,在可任选地吹扫了气体之后和/或在为消除包含在被考虑的产品流内的氯化产物(显著痕迹的DCE和/或其它氯化产物,例如氯化乙烯)的一个可任选的额外处理之后。当它发生时,该额外的处理可以通过使用活性碳或一种吸附剂进行。
吹扫气体或者该额外的处理或者两者都可以进行。更优选地,该产品流没有被气体吹扫并且不经过为消除所包含的氯化产物的任何额外的处理而再循环至步骤a)。
确实,将该产品流再循环至ODH步骤a)可以有趣地受益于氯化产物对该ODH反应有利的催化效果。
在本发明的范围内,起始于一种乙烷流的一种生产DCE的方法是特别优选的,根据该方法:
a)使该乙烷流在高于650℃的温度下经受催化性氧化脱氢作用产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的一种气体混合物;
b)任选将所述气体混合物洗涤并且干燥由此产生一种干燥的气体混合物;
c)在一个可任选的额外的纯化步骤之后,然后将该干燥的气体混合物传送至一个用氯气流供给的氯化反应器,这样至少10%的乙烯被转化成1,2-二氯乙烷;
d)将在该氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷从得自该氯化反应器的产品流中分离;
e)得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了该1,2-二氯乙烷,被传送至一个氧氯化反应器,在其中大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷,在使后者经受一个吸收/解吸步骤e’)之后;
f)将在该氧氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷从来自该氧氯化反应器的产品流中分离并且可任选地加入到在该氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷中;
g)来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了1,2-二氯乙烷,被再循环至步骤a)。
在本发明的范围内,起始于一种乙烷流的一种生产DCE的方法也是特别优选的,根据该方法:
a)使该乙烷流在低于或等于650℃的温度下经受催化性氧化脱氢作用产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的一种气体混合物;
b)任选将所述气体混合物洗涤并且干燥由此产生一种干燥的气体混合物;
c)在一个可任选的额外的纯化步骤之后,然后将该干燥的气体混合物传送至一个供应有氯气流的氯化反应器,这样至少10%的乙烯被转化成1,2-二氯乙烷;
d)将在该氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷从得自该氯化反应器的产品流中分离;
e)得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了1,2-二氯乙烷,被传送至一个氧氯化反应器,其中大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷;
f)将在该氧氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷从来自该氧氯化反应器的产品流中分离并且可任选地加入到在该氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷中;
g)来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了1,2-二氯乙烷,被再循环至步骤a)。
通过乙烯的氯化和氧氯化得到的DCE然后可以转化为VC。
因此本发明还涉及生产VC的一种方法。为此,本发明涉及一种生产VC的方法,其特征在于:
a)使一种乙烷流经受催化性氧化脱氢作用产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的一种气体混合物;
b)任选将所述气体混合物洗涤并且干燥由此产生一种干燥的气体混合物;
c)在一个可任选的额外的纯化步骤之后,然后将该干燥的气体混合物传送至一个供应有氯气流的氯化反应器,这样至少10%的乙烯被转化成1,2-二氯乙烷;
d)将在该氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷可任选地从得自该氯化反应器的产品流中分离;
e)得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经可任选地提取了1,2-二氯乙烷,被传送至一个氧氯化反应器,其中大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷,在可任选地使后者经受一个吸收/解吸步骤e’)之后,如果先前没有提取的话,则在此过程中将在该氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷可任选地进行提取;
f)将在该氧氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷从来自该氧氯化反应器的产品流中分离并且可任选地加入到在该氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷中;
g)来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了1,2-二氯乙烷,可任选地包含额外的先前在步骤b)至f)之一中引入的一个乙烷流,该产品流在已被可任选地吹扫了气体之后和/或在为消除其中所含的氯化产物的一个可任选的额外的处理之后被可任选地再循环至步骤a);
h)使得到的1,2-二氯乙烷经受热解由此产生VC。
根据本发明的生产DCE的方法所定义的具体条件和优选事项适用于根据本发明的生产VC的方法。
可以进行热解的条件对于本领域的技术人员是已知的。该热解有利地在一个管式炉内通过一个在气相内的反应而实现。通常的热解温度延伸至400至600℃之间,优选480℃至540℃之间的范围。滞留时间有利地在1至60秒之间,优选在5至25秒之间的范围。为了限制副产物的形成以及炉管道的污垢,该DCE的转化率有利地限制在45%至75%。随后的步骤使之有可能使用任何已知的设备优选在该氧氯化过程中收集有待被升级的纯化的VC以及氯化氢。提纯之后,有利地是将未转化的DCE送回该热解炉。
此外,本发明还涉及一种生产PVC的方法。为此,本发明涉及一种生产PVC的方法,其特征在于:
a)使一种乙烷流经受催化性氧化脱氢作用产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的一种气体混合物;
b)任选将所述气体混合物洗涤并且干燥由此产生一种干燥的气体混合物;
c)在一个可任选的额外的纯化步骤之后,然后将该干燥的气体混合物传送至一个供应有氯气流的氯化反应器,这样至少10%的乙烯被转化成1,2-二氯乙烷;
d)将在该氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷可任选地从得自该氯化反应器的产品流中分离;
e)得自该氯化反应器的产品流,从该产品流中已经可任选地提取了1,2-二氯乙烷,被传送至一个氧氯化反应器,其中大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷,在可任选地使后者经受一个吸收/解吸步骤e’)之后,如果先前没有提取的话,则在此过程中将在该氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷可任选地进行提取;
f)将在该氧氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷从来自该氧氯化反应器的产品流中分离并且可任选地加入到在该氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷中;
g)来自该氧氯化反应器的产品流,从该产品流中已经提取了该1,2-二氯乙烷,可任选地包含额外的先前在步骤b)至f)之一中引入的一个乙烷流,该产品流在已被可任选地吹扫了气体之后和/或在为消除其中所含的氯化产物的一个可任选的额外处理之后被可任选地再循环至步骤a);
h)使所获得的1,2-二氯乙烷经受热解由此产生VC;并且
i)使该VC聚合生成PVC。
根据本发明的生产DCE的方法以及生产VC的方法所定义的具体条件和优选事项适用于根据本发明的PVC的生产方法。
该PVC的生产方法可以是一种本体、溶液或水性分散系聚合法,优选是一种水性分散系聚合法。
表述“水性分散系聚合”应理解为是指在水性混悬液中的自由基聚合以及还有在水性乳液中的自由基聚合以及在水性微混悬液中的聚合。
表述“在水性混悬液中的自由基聚合”应理解为是指在分散剂和油溶性自由基引发剂的存在下在水性介质中进行的任何自由基聚合过程。
表述“在水性乳液中的自由基聚合”应理解为是指在乳化剂和水溶性自由基引发剂的存在下在水性介质中进行的任何自由基聚合过程。
表述“在水性微混悬液中的聚合”,也称为在均匀化的水性分散系中的聚合,理解为任何自由基聚合过程,其中使用了油溶性引发剂,并且由于强大的机械搅拌以及乳化剂的存在制备了单体液滴的一种乳液。
与一种类似的简化的热裂解方法相关,根据本发明利用了一个ODH步骤的方法具有以下优点:使一个吸热步骤(乙烷转化为乙烯)与一个放热的水生产步骤相结合;在一个适当的温度下发生;以及其避免了在一个高温下必须提供反应热。
根据本发明的方法还具有的优点是使之有可能将来自该氧氯化的产品流(其中已经提取了DCE)再循环至该ODH步骤,因此确保了乙烷到乙烯的提高的转化率。此外,在相对于热裂解该ODH温和的温度下,即使该回收的流中包含痕量氯化的有机产物,例如DCE,它们的存在不会引起如在高于800℃的热裂解的情况下发生的材料表现和腐蚀问题。另外,氯化产物的存在就其允许该ODH反应的效率增加而言可能进而是有利的。
根据本发明的方法具有不产生棘手量的化合物(该化合物包含至少3个碳原子)的优点,这些化合物普遍对于DCE的热解过程中的某些抑制有责任。该抑制是由于衍生物例如1,2-二氯丙烷和一氯丙烯的形成。它们形成稳定的烯丙基自由基的倾向解释了它们对DCE的热解(该热解通过自由基路线进行)的强大的抑制效果。这些含有3个碳原子的副产物以及更重的副产物的生成此外构成了在该氧氯化和氯化中的反应物所不必要的消耗,或者产生了将它们破坏的成本。此外,这些重化合物造成这些柱和蒸发器的污损。
由于该ODH反应发生在比热裂解低的温度,因此另外根据本发明的方法的特征有利地在于通过低聚反应形成的重化合物低的多这一事实。
根据本发明使用了一个ODH步骤的方法还具有的优点是通过进入ODH而无需求助于昂贵的分离,例如需要乙烯蒸馏的那些分离,来限制转化。
根据本发明的方法的另一个优点是,它使之有可能在同一个工业地点拥有一个完整的综合工艺,该综合工艺是从烃来源(即乙烷)直到起始于所生产的单体而获得的聚合物。
根据本发明的方法的第二变体,根据该变体ODH发生在小于或等于650℃的温度下,具有产生非常少量的氢的优点,该氢对于诸多缺点有责任。
根据本发明生产DCE的方法的第一变体,现在参考本说明所附的图进行说明。该图包括附图1,其示意地示出了根据本发明的生产DCE的方法的一个实施方案。
将乙烷流1和氧气源2引入反应器3以在高于650℃的温度下在此经受ODH。将在该ODH步骤中产生的含有乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的气体混合物4进行洗涤并且在5中干燥,以便从中除去副产物以及还有水(6)。在一个可任选的额外的提纯步骤之后,然后将所形成的干燥的气体混合物然后传送至供应有一种氯气流8的一个氯化反应器7,这样至少10%的乙烯被转化成DCE。在该氯化反应器内形成的DCE11在10中从得自该氯化反应器的产品流9中分离。然后使得自该氯化反应器的产品流12(从该产品流中已经提取了DCE)经受一个吸收/解吸步骤13以便除去比乙烯轻的化合物,其中包括氢气(13bis),这可以热力地、化学地或液压地得到稳定(valorised),在传送至一个氧氯化反应器14之前,该氧氯化反应器供应有氯化氢15和氧气16,在该反应器中大部分余量乙烯被转化成DCE。在该氧氯化反应器内形成的液体DCE19,伴随有液化的副产物,其中包括水,在18内通过冷凝作用然后通过洗涤和气/液分离从来自该氧氯化反应器的产品流17中分离。来自该氧氯化反应器的产品流20(从该产品流中已经提取了DCE19)最终被再循环至该ODH步骤。
根据本发明生产DCE的方法的第二变体,现在参考本说明所附的图来说明。该图包括附图2,它示意性地示出了根据本发明生产DCE的方法的一个实施方案。
将乙烷流1和氧气源2引入反应器3以在低于或等于650℃的温度下在此经受ODH。在该ODH步骤中产生的含有乙烯、未转化的乙烷、水和一些二级组分的气体混合物4进行洗涤并且在5中干燥以便从中除去副产物以及水(6)。在一个可任选的额外的提纯步骤之后,然后将所形成的干燥的气体混合物传送至供应有一种氯气流8的一个氯化反应器7,这样至少10%的乙烯被转化成DCE。在该氯化反应器内形成的DCE11在10内从得自该氯化反应器的产品流9中分离。得自该氯化反应器的产品流12(从该产品流中已经提取了DCE)然后被传送至一个氧氯化反应器13,该氧氯化反应器供应有氯化氢14和氧气15,其中大部分余量乙烯被转化成DCE。在该氧氯化反应器内形成的液体DCE18,伴随有液化的副产物(其中包括水),在17内通过冷凝作用然后通过洗涤和气/液分离从来自该氧氯化反应器的产品流16中分离。来自该氧氯化反应器的产品流19(从该产品流中已经提取了DCE18)最终被再循环至该ODH步骤。
Claims (10)
1.从乙烷流开始生产1,2-二氯乙烷的方法,根据该方法:
a)将所述乙烷流经历催化氧化脱氢作用,产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和次要组分的气体混合物;
b)任选将所述气体混合物洗涤和干燥,由此产生干燥的气体混合物;
c)然后在任选的另外的纯化步骤之后,将所述干燥的气体混合物传送至供应有氯气流的氯化反应器,所述氯气流使得至少10%的乙烯转化成1,2-二氯乙烷;
d)将在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷任选地从得自所述氯化反应器的产品流中分离;
e)在任选地使1,2-二氯乙烷经历吸收/解吸步骤e’)之后,将从其中已经任选地提取了所述1,2-二氯乙烷的、得自所述氯化反应器的产品流传送至氧氯化反应器,在该氧氯化反应器中大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷,其中在所述步骤e’)过程中,如果在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷先前没有被提取,则其在此过程中任选地被提取;
f)将在所述氧氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷从得自所述氧氯化反应器的产品流中分离并任选地加入到在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷中;
g)将任选包含先前在步骤b)至f)之一中引入的乙烷流的、从其中已经提取了所述1,2-二氯乙烷的、得自所述氧氯化反应器的产品流,在已被任选地清除了气体之后和/或在任选的另外的为了消除其中所含的氯化产物的处理之后,任选地再循环至步骤a)。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述乙烷流包含至少80vol%的乙烷。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于所述乙烷流包含至少98vol%的乙烷。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于来自步骤a)的催化氧化脱氢作用在小于或等于650℃的温度下进行。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤b)的过程中,将所述气体混合物洗涤和干燥,由此产生干燥的气体混合物。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤c)的过程中,所述氯气流使得最多90%的乙烯转化成1,2-二氯乙烷。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于在步骤c)的过程中,所述氯气流使得至少40%的乙烯转化成1,2-二氯乙烷。
8.根据权利要求1所述的方法,根据该方法:
a)使所述乙烷流在低于或等于650℃的温度下经历催化氧化脱氢作用,产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和次要组分的气体混合物;
b)任选将所述气体混合物洗涤和干燥,由此产生干燥的气体混合物;
c)然后在任选的另外的纯化步骤之后,将所述干燥的气体混合物传送至供应有氯气流的氯化反应器,所述氯气流使得至少10%的乙烯转化成1,2-二氯乙烷;
d)将在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷从得自所述氯化反应器的产品流中分离;
e)将从其中已经提取了所述1,2-二氯乙烷的、得自所述氯化反应器的产品流,传送至氧氯化反应器,在该氧氯化反应器中,大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷;
f)将在所述氧氯化反应器内形成的1,2-二氯乙烷从得自所述氧氯化反应器的产品流中分离并任选地加入到在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷中;
g)将从其中已经提取了所述1,2-二氯乙烷的、得自所述氧氯化反应器的产品流,再循环至步骤a)。
9.生产氯乙烯的方法,根据该方法:
a)使乙烷流经历催化氧化脱氢作用,产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和次要组分的气体混合物;
b)任选将所述气体混合物洗涤和干燥,从而产生干燥的气体混合物;
c)然后在任选的另外的纯化步骤之后,将所述干燥的气体混合物传送至供应有氯气流的氯化反应器,所述氯气流使得至少10%的乙烯转化成1,2-二氯乙烷;
d)将在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷任选地从得自所述氯化反应器的产品流中分离;
e)在任选地使1,2-二氯乙烷经受吸收/解吸步骤e’)之后,将从其中已经任选地提取了所述1,2-二氯乙烷的、得自所述氯化反应器的产品流,传送至氧氯化反应器,在该氧氯化反应器中大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷,其中在所述步骤e’)的过程中,如果在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷先前没有被提取的话,则其在此过程中任选地被提取;
f)将在所述氧氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷从得自所述氧氯化反应器的产品流中分离并任选地加入到在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷中;
g)将任选包含先前在步骤b)至f)之一中引入的另外的乙烷流的、从其中已经提取了1,2-二氯乙烷的、得自所述氧氯化反应器的产品流,在已被任选地清除了气体之后和/或在任选的另外的为了消除其中所含的氯化产物的处理之后,任选地再循环至步骤a);
h)将所获得的1,2-二氯乙烷经历热解,由此产生氯乙烯。
10.生产聚氯乙烯的方法,根据该方法:
a)使乙烷流经历催化氧化脱氢作用,产生包含乙烯、未转化的乙烷、水和次要组分的气体混合物;
b)任选将所述气体混合物洗涤和干燥,由此产生干燥的气体混合物;
c)然后在任选的另外的纯化步骤之后,将所述干燥的气体混合物传送至供应有氯气流的氯化反应器,所述氯气流使得至少10%的乙烯转化成1,2-二氯乙烷;
d)将在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷任选地从得自所述氯化反应器的产品流中分离;
e)在任选地使1,2-二氯乙烷经历吸收/解吸步骤e’)之后,将从其中已经任选地提取了1,2-二氯乙烷的、得自所述氯化反应器的产品流,传送至氧氯化反应器,在该氧氯化反应器中大部分的余量乙烯被转化成1,2-二氯乙烷,其中在所述步骤e’)过程中,如果在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷先前没有被提取的话,则其任选地在此过程中被提取;
f)将在所述氧氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷从得自所述氧氯化反应器的产品流中分离并任选地加入到在所述氯化反应器中形成的1,2-二氯乙烷中;
g)将任选地包含先前在步骤b)至f)之一中引入的另外的乙烷流的、从其中已经提取了1,2-二氯乙烷的、得自所述氧氯化反应器的产品流,在已被任选地清除了气体之后和/或在任选的另外的为了消除其中所含的氯化产物的处理之后,任选地再循环至步骤a);
h)将获得的所述1,2-二氯乙烷经历热解,由此产生VC;和
i)将所述氯乙烯聚合以产生聚氯乙烯。
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