CZ107896A3 - Způsob získání a využití pyrolýzní energie při výrobě vinylchloridu tepelným štěpením 1,2 - dlchloteranu - Google Patents

Abstract

Způsob zapojení strojně technologických aparátů při výrobě vinylchloridu z 1,2-díchlorethanu jeho tepelným štěpením s možností zpětného získávání tepla z pyrolýzních produktů ve dvou kondenzačních stupních využitím kondenzátu z prvého stupně Jako refluxu na prací /kvenČovací/ kolonu dojde ke zvýšení teploty reakčních plynů vystupujících z hlavy kolony na 140 až 160°C a tím se umožní využití kondenzátu z druhého stupně pro výrobu horké vody o teplotě okolo 120°C využitelné k ohřevu polymeračních reaktorů

Description

ZPŮSOB ZÍSKÁNÍ A VYUŽITÍ PYROLÝZNÍ ENERGIE PŘI VÝROBĚ

VINYLCHLORIDU TEPELNÝM ŠTĚPENÍM 1.2-PICH LORETA NU.

Vynález se týká postupu výroby vinylchloridu (dále jen VCM ) a chlorovodíku z 1,2dichloretanu ( dále jen EDC) jeho tepelným štěpením, následujícím ochlazením a rektifikačním dělením směsi reakčních produktů a postupu výroby suspenzního polyvinylchlodridu ( dále jen PVC ).

Při tepelném štěpení EDC dle známého postupu, se EDC zahřívá v trubkách štěpící pece na 480 až 540 °C přičemž se tepelně rozkládá na VCM a chlorovodík. Štěpeni _____>

EDC je reakcí, jejíž rovnovážný výsledek závisí výrazně na teplotě. Zatímco za teploty udržované běžně ve štěpící v peci je rovnovážný poměr posunut prakticky úplně ve prospěch produktů štěpení, při nižších teplotách je tomu naopak.

5$,; -,»₆. I

Z hlediska výsledné konverze Štěpící reakce hraje tedy rozhodující roli co nejrychlejŠí ’ zchlazení proudu vystupujícího ze štěpící pece na teplotu, kdy je již rychlost zpětné reakce zanedbatelná.

Co nejrychlejší zchlazení reakční směsi má zároveň veliký význam také z hlediska omezení bočních, ale zejména pak následných reakcí, v následku kterých vznikají nežádoucí vedlejší produkty jako například nasycené a nenasycené alifatické sloučeniny, ale také aromáty a produkty kaibonizace, které jsou příčinou provozních problémů.

Z hlediska optimálního vedení procesu je tedy žádoucí co nejrychlejŠí ukončení nestabilního stavu horké plynné reakční směsi a odstranění vysokovroucích a pevných příměsí na prací koloně. Toho lže při použití známých způsobů dosáhnout přímým chlazením tak, že kapalná ochlazená reakční směs je kontinuálně nastřikována do ' horkého plynu. Přitom se štěpné plyny prudce ochladí na 130 až 160 °C . V této teplotní oblasti již obecně nedochází k nežádoucím reakcím. Produkty karbonizace spolu s výševroucími vedlejšími produkty vynášené proudem plynu ze štěpící pece jsou vymývány na prací (kvenčovací) koloně a odtud jsou odváděny do sekce regenerace EDC. Na hlavu prací (kvenčovací) kolony jsou přiváděny zkondenzované reakční produkty o teplotě cca 40 °C.

Páry reakční směsi jsou odváděny z hlavy kolony do kondensačního systému obvykle dvou v sérii zapojených kondensátorů, kde dochází k ochlazení reakční směsi a kondensaci EDC a převážné Části VCM. Zkondenzovaná směs je vedena jako kapalný nástřik na další kolonu a z části vracena jako reflux na kvenčovací kolonu.

Teplota reakčních plynů odcházejících z prací (kvenčovací) kolony je cca 120 až 138 ’C. Tato teplota je relativně nízká a neumožňuje efektivní využití tepelného obsahu (reakčního tepla ), který je zpravidla bez využití předáván chladícímu médiu nebo vodě.

Proto jsou známy postupy, kdy chlazení reakční směsi je prováděno v tepelných výměnících. Jak bylo v příslušné patentové literatuře popsáno, lze s výhodou použít různé postupy nepřímého chlazení, které zajišťuje využití tepla reakčních produktů pro výrobu páry, předehřátí reakční směsi a podobně. U těchto postupů však nelze zajistit prakticky okamžité zchlazeni ( kvenčování ) s výše popsanými nepříznivými ío CJ /’. Je-íJ /

-4účinky na hlavní i vedlejší reakce. Přítomnost produktů karbonízace a případně vysokovroucích reakčních produktu může způsobovat zanášení teplosměnných ploch. Další významnou nevýhodou těchto postupů je vysoký nárok na aparatury a stroje při rekonstrukcí.

Bylo zjištěno, že při zapojení zařízení dle vynalezli, množství tepla vynaložené na štěpení 1,2-dichloretanu, pokud se vyskytuje jako tepelný obsah štěpících plynů, může být užitečně získáno i v případě přímého chlazení reakčních produktů.

Za tímto účelem je kondenzace štěpných produktů prováděna ve dvou stupních, přičemž je kondenzát z prvního stupně odváděn jako reflux na prací (kvenčovací) kolonu. Bylo zjištěno, že tímto způsobem dojde ke snížení obsahu těkavějších složek v proudu přiváděném na hlavu prací kolony, přičemž dojde ke zvýšení teploty reakčních plynů vystupujících z hlavy kolony na cca 140 až 160 °C.

Způsob zpětného získávání tepla z pyrolýzních produktů dle vynálezu se vyznačuje tím, že horké štěpné plyny se chladí a kondenzují v jednom nebo více za sebou zařazených výměnících prvního stupně kondenzace reakčních produktů, přičemž zvýšená teplota reakčních produktů umožňuje získání tepla z prvního stupně kondensace na vyšší teplotní úrovni, která umožní jeho efektivnější využití. Kondenzát z prvního stupně je v převážné míře použít jako reflux prací (kvenčovací) kolony. Produkt (nástřik) na další kolonu je v převážné míře odebírán z druhého kondensačního stupně, kde jako chladící médium je použita chladicí voda.

Při postupu a způsobu zapojení dle vynálezu, které odstraňuje nevýhody přímého chlazení, lze získat teplo ve formě nízkotlaké páry případně horké vody, které lze s výhodou využít při změně výrobního postupu a nového způsobu zapojení ve výrobně PVC.

Při výrobě PVC, která se provádí za tlaku v míchaných reaktorech, je v prvé fázi do reaktoru nadávkována směs VCM, vody, vhodných iniciátorů polymerace, makromolekulámích emulgátoru, tenzidů a dalších přísad. Nastartování polymerační reakce vyžaduje ohřátí reakční směsí z běžné teploty okolo 20°C na teplotu okolo 60°C. To se provádí ohřevem cirkulačního okruhu pláště každého reaktoru, který v další fázi plní funkci chlazení pro odvod polymeračního tepla.

Podle postupu dle vynálezu lze teplo odebrané z kondensátorů prací (kvenčovací) kolony výhodně využít pro ohřev pláště polymeračních reaktorů nebo pro ohřev demineralisované vody nasazované do polymeračních reaktorů anebo vhodně kombinovat oba způsoby.

Předmětem vynálezu je postup výroby a způsob zapojení aparátů při výrobě VCM štěpením EDC, kdy kondensace par z hlavy prací (kvenčovací) kolony zařazené za štěpící reaktor EDC je prováděno ve dvou stupních a teplo odebrané v prvním stupni je využito na produkci horké vody, která je využita pro ohřev polymeračních reaktorů nebo/a pro ohřev demineralisované vody nasazované do polymeračních reaktorů.

Při postupu dle vynálezu se na odtah produktů z kvenčovací kolony zařadí nový kondensační systém s vlastním jímadlem kondensačních produktů, které jsou přednostně vraceny do kvenčovací kolony jako reflux Tím se získá obohacení refluxní kapaliny o výševroucí složky, především o EDC a zvýšení teploty na hlavě kolony na úroveň okolo 140 až 160 °C. _h

- 2 Nový kondensační stupeň je využíván pro výrobu horké vody o. teplotě okolo 120 °C. Cirkulační okruh horké vody je vybaven dvěma akumulačními zásobníky, pro horkou vodu, odcházející z kondensačního systému kvenčovací kolony a ochlazenou vodu z výroby PVC. Akumulační zásobníky slouží k vyrovnání výkyvů při použití horké vody pro predehřev polymeračních reaktorů a/nebo pro ohřev demineralisované vody používané jako násada při diskontinuální výrobě PVC. Přívod horké vody je čerpán z akumulační nádrže a přes regulační systémy nastřikován do pláště startovaného reaktoru. Částečně ochlazená voda z pláště reaktoru je vedena do druhé akumulační nádrže a opět Čerpána do kondensačního systému kvenčovací kolony

Pro vyrovnání rozdílů produkce tepla na kvenčovací koloně a spotřebě tepla polymeračních reaktorech, může být systém doplněn o přípojku páry pro přímý ohřev • vody v akumulační nádrži s horkou vodou nebo systémem na výrobu nízkotlaké páry, která může být použita pro stripování odpadních vod z výroby VCM a PVC.

PŘÍKLADY :

Přiklad 1.

Ve výkresu znázorňuje obr. 1 známé principy způsobu propojení a postupu výroby.

Obr. č. 1 Známý způsob zapojení kondensátorů v jednom stupni

Podle obr. 1 je proud reakčních plynů ze štěpícího reaktoru J_ o teplotě 480 až 540 °C chlazen přímo míšením s kapalnou směsí ze dna prací kolony 2. Páry vystupující z hlavy prací (kvenčovací ) kolony 2, které mají teplotu 120 až 135 °C, jsou chlazeny a kondenzovány v jednom nebo více chladičích 3 chladící vodou 5 na teplotu cca 40 °C. Kapalná fáze ze separátoru 4 je vedena jednak jako reflux 6 zpět na hlavu prací

-3kolony 2 a dále jako kapalný nástřik 7 na chlorovodíkovou kolonu. Nezkondenzované podíly ze separátorů 4 jsou vedeny jako plynný nástřik 8 na chlorovodíkovou kolonu. Z paty prací kolony 2 je odebírána část kapalné fáze na regeneraci a do paty prací kolony 2 je vracen obsah paty kolony regenerace EDC.

Příklad 2.

Na obr. č. 2 je uveden příklad zapojení dle vynálezu. Princip přímého chlazení reakčnich produktů je zachován. Páry vystupující z hlavy prací kolony 2 jsou chlazeny a kondenzovány ve dvou stupních. Směs kapaliny a páry vystupující z kondenzátoru nebo kondensátorů prvního stupně 5 je vedena do separátorů prvního stupně 6. Kapalina ze separátorů prvního stupně 6 je vedena jako reflux 16 na hlavu prací kolony 2. Nezkondenzované podíly ze separátorů prvního stupně 6 jsou vedeny do kondenzátoru nebo kondensátorů druhého stupně 3. Kapalná fáze ze separátorů druhého stupně 4 je vedena jako kapalný nástřik 10 na chlorovodíkovou kolonu. Nezkondenzované podíly ze separátorů druhého stupně 4 jsou vedeny jako parní nástřik ί 1 na chlorovodíkovou kolonu.

Kondensátor nebo kondensátory prvního stupně 5_ jsou chlazeny vodou ze zásobníku ochlazené vody 7 . Ohřátá voda 13 vystupující z kondensátoru nebo kondensátorů prvního stupně je vedena do zásobníku horké vody 8_. Horká voda 14 ze zásobníku 8 je využita buď na ohřev pláště polymeračních reaktorů anebo vedena do výměníku nebo výměníků pro ohřev demineralisované vody nasazované do polymeračních reaktorů, případně je použita jak pro ohřev plášťů polymeračních reaktorů tak i pro ohřev demineralisované vody nasazované do polymeračních reaktorů. Ochlazená voda 15 odcházející buď z pláště polymeračních reaktorů nebo z výměníku nebo výměníků použitých pro ohřev demineralisované vody je vracena do zásobníku ochlazené vody 7. Nezkondenzované podíly odcházející z prvního stupně jsou kondenzovány chladící vodou 17.

Uzavírací ventily 9 jsou při zapojení a provozu dle vynálezu buď uzavřeny nebo z regulačních důvodů částečně otevřeny.

Claims (4)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU ΰί,έ

   1. Postup výroby a způsob zapojení strojně technologických aparátů při výrobě vinylchloridu z 1,2-dichloretanu tepelným štěpením s přímým chlazením reakčních produktů s následným čištěním štěpných plynů na prací ( kvenčovací ) koloně, vyznačené tím* že chlazení a kondenzace reakční směsi je prováděno ve dvou stupních, přičemž převážná část kondenzátu z prvního stupně je přiváděna jako reflux na hlavu prací kolony a převážná část kondenzátu z druhého stupně spolu s nezkondenzovanými plyny je veden jako nástřik na chlorovodíkovou kolonu.
2. 2. Postup výroby a způsob zapojení strojně technologických aparátů při výrobě vinylchloridu z 1,2-dichloretanu tepelným štěpením s přímým chlazením reakčních produktů s následným čištěním štěpných plynů na prací ( kvenčovací ) koloně, vyznačený tím, že zdroj tepla, kterým jsou kondenzátory štěpných produktů na prací (kvenčovací) koloně a který je tvořen jedním nebo více výměníky je využit pro ohřev vody, která je použita pro ohřev pláště polymeračních reaktorů ve výrobně PVC.
3. 3. Postup výroby a způsob zapojení strojně technologických aparátů při výrobě vinylchloridu z 1,2-dichloretanu tepelným štěpením s přímým chlazením reakčních ' ' produktů s následným čištěním štěpných plynů na prací ( kvenčovací ) koloně, i^yyžnačěriy tmy že zdroj tepla, kterým jsou kondenzátory štěpných produktů na _h y <

   prací (kvenčovací) koloně a který je tvořen jedním nebo více výměníky je využito přímo nebo nepřímo pro ohřev demineralisované vody, která je nasazována do polymeračních reaktorů ve výrobně PVC.
4. 4. Postup výroby a zapojení podle kteréhokoliv z předcházejících bodů vyznačené tím, že v prvním stupni kondenzace je zařazen z regulačních důvodů výměník chlazený teplosměnným médiem, který není využit pro přímé získání tepla.

   SPOLANA _nERATOV1CE

   a.s.

   CO

   CD

   O o

   ' X r—

   ZD