DD139975A3 - Verfahren zur herstellung von vinylchlorid aus acetylen und chlorwasserstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid aus Acetylen und Chlorwasserstoff unter Verwendung eines Quecksilberchlorid-Aktivkohle-Katalysators.

Die Synthese von Vinylchlorid aus Acetylen und Chlorwasserstoff verläuft unter starker Wärmeentwicklung. Eine technologisch bedingte ungenügende Wärmeabführung führt dabei zu einer Schädigung des Katalysators. Aus diesem Grund werden Röhrenbündelreaktoren mit dünnen Einzelrohren verwendet, die eine ausreichende Wärmeabfuhr gewährleisten. Wegen der hohen Anfangsaktivität des Katalysators lassen sich jedoch trotz guter Kühlung Zonen hoher Temperaturen in den Reaktionsrohren nicht vermeiden, die infolge der thermisch bedingten Aktivitätsabnahme durch den Reaktor wandern. Es ist bekannt, die thermische Belastung dadurch herabzusetzen, daß zu Beginn der Fahrperiode solange mit geringem Mischgasdurchsätzen gefahren wird, bis die Anfangsaktivität soweit abgenommen hat, daß auch bei der vorgegebenen Standardbelastung eine obere Grenztemperatür von ca. 220 °C nicht überschritten wird.

Das beschriebene Verfahren hat den Nachteil, daß der Katalysator in der Anfangsphase nicht voll belastet werden kann und deshalb die möglichen Raum-Zeit-Ausbeuten nicht erreicht werden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei einem Sinken des Umsatzes auf ca. 90 bis 95% des durchgesetzten Acetylene der Katalysator gewechselt werden muß.

Bei der Aufarbeitung von Acetylen enthaltenden Crackgasen ist es bekannt, die Umsetzung des Acetylens mit Chlorwasserstoff in einer Reaktorbatterie, die aus mehreren hintereinander geschalteten Einzelreaktoren besteht, vorzunehmen. Dabei liegt zwischen den einzelnen Reaktoren ein Aktivitätsgefälle vor. Die höchste Aktivität weist der letzte Reaktor der Kette auf, weil dort die Acetylenkonzentration soweit abgesunken ist, daß sie sich in einer erheblichen Verminderung der Reaktionsgeschwindigkeit auswirkt. Die Reaktionswärme wird durch zwischengeschaltete Kühler abgeführt, wobei jedoch auf Grund des hohen Anteils an nicht reagierenden Bestandteilen des Crackgases keine besonderen Probleme auftreten, weil die für eine gute Wärmeabführung benötigten Gasgeschwindigkeiten zwangsläufig auftreten.

Das Verfahren hat den Nachteil, daß sich auf diese Weise nur Gasgeraische mit einem relativ niedrigen Anteil an Acetylen zu Vinylchlorid verarbeiten lassen. Annähernd reines Acetylen, wie es aus dein Karbidprozeß erhalten wird, kann nach dieser Methode nicht aufgearbeitet werden. Die Umsetzung von Acetylen mit Chlorwasserstoff ist ein stark exothermer Prozeß, so daß die thermische Belastung des Katalysators bei hohen Acetylenkonzentrationen außerordentlich hoch ist. Es treten hierbei Kühlprobleme auf, die die optimale Auslastung des Katalysators wesentlich beeinflussen und es ist bisher nicht gelungen, die Raum-Zeit-Ausbeute wesentlich zu erhöhen. Der Zweck der Erfindung ist es, die Raum-Zeit-Ausbeute zu erhöhen und den spezifischen Katalysatorverbrauch/t Vinylchlorid zu senken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid aus Acetylen und Chlorwasserstoff durch Verbesserung der Wärmeabführung so zu modifizieren, daß die Reaktoren bei einer verlängerten Standzeit des Katalysators im System ständig voll belastet werden können.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kühlung in Abhängigkeit von der Mischgasmenge und vora Aktivitätsprofil ständig verändert wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß mit Beginn der Fahrperiode das Reaktorsystem mit der 2 bis 4-fachen Mischgasmsnge beaufschlagt werden kann, ohne daß der Umsatz im Reaktorsystem unter den geforderten Grenzwert absinkt. Der hohe Durchsats bewirkt im System eine verbesserte Wärmeabfuhr, wodurch die thermische Belastung des Katalysators herabgesetzt wird. Es ist außerdem möglich, durch geeignete Schaltung separater Kühlmittelkreisläufe in beider. Reaktoren das Temperaturprofil so zu steuern, daß die jeweiligen, maximalen Temperaturen vermindert werden _e wodurch ebenfalls eine verlängerte= Katalysatorstandzait erreicht wird.' Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nach Absinken des Umsatzes im System auf Werte um 90% der eingesetzten Acetylenraenge nur der erste Reaktor in.it frischem Katalysator gefüllt werden rr.uö, während der ehemals frische eiber in der Zwischenzeit ebenfalls gealterte Katalysator im zweiten Reaktor verbleibt und das System nur

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umgekehrt betrieben wird, d.h. der bisher zweite Reaktor wird als Eingangsreaktor benutzt.

Die Erfindung soll anhand des folgenden Beispiels näher erläutert werden:

Beispiel

Zwei Reaktoren wurden in der erfindungsgemäßen Weise zu einem System vereinigt/ wobei der Katalysator im ersten Reaktor bei einer Belastung von 87 kg Mischgas/m Katalysator * h (Acetylen und HCl in annähernd stochiometrischem Verhältnis) einen Umsatz von 90% des durchgesetzten Acetylens aufwies. Der zweite Reaktor des Systems wurde mit einem frischen Katalysator gefüllt. Die Kühlung des ersten Reaktors erfolgte im Gegenstrom, während der zweite im Gleichstrom gekühlt wurde. Der im Reaktorsystem von Anfang an realisierte Durchsatz betrug 87 kg Mischgas/m Katalysator · h. Die Kühlmitteltemperaturen wurden so eingestellt, daß nach dem zweiten Reaktor kein Acetylen nachgewiesen werden konnte. Die Temperaturen im zweiten Reaktor betrugen maximal 180 ⁰C. Das Reaktorsystem wurde bei einem einmaligen Wechsel 280 Tage betrieben. Der Schaltungswechsel (bezogen auf den Mischgaseintritt) der Reaktoren erfolgte nach 140 Tagen, wobei der Katalysator im ersten Reaktor erneuert wurde. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt:

Lauf- Raum-Zeit-Ausbeute Katalysatorverbrauch zeit kg VC/m³ Kat. · h kg Kat./t VC Tage

bekannte Fahr-

weise 210 60 1,65

erfindungsge- 280 87 0,86

mäße Fahrweise

Claims (2)

1. Erfindungsanspruch:

   Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid aus reinem Acetylen mit Chlorwasserstoff unter Verwendung eines Quecksilberchlorid-Aktivkohle-Katalysators und unter Verwendung eines umschaltbaren aus
2. 2 Reaktoren bestehenden Reaktorsystems, dadurch gekennzeichnet,

   daß die Kühlung in Abhängigkeit von der Mischgasmenge und vom Aktivitätsprofil ständig verändert wird.