DE1100616B - Process for the production of vinyl chloride by thermal cleavage of ethylene chloride - Google Patents

Process for the production of vinyl chloride by thermal cleavage of ethylene chloride

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DE1100616B
DE1100616B DEF23916A DEF0023916A DE1100616B DE 1100616 B DE1100616 B DE 1100616B DE F23916 A DEF23916 A DE F23916A DE F0023916 A DEF0023916 A DE F0023916A DE 1100616 B DE1100616 B DE 1100616B
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C17/00Preparation of halogenated hydrocarbons
    • C07C17/25Preparation of halogenated hydrocarbons by splitting-off hydrogen halides from halogenated hydrocarbons

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Es ist bekannt, daß man monomeres Vinylchlorid außer durch Anlagerung von Chlorwasserstoff an Acetylen auch durch alkalische, thermische oder katalytische Abspaltung von Chlorwasserstoff ausÄthylenchlorid(l,2-Dichloräthan) herstellen kann. Dieses Verfahren ist besonders deshalb interessant, weil es Äthylen als Ausgangsstoff benutzt, das auf petrochemischem Wege bedeutend wirtschaftlicher herzustellen ist als Acetylen. Wegen der nur geringen Lebensdauer der Katalysatoren zur Chlorwasserstoffabspaltung (z. B. Bariumchlorid auf Aktivkohle) wird meistens die rein thermische Chlorwasserstoffabspaltung bevorzugt. Diese verläuft glatt bei Temperaturen zwischen 450 und 550° C im leeren Rohr. Nachteilig dabei ist nur, daß sehr lange Reaktionszeiten (im allgemeinen 5 bis 20 Sekunden) erforderlich sind und deshalb die Kapazität derartiger Anlagen gering ist. Es sind große Reaktionsräume erforderlich, die außerdem mit großen Wärmeaustauschflächen ausgestattet sein müssen, um die Spaltwärme durch die Reaktionswände hindurchführen zu können. Es läge nun nahe, die Reaktionszeit dadurch zu verkürzen, daß man die Reaktionstemperatur erhöht. Diese Maßnahme führt jedoch allein nicht zum Erfolg, da einmal unerwünschte Nebenreaktionen, z. B. eine Erhöhung der ohnehin beträchtlichen Rußbildung an den überhitzten Reaktionswänden, auftreten, zum anderen jedoch die Korrosion an den metallischen Reaktionswänden nicht mehr zu beherrschen ist. It is known that monomeric vinyl chloride can also be used in addition to the addition of hydrogen chloride to acetylene by alkaline, thermal or catalytic elimination of hydrogen chloride from ethylene chloride (1,2-dichloroethane) can produce. This process is particularly interesting because it uses ethylene as a starting material, which is much more economical to produce using petrochemicals than acetylene. Because of the only minor Lifetime of the catalysts for splitting off hydrogen chloride (e.g. barium chloride on activated carbon) usually the purely thermal elimination of hydrogen chloride is preferred. This runs smoothly at temperatures between 450 and 550 ° C in an empty pipe. The only disadvantage here is that very long reaction times (generally 5 to 20 seconds) are required and therefore the capacity of such systems is low. Large reaction spaces are required, which also have large heat exchange surfaces must be equipped to pass the heat of the gap through the reaction walls to be able to. It would now be obvious to shorten the reaction time by increasing the reaction temperature. However, this measure alone does not lead to success, since unwanted side reactions such. Legs On the other hand, there is an increase in the already considerable soot formation on the overheated reaction walls however, the corrosion on the metallic reaction walls can no longer be controlled.

Es wurde nun die überraschende Feststellung gemacht, daß man die Reaktionszeiten auf 0,1 bis 0,01 Sekunde verkürzen kann, wenn man zwischen 450 und 900° C arbeitet und die Wärme nicht durch die Reaktionswände hindurch, sondern mit Hilfe von extern überhitztem Wasserdampf intern zuführt. Dabei wird gleichzeitig Rußbildung im Reaktor völlig vermieden. Außerdem wird erreicht, daß der Reaktor nicht mehr aus gut wärmeleitenden, metallischen Werkstoffen, die besonders korrosionsanfällig sind, sondern aus wärmeisolierendem, korrosionsfestem, keramischem Material konstruiert werden kann.The surprising finding has now been made that the reaction times can be reduced to 0.1 to 0.01 seconds can be shortened if you work between 450 and 900 ° C and the heat does not pass through the reaction walls through, but internally with the help of externally superheated steam. At the same time Soot formation in the reactor completely avoided. In addition, it is achieved that the reactor is no longer made of highly thermally conductive, metallic materials that are particularly susceptible to corrosion, but rather from heat-insulating, corrosion-resistant, ceramic material can be constructed.

Es ist noch ungeklärt, ob die erfindungsgemäß erreichte Verkürzung der Reaktionszeit allein der Erhöhung der (mittleren) Reaktionstemperatur oder aber auch, zumindest teilweise, einem katalytischen Einfluß des überhitzten Wasserdampfes zuzuschreiben ist.It is still unclear whether the shortening of the reaction time achieved according to the invention is solely due to the increase in the (average) reaction temperature or, at least in part, a catalytic influence of the superheated Is attributable to water vapor.

Eine für das Verfahren geeignete Apparatur ist in der Anlage skizziert.Apparatus suitable for the process is outlined in the appendix.

In den Ofen 1, der mit Luft (bei 2) und Brennstoff (bei 3) beschickt wird, tritt gesättigter Wasserdampf (bei 4) ein und wird in der Schlange 5 überhitzt. Er tritt (bei 6) mit 600 bis 900° C aus und mischt sich im Reaktor 7 mit verdampftem Äthylenchlorid, das bei 8 eintritt. Der Reaktor 7 ist aus keramischem Material gemauert. Die Reaktionsprodukte, bestehend aus Vinylchlorid, Chlorwasserstoff, Wasserdampf und unumgesetztem Äthylen-Verfahren zur HerstellungIn furnace 1, the one with air (at 2) and fuel (at 3) is charged, saturated water vapor (at 4) enters and is overheated in coil 5. He kicks (at 6) with 600 to 900 ° C and mixes in the reactor 7 with evaporated ethylene chloride, which occurs at 8. Of the Reactor 7 is made of ceramic material. The reaction products, consisting of vinyl chloride, hydrogen chloride, Steam and unreacted ethylene process for production

von Vinylchlorid durch thermischeof vinyl chloride by thermal

Spaltung von ÄthylenchloridCleavage of ethylene chloride

Anmelder: _Applicant: _

Farbwerke Hoechst AktiengesellschaftFarbwerke Hoechst Aktiengesellschaft

vormals Meister Lucius & Brüning,formerly Master Lucius & Brüning,

Frankfurt/M., Brüningstr. 45Frankfurt / M., Brüningstr. 45

Dr. Günter Rummert, Burghausen/Salzach,
ist als Erfinder genannt worden
Dr. Günter Rummert, Burghausen / Salzach,
has been named as the inventor

chlorid, treten mit etwa 450° C aus dem Reaktor aus und in den Kühler 9 über, der aus Graphit konstruiert ist. Im Kühler 9 kondensiert sich der Wasserdampf und löst den größten Teil des Chlorwasserstoffes. Ferner taut das unumgesetzte Äthylenchlorid aus und sammelt sich als untere Schicht unter der Salzsäure im Anfallgefäß 10, aus dem beide Produkte über die Leitungen 16 (Äthylenchlorid) und 17 (konzentrierte Salzsäure) getrennt abgezogen werden.chloride, emerge from the reactor at around 450 ° C and into the cooler 9, which is constructed of graphite. The water vapor condenses and dissolves in the cooler 9 most of the hydrogen chloride. Furthermore, the unreacted ethylene chloride thaws and collects as lower layer under the hydrochloric acid in the accumulation tank 10, from which both products via the lines 16 (ethylene chloride) and 17 (concentrated hydrochloric acid) are drawn off separately.

Das Vinylchlorid tritt mit geringen Mengen Chlorwasserstoff und Spuren von Verunreinigungen über Leitung 11 aus und in das Kontaktrohr 12 ein, das mit einem Katalysator, der aus Quecksilberchlorid auf Aktivkohle besteht, gefüllt ist und auf 150° C geheizt wird. Der Katalysator hat den Zweck, Spuren von Chloracetylen (ClC = CH) und Dichloracetylen (ClC = CCl), die als Nebenprodukte entstehen und die Polymerisation stören wurden, durch Anlagerung von Chlorwasserstoff unschädlich zu machen. Das so gereinigte Vinylchlorid tritt in den mit Füllkörpern beschichteten Turm 13 ein, in welchem Natronlauge mittels Pumpe 14 umgewälzt wird. Verbrauchte Natronlauge wird über Leitung 19 abgezogen, während frische Lauge über Leitung 18 zugesetzt wird. Durch diese Laugewäsche wird der Rest des Chlorwasserstoffs entfernt, so daß ein chlorwasserstofffreies Vinylchlorid durch Leitung 15 austritt. Dieses wird dann in üblicher Weise in einer Kolonne rektifiziert und kann dann zur Polymerisation eingesetzt werden. Ein kleiner Teil des unumgesetzten Äthylenchlorids fällt noch im Sumpf der Vinylchloridkolonne an. Es wird mit dem über Leitung 16 angefallenen vereinigt, zusammen mit rohem Äthylenchlorid destilliert und in die Spaltung zurückgeführt.The vinyl chloride escapes with small amounts of hydrogen chloride and traces of impurities Line 11 from and into the contact tube 12 with a catalyst made of mercury chloride Activated charcoal is filled and heated to 150 ° C. The purpose of the catalyst is to remove traces of chloroacetylene (ClC = CH) and dichloroacetylene (ClC = CCl), which arise as by-products and the polymerization would interfere to render harmless by the addition of hydrogen chloride. The thus purified vinyl chloride enters the tower 13, which is coated with packing elements, in which sodium hydroxide solution is circulated by means of a pump 14. Spent caustic soda is drawn off via line 19, while fresh lye is added via line 18 will. This caustic wash removes the rest of the hydrogen chloride, so that one that is free of hydrogen chloride Vinyl chloride exits through line 15. This is then rectified in the usual way in a column and can then be used for polymerization. A small part of the unreacted ethylene chloride still falls in the bottom of the vinyl chloride column. It is combined with the accumulated via line 16, together with distilled crude ethylene chloride and returned to the cleavage.

109 52S/704109 52S / 704

Claims (1)

3 43 4 Ein Beispiel soll den Prozeß näher erläutern: Im künden in einem Temperaturbereich von 450 bis 900°C. Ofen 1 werden pro Stunde 1000 kg Wasserdampf auf So gelingt es, Vinylchlorid unter Anfall von nur geringen 800° C überhitzt. Diesem Wasserdampf werden über Verunreinigungen in Form von Acetylen bzw. Halogen-Leitung 8 1500 kg/h Äthylenchloriddampf von 200° C acetylen herzustellen. Außerdem wird erfindungsgemäß beigemischt und im Reaktor 7, der ein freies Volumen 5 das Äthylenchlorid mit einem bereits anderweitig übervon 301 besitzt, zum Umsatz gebracht. Im Kühler 9 hitzten Wasserdampf erst in einer gut isolierten Reaktionswird kondensiert, worauf aus dem Anfallgefäß 101300 kg/h kammer zusammengebracht und auf diese Weise die 31%ige Salzsäure und 460 kg Äthylenchlorid abgezogen Kohlenstoff abscheidung verhindert, die sonst bei hochwerden. An reinem Vinylchlorid fallen 620 kg/h an. Aus erhitzten Reaktionsrohren durch die unvermeidliche dem Sumpf der Vinylchloridkolonne werden weitere io Überhitzung der Wandungen des Reaktionsraumes ein-35 kg/h Äthylenchlorid zurückgewonnen. tritt. Es war nicht naheliegend, daß gerade auf dieseAn example should explain the process in more detail: Im announce in a temperature range of 450 to 900 ° C. Oven 1 generates 1000 kg of water vapor per hour 800 ° C overheated. This water vapor is conducted via impurities in the form of acetylene or halogen 8 1500 kg / h of ethylene chloride vapor of 200 ° C to produce acetylene. In addition, according to the invention admixed and in the reactor 7, which has a free volume 5, the ethylene chloride with an already otherwise übervon 301 owns, brought to sales. In the cooler 9, water vapor is heated only in a well-insulated reaction condensed, whereupon from the accumulation vessel 101300 kg / h chamber brought together and in this way the 31% hydrochloric acid and 460 kg of ethylene chloride deducted prevents carbon deposition, which would otherwise be high. 620 kg / h of pure vinyl chloride are obtained. From heated reaction tubes by the inevitable At the bottom of the vinyl chloride column, further overheating of the walls of the reaction space occurs kg / h of ethylene chloride recovered. occurs. It wasn't obvious that this was the case Weise die Kohlenstoffabscheidung verhindert werdenWay the carbon deposition can be prevented Es konnte folgende Bilanz gezogen werden: könnte. Beim Verfahren der Erfindung fördert der Wasser-The following conclusion could be drawn: could. In the method of the invention promotes the water Durchgesetzt 1500 kg/h Äthylenchlorid dampf einerseits die gewünschte Reaktion und übernimmtEnforced 1500 kg / h of ethylene chloride vapor on the one hand, the desired reaction and takes over Im Anfallgefäß 10 zurückge- 15 andererseits noch die Rolle des Wärmeträgers, so daß sichIn the accumulation tank 10, on the other hand, the role of the heat transfer medium is also retained, so that Wonnen 460 kg/h Äthylenchlorid eine besonders weiche und ausgeglichene Form derWonnen 460 kg / h ethylene chloride a particularly soft and balanced form of the Aus der VC-Kolonne zurück- Heizung findet.From the VC column back heating finds. gewonnen 35 kg/h Äthylenchlorid „obtained 35 kg / h of ethylene chloride " s : . 2i 1 Patentansprüche: s :. 2i 1 claims: Umgesetzt somit 1005 kg/h Äthylenchlorid 20 χ Verf ahren zur Herstellung von Vinylchlorid durchImplemented thus 1005 kg / h of ethylene chloride 20 χ Ver f Ahren by for the production of vinyl chloride An Vinylchlorid gewonnen ...620kg/h thermische Spaltung von Äthylenchlorid, dadurch Obtained from vinyl chloride ... 620kg / h thermal cleavage of ethylene chloride, thereby Die Ausbeute beträgt somit: gekennzeichnet, daß die Reaktion mit extern über-The yield is thus: characterized in that the reaction with externally QQ f) fi?n 1 fin hitztem Wasserdampf und Verweüzeiten von 0,1 bisQQ f) fi? N 1 fin heated steam and dwell times from 0.1 to = 97,7% 0,01 Sekunden im Temperaturbereich von 450 bis = 97.7% 0.01 seconds in the temperature range from 450 to 62,5-1005 a5 900° C durchgeführt wird und daß die als Neben-62.5-1005 a 5 900 ° C is carried out and that the secondary 1005 produkte auftretenden Chlorverbindungen des Ace-1005 products occurring chlorine compounds of the Ace- bei einem Umsatz pro Durchgang von __ =67°/0 . tykns durch ^i^rvng von Chlorwasserstoff inwith a conversion per pass of __ = 67 ° / 0 . tykns by ^ i ^ rvng of hydrogen chloride in höhersiedende Verbindungen übergeführt und letzterehigher boiling compounds transferred and the latter Das Vinylchlorid war nach der Destillation gut poly- von dem entstandenen Vinylchlorid durch DestillationAfter the distillation, the vinyl chloride was well poly- from the vinyl chloride formed by distillation merisierbar. 3° abgetrennt werden.merizable. 3 ° can be separated. Es ist bereits ein Verfahren bekannt, bei dem in Gegen- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-A method is already known in which in counter- 2. The method according to claim 1, characterized by wart von größeren Mengen Wasserdampf Äthylendichlorid zeichnet, daß in Reaktionsräumen aus feuerfestem,War of larger amounts of water vapor ethylene dichloride shows that in reaction chambers of fireproof, zu Vinylchlorid pyrolysiert wird. Weil aber dabei mit keramischem Material gearbeitet wird.is pyrolyzed to vinyl chloride. But because they are working with ceramic material. Temperaturen von 800 bis 1000° C und sehr langen Ver- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-Temperatures from 800 to 1000 ° C and very long process 3. The method according to claim 1, characterized in that weilzeiten gearbeitet wird, ergibt dieses Verfahren 35 zeichnet, daß die Anlagerung von Chlorwasserstoffwhile work is being carried out, this method results in 35 that the addition of hydrogen chloride nebeneinander Acetylen und Vinylchlorid. Die vorlie- an die Chlorverbindungen des Acetylens katalytischside by side acetylene and vinyl chloride. The presence of the chlorine compounds of acetylene catalytically gende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, bei der durchgeführt wird. Lowing invention has set itself the task of being carried out. Pyrolyse von Äthylenchlorid im wesentlichen nur aufPyrolysis of ethylene chloride essentially only Vinylchlorid zu arbeiten und verwirklicht dieses Ziel durch In Betracht gezogene Druckschriften:Vinyl chloride and achieves this goal through considered publications: Anwendung kürzester Verweüzeiten von 0,1 bis 0,01 Se- 40 Deutsche Patentschriften Nr. 596256, 899 191.Use of very short dwell times of 0.1 to 0.01 seconds. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 103 525/704- 2.61© 103 525 / 704-2.61
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