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Publication number: DE2106016A1
Application number: DE19712106016
Authority: DE
Priority date: 1970-02-20
Filing date: 1971-02-09
Publication date: 1971-09-16
Also published as: BE763171A; NL7101544A; JPS5116401B1; FR2080666B3; FR2080666A3

Description

Dr. Michael Harm

Patentanwalt 635 Bad Nauheim

Burgallee 12 b Telefon (0 60 32) 62 37

8. Februar 197i H / E W (293) 4663

PPG Industries, Inc., Pittsburgh, Pennsylvania, V.St.A.

VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON 1,2-DICHLORÄTHAN

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch Umsetzung von Äthylen, Sauerstoff und einem Chlorierungsmittel.

Die Oxychlorierung des Äthylens mit Sauerstoff und einem Chlorierungsmittel, wie Chlorwasserstoff oder Chlor oder Gemische aus beiden, in Gegenwart eines Deacon-Katalysators ist gut bekannt. Man verwendet den Katalysator hierbei sowohl in der Form eines festen Bettes als auch in der Form eines Wirbelbettes.

Beiß; Festbettsysten? werden die Reaktionsgase durch die Zwischenräume zwischen den Katalysatorteilchen hindurchgepresst. Da bei einem solchen System die Katalysatorteilchen eng beieinander lagern, durchlaufen die Gase in gutem Kontakt mit dem Katalysator einen gewundenen Weg. Infolge der stark exothermen Art der Reaktion zeigt sich jedoch der beim Arbeiten mit Festbetten auftretende große Nachteil, dass es schwierig ist, die Reaktionswärme aus dem Inneren des Bettes abzuführen. Festbettreaktoren sind häufig in ihrem wesentlichen Teil von einem Mantel oder von mehreren Mänteln umgeben, die zum Ableiten der Wärme mit wärmeübertragenden Mitteln ausgestattet sind. Da die Wärmeleitfähigkeit der Katalysatorteilchen gering ist, bildet sich etwa von der Mitte des Bettes aus nach seinem Rand hin ein starkes radiales Temperaturgefälle aus. Der heißeste Teil in der Mitte oder nahe der Mitte des Bettes ist als der "Hotspot" bekannt und wird im folgenden als solcher bezeichnet. Das Entstehen einer zu hohen Hotspot-

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Temperatur hat zur Folge, dass die Reaktionspartner und / oder die Reaktionsprodukte verbrennen und dass sich die unerwünschten Nebenreaktionen vermehren. Wenn die Hotspot-Temperatur dagegen einen für die Reaktion optimalen Wert hat und wenn das radiale Temperaturgefälle zu groß ist, durchfließen die Gase die äußeren Zonen des Bettes bei Temperaturen, bei denen keine befriedigenden Umsetzungen stattfinden. Da Festbetten einen ausgezeichneten Kontakt zwischen den gasförmigen Reaktionspartnern und dem Katalysator gewährleisten, andererseits aber Wärme nur schwer aus dem Bett abgeführt werden kann, stellt sich ein in der Längsrichtung des Bettes verlaufendes Hotspot-Temperaturgefälle ein. Hierbei verläuft das Gefälle so, dass die Reaktion in der Hauptsache innerhalb der ersten wenigen Zentimeter der Katalysatorschicht stattfindet und im übrigen Teil des Katalysators zu Ende geführt wird. Ein Temperaturgefälle dieser Art macht es möglich, die eine größere Reaktionsgeschwindigkeit schaffenden höheren Temperaturen auszunutzen und gleichzeitig die Kontaktzeit so kurz zu halten, dass unerwünschte Nebenreaktionen auf ein Mindestmaß herabgesetzt werden. Die geringe Wärmeleitfähigkeit der Katalysatorteilchen trägt ferner dazu bei, dass die Wärme in ihrer Gesamtheit nur sehr schwer aus dem Reaktor abgeführt werden kann. Da das Fassungsvermögen des Reaktors ins Prinzip von seinem Wärmeabführvermögen begrenzt wird, hat ein Festbettreaktor gewöhnlich ein geringes Fassungsvermögen. Im Ergebnis läßt sich sagen, dass ein Festbettreaktor die Vorteile eines ausgezeichneten Gas-Katalysator-Kontaktes und eines in seiner Längsrichtung verlaufenden Temperaturgefälles mit den Nachteilen eines großen radialen Temperaturgefälles und einer unzureichenden Gesamtwärmeabführung aus dem Reaktor vereinigt.

Um den Schwierigkeiten zu begegnen, vor die man sich bei der Abführung der Wärme aus einem Festbettreaktor gestellt sieht, ist man zur Verwendung eines Wirbelbettes übergegangen. Ein solches Wirbelbett entsteht dadurch, dass man in dem Maße, in dem die Gasgeschwindigkeit wächst, den Raum zwischen den Katalysatorteilchen größer werden läßt. In einem Wirbelbett befinden sich die Katalysatorteilchen in ständiger Bewegung, wobei sie aneinander und an die das Wirbelbett begrenzende Flächen anstoßen. Durch diese ständige Bewegung der Katalysatorteilchen kann die Wärme in befriedigendem Maße vom Inneren des Wirbelbettes nach

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den Randzonen befördert werden. Dieses System ist derart wirksam, dass, von einer unmittelbar an die Umfassungsfläche angrenzenden sehr schmalen Zone abgesehen, wo ein dünner Film entsteht, radial durch das Bett hindurch im wesentlichen isothermische Bedingungen hergestellt werden. Wie festgestellt wurde, herrschen auch in der Längsrichtung des Bettes, und zwar in seiner ganzen Breite, über eine Strecke, die wenige Zentimeter oberhalb der Gaseinlaßöffnungen beginnt und am oberen Rand des Wirbelbettes endet, im wesentlichen isothermische Bedingungen. Wenn ein Wirbelbett hinsichtlich der Wärmeabführung auch einen hohen Wirkungsgrad hat, so geht bei ihm doch der Vorteil eines Wärmegefälles in der Längsrichtung verloren. Ein anderer Nachteil ist bei einem Wirbelbett der größere zwischenräumliche Abstand, den die in wirbelnder Bewegung befindlichen Katalysatorteilchen zueinander haben, weil dies einen schwächeren Kontakt zwischen den Katalysator und den Gasen und daher eine gefingere pro-Durchsatz-ümsetzung als bei einem die gleiche Katalysatonaenge enthaltenden Festbett zur Folge hat.

Im Ergebnis vereinigt ein Wirbelbettreaktor im Gegensatz zu einem Festbettreaktor die Vorteile eines geringen radialen Temperaturgefälles und einer wirksamen Gesaatwärmeableitung mit den Nachteilen eines relativ schwachen Gas-Katalysator-Kontaktes und eines geringen Teeperaturgefalles in der Längsrichtung.

Es wurde nun gefunden, dass man das hohe Wäraeableitungsvermögen eines Wirbelbettes und die Vorteile, die ein Wirbelbett durch sein geringes radiales Teeperaturgefälle bietet, in hohes Maße nutzbar machen und damit den Vorteil eines geeigneten Temperaturgefälles verbinden und eine wesentliche Verbesserung des Gas-Katalysator-Kontaktes erreichen kann. Man erreicht dies dadurch, dass man eine hohe Wirbelbettdichte herstellt und aufrecht erhält, die eines Teaperaturgefälle in der Längsrichtung von etwa 11,1° bis etwa 127,8° C entspricht, das in der Breite des Bettes etwa 12,7 cm oberhalb des Punktes, an dem die Reaktion einsetzt, beginnt und am oberen Rand des Bettes endet. In der Regel liegt das Gefälle im Bereich von etwa 13,9° bis etwa 55,5° C, vorzugsweise im Bereich von etwa 16,7° bis etwa 33,3° C. Von den nach der Erfindung erreichten Verbesserungen seien eine höhere Produktivität bzw. Leistung, eine Verminderung der Menge an mitgeführtem Katalysator und eine Verringerung der Korrosion des Reaktors am oberen Rand des Bettes genannt.

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In einem Wirbelbettreaktor ist die Korrosion am oberen Ende des Wirbelbettes gewöhnlich sehr stark. An dieser Stelle sind die Teilchen am stärksten in Bewegung. Sie nutzen die Flächen des Reaktors daher stärker ab als sie es in einer tieferen Schicht des Bettes tun. Wenn das Bett in seiner Längsrichtung isotherm ist, entspricht die Temperatur am oberen Ende des Bettes seiner mittleren Temperatur. Wenn man dagegen ein Temperaturgefälle nach der Erfindung anwendet, ist die Temperatur am oberen Ende des Bettes bedeutend niedriger als die mittlere Temperatur, Da sich die Korrosion bei höheren Temperaturen verstärkt, tritt nach der Erfindung eine Verminderung der Korrosion da ein, wo sie sonst am stärksten ist.

Man kann für die Zwecke der Erfindung jeden bekannten Oxychlorierungs-Katalysator verwenden, mit dem man das gewünschte Temperatürgefälle herstellen kann. Geeignet ist ein Katalysator, der aus einem feuerfesten Feststoff als Träger besteht, der mit mindestens einem Chlorid eines mehrwertigen Metalls imprägniert ist. Es ist zweckmäßig, den Träger auch mit mindestens einem Alkalichlorid zu imprägnieren.

Al8 Trägerstoffe für die genannten Salze kann man feuerfeste Stoffe, wie Kieselgur, Attapulgit, FuIlererde, Bimsstein, Diatom^enerde,"Tonerde, Graphit, Ziegelmehl und Sand,.'verwenden. Die Oberflächengrößen dieser Stoffe liegen im allgemeinen in dem Bereich zwischen <0,5 m^/g und etwa 600 «2/g. Bevorzugt verwendet man poröse feuerfeste Stoffe, wie Kieselgur, Attapulgit, FuIlererde, Bimsstein und Diatomeenerde. Die Oberflächengrößen dieser Stoffe liegen im allgemeinen in dem Bereich zwischen etwa 50 m2/g und etwa 600 m2/g. Ein besonders geeigneter Trägerstoff ist "Florex", eine von der Floridin Corporation hergestellte kalzinierte Fullererde. "Florex" hat gewöhnlich eine Oberfläche von etwa 100 m²/g bis etwa 250 m2/g. Die Oberflächengröße wird für die Zwecke der Erfindung nach der im Band (1938) des "Journal of the American Chemical Society" auf Seite 309 beschriebenen Brunauer-Emmett-Teller-Methode (BET) bestimmt, bei der Stickstoff als Absorbat benutzt wird.

Als Alkalichlorid kann man Lithiumchlorid, Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Rubidiuachlorid, Cäsiuachlorid oder Gemische solcher Chloride verwenden. Von diesen werden Natriumchlorid und Kaliumchlorid bevorzugt und Kaliumchlorid besonders bevorzugt. Die Menge des Alkalichlorids kann in weiten Grenzen

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schwanken. Üblicherweise ist das Alkalimetall des Alkalichlorids in dem imprägnierten Träger mit einem auf diesen berechneten Anteil von etwa 0,5 bis etwa 10 Gew.-% enthalten. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt dieser Anteil etwa 1 bis etwa 8 Gew.-%. Innerhalb dieses Bereichs ist ein Anteil von etwa 4,5 Gew.-% am vorteilhaftesten.

Als Chloride mehrwertiger Metalle verwendet man bevorzugt solche von Metallen mit der Atomzahl 23 bis einschließlich 29. Als Beispiele hierfür seien Kupferchlorid und Eisenchlorid und von diesen Kupferchlorid mit Vorzug genannt. Man kann nach Wunsch auch Gemische dieser Chloride verwenden. Auch die Menge der Chloride mehrwertiger Metalle kann in weiten Grenzen schwanken. Üblicherweise ist das mehrwertige Metall dieser Chloride in dem imprägnierten Träger J mit einem auf diesen berechneten Anteil von etwa 5 bis etwa Gew.-% enthalten. In einer bevorzugten Ausfühningsform beträgt dieser Anteil etwa 6 bis etwa 12 Gew.-X. Innerhalb dieses Bereiches ist ein Anteil von etwa 8 Gew.-X am vorteilhaftesten.

Als typischer Vertreter eines für die Zwecke der Erfindung geeigneten Katalysators in Teilchenform sei eine teilchenförmige, mit Kupfer-II-chlorid und Kaliumchlorid imprägnierte kalzinierte Fullererde genannt. Von den beiden Salzen her enthält dieser Katalysator 8 Gew.-% Kupfer und 4,5 Gew.-% Kalium.

Man kann die Salze nach verschiedenen Verfahren auf die Trägerteilchen aufbringen. Im allgemeinen werden die Trägerteilchen mit den Salzen imprägniert. Zu diesem Zweck taucht man j s.B. die Teilchen in eine Lösung der verschiedenen Salze ein * und läßt danach das Lösungsmittel verdampfen. Man kann die Salze auch dadurch aufbringen, dass man sie in gelöster Form mit den Trägerteilchen zusammenbringt, während man diese in einem Misch- oder Taumelgefäß umwälzt. Ferner kann man ein aus Trägerteilchen bestehendes Wirbelbett mit Salzlösungen besprühen und Wärme in einer Menge zuführen, dass das als Lösungsmittel verwendete Wasser verdampft.

Die imprägnierten Teilchen haben im allgemeinen eine Oberfläche von etwa 0,5 m²/g bis etwa 120 m^/g. Üblicherweise haben die Teilchen eine Oberfläche von etwa 25 m2/g bis etwa 50 m2/g. Das Schüttgewicht der imprägnierten Teilchen liegt üblicherweise im Bereich von 0,16 g/cm^J bis etwa 1,04 g/cm^ (10 ·% 65 lb/ft^). Bevorzugt verwendet man Teilchen mit einem Sc]iü£tgewicht im Bereich von etwa 0,56 g/cnr* bis etwa 0,80 g/cinrV*

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Man kann für die Zwecke der Erfindung Teilchen beliebiger Größe, die fluidisierbar sind und die im wesentlichen im Reaktor zurückgehalten werden und mit denen man das erforderliche Temperaturgefälle herstellen kann, verwenden. Gevöhnlich verwendet man Teilchen von einer Größe im Bereich von 20 bis 200 Maschen (US Standard Siebreihe). In kleinen Reaktoren mit einer lichten Weite bis etwa 10,16 cm bevorzugt man Teilchen von einer Größe im Bereich von 60 bis 200 Maschen (US Standard Siebreihe), während man in größeren Reaktoren mit einer lichten Weite von mehr als 10,16 cm bevorzugt Teilchen von einer Größe in Bereich von 30 bis Maschen (US Standard Siebreihe) verwendet. Selbst wenn die Teilchen des in den Reaktor eingebrachten Katalysators in ihrer Gesamtheit zunächst in den genannten Bereich fallen, so wird sich bei fortgesetztem Gebrauch infolge Abriebs eine Änderung der Teilchengröße nach der Seite der kleineren Teilchen ergeben. In Reaktoren mit einer lichten Weite von mehr als 10,16 cm kann ein Temperatur gefälle in der Längsrichtung leichter hergestellt werden, wenn mindestens 60% der Katalysatorteilchen in den Größenbereich von 30 bis 60 Maschen (US Standard Siebreihe) fallen. Das heißt, dass beim Sieben der Katalysatorteilchen mindestens 60% der Teilchen von einem 30-Maschensieb durchgelassen, von 40-, 50- und 60-Maschensieben dagegen zurückgehalten werden. Günstig im Sinne der Erfindung ist ein Anteil von mindestens 80% Katalysatorteilchen, die nach ihrer Größe in den Bereich von 30 bis 60 Maschen fallen. Bevorzugt verwendet wird ein Katalysator, dessen Teilchen nach ihrer Größe mindestens zu 90% in den Bereich von 30 bis 60 Maschen fallen (US Standard Siebreihe) .

Die Reaktionstemperatur kann in weiten Grenzen schwanken, doch liegt sie in der Regel in dem Bereich zwischen etwa 188° C und etwa 316° C, häufiger zwischen etwa 232° C und etwa 316° C. Bevorzugt wird der Bereich zwischen 260° C und "-.i>° G.

Die Reaktion erfolgt in der Regel bei atmosphärischem oder leicht erhöhtem Druck, beispielsweise einem Druck bis etwa 7,03 kg/cm^. Doch kann auch bei höheren oder geringeren Drücken gearbeitet werden. Um die Ausbeute am gewünschten Produkt zu erhöhen, kann man nach Wunsch nicht umgesetzte Anteile im Kreislauf führen.

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Der der Reaktion zugeführte Sauerstoff kann einen Reinheitsgrad von mehr als 98 Gew.-X haben. Man kann ihn jedoch auch mit Gasen oder Dämpfen, die unter den Umsetzungsbedingungen im allgemeinen inert sind, verdünnen. So kann man Sauerstoff, mit Sauerstoff angereicherte Luft, mit inerten Gasen oder Dämpfen vermischte Luft oder Gemische aus Sauerstoff, Luft und inerten Gasen und Dämpfen verwenden. Bevorzugt jedoch verwendet man Sauerstoff von hohem Reinheitsgrad.

Die Reaktion läuft nach der Formel

C₂H₄ + 2HCl + 1/2 O₂ ^C2^H4^C12 ^{+ H}2°

ab. Man kann die Reaktionspartner in stöchiometrischen Mengen in das Wirbelbett einführen, jedoch können auch einer oder zwei der Reaktionspartner im Überschuß vorhanden sein. Man weicht häufig vom stöchiometrischen Verhältnis ab, weil berücksichtigt werden muß, dass mit der Hauptreaktion in der Regel gleichzeitig Nebenreaktionen eintreten.

Die Oxychlorierungsreaktion setzt ein, sobald die Reaktionspartner zusammengegeben sind und miteinander zu reagieren beginnen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform führt man ein Gemisch aus Äthylen und Chlorwasserstoff nahe am Boden des Wirbelbettes ein. An einer höheren Stelle des Bettes preßt man Sauerstoff ein und bringt ihn mit dem Äthylen und dem HCl-Chlorwasserstoff in Berührung. Bei dieser Arbeitsweise kann man die Stelle, an der der Sauerstoff eingepresst wird, als die Stelle betrachten, an der die Reaktion beginnt. In den meisten Fällen führt man die Reaktionspartner einzeln auf gleicher Höhe in das Wirbelbett ein. Jedoch kann man die einzelnen Reaktionspartner auch auf verschiedenem Niveau einführen. Es ist jedoch auch möglich, die Reaktionspartner nicht allein einzeln, sondern auch in ihrer Gesamtheit auf verschiedenem Niveau in das Wirbelbett einzuführen. Diese letztere Arbeitsweise ist als "Stufenverfahren" bekannt. Wenn man nach dem Stufenverfahren arbeitet, setzt die Reaktion gleichzeitig an mehreren Stellen ein. Ein längsverlaufendes Temperatürgefälle im geforderten Ausmaß, das von jeder der Stufen ausgeht, ist im Erfindungsgedanken eingeschlossen·

In den folgenden Ausführungsformen sind die Grundzüge der Erfindung näher erläutert.

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Beispiel 1

Man führt in einem Wirbelbettreaktor, der eine lichte Weite von 2,51 m hat und im Inneren mit Kühlschlangen ausgerüstet ist, nahe vom Boden her ein Gemisch aus Äthylen und Chlorwasserstoff ein. Danach führt man an einer Stelle, die 45,7 cm höher als die Stelle für die Zuführung des genannten Geraisches liegt, Sauerstoff in den Reaktor ein. Das Katalysatorbett ist 7,32 m hoch und besteht aus Teilchen, für die die in Tabelle 1 enthaltenen Angaben angenäherte Werte wiedergeben. Die Beschaffenheit des Katalysators ändert sich geringfügig während des Reaktionsablaufes unter dem Einfluß des Abriebs, dem die Teilchen unterliegen, und des Nachschubs neuer Katalysatormengen.

Tabelle 1 Verteilung der Teilchengröße

Siebgröße 30 40 50 60 70 100 (Maschenzahl und und

nach der US weniger mehr

Standard-Siebreihe)

Gew.-7o der -- 50 31 9 6 4 zurückgehaltenen Teilchen

Zusammensetzung des Katalysators
Grundlage: kalzinierte Fullererde

Metallbeladung 7,7% Kupfer 4,6% Kalium

(Gew.-%)

Man leitet das aus dem Reaktor abfließende Gemisch durch Kondensatoren, um die nicht-kondensierbaren Stoffe vom Produkt abzutrennen, und führt die nicht-kondensierbaren Stoff· in den Reaktor zurück. Diesen in den Reaktor zurückgeführten Teil des Gemisches reinigt man von Zeit zu Zeit zur Entfernung von inerten Stoffen. Man trennt das Produkt in eine wässrige Phase und eine aus dem organischen Rohprodukt bestehende Phase und unterwirft diese letztere Phase zur Verbesserung des Reinheitsgrades einer weiteren Behandlung. In der folgenden Tabelle 2 sind die für die Umsetzung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten Stoffe nach Art und Menge sowie die Reaktionsbedingungen genannt. Unter Lineargeschwindigkeit versteht man die Geschwindigkeit, die die Gase in der Abwesenheit eines Katalysators hätten. 109833/1601

Tabelle 2 Zugeführtes Gemisch in Standard m³/h

Äthylen
Sauerstoff
Chlorwasserstoff
zurückgeführte Anteile

durch die Reinigung entfernte Stoffe

Zusammensetzung des zurückgeführten Anteils

Äthan

Kohlendioxid

Äthylen

Sauerstoff

Stickstoff

Kohlenmonoxid

andere Stoffe

Temperatur des Wirbelbettes

61 cm über dem Boden des Bettes 244 cm über dem Boden des Bettes 427 cm über dem Boden des Bettes 610 cm über dem Boden des Bettes 762 cm über dem Boden des Bettes

Druck am oberen Ende des Bettes Lineargeschwindigkeit

Äthylenumsatz zu 1,2-Dichloräthan und geringen Mengen anderer Verbindungen pro Durchsatz

Äthylenausbeute

im organischen Rohprodukt nicht-umgesetztes C2H4 verbrannt

HCl-Ausbeute

im organischen Rohprodukt nicht-umgesetzter HCl

1489	m-Vh
795	m³/h
2844	m³/h
961	m³/h
68,5	m³/h
0,4 Mol%
20,5 Mol%
55,0 Mol%
5,1 Mol%
15,1 Mol%
3,1 Mol%
0,8 Mol%
300 ° C
280 ° C
274,5 ° C
270 ° C
268,8 ° C
2,1 kg/cra2
33,8 cm/sec	•

74,0%

96,7% 2,7% 0,6%

99,3% 0,7%

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- ίο -

Zusammensetzung des
organische Rohproduktes

C₂H Cl 97,57 Gew.-7o

CCl. 0,15 Gew.-%

4 '

Chloral 0,43 Gew.-7_O

C H Cl 1,15 Gew.-%

andere Verbindungen 0,70 Gew.-%

Gesamtwärmeleitungskoeffizient, U 132,7

(kcal/m2hoc)

(Btu(ft2)(hr)(Fo)=27,2)

Beispiel 2

Zum Vergleich zeigt dieses Beispiel die Wirkung, die ein in der Längsrichtung des Bettes verlaufender kurzer Temperaturabfall hat.

Man führt in einen Wirbelbettreaktor, der eine lichte Weite von 71,2 cm hat und im Inneren mit Kühlschlangen ausgerüstet ist, nahe vom Boden her ein Gemisch aus Äthylen und Chlorwasserstoff ein. Danach führt man an einer Stelle, die 45,7 cm höher als die Steile für die Zuführung des genannten Gemisches liegt, Sauerstoff in den Reaktor ein. Das Katalysatorbett ist 3,66 m hoch und besteht aus einer Große und Beschaffenheit, für die die in der Tabelle 3 enthaltenen Angaben angenäherte Werte wiedergeben.

Tabelle 3 Verteilung der Teilchengröße

Siebgröße 30 40 50 60 70 LOO

(Maschenzahl und und

nach der US Stan- weniger mehr

dard-Siebreihe)

Gew.-X der zurück- J 45 28 6 5 U gehaltenen Teilchen

1 o -c ι- :. / \ β ο ι

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- li -

Tabelle J (Fortsetzung) Grundlage: kalzinierte Fullererde

Metallbeladung: 7,5% Kupfer (Gew.-%)

6,8% Kalium

Man leitet das aus dem Reaktor abfließende Gemisch durch Kondensatoren, um die nicht-kondensierbaren Stoffe vom Produkt abzutrennen, und führt die nicht-kondensierbaren Stoffe in den Reaktor zurück. Qiesen in den Reaktor zurückgeführten Teil des Gemisches reinigt man von Zeit zu Zeit von inerten Stoffen. Man trennt das Produkt in eine wässrige Phase und eine aus dem organischen Rohprodukt bestehende Phase und unterwirft diese zur Verbesserung des Reinheitsgrades einer weiteren Behandlung. In der folgenden Tabelle sind die für die Umsetzung nach diesem Beispiel verwendeten Stoffe nach Art und Menge sowie die Reaktionsbedingungen genannt. Unter Lineargeschwindigkeit versteht man die Geschwindigkeit, die die Gase in der Abwesenheit eines Katalysators hätten.

Tabelle 4 Zugeführtes Gemisch

Äthylen Sauerstoff Chlorwasserstoff zurückgeführte Anteile

durch die Reinigung entfernte Stoffe

Zusammensetzung des zurückgeführten Anteils

Kohlendioxid Äthylen Sau rstoff Stickstoff andere organische Stoffe

41.3 m³/h

22.4 m³/h 80,4 m³/h 35,4 m³/h

1,3 m³/h

37,2 Mol%

51,1 Mol%

6,2 Mol%

2,0 Mol%

1,8 Mol%

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Temperatur des Wirbelbettes

122 cm über dem Boden des Bettes 273,5° C

229 cm über dem Boden des Bettes 273 ° C

381 cm über dem Boden des Bettes 268 ° C

Druck am oberen Ende des Bettes 0,162 kg/cm²

Lineargeschwindigkeit 25,9 cm/sec.

Äthylenumsatz zu 1,2-Dichloräthan und

geringeren Mengen anderer Verbindungen

pro Durchsatz 69,4%

Äthylenausbeute

im organischen Rohprodukt 97,8%

nicht-umgesetztes C„H, " 1,6%

verbrannt 0,6%

HCl-Ausbeute

im organischen Rohprodukt 98,7%

nicht-umgesetztes HCl 1,3%

Zusammensetzung des organischen Rohproduktes

C₂H₄Cl₂ 98,60 Gew.-%

CCl₄ 0,13 Gew.-%

Chloral 0,28 Gew.-%

C₂H₃Cl₃ 0,86 Gew.-%

andere Verbindungen 0,13 Gew.-%

Gesamtwärmeleitungskoeffizient (Kcal/m² h ° C) 132,7

Claims

Patentansprüche:

Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch Umsetzen von Äthylen, Sauerstoff und Chlorwasserstoff oder Chlor oder einem Gemisch aus Chlorwasserstoff und Chlor als Chlorierungsmittel in einem aus oxychlorierenden Katalysatorteilchen bestehenden Wirbelbett, dadurch gekennzeichnet, dass man bei einer Wirbelbettdichte arbeitet, die in der Längsrichtung des Bettes zwischen einer Stelle, die etwa 12,7 cm oberhalb des Einsatzpunktes der Reaktion liegt, und dem oberen Ende des Bettes, über dessen Breite, einem Temperaturgefälle von 11,1° bis 127,8° C entspricht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Längsrichtung des Wirbelbettes verlaufende Temperaturgefälle im Bereich von 13,9° bis etwa 55,5° C liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das in der Längsrichtung des Wirbelbettes verlaufende Temperaturgefälle im Bereich von etwa 16,7° bis etwa 33,3° C liegt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 60% der Katalysatorteilchen in den Größenbereich von 30 bis 60 Maschen nach der US-Standard Siebreihe fallen.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 80% der Katalysatorteilchen in den Größenbereich von 30 bis 60 Maschen nach der US-Standard-Siebreihe fallen.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens 90% der Katalysatorteilchen in den Größenbereich von 30 bis 60 Maschen nach der US-Standard-Siebreihe fallen.
7. Verfahren nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorteilchen kalzinierte Fullererde enthalten, die mit dem Chlorid eines mehrwertigen Metalls mit der Atomzahl 23 bis 29 einschließlich und mit einem Alkalichlorid imprägniert ist.

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8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das mehrwertige Metali des Chlorids dieses Metalls eir.en Anteil von 5 bis 15 Gew.-% und das Alkalimetall des Chlorids dieses Metalls einen Anteil von 0,5 bis 10 Griw.-% der imprägnierten Katalysatorteilchen ausmacht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Chlorid des mehrwertigen Metalls Kupferchlorid und das Alkalichlorid Kaliumchlorid ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatorteilchen 8 Gew.-% Kupfer und 4,5 Gew.-% Kalium enthalten.
11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelbett im Kreislauf mit zurückgeführten Anteilen des Reaktionsproduktes beschickt wird.

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