DE2540257B2

DE2540257B2 - Verfahren zur herstellung von 1,2- dichloraethan

Info

Publication number: DE2540257B2
Application number: DE19752540257
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.; Hennen Hans; 5030 Hürth Opitz
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1975-09-10
Filing date: 1975-09-10
Publication date: 1977-06-02
Also published as: DE2540257A1

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch Umsetzung von Äthylen mit technisch reinem, inertgasiialtigem Chlor in einem organischen Lösemittel in der Flüssigphase bei Temperaturen von 20 bis 6O⁰C in Gegenwart eines im Lösemittel gelösten Chlorierungskatalysators.

Derartige Verfahren sind z. B. aus DT-OS 16 18 273 Und 22 53 720, DT-AS 1157 592, 15 68 298, 16 68 850 und 17 68 367 sowie DT-PS 15 43 108 bekannt. Dabei wird als organisches Lösemittel bevorzugt das herzustellende 1,2-Dichloräthan selbst eingesetzt Doch lassen sich auch andere Chlorkohlenwasserstoffe — auch im Rahmen vorliegender Erfindung — mit Vorteil verwenden. Als Chlorierungskatalysator bzw. Chlor-Überträger hat sich Eisen(lII)-chlorid am besten bewährt. Doch sind auch Kupfer(II)-chlorid, Wismut(III)-chlorid. Tellur(IV)-chlorid und Zinn(IV)-chlorid beschrieben und im Rahmen vorliegender Erfindung verwendbar.

Da die Umsetzung von Äthylen und Chlor bei den niedrigen Reaktionstemperaturen in flüssiger Phase stattfindet, treten beide Reaktionspartner erst in gelöstem Zustand in Reaktion. Da Chlor sich bedeutend besser in Dichloräthan löst als Äthylen, wurde beschrieben, das Äthylen in vorgeschalteten Türmen zu lösen oder in verschiedenen Etagen in den Reaktor einzubringen. Das Problem, Äthylen vermehrt in Lösung zu bringen, wurde dadurch jedoch nicht befriedigend gelöst, da andererseits ja die besonders in technisch reinem Chlor befindlichen Verunreinigungen an Inerteasen (z. B. N₂, O2, CO₂, H₂) in der Kr-islaufflüssigkeit nicht gelost oder nutgemsen, ZSSSn als Abgas ausgeschleust werden sollen. Eme weitere Schwierigkeit liegt bisher dann, daß zusammen S den genannten, unter den Reaktionsbedingungen mVrten gasförmigen Verunreinigungen partialdmckmäßifi auch Chlor und Äthylen im Abgas entweichen. Dies ^llte durch einen nachgeschalteten Reaktor vermieden weRlen.wasaberauchnichtbefriedigte.

überraschenderweise gelingt es nun erfindungsgemäß die aufgezeigten Nachteile zu vermeiden, wenn die eineanes genannte Umsetzung in einem zylindrischen Reaktor vorgenommen wird, dessen Höhe mindestens Hai Dreifache des Durchmessers beträgt und worin die Umlaufgeschwindigkeit des im Kreislauf geführten Reaktionsgemisches, berechnet als Verhältnis der Volumenmenge des je Sekunde umgepumpten Reaktionsgemisches zur Flüssigkeitsoberflache, 0,06 bis

0,12 m/s beträgt . ......_

Unter Flüssigkeitsoberfläche ist hierbei die Quer-

sch nittsfläche des zylindrischen Reaktors zu verstehen. Das Verfahren der Erfindung kann weiterhin

bevorzugt dadurch gekennzeichnet sein, daß

a) die scheinbare Verweilzeit des eingesetzten Äthylens im Reaktor, berechnet als Verhältnis des ReAtorvolumens zur je Sekunde eingeleiteten Volumenmenge Äthylen, 10 bis 100 Sekunden, vorzugsweise 35 bis 65 Sekunden, beträgt;

b) man das aus dem Reaktor entweichende Abgas, welches neben den inerten Gasen partialdruckmäßig mitgerissenes 1,2- Dichloräthan sowie unumgesetztes Äthylen und Chlor enthält, bei Drucken von 1 bis 2 bar, auf +5»bis 11° C kühlt und das aus 1,2- Dichloräthan, Äthylen und Chlor bestehende Kondensat vorzugsweise in Mischung mit frischem Äthylen, in den Reaktor zurückführt

Wegen der geringen Löslichkeit des Äthylens im organischen Lösemittel, vorzugsweise 1,2- Dichloräthan, im'ß technisch die Möglichkeit einer ausreichenden Verweilzeit und gleichmäßigen Verteilung des gasförmigen Äthylens im Reaktor gegeben sein. Dies bedeutet, daß die Reaktionsstrecke lang und somit der Reaktor möglichst hoch sein soll. Weiterhin darf die Umlaufgeschwindigkeit der zur raschen Abführung der Reaktionswärme notwendigen Kreislaufflüssigkeit nicht zu groß sein, damit die mit dem technisch reinen Chlor und gg:\ auch mit dem Äthylen laufend zugeführten Incxtgase im Flüssigkeitsstrom nicht mitgerissen, sondern möglichst bald als Abgas ausgeschleust werden. Sofern erfindungsgemäß die Reaktorhöhe mindestens das Dreifache des Reaktordurchmessers und die Urllaufgeschwindigkeit der Kreislaufflüssigkeit 0,06 bis 0,12 m/s betragen, können die inerten Gasblasen im Reaktor gerade noch aufsteigen und als Abgas entweichen.

'Das Verfahren der Erfindung sei nunmehr an Hand eires Beispiels unter Zugrundelegung eines Fließschema s näher erläutert

Beispiel

Die Vorrichtung umfaßt einen zylindrischen Reaktor 1 von 27,4 m³ Inhalt, dessen Durchmesser 220 cm und dessen Höhe 720 cm betragen. Die Höhe mißt demnach das 3,27fache des Durchmessers. 1200 mVh 1,2-Dichloräthan mit 250 ppm Eisen(IU)-chlorid als Chlorierungskatalysator werden als Lösemittel mit Hilfe der Pumpe im Kreislauf durch den Reaktor 1, die Kreislaufleitung und den Wärmeaustauscher 4 geführt. 200ONmVh gasförmiges Chlor mit einem Inertgasanteil von 2,5

Vol.-% werden über Leitung 5 und Düse 6 und 1952 NmVh Äthylen werden über Leitung 7 und Düse 8 in die Kxeislaufieitung 3 kurz vor deren Wiedereintritt in den Reaktor 1 zugeführt Die Düsen 6 und 8 arbeiten nach dem Prinzip des Venturirohr*. Die Temperatur im Reaktor 1 wird auf 40—50⁰C gehalten. Die scheinbare Verweilzeit des eingesetzten Äthylens im Reaktor 1 errechnet sich zu 50 Sekunden, die Umlaufgeschwindigkeit des im Kreislauf 1—4 geführten Reaktionsgemischs zu 0,088 Kl/s. Im Wärmeaustauscher 4 wird die entstehende Reaktionswärme abgeführt Das entstehende U-Dichloräthan (8658 kg/h = 6926,4 l/h) wird über Leitung 9 abgezogen. Es enthält 250 ppm FeCl₃, 390 ppm HCl, 30 ppm Chlor und < 20 ppm Äthylen und kann einer üblichen Wäsche, Trocknung und Dstillation zugeführt werden.

Die Abgase verlassen den Reaktor 1 über Leitung IU und werden im Kühler 11 mit Kühlsole von —5° C bei 1,5 bar auf +1 bis +2⁰C gekühlt. Hierbei kondensieren 50 Liter'h 1,2-Dichloräthan mit darin gelöstem Chlor und Äthylen aus und werden über Leitung 12 und Düse 8 dem Reaktor 1 erneut zugeführt während 50 NmVh inerte Gase (H₂, O₂, CO₂, H₂) mit 2—3 Vol.-% Äthylen und < 50 ppm Chlor über Leitung 13 abgezogen werden.

ίο Bei 50 NmVh Abgas beträgt der auf Äthylen bezogene Ausbeuteverlust durch die Abgase 0,07%. Der Anfall an Nebenprodukten, z. B. Äthylchlorid und 1,1,2-Trichloräthan, sowie an Polymerisat erreicht insgesamt 0,7%, bezogen auf eingesetztes Äthylen. So errechnet sich eine Gesamtausbeute an 1,2-Dichloräthan in Form des Rohproduktes von 99,2% d. Th.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch Umsetzung von Äthylen mit technisch reinem, inertgashaltigem Chlor in einem organischen Lösemittel in der Flüssigphase bei Temperaturen von 20 bis 60⁰C in Gegenwart eines im Lösemittel gelösten Chlorierungskatalysators, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzung in einem zylindri- sehen Reaktor vorgenommen wird, dessen Höhe mindestens das Dreifache des Durchmessers beträgt und worin die Umlaufgeschwindigkeit des im Kreislauf geführten Reaktionsgemisches, berechnet als Verhältnis der Volumenmenge des je Sekunde umyepumpten Reaktionsgemisches zur Flüssigkeitsoberfläche, 0,06 bis 0,12 m/s beträgt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scheinbare Verweilzeit des eingesetzten Äthylens im Reaktor, berechnet als Verhältnis des Reaktorvolumens zur je Sekunde eingeleiteten Volumenmenge Äthylen, 10 bis 100 Sekunden, vorzugsweise 35 bis 65 Sekunden, beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man das aus dem Reaktor 2s entweichende Abgas, welches neben den inerten Gasen partialdruckmäßig mitgerissenes 1,2-Cichloräthan sowie unumgesetztes Äthylen und Chlor enthält, bei Drucken von 1 bis 2 bar, auf +5 bis

-19°C kühlt und das aus 1,2-Dichloräthan, Äthylen und Chlor bestehende Kondensat, vorzugsweise in Mischung mit frischem Äthylen, in den Reaktor zurückführt