DE2646129C3

DE2646129C3 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Vinylchlorid

Info

Publication number: DE2646129C3
Application number: DE19762646129
Authority: DE
Inventors: Franz Josef 6078 Neu-Isenburg Gattys
Original assignee: F J GATTYS - VERFAHRENSTECHNIK GESELLSCHAFT fur PLANUNG und ERRICHTUNG VON INDUSTRIEANLAGEN MBH 6078 NEU-ISENBURG
Current assignee: F J GATTYS - VERFAHRENSTECHNIK GESELLSCHAFT fur PLANUNG und ERRICHTUNG VON INDUSTRIEANLAGEN MBH 6078 NEU-ISENBURG
Priority date: 1976-10-13
Filing date: 1976-10-13
Publication date: 1980-05-29
Also published as: DE2646129B2; DE2646129A1

Description

Es ist bekannt Vinylchlorid aus Acetylen und Chlorwasserstoff herzustellen. Acetylen ist dabei petrochemischer Herkunft oder stammt aus Karbid. Chlorwasserstoff wird erzeugt durch Verbrennung von Chlor im VVasserstoffstrom, aus Salzsäure oder stammt aus organischen Synthesen, z. B. durch Einwirken von Chlor auf organische Verbindungen.

Es sind auch kombinierte Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid bekannt, bei denen Acetylen und Äthylen in einer ersten Phase chloriert werden. Das dabei entstandene Dichloräthan wird pyrolisiert, wobei der in dieser Phase gewonnene hochprozentige Chlorwasserstoff zur Reaktion mit Acetylen verwendet werden kann.

Diese bisher bekannten Verfahren beruhen also auf dem Einsatz von reinem oder hochprozentigem Chlorwasserstoff. Sogar in Fällen, in denen verfahrensmäßig gewisse Mengen an Abfallchlorwasserstoff in verdünnter oder konzentrierter Form entstehen, werden sie zu Salzsäure durch Absorption verarbeitet und anschließend durch Desorption als konzentriertes Chlorwasserstoffgas zurückgewonnen.

Die Erfindung geht demgegenüber von der Erkenntnis aus, daß die Verwendung von Reaktionsgasen, in denen sich Chlorwasserstoff prozentual nur zu einem vergleichsweise sehr geringen Teil befindet, während der überwiegende Teil dieser Gase an dem Reaktionsvorgang überhaupt nicht teilnimmt, für die Herstellung von Vinylchlorid in verschiedener Hinsicht sehr vorteilhaft ist. Eine derartige Anregung ist bisher von keiner Seite gegeben worden.

Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß als Reaktionsgase eine Mischung von inerten Gasen mit Chlorwasserstoff verwendet wird, wobei es sich vorwiegend um Verbrennungsgase chlorhaltiger Stoffe handelt, in denen sich Chlorwasserstoff nur noch mit einem Anteil zwischen 5 und 20 Vol.% speziell zwischen 8 und 12 Vol.%, befindet.

Eine solche Maßnahme ist, wie sich praktisch bereits erwiesen hat, besonders wirtschaftlich, weil dadurch zunächst bisher nutzlose Abfallprodukte noch einer nutzbringenden Verwendung zugeführt werden, weil ferner durch den großen Anteil von inerten Bestandteilen im Reaktionsgas die Reaktion nicht so stürmisch und sofort im ganzen Ausmaß, sondern gemäßigter und gleichmäßiger verteilt, als bisher üblich, verläuft und weil schließlich auf diese Weise ein exothermer Reaktionsvorgang ohne die sonst dabei erforderlichen Kühleinrichtungen möglich ist, denn die inerten Gasanteile dienen selbst zur ausreichenden Wärmeableitung.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß kein oder höchstens ein ganz geringer Oberschuß an Chlorwasserstoff mit Bezug auf die theoretisch erforderliche Menge gebraucht wird und daß der Katalysator eine vergleichsweise längere Lebensdauer hat.

In diesem Zusammenhang ist nicht ein Röhrenreaktor geeignet, der sonst zur Durchführung von katalytischen Reaktionen vielfach verwendet wird, sondern eine andere Vorrichtung, nämlich ein sogenannter Hordenreaktor, bei dem der Katalysator auf einem sich gegebenenfalls über den ganzen Querschnitt des Reaktors erstreckenden Bett befindet, das von den Reaktionsgasen durchströmt wird. Derartige Hordenreaktorer gibt es auch schon in mehrstufiger Ausführung, wobei mehrere Katalysatorbetten nacheinander von den Reaktionsgasen durchströmt werden.

Für das Verfahren gemäß der Erfindung empfiehlt sich nun eine ganz bestimmte Ausbildung eines Hordenreaktors, indem der Querschnitt des Katalysatorbettes sich in Strömungsrichtung der Reaktionsgase konisch verändert, derart, daß der Mantel des Reaktors mit der Reaktorlängsachse einen Winkel von etwa 15° bildet Dadurch werden eine besonders gleichmäßige Beaufschlagung und Ausnutzung des Katalysators sowie eine gleichmäßige Verteilung der Druckverluste über die ganze Strömungslänge erreicht. Zur gelegentlichen Auflockerung des Katalysatorbettes, insbesondere bei einer vergleichsweise dicken (hohen) Katalysatorschichi, ist es ferner zweckmäßig, die Slrömungsrichtung der Reaktionsgase in bestimmten zeitlichen Intervallen vorübergehend kurzfristig umzukehren.

Nachstehend wird zur Erläuterung an Hand von zwei zahlenmäßigen Beispielen das bisher bekannte Verfahren (Vergleichsbeispiel) dem neuen Verfahren (Beispiel ^gegenübergestellt

Vergleichsbeispiel

In einem Reaktor befinden sich in Rohren 10 m3 Katalysator, d h. Aktivkohle mit einer spezifischen Oberfläche von ca. 600 m2/g, mit ca. 10 Gew.-% HgCl₂ gesättigt. Nach einer 2—3 Wochen andauernden Anlaufperiode, bei einer ziemlich niedrigen Beanspruchung des Reaktors mit 0-80 Nm3 C₂H₂ZSt wird eine stabile Beaufschlagung von max. 160 Nm3 C₂H₂/St, bei einem 5—8 Vol.-% betragenden Überschuß von Chlorwasserstoff gegen C₂H₂ erreicht, wobei der stark exotherme Reaktionsverlauf (24,5 kcal per mol) eine intensive Kühlung der mit Katalysator gefüllten Rohre erfordert, um die Reaktionstemperatur unter der 180°C-Grenze zu halten.

Nach einer ca. 300 Tage andauernden Arbeitsperiode wird der Katalysator infolge Desaktivierung durch Quecksilber-Chloridverflüchtigung inaktiv. Er wird jetzt ausgewechselt, wobei etwa 75% des Quecksilbers

verflüchtigt sind und nur der Rest aus der Aktivkohle mit Mühe regeneriert werden kann. Der Quecksilber-Chlorid-Verbrauch beträgt normalerweise 1 kg/t Vinylchlorid. Die Ausbeute aus einem Kubikmeter Katalysator beträgt ca. 320 t Vinylchlorid.

Beispiel 1

In der Vorrichtung nach dem Vergleichsbeispiel werden die Rohre ausgebaut Man verwendet einen Katalysator mit einer spezifischen Oberfläche von ca. 1.200 m?/g. Nach einigen Stunden Anlauf unter Einsatz von bis zu 100° C angewärmten und von oben in den Reaktor eingeführten Gasen erreicht man eine ausreichende Erwärmung des Katalysatorbettes, und die Reaktion wird dann ohne Vorerwärmung der eingeführten Gasmischung mit einer linearen Gasgeschwindigkeit von ca. I m/s ohne oder nur mit einem minimalen Chlorwasserstoffüberschuß von 1— 2 Vol.-% fortgeführt, wobei keine Schwierigkeiten mit der Temperatureinhaltung von unter 180°C unter der Voraussetzung auftreten, daß die Konzentration der inerten Gasanteile in den Grenzen von 80—85 VoI.-% liegt.

Verglichen mit dem Rohrreaktor gemäß dem Vergleichsbeispiel ist In diesem Fall das für den Katalysator zur Verfügung stehende Volumen des Reaktors für die Aufnahme des Katalysators fast dreifach, d. h. bis 30 m3, wobei das Gewicht des Reaktors nur ein Viertel des Gewichtes des Rohrreaktors ausmacht.

Der Reaktor wird fortlaufend 170 Tage betrieben, wobei die Reaktionsgase zur Auflockerung der Katalysatormasse vorübergehend in entgegengesetzter Richtung, nämlich von unten in den Reaktor eingeführt werden, und zwar durchschnittlich alle 10—14 Tage einmal etwa für 6 — 10 Stunden.

Nach dieser Zeit sind nur etwa 25% des Quecksilberchlorids verdampft und der spezifische Verbrauch ist nun 0,25 HgC12/t Vinylchlorid.

Die Beaufschlagung des Reaktors beträgt 30 000 Nm3/Std. und damit die Kapazität des Reaktors ca. 60 000 jato Vinylchlorid. Der Verbrauch an Chlorwasserstoff ist 0,60 t/t Vinylchlorid und damit etwa 10% niedriger als im Beispiel A.

Die spezifische Leistung beträgt etwa 1000 t Vinylchlorid /m3 Katalysator.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel d'<e Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.

F i g. 1 zeigt in. Längsansicht und

Fig. 2 in Draufsicht einen derartigen Reaktor, bei dem mit 1 die Katalysatorfüllung und mit 2 der Reaktormantel bezeichnet ist; letzterer bildet mit der vertikalen Reaktorlängsachse einen Winkel α von etwa 15°. Im übrigen sind noch 4 obere Anschlußstutzen 3, 4, 5, 6 und vier untere Anschlußstutzen 7, 8, 9, 10 vorgesehen, die zum Ein- bzw. Austritt der durch den Reaktor zu leitenden Reaktionsgase dienen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch Umsetzung von Acetylen mit Chlorwasserstoff in einem Hordenreaktor, dadurch gekennzeichnet, daß man die Umsetzung mit einer Mischung von inerten Gasen mit Chlorwasserstoff, wobei es sich vorwiegend um Verbrennungsgase chlorhaltiger Stoffe handelt, in denen sich Chlorwasserstoff nur noch mit einem Anteil zwischen 5 und 20 Vol.% befindet, durchführt

2. Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasmischung zwischen 8 und 12 Vol.% Chlorwasserstoff enthält

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet daß der Querschnitt des Katalysatorbettes (!) sich in Strömungsrichtung der Reaktionsgase konisch verändert indem der Mantel (2) des Reaktors mit der Reaktorlängsachse einen Winkel (α) von etwa 15° bildet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsrichtung der Reaktionsgase in bestimmten Intervallen vorübergehend kurzzeitig umgekehrt wird.