DE2913030A1

DE2913030A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von pyrolyseenergie bei der herstellung von vinylchlorid durch unvollstaendige thermische spaltung von 1,2-dichloraethan

Info

Publication number: DE2913030A1
Application number: DE19792913030
Authority: DE
Inventors: Arno Dipl Chem Dr Czekay; Ernst Dipl Ing Hoeller; Bernhard Dipl Ing Kuxdorf; Hans-Wilhelm Neuss; Herbert Dipl Ing Puesche; Harald Dipl Chem Dr Scholz
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Hoechst AG
Priority date: 1979-03-31
Filing date: 1979-03-31
Publication date: 1980-10-16

Description

Verfahren zur Rückgewinnung von Pyrolyseenergie bei
der Herstellung von Vinylchlorid durch unvollständige thermische Spaltung von 1,2-Dichloräthan Die Herstellung von Vinylchlorid durch unvollständige thermische Spaltung von 1,2-Dichloräthan in einem Pyrolyseofen ist z.B. aus den DE-PS 857 957 und 899 191 sowie der US-PS 2 724 006 und der G3-PS 938 824 bekannt. Die gasförmigen Reaktionsprodukte der Pyrolyse, überwiegend Vinylchlorid, Chlorwasserstoff und nicht umgesetztes 1,2-Dichloräthan, welche den Pyrolyseofen bei Temperaturen von bevorzugt 4800 bis 5400C unter einem Druck von 15 bis 25 bar und mit einem Wärmeinhalt von 0,3 bis 0,4 Giga-Joule (GJ) je 100 kg gewonnenes Vinylchlorid verlassen, wurden bisher hinter dem Pyrolyseofen in ein Quenchsystem mit direkter Kühlung (z.B. gemäß GB-PS 938 824) oder durch einen Kühler mit indirekter Kühlung (z.B. gemäß US-PS 2 724 006 oder DE-PS 1 242 594)geleitet, wobei durch Wärmeabfuhr Total- oder Teilkondensation eintritt.
Die Spaltgase stellen infolge ihres Gehalts an Chlorwasserstoff und Kohlenstoffteilchen sowie wegen ihrer hohen Temperaturen und Drucke ein aggressives Medium dar, dessen Wärmeinhalt bisher ungenutzt an das Kühlmedium Luft oder Wasser abgegeben wurde.
Die kondensierten Spaltgase werden einer Destillationsstraße zugeführt, worin die Auftrennung in die einzelnen Bestandteile erfolgt. Die Destillationsstraße besteht aus Kolonnen, in denen nacheinander der Chlorwasserstoff, das Vinylchlorid und die unter und über 83,70C (1011 mbar) siedenden Verunreinigungen vom nicht umgesetzten 1,2-Dichloräthan abgetrennt werden.
Die DE-AS 23 13 037 beschreibt ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch unvollständige thermische Spaltung von 1,2-Dichloräthan. Hierbei wird flüssiges 1,2-Dichloräthan zunächst unter einem Druck von 21 bis 31 bar auf 180 bis 200°C erwärmt, das erwärmte flüssige Produkt wird filtriert, teilweise verdampft und gasförmig in den Spaltreaktor geleitet. Die Vorwärmzone befindet sich dabei über der Spaltzone in derselben Ofeneinheit und wird von derselben Wärmequelle beheizt. Nach einer anderen Variante kann man das flüssige 1,2-Dichloräthan auch ohne gesonderte Vorwärmung unter einem Druck von 21 bis 36 bar und bei einer Temperatur von 200 bis 2500C teilweise verdampfen und den gasförmigen Anteildem Spaltreaktor zuführen, wobei die Verdampfungszone über der Spaltzone in derselben Ofeneinheit angeordnet sein und von derselben Wärmequelle beheizt werden kann.
tiberraschenderweise wurde nun festgestellt, daß gemäß der Erfindung die für die Spaltung von 1,2-Dichloräthan aufgewendete Wärmemenge - soweit sie als Wärmeinhalt der Spaltgase auftritt - nutzbringend zurückgewonnen werden kann, indenman damit das flüssige 1,2-Dichloräthan vorwärmt oder verdampft, bevor es gasförmig in die Spaltzone geleitet wird. Zu diesem Zweck wird das Spaltgas zuerst einem Wärme- tauscher zugeführt, der mantelseitig mit, ggf. vorgewärmtem, flüssigen 1,2-Dichloräthan als Kühlmittel beaufschlagt ist. Praktisch übernimmt also ein mit Spaltgas beschickter Wärmetauscher die Funktion eines Verdampfers oder eines Vorwärmers für das thermisch zu spaltende 1 , 2-Dichloräthan.
überraschenderweise wurde weiterhin festgestellt, daß die gefährlichen Eigenschaften des wärmeabgebenden Spaltgases, besonders die hohe Temperatur und die mitgeführten Kohlenstoffteilchen, das Betreiben des Wärmetauschers nicht ausschließen. Die hohe Eintrittstemperatur der Spaltgase, die eine geringfügige Spaltung des mantelseitigen 1,2-Dichloräthans hervorruft, erzeugt keine unerwünschten Produkte. Derselbe Vorteil gilt im Falle von Undichtigkeiten im Wärmetauscher: da es sich produkt- wie mantelseitig um gleiche oder verwandte Stoffe handelt, sind explosionsartige Reaktionen, wie z.B. die Bildung von Salzsäure bei der Kühlung mit Wasser, nicht zu erwarten. Der im Spaltgasstrom mitgeführte Kohlenstoff scheidet sich nur in geringem Maße im Wärmetauscher ab und seine Isolationswirkung kann wegen der hohen Temperaturdifferenz zwischen Produkt- und Mantelseite vernachlässigt werden. Allerdings muß die Reaktion im Spaltofen so geführt werden, daß wenig Ruß erzeugt wird. Dafür ist es erforderlich, das zur Spaltung vorgesehene 1,2-Dichloräthan dem Ofen gasförmig zuzuführen.
Der als Verdampfer oder Vorwärmer wirkende Wärmetauscher ist zweckmäßig so gebaut, daß das Spaltgas als wärmeabgebendes Fluid durch die Rohre geführt und das wärmeaufnehmende Fluid, d.h. das flüssige, ggf. vorgewärmte 1,2-Dichloräthan, innerhalb des Mantels um die Rohre geleitet wird. Man kann Rohrbündelwärmeaustauscher oder besser noch Einrohrapparate einsetzen, deren Rohrführung määnderförmig in einem Gehäuse angeordnet ist.
Im einzelnen betrifft die Erfindung nunmehr ein Verfahren zur Rückgewinnung von Pyrolyseenergie bei der Herstellung von Vinylchlorid, wobei man flüssiges 1,2-Dichloräthan unter Druck vorwärmt, verdampft und gasförmig einer Spaltzone zuführt, nach erfolgter unvollständiger thermischer Spaltung die unter Druck stehenden heißen Spaltgase kühlt und nacheinander in mehreren Destillationszonen unter Rückgewinnung des nicht-umgesetzten 1 , 2-Dichloräthans in ihre Bestandteile auftrennt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die heißen Spaltgase in einem Wärmetauscher kühlt, der mantelseitig von flüssigem 1,2-Dichloräthan als Kühlmittel durchströmt wird, das nach Wärmeaufnahme gasförmig der Spaltzone zugeführt wird.
Das Verfahren der Erfindung kann ferner wahlweise und bevorzugt dadurch gekennzeichnet sein, daß a) man das zu spaltende flüssige 1,2-Dichloräthan unter einem Druck von 27 bis 36 bar auf 225 bis 255 0C vorwärmt, noch flüssig als Kühlmittel in die Mantelzone des Wärmetauschers schickt und gasförmig unter einem Druck von 26 bis 35 bar mit einer Temperatur von 240 bis 2600C abzieht und der Spaltzone zuführt; b) man das zu spaltende flüssige 1,2-Dichloräthan unter einem Druck von 30 bis 40 bar und mit einer Temperatur von 30 bis 50 0C als Kühlmittel in die Mantel zone des Wärmetauschers schickt, dort vorwärmt, in einer anschließenden Verdampferzone verdampft und gasförmig unter einem Druck von 27 bis 36 bar mit einer Temperatur von 225 bis 255 0C der Spaltzone zuführt; c) die heißen Spaltgase den Wärmetauscher produktseitig mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/s durchströmen.
Das Spaltgas ist nach Verlassen des Wärmetauschers im allgemeinen noch zu heiß, um in die Destillationskolonne zur Abtrennung von Chlorwasserstoff eingeleitet zu werden. Man führt die Spaltgase daher noch durch ein Quenchsystem, worin sie mit im Kreislauf geführtem, verflüssigten Spaltgas gewaschen und gekühlt werden, wobei die Verunreinigungen an festem Kohlenstoff in die Flüssigphase gelangen und abfiltriert werden können. Diese Quenche kann wesentlich kleiner als üblich sein, da ihr ein Wärmetauscher vorgeschaltet ist.
Im übrigen kann die Aufarbeitung des den Wärmetauscher oder die nachgeschaltete Quenche verlassenden Spaltgases unter Gewinnung von Chlorwasserstoff und Vinylchlorid sowie Rückgewinnung von nicht-umgesetztem 1,2-Dichloräthan in bekannter Weise, z.B. entsprechend den in den DE-PS 1 242 594 und 1 250 426 beschriebenen Verfahrensweisen erfolgen.
Beispiel 1 Man arbeitet gemäß dem Fließschema der Figur 1.
über Leitung (1) werden dem Vorwärmer (2), der sich oberhalb der Spaltzone (3) in dem gemeinsamen, mit Brenngas aus Leitung (4) beheizten Ofengehäuse (5) befindet, 38 000 kg/ h flüssiges 1,2-Dichloräthan zugeführt und unter einem Druck von 32 bar auf 230 0C aufgeheizt. Mit dieser Temperatur verläßt das noch flüssige 1,2-Dichloräthan den Ofen (5) und wird über Leitung (6) mantelseitig in den Wärmetauscher (7) geleitet. Produktseitig durchströmen den Wärmetauscher (7) 38 000 kg/h aus Leitung (8) herangeführtes Spaltgas mit einer Geschwindigkeit von 30 m/s, einer Temperatur von 510°C und einem Druck von 21 bar und werden auf 3100C abgekühlt, während auf der Mantelseite das als Kühlmittel wirkende 1,2-Dichloräthan verdampft und über Leitung (9) mit einer Temperatur von 2600C unter einem Druck von 30 bar in die Spaltzone (3) eintritt.
Im Wärmetauscher (7) wird eine Wärmemenge von 8,4 GJ ausgetauscht. Der bisher erforderliche fremdbeheizte Verdampfer kann durch diesen Wärmetauscher ersetzt werden. Die teilweise abgekühlten Spaltgase werden in an sich bekannter Weise weiter abgekühlt und destillativ in ihre Bestandteile aufgetrennt.
Beispiel 2 Man arbeitet gemäß dem Fließschema der Figur 2.
über Leitung (10) werden dem Wärmetauscher (11) mantelseitig 38000 kg/h flüssiges 1,2-Dichloräthan unter einem Druck von 35 bar undnit einer Temperatur von 400C als Kühlmittel zugeführt. Produktseitig durchströmen den Wärmetauscher (11) 38 000 kg/h aus Leitung (12) herangeführtes Spaltgas mit einer Geschwindigkeit von 30 m/s, einer Temperatur von 510°C und einem Druck von 21 bar und werden auf 1700C abgekühlt, während auf der Mantelseite das 1, 2-Dichloräthan auf 2500C erwärmt wird, in einem (nicht eingezeichneten) Verdampfer verdampft und über Leitung (12) gasförmig in die Spaltzone (13) eintritt, die sich in dem mit Brenngas aus Leitung (14) beheizten Ofengehäuse (15) befindet. Im Wärmetauscher (11) wird eine Wärmemenge von 15,5 GJ/h ausgetauscht. Der in Beispiel 1 vorgesehene Vorwärmer (2) kann durch diesen Wärmetauscher ersetzt werden. Die teilweise abgekühlten Spaltgase werden in an sich bekannter Weise weiter abgekühlt und destillativ in ihre Bestandteile aufgetrennt.

Claims

Verfahren zur Rückgewinnung von Pyrolyseenergie bei der Herstellung von V.nylchlorid durch unvollständige thermische Spaltung von 1,2-Dichlorathan Patentansprüche: I.IVerfahren zur Rückgewinnung von Pyrolyseenergie bei der Herstellung von Vinylchlorid, wobei man flüssiges 1, 2-Dichloräthan unter Druck vorwärmt, verdampft und gasförmig einer Spaltzone zuführt, nach erfolgter unvollständiger thermischer Spaltung, die unter Druck stehenden heißen Spaltgase kühlt und nacheinander in mehreren Destillationszonen unter Rückgewinnung dt' nicht-umgesetzten 1,2-Dichloräthans in ihre Bestandveile auftrennt, dadurch gekennzeichnet, daß man die heißen Spaltgase in einem Wärmetauscher kühlt, der mantelseitig von flüssigem 1,2-Dlchloräthan als Kühlmitte' durchströmt wird, das nach Wärmeaufnahme gasförmig der Spalzone zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu spaltende flüssige 1,2-Dichloräthan unter einem Druck von 27 bis 36 bar auf 225 bis 255 0C vorwärmt, noch flüssE als Kühlmittel in die Mantelzone des Wärmetauschers schickt und gasförmig unter einem Druck von 26 bis 35 bar mit einer Temperatur von 240 bis 2600C abzieht und der Spaltzone zuführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu spaltende flüssige 1,2-Dichloräthan unter einem Druck von 30 bis 40 bar und mit einer Temperatur von 30 bis 50 0C als Kühlmittel in die Mantelzone des Wärmetauschers schickt, dort vorwärmt, in einer anschließenden Verdampferzone verdampft und gasförmig unter einem Druck von 27 bis 36 bar mit einer Temperatur von 225 bis 255°C der Spaltzone zuführt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Spaltgase den Wärmetauscher produktseitig mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/s durchströmen.