DE3202378A1

DE3202378A1 - Process for the continuous preparation of 1,2-dichloroethane

Info

Publication number: DE3202378A1
Application number: DE19823202378
Authority: DE
Inventors: Eckehard Dipl.-Chem. Dr. 6700 Ludwigshafen Danz; Gerd Dipl.-Chem. Dr. 6719 Weisenheim Krome
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1981-01-30
Filing date: 1982-01-26
Publication date: 1982-08-26
Also published as: DE3202378C2

Abstract

The invention relates to a process for the continuous preparation of 1,2-dichloroethane by reaction of ethylene with chlorine at elevated temperature in liquid phase in a stainless-steel reaction zone in the presence of finely divided iron powder as catalyst. The iron powder is metered into the reaction zone in such an amount as to obtain concentrations in the range from 50 to 2500 ppm, calculated as iron(III) chloride and based on 1,2-dichloroethane.

Description

Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von 1,2-Dicnlor-Process for the continuous production of 1,2-Dicnlor-

ethan Die Erfindung betrifft ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan in flüssiger Phase durch Umsetzen von Ethylen und Chlor in Gegenwart eines Eisen enthaltenden Katalysators.ethane The invention relates to a continuous process for production of 1,2-dichloroethane in the liquid phase by reacting ethylene and chlorine in Presence of an iron containing catalyst.

Zum Stand der Tecnnik nennen wir: (1) G3-PS 1 231 127 (2) GB-PS 1 422 303 (3) US-PS 2 929 852 (4) DE-OS 22 24 253.For the booth of the technology we mention: (1) G3-PS 1 231 127 (2) GB-PS 1 422 303 (3) U.S. Patent 2,929,852 (4) DE-OS 22 24 253.

Bei den aus (1) bis (4) bekannten Verfahren entstehen Nebenprodukte, die einen Einsatz des Wertproduktes ohne vorhergehende Reinigung für bestimmte Verwendungszwecke, insbesondere für die Herstellung von Vinylchlorid, nicht erlauben.The processes known from (1) to (4) give rise to by-products, the use of the valuable product without prior cleaning for certain purposes, especially for the production of vinyl chloride, do not allow.

Die Nebenprodukte bewirken eine verminlerte Ethylen bzw.The by-products cause a reduced ethylene resp.

Chlorausnutzung. In den aus (1) bis (3) Bekannten Verfahren wird als Katalysator für die Umsetzung von Chlor mit Ethylen zu 1,2-Dichlorethan Eisen-(III)-chlorid angewendet. Aus Korrosionsgründen muß der Katalysator wasserfrei sein. Eisen-(III)-chlorid ist jedoch hygroskopisch. Deshalb müssen bei der Katalysatordosierung aufwendige technische Maßnahmen getroffen werden.Chlorine utilization. In the methods known from (1) to (3), Catalyst for the conversion of chlorine with ethylene to 1,2-dichloroethane iron (III) chloride applied. For reasons of corrosion, the catalyst must be anhydrous. Ferric chloride however, it is hygroscopic. Therefore, the catalyst metering has to be complex technical measures are taken.

Es ist bereits aus (4) bekannt, die Umsetzung von Chlor und Ethylen in Vorrichtungen aus rostfreiem Stahl durchzuführen. In (4) wird als Nachteil bei Verwendung von Vorrichtungen aus C-Stahl bereits der durch eine nichtkontrollierbare Korrosion des C-Stahls si=h einstellende Pegel an Eisen-(III)-chlorid bemängelt. Zu hohe Eisen-(III)--chlorid-Gehalte in der Reaktionszone führen nämlich bei der Aufarbeitung des Produktsumpfes zu Schwierigkeiten.The conversion of chlorine and ethylene is already known from (4) to be carried out in devices made of stainless steel. In (4) is a disadvantage of Use of devices made of carbon steel already by a non-controllable Corrosion of the carbon steel si = h setting levels of iron (III) chloride criticized. Too high iron (III) chloride contents in the reaction zone lead namely difficulties in working up the product sump.

Außerdem steigt bei zu hohem Eisen-(III)-chlorid-Gehalt der Anteil der Nebenprodukte deutlich an.In addition, if the iron (III) chloride content is too high, the proportion increases of the by-products clearly.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile der bekannten Verfahren zu beheben. Insbesondere sollte ein Verfahren vorgeschlagen werden, bei dem die Umsetzung von Ethylen mit Cnlor mit höherer Selektivitat (Ausbeuteverbesserung) abläuft unl gleichzeitig die Korrosion niedrig gehalten wird.The object of the present invention was to overcome the disadvantages of the known Procedure to fix. In particular, a method should be proposed at the reaction of ethylene with chlorine with higher selectivity (yield improvement) runs unl at the same time the corrosion is kept low.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Patentanspruch 1 genannten Maßnahmen.This object is achieved by those mentioned in claim 1 Measures.

Das erfindungsemäe Verfahren wird in flüssiger Phase durchgeführt. Dies bedeutet, daß die Umsetzung im wesentlichen in Anwesenheit des Wertproduktes, d.h. von 1,2-Dicnlorethan, stattfindet. Der Inhalt der Reaktionszone besteht daher überwiegend aus 1,2-Dichlorethan, in das gasförmiges Ethylen und Chlor, letzteres gegebenenfalls in flüssiger Form, zugegeben werden. Aus der flüssigen Phase, d.h.The process according to the invention is carried out in the liquid phase. This means that the reaction essentially takes place in the presence of the product of value, i.e., 1,2-dichloroethane. The contents of the reaction zone therefore exist predominantly from 1,2-dichloroethane, in the gaseous ethylene and chlorine, the latter optionally in liquid form, are added. From the liquid phase, i.e.

dem ReaktionsOemisch, wird laufend ein bestimmter Anteil ausgeschleust, aus dem durch Destillation 1,2-Dichlorethan und hochsiedende Nebenprodukte abgetrennt werden.the reaction mixture, a certain proportion is continuously discharged, separated from the 1,2-dichloroethane and high-boiling by-products by distillation will.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der Regel in mindestens einer Reaktionszone durchgeführt; diese ReaKtionszone ist zweckmäßigerweise als Rohrschleife ausgebildet, um die Reaktionswärme besser abführen zu können. Die Anwendung hoher Umlaufgeschwindigkeiten der Reaktionsmischung in der Reaktionszone gestattet eine gute Durchmischung der Reaktanten; dies ist erforaerlich, um lokale Überkonzen- tration an Chlor zu verhindern. Bevorzugt wird das Verfahren 1 in nur einer Rohrschleife durchgeführt.The inventive method is usually in at least one Reaction zone carried out; this reaction zone is expediently a pipe loop designed to better dissipate the heat of reaction. The application of high Circulation speeds of the reaction mixture in the reaction zone allows one thorough mixing of the reactants; this is necessary in order to tration to prevent chlorine. Method 1 is preferred in just one pipe loop carried out.

Unter erhöhten Temperaturen in Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen Temperaturen im Bereich von 85 bis ca.At elevated temperatures in the sense of the method according to the invention temperatures should be in the range of 85 to approx.

150°C verstanden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren wird zweckmäßigerweise bei Temperaturen von 90 bis 120 0C bei druckloser Verfahrensführung durchgeführt. Falls die Reaktion bei erhöhtem Druck, z.B. von bis zu 2 bar, durchgeführt wird, können Temperaturen bis zu 150°C angewendet werden. Bei Anwendung höherer Temperaturen entstehen mehr Nebenprodukte. Es sei darauf hingewiesen, daß die ReaKtion auch im Prinzip bei Drucken unterhalb von 1 bar durchgeführt werden kann. Bevorzugt ist jedoch die drucklose Verfahrens führung.150 ° C can be understood. The inventive method is expedient carried out at temperatures of 90 to 120 ° C. with the process being carried out without pressure. If the reaction is carried out at elevated pressure, e.g. up to 2 bar, Temperatures up to 150 ° C can be used. When using higher temperatures there are more by-products. It should be noted that the reaction in the Principle can be carried out at pressures below 1 bar. Is preferred however, the pressureless process management.

Unter rostfreiem Stahl im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen Reaktoren, insbesondere Rohrschleifen, aus V2A- oder VA-Stahl, sowie aus Nickel verstanden werden.Under stainless steel in the sense of the method according to the invention Reactors, especially pipe loops, made of V2A or VA steel, as well as nickel be understood.

Die Reaktionszone kann auch aus C-Stahl gefertigt werden, wenn dieser innen mit V2A bzw. den anderen genannten i4aterialien plattiert ist.The reaction zone can also be made of carbon steel, if this is clad inside with V2A or the other mentioned materials.

Wesentlich für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Reaktor aus rostfreiem Stahl ist die Anwendung von feinverteiltem Eisenpulver als Katalysator.Essential for carrying out the method according to the invention in A stainless steel reactor is the application of finely divided iron powder as a catalyst.

Das Eisenpulver kann eine Korngröße im Bereich von > 10 bis 500 /u aufweisen. Bevorzugt werden Korngrößen im Bereich von > 50 ,u bis 150 /u. Der Katalysator wird in Form des feinteiligen Eisenpulvers in die Reaktionszone dosiert, wobei zu beachten ist, daß Konzentrationen an Eisen, bezogen auf 1,2-Dichlorethan in der Reaktionszone, im Bereich von 50 bis 2000 ppm, berechnet als Eisen-(III)-chlorid, eingehalten werden. Zur Feststellung der Eisenkonzentration wird aus der Reaktionsschleife eine bestimmte Menge an Flüssigkeit entnommen und darin das Eisen als Eisen-(III)--chlorid bestimmt.The iron powder can have a grain size in the range from> 10 to 500 / u have. Grain sizes in the range from> 50 µ to 150 µ are preferred. The catalyst is in the form of the finely divided iron powder in the reaction zone dosed, it should be noted that concentrations of iron, based on 1,2-dichloroethane in the reaction zone, in the range from 50 to 2000 ppm, calculated as iron (III) chloride, be respected. The reaction loop is used to determine the iron concentration a certain amount of Liquid removed and the iron in it determined as iron (III) chloride.

Dem Fachmann ist bekannt, daß er bei stationärem Betrieb eine bestimmte Menge an flüssiger Phase aus der Reaktionszone zu entnehmen hat (Ausschleusung), und diesen Strom, der das Wertprodukt und, im Falle des erfindungsgemäßen Verfahrens, auch höhers ie dende Nebenprodukte enthält, durch Destillation in an sich bekannter Weise auftrennt.The person skilled in the art is aware that he has a certain in stationary operation The amount of liquid phase has to be taken from the reaction zone (discharge), and this stream, which contains the product of value and, in the case of the process according to the invention, also contains higher-lowering by-products, by distillation in a manner known per se Way.

Es nat sich herausgestellt, daß bei Zugabe des Katalysators in "orm von feinventeiltem Eisenpulver die Bildung unerwünschter Nebenproiukte zurückgeht (vgl. Beispiel 1, Versuch 10 mit dem Vergleichsversuch I, Nr. 3), d.h. die Umsetzung von Ethylen mit Chlor zu 1,2-Dichlorethan verläuft selektiver. Die Abtrennung leichtsiedender Nebenprodukte vom Wertprodukt für die Herstellung von Vinylcnlorid kann entfallen; dadurch kann beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Destillationskolonne eingespart werden.It has been found, of course, that when the catalyst is added in "orm finely divided iron powder reduces the formation of undesirable secondary products (See Example 1, Experiment 10 with Comparative Experiment I, No. 3), i.e. the implementation from ethylene with chlorine to 1,2-dichloroethane is more selective. The separation of low-boiling By-products from the product of value for the production of vinyl chloride can be omitted; as a result, one distillation column can be saved in the process according to the invention will.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß Eisenpulver nicht hygroskopisch ist und somit bei dessen Dosierung kein Wasser oder Wasserdampf in die Reaktionszone eingeschleust wird. Damit ist auch die Korrosionsgefahr geringer.Another advantage of the method according to the invention is that that iron powder is not hygroscopic and therefore no water when it is dosed or steam is introduced into the reaction zone. So there is also the risk of corrosion less.

Die in den Vergleicnsversuchen und Beispielen genannten Parameter wurden wie folgt bestimmt: 1. Selektivität beaeutet: Teile des eingesetzten Ethylens, die zu 1,2-Dichlorethan umgesetzt werden.The parameters mentioned in the comparative tests and examples were determined as follows: 1. Selectivity indicated: parts of the ethylene used, which are converted to 1,2-dichloroethane.

2. Die Art und Konzentration der Nebenprodukte wurde auf gaschromatographischem Wege bestimmt: Sumpf und Kopf- produkt wurden gaschromatisch untersucht. Die Art und Menge der Nebenprodukte wurde aus den Gaschromatogrammen ermittelt.2. The nature and concentration of the by-products was determined by gas chromatography Paths determined: swamp and head product were examined by gas chromatography. The type and amount of by-products were determined from the gas chromatograms.

Vergleichsversuch I In einem kontinuierlich betriebenen Rohrschleifenreaktor mit einem Fassungsvermögen von 300 kg. Dichlorethan wurden stündlich 71 kg Ethylen gasförmig und 179 kg Chlor gasförmig eingeführt. Der Rorschleifenreaktor war aus rostfreiem V2A-Stahl ausgebildet. Durch eine relativ aufwendige Dosiereinrichtung wurden die in der Tabelle 1 genannten Mengen an Eisen-(III)-chlorid zudosiert, und die in der Tabelle genannten Konzentrationen, bezogen auf 1,2-Dichlorethan, eingestellt. In der Tabelle 1 sind Art und Menge der Nebenprodukte, bezogen auf 1,2-Dichlorethan (Höhersieder), sowie die Selektivität, in Gew.%, bezogen auf Methylen, angegeben.Comparative experiment I In a continuously operated pipe loop reactor with a capacity of 300 kg. Dichloroethane became 71 kg of ethylene per hour gaseous and 179 kg of chlorine introduced in gaseous form. The Rorschleife reactor was off made of stainless V2A steel. With a relatively complex metering device the amounts of iron (III) chloride stated in Table 1 were metered in, and the concentrations given in the table, based on 1,2-dichloroethane, are set. Table 1 shows the type and amount of by-products, based on 1,2-dichloroethane (Higher boilers), and the selectivity, in% by weight, based on methylene.

3eispiel 1 Es wurde wie im Vergleicnsversuch I beschrieben, verfahren, mit den Unterschied, daß der Katalysator in Form von Eisenpulver, technisch, mit einer Korni,röße im Bereich von >50 /u bis 750 /u in die Reaktionszone zudosiert wurden.Example 1 The procedure was as described in comparative experiment I, with the difference that the catalyst in the form of iron powder, technically, with a grain size in the range from> 50 / u to 750 / u is metered into the reaction zone became.

In der Tabelle 2 sina die Konzentrationen an Eisen, berechnet als Eisen-(III)-chlorid, sowie Art und Menge der Nebenprodukte, sowie die Selektivität aufgeführt.Table 2 shows the iron concentrations calculated as Iron (III) chloride, as well as the type and amount of by-products, and the selectivity listed.

Ein Vergleich der erhaltenen Ergebnisse zeigt, daß nach dem erfindungsgemäßen Verfahren weniger Nebenprodukte gebildet werden, und daß dadurch die Ausbeute, verglichen mit den Verfahren vom Stand der Technik, erhöht wird.A comparison of the results obtained shows that according to the invention Process less by-products are formed, and that thereby the yield, compared with the prior art methods.

Ver- Eisen(III)- Ethyl- trans- cis- 1,1,2- Penta- 1,1,1,2- 1,1,2,2- Seleksuch chlorid chlorid 1,1-Di- Dichlor- Trichlor- chlor- Tetra- Tetrachlor- tivi-Nr. (ppm) chlor- ethylen ethan ethan chlor- ethan tät ethylen + Chloro- ethan (%) form % % % % % % % % 1 1 923 0,026 0,008 0,003 0,85 0,007 Sp. 0,030 99,25 2 1 304 0,025 0,008 0,005 0,83 0,006 Sp. 0,047 99,33 3 1 092 0,025 0,009 0,005 0,80 0,009 0,05 0,035 99,33 4 1 222 0,054 0,007 Sp. 0,84 0,012 0,06 0,096 99,22 5 2 363 0,045 0,007 0,005 0,61 0,010 Sp. 0,088 99,23 6 2 005 0,053 0,010 Sp. 0,76 0,004 0,02 0,038 99,30 Ver- Eisen(III)- Ethyl- trans- cis- 1,1,2- Penta- 1,1,1,2- 1,1,2,2- Seleksuch chlorid chlorid 1,1-Di- Dichlor- Trichlor- chlor- Tetra- Tetrachlor- tivi-Nr. (ppm) chlor- ethylen ethan ethan chlor- ethan tät ethylen + Chloro- ethan (%) form 7 945 0,009 0,010 Sp. 0,80 0,004 Sp. 0,002 99,38 8 1 271 0,007 0,006 Sp. 0,70 0,004 0,001 0,027 99,45 9 913 0,011 0,008 Sp. 0,69 0,002 Sp. 0,009 99,45 10 1076 0,008 0,014 0,006 0,69 0,003 Sp. 0,022 99,45 11 1 108 0,010 0,008 0,002 0,64 0,003 Sp. 0,022 99,47 12 1 320 0,011 0,011 0,005 0,68 0,008 0,001 0,028Ver iron (III) - ethyl- trans- cis- 1,1,2- penta- 1,1,1,2- 1,1,2,2- Seleksuch chloride chloride 1,1-dichloro trichloro chloro tetra tetrachloro tivi no. (ppm) chloro-ethylene ethane ethane chloro-ethane strength ethylene + chloro-ethane (%) form %%%%%%%% 1 1 923 0.026 0.008 0.003 0.85 0.007 Sp. 0.030 99.25 2 1 304 0.025 0.008 0.005 0.83 0.006 Sp. 0.047 99.33 3 1,092 0.025 0.009 0.005 0.80 0.009 0.05 0.035 99.33 4 1 222 0.054 0.007 Sp. 0.84 0.012 0.06 0.096 99.22 5 2 363 0.045 0.007 0.005 0.61 0.010 sp. 0.088 99.23 6 2 005 0.053 0.010 sp. 0.76 0.004 0.02 0.038 99.30 Ver Iron (III) - ethyl- trans- cis- 1,1,2- penta- 1,1,1,2- 1,1,2,2- seleksuch chloride chloride 1,1-di- dichloro trichloro chloro tetra tetrachloro tivi no. (ppm) chlorine ethylene ethane ethane chloroethane strength ethylene + chloroethane (%) form 7 945 0.009 0.010 col. 0.80 0.004 col. 0.002 99.38 8 1 271 0.007 0.006 col. 0.70 0.004 0.001 0.027 99.45 9 913 0.011 0.008 col. 0.69 0.002 col. 0.009 99.45 10 1076 0.008 0.014 0.006 0.69 0.003 sp. 0.022 99.45 11 1 108 0.010 0.008 0.002 0.64 0.003 sp. 0.022 99.47 12 1 320 0.011 0.011 0.005 0.68 0.008 0.001 0.028

Claims

Claims 1. Process for the continuous production of 1,2 - dichloroethane by reacting ethylene with chlorine at elevated temperature in liquid phase, essentially with the exclusion of water and / or water vapor, in the presence of iron-containing catalysts in at least one reaction zone made of stainless steel and separation of the reaction mixture discharged from the reaction zone in the product of value and by-products, characterized in that the catalyst finely divided iron powder used in such an amount in the reaction zone is dosed to concentrations of iron in the range of 50 to 250G ppm, calculated as iron (III) chloride and based on 1,2-dichloroethane.

2. Use of 1,2-dichloroethane, manufactured according to patent claims 1 for the synthesis of vinyl chloride.