DE4131576A1

DE4131576A1 - Nutzung der waerme von 1,2-dichlorethan-brueden

Info

Publication number: DE4131576A1
Application number: DE19914131576
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl Ing Dr Winhold; Helmut Dipl Chem Dr Perkow; Gerhard Dipl Ing Link; Peter Dipl Ing Schwarzmaier; Reinhard Dipl Ing Krumboeck; Wenzel Dipl Chem Dr Kuehn
Original assignee: Hoechst AG
Current assignee: Vinnolit Monomer GmbH and Co KG
Priority date: 1991-09-23
Filing date: 1991-09-23
Publication date: 1993-03-25

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung der Wärme von 1,2-Dichlorethan-Brüden, wie sie in einer Hochsieder abtrennzone, in der die Hochsieder aus rohem 1,2-Dichlor ethan flüssig abgezogen werden und das rohe 1,2-Dichlor ethan in wasserfreier Form aus einer Entwässerungszone einer Oxichlorierungsanlage und aus einer Vinylchlorid abtreibezone einer 1,2-Dichlorethanspaltanlage zur Herstel lung von Vinylchlorid stammt, anfallen.

In "Vinyl Chloride And PVC Manufacture", Marshall Sittig, Noyes Data Corporation, Noyes Building, Park Ridge, N.Y. 07656, (1978), Seiten 6 bis 91 werden sinnvolle Möglichkeiten aufgezeigt, wie man Vinylchlorid aus Ethylen und Chlor in einer Direktchlorierung, Oxichlorierung und 1,2-Dichlorethanspaltung im Verbund herstellen kann.

Die Vinylchlorid-Herstellung in diesem Verbund ist an den Verbrauch hoher Energiemengen gekoppelt. Die Hauptenergie mengen werden bei der Spaltung des 1,2-Dichlorethans und in den Reinigungsstufen verbraucht. Andererseits werden grö ßere Reaktionsenthalpien bei der Direktchlorierung von

C₂H₄ + Cl₂ → C₂H₄Cl₂

und bei der Oxichlorierung von

C₂H₄ + 2 HCl + 1/2 O₂ → C₂H₄Cl₂ + H₂O

freigesetzt.

Es hat deshalb nicht an Vorschlägen gefehlt, diese Energien nutzbringend zu verwenden.

In der DE-A-29 13 004 wird die Wärme des Spaltgases in den Reinigungsstufen zum Betreiben der Verdampfer in den De stillationen genutzt. Nachteilig hierbei ist, daß die auf einem hohen Temperaturniveau anfallende Wärme auf niedrigem Temperaturniveau verbraucht wird und die auf niedrigem Tem peraturniveau anfallenden Reaktionsenthalpien der Direkt- und Oxichlorierung nicht genutzt werden.

In der EP-A-00 75 742 wird die Reaktionsenthalpie der Di rektchlorierung zur Reinigung von 1,2-Dichlorethan genutzt.

In der EP-B-01 80 925 wird ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch thermische Spaltung von 1,2-Dichlor ethan angegeben, bei welchem die Energieausnutzung verbes sert wird, indem die Brüden der Hochsiederkolonne verdich tet und im Verdampfer der Hochsiederkolonne kondensiert und abgekühlt werden. Nachteilig bei diesem Verfahren ist die hohe Blasentemperatur in der Hochsiederkolonne von 120 bis 135°C, womit eine schnellere Verschmutzung der Hochsieder kolonne durch Crackprodukte in Kauf genommen werden muß. Auch die Reaktionsenthalpie der Direktchlorierung von Ethy len kann wegen der hohen Blasentemperatur der Hochsiederko lonne nicht genutzt werden. Würde man die Temperatur im Direktchlorierungs-Reaktor entsprechend anheben, so müßte eine vergrößerte Nebenproduktbildung hierbei in Kauf genom men werden.

Es war daher die Aufgabe gestellt, ein Verfahren anzugeben, mit welchem die Reaktionsenthalpie der Direktchlorierung auf niedrigem Temperaturniveau genutzt werden kann und die Sumpftemperaturen in der Hochsiederabtrennzone so niedrig gehalten werden, daß die Bildung von Crackprodukten ver kleinert und eine wirkungsvolle 1,1,2-Trichlorethanabtren nung erreicht wird.

Im einzelnen betrifft die Erfindung nunmehr ein Verfahren zur Nutzung der Wärme von 1,2-Dichlorethan-Brüden, wie sie in einer Hochsiederabtrennzone, in der die Hochsieder aus rohem 1,2-Dichlorethan als Gemisch mit 1,2-Dichlorethan flüssig abgezogen werden und das rohe 1,2-Dichlorethan in wasserfreier Form aus einer Entwässerungszone einer Oxi chlorierungsanlage und aus einer Vinylchloridabtreibezone einer 1,2-Dichlorethanspaltanlage zur Herstellung von Vi nylchlorid stammt, anfallen, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man den Verdampfer der Hochsiederabtrennzone mit der Reaktionsenthalpie der Direktchlorierung von Ethylen zu 1,2-Dichlorethan betreibt und die 1,2-Dichlorethan-Brüden in 3 Gasströme aufteilt:

a) einen ersten Gasstrom dem Verdampfer einer Vakuumab treibezone zuführt, in der 1,2-Dichlorethan von Hoch siedern getrennt wird, und das im Verdampfer anfal lende Kondensat in einem 1,2-Dichlorethan-Vorrat sam melt;
b) einen zweiten Gasstrom in eine Kondensationszone führt und das gebildete Kondensat im 1,2-Dichlor ethan-Vorrat sammelt;
c) einen dritten Gasstrom in einer Verdichtungszone kom primiert und in diesem Zustand einem Verdampfer der Entwässerungszone, in welcher Leichtsieder und Wasser dem 1,2-Dichlorethan aus Oxichlorierungsanlagen ent zogen werden, zuführt und das im Verdampfer anfallen de Kondensat im 1,2-Dichlorethan-Vorrat sammelt;
d) gegebenenfalls aus dem dritten Gasstrom nach der Ver dichtungszone einen Teil-Gasstrom in den Verdampfer einer Chlorwasserstoffabtreibezone, in welcher Chlor wasserstoff aus einem Vinylchlorid-1,2-Dichlorethan- Gemisch abdestilliert wird, abzweigt.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann bevorzugt und wahl weise dadurch gekennzeichnet sein, daß man

1. den Sumpf der Hochsiederabtrennzone bei einer Tempera tur von 95 bis 120°C hält und sich eine Brüdentempera tur von 84 bis 112°C einstellt;
2. die 1,2-Dichlorethan-Brüden des dritten Gasstromes auf einen Druck von 2 bis 4,5 bar komprimiert, wobei sich eine Temperatur von 110°C bis 150°C einstellt;
3. 3 bis 15%, insbesondere 5 bis 10%, der 1,2-Dichlor ethan-Brüden in der Kondensationszone kondensiert;
4. in der Hochsiederabtrennzone einen Rückfluß von R = 0,2 bis 0,8, insbesondere von R = 0,4 bis 0,6, einstellt;
5. aus dem Sumpfprodukt der Hochsiederabtrennzone in der Vakuumabtreibezone bei einer Sumpftemperatur von 75 bis 100°C und einem Blasendruck von 0,25 bis 0,6 bar die Hochsieder aus der Blase der Vakuumabtreibezone abzieht;
6. aus der Blase der Entwässerungszone bei einer Sumpftem peratur von 95 bis 115°C und einem Blasendruck von 1,5 bis 2,5 bar das wasserfreie, rohe 1,2-Dichlorethan ab zieht und in die Hochsiederabtrennzone einführt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist im beigefügten Schema näher erläutert.

In die Hochsiederabtrennkolonne 1 wird über die Leitung 13 rohes 1,2-Dichlorethan, wie es nach einer Abtrennung des Chlorwasserstoffs und Vinylchlorids aus dem Spaltgas einer 1,2-Dichlorethanspaltanlage anfällt, und über die Leitung 14 rohes 1,2-Dichlorethan, wie es nach der Entwässerungs kolonne 2 einer Oxichlorierungsanlage anfällt, eingefahren.

Der Verdampfer 4 der Hochsiederabtrennkolonne 1 wird mit dem heißen Reaktionsprodukt einer Direktchlorierungsanlage beaufschlagt. Die Brüdenleitung 15 der Hochsiederabtrenn kolonne 1 zweigt in die Leitung 16 zum Kondensator 5 ab; das hier gebildete Kondensat wird im 1,2-Dichlorethan-Vor rat 12 gesammelt. Der Rückfluß der Hochsiederabtrennkolon ne 1 wird aus dem 1,2-Dichlorethan-Vorrat 12 über die Lei tung 17 dem Kopf der Hochsiederabtrennkolonne zugeführt. Das Sumpfprodukt, enthaltend die Hochsieder, fließt durch die Ablaufleitung 18 in die Vakuumkolonne 3 (Vakuumabtrei bezone).

Von der Brüdenleitung 15 zweigt eine weitere Brüdenleitung 19 zum Verdampfer 7 der Vakuumkolonne 3 ab; die kondensier ten Brüden fließen als Kondensat über Ablaufleitung 20 in den 1,2-Dichlorethan-Vorrat 12. Aus der Vakuumkolonne 3 wird das Sumpfprodukt, enthaltend die Hochsieder, über die Sumpfleitung 21 in eine Verbrennung ausgeschleust. Die Brüden der Vakuumkolonne 3 strömen durch die Kopfleitung 22 in den Kondensator 9; ein Teil des gebildeten Kondensats fließt durch die Rücklaufleitung 23 als Rücklauf in die Vakuumkolonne 3, der Rest des Kondensats wird durch Leitung 24 als reines 1,2-Dichlorethan in den 1,2-Dichlorethan- Feedbehälter 43 abgelassen und über Leitung 36 einer 1,2- Dichlorethanspaltanlage zugeführt.

In die Entwässerungskolonne 2 wird über die Einleitung 25 nasses, rohes 1, 2-Dichlorethan aus einem Oxichlorierungs prozeß eingespeist. Die Brüden der Entwässerungskolonne 2 strömen über die Azeotropleitung 26 in den Kondensator 8; das gebildete Kondensat fließt durch Leitung 27 in den Trennbehälter 10, in welchem sich eine wäßrige Phase auf einer 1,2-Dichlorethanphase abscheidet. Die wäßrige Phase wird über die Ablaßleitung 28 ausgeschleust. Die Leicht sieder enthaltende 1,2-Dichlorethanphase (1,2-Dichlor ethan : Leichtsieder 1 : 1) aus dem Trennbehälter 10 wird auf den Kopf der Entwässerungskolonne 2 über die Rücklauf leitung 29 rückgeführt. Die Leichtsieder werden über die Entnahmeleitung 30 ausgeschleust. Von der Brüdenleitung 15 der Hochsiederabtrennkolonne 1 zweigt eine weitere Brüden leitung 31 in den Verdichter 11 ab. Die komprimierten Brüden strömen über Leitung 32 in den Verdampfer 6 der Entwässerungskolonne 2; das gebildete Kondensat wird durch die Leitung 33, Drossel 34 und Leitung 35 in den 1,2-Di chlorethan-Vorrat 12 abgelassen. Das gereinigte 1,2-Di chlorethan wird aus dem 1,2-Dichlorethan-Vorrat 12 durch die Leitung 17 in den 1,2-Dichlorethan-Feedbehälter 43 ab gelassen. Über die Produktleitung 37 wird 1,2-Dichlorethan aus dem Direktchlorierungsprozeß im 1,2-Dichlorethan-Feed behälter 43 eingespeist und mit dem gereinigten 1,2-Di chlorethan aus dem 1,2-Dichlorethan-Vorratsbehälter 12 ver einigt und über die Produktleitung 36 gemeinsam einer 1,2-Dichlorethanspaltanlage zugeführt.

Bei einer Modifizierung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann überschüssige Brüden-Wärme nach dem Verdichter 11 über die Leitung 38 dem Verdampfer einer Chlorwasserstoffabtrei bekolonne 39, in welcher Chlorwasserstoff aus dem verflüs sigten Spaltgas der thermischen 1,2-Dichlorethanspaltung abgetrennt wird, zugeführt werden; das gebildete Kondensat fließt dann durch Leitung 40, Drossel 41 und Leitung 42 in den 1,2-Dichlorethan-Vorrat 12.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt darin, daß der Gehalt von 1,1,2-Trichlorethan im reinen 1,2-Dichlorethan niedriger liegt, da bei tiefer Destilla tionstemperatur weniger 1,1,2-Trichlorethan gasförmig über Kopf destilliert. 1,1,2-Trichlorethan gilt als Substanz, welche die Spaltung von 1,2-Dichlorethan in elementaren Kohlenstoff fördert und damit zu einer Verkokung des Spalt rohres führt. So enthalten die 1,2-Dichlorethan-Brüden der Hochsiederkolonne nach Angaben der EP-B-01 80 925 etwa 300 Gew.-ppm 1,1,2-Trichlorethan, während nach der erfin dungsgemäßen Arbeitsweise die 1,2-Dichlorethan-Brüden 100 bis 200 Gew.-ppm 1,1,2-Trichlorethan enthalten.

Beispiel

In die Hochsiederabtrennkolonne 1 werden 13 930 kg/h rohes 1,2-Dichlorethan aus der Spaltgasaufbereitung und 9790 kg/h rohes entwässertes 1,2-Dichlorethan aus Kolonne 2 einge speist. Die Sumpftemperatur der Kolonne 1 betrug 110°C, die Brüdentemperatur 100°C. Die Kolonne 1 wurde mit einem Rücklaufverhältnis von R = 0,5 betrieben. Das Sumpfprodukt wurde in die Kolonne 3 überführt. In der Vakuumkolonne 3 betrug die Sumpftemperatur 88°C und der Blasendruck 0,4 bar; die Kopftemperatur betrug 45°C bei einem Druck von 0,26 bar.

Die Vakuumkolonne 3 wurde bei einem Rückfluß von R = 0,5 betrieben. 336 kg/h Sumpfprodukt wurden der Vakuumkolonne 3 entnommen.

In die Entwässerungskolonne 2 wurden 9990 kg/h nasses 1,2-Dichlorethan aus einer Oxichlorierungsanlage einge führt. In der Entwässerungkolonne 2 wurde eine Sumpftempe ratur von 105°C, eine Kopftemperatur von 82°C, ein Bla sendruck von 1,9 bar und ein Kopfdruck von 1,4 bar gemes sen.

40 kg/h Wasser und 75 kg/h Leichtsieder wurden zusammen mit 70 kg/h 1,2-Dichlorethan aus dem Trennbehälter 10 entnom men. Im 1,2-Dichlorethan-Feedbehälter 43 wurden 4670 kg/h 1,2-Dichlorethan über Leitung 24 und 18 710 kg/h 1,2-Di chlorethan aus dem 1,2-Dichlorethan-Vorrat 12 über Leitung 17 vereinigt und gemeinsam über Leitung 36 in eine 1,2- Dichlorethan-Spaltanlage abgegeben.

Der Verdampfer 4 der Hochsiederabtrennkolonne 1 (Hochsie derabtrennzone) wurde mit 830 000 kg/h 1,2-Dichlorethan mit einer Temperatur von 125°C aus einer Direktchlorierung beaufschlagt.

Ein erster Brüdenstrom von 1900 kg/h wurde im Kondensator 5 kondensiert.

Ein zweiter Brüdenstrom von 10 110 kg/h wurde in dem Ver dampfer 7 der Vakuumkolonne 3 (Vakuumabtreibezone) konden siert.

Ein dritter Brüdenstrom von 15 990 kg/h wurde auf einen Druck von 3,2 bar bei einer Temperatur von 127°C verdich tet. 11 600 kg/h dieses verdichteten Brüdenstromes wurde im Verdampfer 6 der Entwässerungskolonne 2 (Entwässerungszone) kondensiert. 4330 kg/h des verdichteten Brüdenstromes wurden im Verdampfer einer Kolonne 39 (Chlorwasserstoff abtreibezone) , deren Sumpftemperatur 99°C betrug, konden siert. Das Kondensat des Verdampfers der Kolonne 39 floß durch Leitung 40, Drossel 41 und Leitung 42 in den 1,2-Di chlorethan-Vorrat 12. Das im 1,2-Dichlorethan-Vorrat 12 gesammelte 1,2-Dichlorethan enthielt 120 Gew.-ppm 1,1,2-Trichlorethan.

Claims

1. Verfahren zur Nutzung der Wärme von 1,2-Dichlorethan- Brüden, wie sie in einer Hochsiederabtrennzone, in der die Hochsieder aus rohem 1,2-Dichlorethan als Gemisch mit 1,2-Dichlorethan flüssig abgezogen werden und das rohe 1,2-Dichlorethan in wasserfreier Form aus einer Entwässerungszone einer Oxichlorierungsanlage und aus einer Vinylchloridabtreibezone einer 1,2-Dichlorethan spaltanlage zur Herstellung von Vinylchlorid stammt, anfallen, dadurch gekennzeichnet, daß man den Verdampfer der Hochsiederabtrennzone mit der Reaktionsenthalpie der Direktchlorierung von Ethylen zu 1,2-Dichlorethan be treibt und die 1,2-Dichlorethan-Brüden in 3 Gasströme aufteilt:

a) einen ersten Gasstrom dem Verdampfer einer Vakuumab treibezone zuführt, in der 1,2-Dichlorethan von Hoch siedern getrennt wird, und das im Verdampfer anfal lende Kondensat in einem 1,2-Dichlorethan-Vorrat sam melt;
b) einen zweiten Gasstrom in eine Kondensationszone führt und das gebildete Kondensat im 1,2-Dichlor ethan-Vorrat sammelt;
c) einen dritten Gasstrom in einer Verdichtungszone kom primiert und in diesem Zustand einem Verdampfer der Entwässerungszone, in welcher Leichtsieder und Wasser dem 1,2-Dichlorethan aus Oxichlorierungsanlagen ent zogen werden, zuführt und das im Verdampfer anfallen de Kondensat im 1,2-Dichlorethan-Vorrat sammelt,
d) gegebenenfalls aus dem dritten Gasstrom nach der Ver dichtungszone einen Teil-Gasstrom in den Verdampfer einer Chlorwasserstoffabtreibezone, in welcher Chlor wasserstoff aus einem Vinylchlorid-1,2-Dichlorethan- Gemisch abdestilliert wird, abzweigt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Sumpf der Hochsiederabtrennzone bei einer Tempe ratur von 95 bis 120°C hält und sich eine Brüdentempe ratur von 84 bis 112°C einstellt.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß man die 1,2-Dichlorethan-Brüden des dritten Gasstromes auf einen Druck von 2 bis 4,5 bar komprimiert, wobei sich eine Temperatur von 110°C bis 150°C einstellt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß man 3 bis 15%, insbesondere 5 bis 10%, der 1,2-Dichlorethan-Brüden in der Kondensations zone kondensiert.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge kennzeichnet, daß man in der Hochsiederabtrennzone einen Rückfluß von R = 0,2 bis 0,8, insbesondere von R = 0,4 bis 0,6, einstellt.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus dem Sumpfprodukt der Hochsiederabtrennzone in der Vakuumabtreibezone bei einer Sumpftemperatur von 75 bis 100°C und einem Blasendruck von 0,25 bis 0,6 bar die Hochsieder aus der Blase der Vakuumabtreibezone ab zieht.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man aus der Blase der Entwässerungszone bei einer Sumpf temperatur von 95 bis 115°C und einem Blasendruck von 1,5 bis 2,5 bar wasserfreies, rohes 1,2-Dichlorethan ab zieht und in die Hochsiederabtrennzone einführt.