DE952168C - Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Chlorierung von Kohlenwasserstoffen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur thermischen Chlorierung von Kohlenwasserstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die thermische Chlorierung von Kohlenwasserstoffen oder teilweifs!e chlorierten Kohlenwasserstoffen, insbesondere mit dem Ziel, die Durchführung der kontinuierlichen Chlorierung kohlenwasserstoffartiger Stoffe bei geregelter Temperatur zu ermöglichen.
• Es ist bekannt, daß die thermische Chlorierung von Kohlenwasserstoffen oder ihren teilweise chlorierten Derivaten bei bestimmten Temperaturen bewirkt werden muß, welche an allen Stellen der Reaktionskammer genau eingehalten werden. Bekanntlich ist es aber bei exothermen Reaktionen schwierig, die Regelung der Temperatur durchzuführen, wenn man nur von der während der Reaktion enturickelten Wärme abhängig ist. ,Man ist oft gezwungen, eine verhältnismäßig erhebliche Wärmemenge zuzuführen, um die Reaktion emzuleiten und dann das Reaktionsgemisch abzukühlen, um die überschüssige Wärme zu beseitigien. Es ergibt sich oft daraus eine sehr schwankende Temperatur an den verschiedenen Stellen des Chlorierungsgefäßes, was eine merkliche Verringerung der Ausbeute infolge einer Verringerung der Chlorierungsgeschwindigkeiten an den kältesten Stellen der Vorrichtung und infolge des Auftretens kleiner Mengen von Kohle und von Kondensationsprodukten mit erhöhtem Siedepunkt an den heißesten Stellen der Kammer bewirkt.
• Um diese Temperaturspitzen und ihre Folgen einzuschränken, ist es bekannt, die erwähnten Reaktionen in gegenwart von erheblichen Mengen bei den Arbeitsbedingungen chemisch indifferenter Körper durchzuführen, um die Wärmekapazität der Reaktionsmasse zu vergrößern und hierdurch die Erhöhung der mittleren sich hierbei ergebenden Temperatur zu begrenzen. Dieses Verfahren bildet jedoch Schwierigkeiten, nämlich Vergrößerung des Volumens der Reaktionsgefäße und Komplizierung der Maßnahmen zum Trennen der Reaktionsprodukte.
• Gemäß der Erfindung können wesentliche Temperaturabweichungen vermieden werden, wenn man die Chlorierung in Räumen verringerter Dicke durchführt, wobei das neue Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein auf etwa 2000 vorerwärmtes Gemisch aus Chlor und Methan und/oder Chlormethanen durch vorzugsweise ringförmige Reaktionskammern leitet, deren eine Wand - vorzugsweise die innere durch durch mit 500 bis 5500 eingeleitete Gase erhitzt und deren andere Wand durch ein mit ungefähr 500 durchgeleitetes Kühlmittel gekühlt wird.
• Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, die Chlorierung in einer Vorrichtung zu bewirken, welche aus zwei konzentrischen, von einem äußeren Mantel umgebenen Rohren besteht.
• Dabei wird das innere Rohr für den Umlauf des Heizmittels verwendet, der ringförmige Raum zwischen den zwei Rohren dient als Chlorierungskammer, und der äußere Mantlel wird für den Umlauf eines Kühlmittels benutzt.
• Offensichtlich findet auf Grund der turbulenten Bewegung des Rseaktionsmediums ein fast gleichförmiger Wärmeaustausch über die Länge der Vorrichtung von der heißen Wand nach der kalten zu statt, was das Aufrechterhalten einer mittleren Temperatur innerhalb der erforderlichen Grenzen ermöglicht. Infolge dieser Anordnung ist es möglich. die überschüssige Wärmemenge unter Aufrechterhaltung ein es verhältnismäßig schwachen Tempe -raturunterschiedes zwischen den extremen Temperaturen des Reaktionsmediums abzulelten. Durch die Anordnung der zwei rohrförmigen Wände der Reaktionskammer vermeidet man sekundäre Reaktionen durch Berührung zu heißer Wände sowie jede Verringerung der Ausbeute und jede Ausfällung durch Berührung zu kalter Wände.
• Da das mittlere Rohr oder Heizrohr einer sehr starken Beanspruchung sowohl in bezug auf chemische Korrosion als auch auf Temperaturfestigkeit unterworfen sein kann, ist es zweclrmäßig auswechselbar.
• In der Technik hat man oft ein Interesse, in einer gleichen Ummantelung eine Reihe paralleler Reaktionskammern unterzubringen. In diesem Fall besteht die Vorrichtung aus zwei von einem gemeinsauren ltIantel umgebenen Rohrbündeln aus konzentrischen Rohren. Dabe!i sind sowohl die inneren für den Umlauf des Heizmittels verwendeten Rohre als auch die durch die ringförmigen Zwt3schenräume gebildeten Reaktionskammern an jeder Seite durch einen Sammler vereinigt.
• Die Vorrichtung kann für die thermische Chlon.erurig in dampfförmiger oder flüssiger Phase von Kohlenwasserstoffen oder teilweise chlorierten Kohlenwasserstoffen verwendet werden.
• Die Erfindung wird nachstehend am Beispiel der thermischen Chlorierung von Methan und Methyl chlorid zur Gewinnung höl:erer Chiormethane, vorzugsweise Methylenchlorid, beispielsweise näher erläutert.
• Die Vorrichtung ist schematisch in der Zeichnung dargestellt. Sie besitzt einen äußeren Mantel 1 mit einem federnden Teil 2, welcher die Längenänderungen infolge Temperatur- und Druckschwankungen aufnehmen kann, und Rohre 3 und 4 für den Einlag und Auslaß des Kühlmittels.
• Dieser Mantel schließt zwei Rohrbündel aus konzentrischen Rohren ein. D.as innere Bündel 5 aus auswechselbaren Rohren aus nichtoxydierbarem Stahl mündet in den Sammlern 6, welche mit Rohren 7 und 8 für den Eintritt und Austritt des Heizmittels versehen sind. Das äußere Bündel 9 besteht aus zu den des Bündels 5 konzentrischen Rohren, wobei die ringförmigen Räume zwischen den Rohren der zwei Bündel an Sammlern IO angeschlossen sind, welche mit Stutzen 11 und 12 für Einlaß und Auslaß des Reaktionsgemisches versehen sind.
• In dem dargestellten Fall der Herstellung von Methyienchlorid führt man in ii eine auf etwa 2000 vorerwärmte Mischung aus Chlor, Methan und Methylchlorid ein in solchen Verhältnissen, daß die molekulare Beziehung von Chlor zu den Kohlenwasserstoffen Cl2 : (C R4 CR3 Cl) geringer oder höchstens gleich 0,5 ist. In 7 führt man auf eine Temperatur von 500 bis 5500 gebrachte Gase ein, welche ihre Wärme den Reaktionsgasen bei Berührung der heißen Wand des inneren Rohres mitteilen und aus 8 durch den Sammler 6 mit einer Temperatur von etwa 350 bis 3800 austreten.
• Warme Luft von 500 wird in 3 eingeführt, absorbiert die überschüssige Wärme unter Berührung mit der äußeren Wand der Chlorilerungskammer und tritt bei 4 mit einer Temperatur von I500 aus.
• Die benutzte Vorrichtung und Arbeitsweise erlauben die Durchführung einer völligen Umsetzung des Chlors ohne Auftreten überhitzter Stellen und der sich daraus ergebenden Nachteile.
• Ein höherer Chlorierungsgrad kann erreicht werden, wenn man mehrere Apparate in Reihe schaltet und einen Bruchteil des Gesamtchlors am Eingang eines jeden dieser Apparate einführt. Diese Apparateanordnung erlaubt gleichfalls, selbst wenn der gesamte Chlorierungsgrad wenig erhöht wird, in jedem der in Reihe geschalteten Chlorierungs. gefäße mit einem Chlorierungsgrad von 0,20 bis 0,30 zu arbeiten, was sehr günstig für den guten Gang des Verfahrens ist.

Claims (6)

1. PATENTANSPROCHE: I. Verfahren zur thermischen Chiorierung voll Kohlenwasserstoffen und teilweise chlorierten Kohlenwasserstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß man ein auf etwa 2000 vorerwärmtes Gemisch aus Chlor und Methan und/oder Chlor- methanen durch eine vorzugsweise ringförmige Reaktionskammer leitet, welche zwei Wände mit geringem Abstand besitzt, von denen eine (vorzugsweise die innere) durch mit 500 bis 5500 eingeleitete Gase erhitzt und die andere Wand durch ein mit ungefähr 500 durchgeleitetes Kühlmittel gekühlt wird, wobei Kühl- und Heizmittel außerhalb der Reaktionskammer an den Wänden entlang geführt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch' 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Mischung aus Chlor, Methan und/oder Monochlormethan in solchen Verhältnissen einführt, daß das Molekularverhältnis Cl2:CH+CH3Cl unterhalb 0,5 ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Apparate in Reihe geschaltet werden, die Chlorierung in mehreren hintereinanderges chalteten Reaktionskammern durchgeführt und ein Teil des Gesamtchlors in jede der Reaktionskammern eingeführt wird.
4. 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bestehend aus zwei konzentrischen, von einem äußeren Mantel umgebenen Rohren, wobei das innere Rohr für den Umlauf des Heizmittels verwendet wird, der ringförmige Zwischenraum zwischen den zwei Rohren als Reaktionskammer dient und der äußere Mantel für den Umlauf eines Kühlmittels benutzt wird.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bestehend aus zwei von einem äußeren Mantel umgebenen Rohrbündeln aus konzentrischen Rohren, wobei sowohl die inneren für den Umlauf des HeBzmittels dienenden Rohre wie auch die versrchiedenen Reaktionskammern auf jeder Seite durch Sammler vereinigt sind.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren für den Umlauf des Heizmittels verwendeten Rohre aus.wechselbar sind.