FR2578537A1

FR2578537A1 - Process for the preparation of vinyl chloride by pyrolysis of 1,2-dichloroethane

Info

Publication number: FR2578537A1
Application number: FR8503640A
Authority: FR
Inventors: Paul Lechaude; Christian Labilloy
Original assignee: Solvay SA
Current assignee: Solvay SA
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1985-03-11
Publication date: 1986-09-12

Abstract

Process for the preparation of vinyl chloride from 1,2-dichloroethane in which the gaseous dichloroethane at the exit of the column is compressed at a pressure below 6 kg/cm<2>. It is sent into heat exchangers. The process has the advantage of saving more energy than the previous processes.

Description

Procédé de préparation du chlorure de vinyle par
pyrolyse de 1,2-dichloréthane
La présente invention concerne un procédé de préparation de chlorure de vinyle par pyrolyse de 1,2-dichloréthane, permettant de réaliser des économies d'énergie tout en conservant la souplesse des procédés conventionnels.Process for preparing vinyl chloride by
1,2-dichloroethane pyrolysis
The present invention relates to a process for preparing vinyl chloride by pyrolysis of 1,2-dichloroethane, allowing energy savings while maintaining the flexibility of conventional processes.

Les procédés conventionnels de préparation du chlorure de vinyle par pyrolyse du 1,2-dichloréthane comportent en général une étape de distillation du 1,2-dichloréthane en vue de le séparer des produits lourds tels que le perchloréthylène, le 1,1,2-trichloréthane, le 1,1,1,2-, le 1,1,2,2-tétrachloréthane et/ou encore le pentachloréthane et des produits lourds contenant quatre atomes de carbone dans la molécule provenant de sa fabrication. Conventional processes for preparing vinyl chloride by pyrolysis of 1,2-dichloroethane generally include a step of distilling 1,2-dichloroethane in order to separate it from heavy products such as perchlorethylene, 1,1,2- trichloroethane, 1,1,1,2-, 1,1,2,2-tetrachloroethane and / or pentachloroethane and heavy products containing four carbon atoms in the molecule resulting from its manufacture.

Dans une telle étape de distillation, le 1,2-dichloréthane sort en général de la colonne de distillation à l'état vapeur à une température de l'ordre de grandeur de 85 à 1200C et à une pression comprise entre 1 et 2 kg/cm2 environ. Cette vapeur de 1,2-dichloréthane est ensuite condensée et refroidie à environ 400C et le 1 ,2-dichloréthane devenu liquide est pompé dans un réservoir de stockage. De ce réservoir, le 1,2-dichloréthane liquide est pompé vers le four de pyrolyse et, avant d'être pyrolysé, est revaporisé par chauffage, généralement par application de vapeur d'eau, par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs échangeurs de chaleur en vue d'élever la température du gaz à environ 2000C et d'augmenter la pression à environ 14 kg/cm2. In such a distillation step, 1,2-dichloroethane generally leaves the distillation column in the vapor state at a temperature of the order of magnitude of 85 to 1200C and at a pressure of between 1 and 2 kg / cm2 approx. This 1,2-dichloroethane vapor is then condensed and cooled to about 400C and the 1, 2-dichloroethane which has become liquid is pumped into a storage tank. From this reservoir, the liquid 1,2-dichloroethane is pumped to the pyrolysis furnace and, before being pyrolyzed, is re-vaporized by heating, generally by application of water vapor, via one or more heat exchangers to raise the temperature of the gas to about 2000C and increase the pressure to about 14 kg / cm2.

Pour éviter les pertes d'énergie dans ce procédé conventionnel on a déjà proposé dans la demande de brevet européen 0 111 310 de comprimer la production de 1,2-dichloréthane gazeux sortant de la colonne de distillation des lourds à une pression comprise entre 6 et 14 kg/cm2 environ et d'injecter une partie de ce gaz comprimé directement dans le four de pyrolyse; le reste du 1,2-dichloréthane sortant de la colonne est condensé pour le reflux de cette colonne. To avoid energy losses in this conventional process, it has already been proposed in European patent application 0 111 310 to compress the production of gaseous 1,2-dichloroethane leaving the heavy distillation column at a pressure of between 6 and About 14 kg / cm2 and injecting part of this compressed gas directly into the pyrolysis furnace; the remainder of the 1,2-dichloroethane leaving the column is condensed for the reflux of this column.

Un tel procédé engendre toutefois une perte de chaleur non récupérable du fait de la condensation externe au système d'une partie du 1,2-dichloréthane gazeux. Par ailleurs dans un tel système le stockage de 1,2-dichloréthane gazeux est difficilement envisageable avant le four de pyrolyse. Une telle installation manque donc de souplesse et exige en outre 11 emploi de compresseurs puissants. However, such a process generates a loss of unrecoverable heat due to the condensation external to the system of part of the 1,2-dichloroethane gas. Moreover, in such a system, the storage of gaseous 1,2-dichloroethane is difficult to envisage before the pyrolysis furnace. Such an installation therefore lacks flexibility and furthermore requires the use of powerful compressors.

On a maintenant trouvé un procédé de préparation du chlorure de vinyle comprenant un système de distillation du 1,2-dichloréthane avec récupération de l'énergie ne présentant plus les inconvénients des procédés décrits ci-avant. A process for the preparation of vinyl chloride has now been found comprising a system for distilling 1,2-dichloroethane with energy recovery which no longer exhibits the drawbacks of the processes described above.

Plus particulièrement le procédé permet d'utiliser un compresseur de puissance, plus faible, fonctionnant dans des conditions moins sévères avec une température de refoulement plus basse et de stocker facilement le 1,2-dichloréthane a l'état liquide avant le four de pyrolyse et d'économiser l'énergie dans tout l'appareillage. More particularly, the process makes it possible to use a compressor of lower power, operating under less severe conditions with a lower discharge temperature and to easily store the 1,2-dichloroethane in the liquid state before the pyrolysis furnace and save energy throughout the switchgear.

A cet effet, la présente invention concerne un procédé de préparation de chlorure de vinyle par pyrolyse de 1,2-dichloréthane, dans lequel
a) le 1,2-dichloréthane gazeux sorti de la tête de la colonne de distillation est comprimé
b) le 1,2-dichloréthane gazeux comprimé est condensé en 1,2-dichloréthane liquide par passage dans un échangeur de chaleur
c) une partie du 1,2-dichloréthane liquide sortant de l'échan- geur de chaleur est recyclé comme reflux dans le haut de la colonne de distillation.To this end, the present invention relates to a process for preparing vinyl chloride by pyrolysis of 1,2-dichloroethane, in which
a) the 1,2-dichloroethane gas leaving the top of the distillation column is compressed
b) compressed 1,2-dichloroethane gas is condensed into liquid 1,2-dichloroethane by passing through a heat exchanger
c) part of the liquid 1,2-dichloroethane leaving the heat exchanger is recycled as reflux to the top of the distillation column.

d) la chaleur libérée dans l'échangeur de chaleur dans lequel le 1,2-dichloréthane gazeux est condensé en 1,2-dichloréthane liquide est utilisée pour chauffer la colonne de distillation du 1,2-dichloréthane. d) the heat released in the heat exchanger in which the 1,2-dichloroethane gas is condensed into liquid 1,2-dichloroethane is used to heat the 1,2-dichloroethane distillation column.

Le 1,2-dichloréthane liquide non recyclé dans la colonne de distillation peut ensuite être stocké dans tout appareillage existant dans l'installation conventionnelle à cet effet et/ou être utilisé comme alimentation du four de pyrolyse en chlorure de vinyle apres évaporation. The liquid 1,2-dichloroethane not recycled in the distillation column can then be stored in any equipment existing in the conventional installation for this purpose and / or be used as feed to the pyrolysis furnace with vinyl chloride after evaporation.

Selon le type d'échange de chaleur utilisé à la condensation de la vapeur de 1,2-dichloréthane en 1,2-dichloréthane liquide on peut se trouver à la sortie de l'échangeur de chaleur avec du 1,2-dichloréthane liquide dont il est encore énergétiquement intéressant de récupérer l'énergie qu'il contient. Ce type de récupération de l'énergie peut se réaliser de toute façon concevable à cet effet. Une façon ayant donné de bons résultats consiste à récupérer séparément l'énergie contenue dans la fraction de 1,2-dichloréthane liquide destinée à servir de reflux de la colonne de distillation du 1,2-dichloréthane et de la fraction de 1,2-dichloréthane liquide destinée au stockage et/ou à l'alimentation du four de pyrolyse en chlorure de vinyle. Depending on the type of heat exchange used for the condensation of the vapor of 1,2-dichloroethane into liquid 1,2-dichloroethane, it is possible to be at the outlet of the heat exchanger with liquid 1,2-dichloroethane of which it is still energetically interesting to recover the energy it contains. This type of energy recovery can be achieved in any conceivable way for this purpose. One way which has given good results consists in separately recovering the energy contained in the fraction of liquid 1,2-dichloroethane intended to serve as reflux for the distillation column of 1,2-dichloroethane and of the 1,2- fraction. liquid dichloroethane intended for storing and / or supplying the pyrolysis furnace with vinyl chloride.

Pour ce faire, on installe préférentiellement sur les circuits des fractions en question des échangeurs de chaleur de type liquide/ liquide destinés à chauffer d'autres colonnes de distillation de l'installation de fabrication du chlorure de vinyle. To do this, heat exchangers of the liquid / liquid type intended to heat other distillation columns of the vinyl chloride manufacturing plant are preferably installed on the circuits of the fractions in question.

Le principe de l'installation permettant de réaliser le procédé de l'invention est illustré à la figure annexée qui est commenté ci-après et qui ne comprend que les éléments essentiels de l'invention, et non pas des accessoires telles que vannes, etc ..., de l'invention. The principle of the installation making it possible to carry out the method of the invention is illustrated in the appended figure which is commented on below and which only includes the essential elements of the invention, and not accessories such as valves, etc. ..., of the invention.

La colonne de distillation 1 est alimentée en 1,2-dichloréthane contenant des impuretés lourdes par l'intermédiaire de la canalisation 6. Par l'intermédiaire de la canalisation 7 on sort de la colonne 1 le 1,2-dichloréthane à l'état de vapeur qui est comprimé dans un système de compression 2 d'où il sort sous forme de vapeur comprimée par l'intermédiaire de la canalisation 8. Cette vapeur de 1,2-dichloréthane comprimée passe ensuite dans un échangeur de chaleur 3 dans lequel elle cède des calories et est transformée en 1,2-dichloréthane liquide qui sort de l'échangeur 3 par la canalisation 9. Les calories récupérées dans l'échangeur de chaleur 3 servent à chauffer le liquide caloporteur contenu dans le bas de la colonne 1 auquel l'échangeur 3 est relié par les canalisations 14 et 15. The distillation column 1 is fed with 1,2-dichloroethane containing heavy impurities via line 6. Via line 7, the 1,2-dichloroethane in the state is taken out from column 1. of vapor which is compressed in a compression system 2 from which it exits in the form of compressed vapor via the pipe 8. This compressed 1,2-dichloroethane vapor then passes into a heat exchanger 3 in which it releases calories and is transformed into liquid 1,2-dichloroethane which leaves exchanger 3 through line 9. The calories recovered in heat exchanger 3 are used to heat the coolant contained in the bottom of column 1 to which exchanger 3 is connected by pipes 14 and 15.

Une fraction du 1,2-dichloréthane liquide contenu dans la canalisation 9 est recyclée comme reflux en haut de la colonne 1 par l'intermédiaire de la canalisation 13. Le 1,2-dichloréthane liquide résiduaire est envoyé au réservoir de stockage 4 par la canalisation 10. Ultérieurement ou simultanément au stockage, le 1,2-dichloréthane liquide peut être envoyé dans le four de pyrolyse 5 par l'intermédiaire des canalisations 11 et 16 et après réévaporation. A fraction of the liquid 1,2-dichloroethane contained in line 9 is recycled as reflux at the top of column 1 via line 13. The residual liquid 1,2-dichloroethane is sent to storage tank 4 via line. line 10. Subsequently or simultaneously with storage, the liquid 1,2-dichloroethane can be sent to the pyrolysis furnace 5 via lines 11 and 16 and after re-evaporation.

Finalement le chlorure de vinyle est récupéré par la canalisation 12.Finally, the vinyl chloride is recovered through line 12.

Pour comprimer le 1,2-dichloréthane a l'état vapeur sorti de la tête de la colonne de distillation on peut utiliser tout compresseur adapté a la compression des gaz et de préférence un ou plusieurs compresseurs de type mécanique pouvant avoir un étage ou plusieurs étages selon les caractéristiques souhaitées. Habituellement on utilise des compresseurs capables de comprimer le 1,2-dichloréthane a une pression inférieure ou égale a 6 kg/cm2 et de préférence entre 2 et 6 kg/cm2. To compress the 1,2-dichloroethane in the vapor state leaving the head of the distillation column, any compressor suitable for compressing gases can be used and preferably one or more compressors of the mechanical type which may have one stage or several stages. according to the desired characteristics. Usually compressors capable of compressing 1,2-dichloroethane at a pressure less than or equal to 6 kg / cm2 and preferably between 2 and 6 kg / cm2 are used.

L'échangeur de chaleur raccordé au pied de la colonne de distillation peut prendre de multiples aspects. Sa fonction est de réchauffer le liquide du pied de la colonne de distillation. Cet échangeur de chaleur peut être constitué de tout appareillage permettant de réaliser cette fonction. Ainsi, il peut être constitué d'appareils tubulaires extérieurs a la colonne dans lesquels le 1,2-dichloréthane gazeux comprimé est condensé a l'extérieur. The heat exchanger connected to the bottom of the distillation column can take many aspects. Its function is to heat the liquid at the bottom of the distillation column. This heat exchanger can be made up of any equipment making it possible to perform this function. Thus, it can consist of tubular devices outside the column in which the compressed 1,2-dichloroethane gas is condensed outside.

A la sortie de l'échangeur de chaleur la quantité de 1,2-dichloréthane liquide prélevée et recyclée comme reflux dans le haut de la colonne de distillation est fonction des caractéristiques de l'appareillage. Dans une installation industrielle cette quantité représente habituellement de 30 a 40 X de la totalité du 1,2-dichloréthane liquide sortant de l'échangeur de chaleur. De préférence, cette quantité représente environ 35 % de la totalité du 1,2-dichloréthane liquide. At the outlet of the heat exchanger, the quantity of liquid 1,2-dichloroethane withdrawn and recycled as reflux in the top of the distillation column depends on the characteristics of the apparatus. In an industrial installation this amount usually represents 30 to 40% of the total liquid 1,2-dichloroethane leaving the heat exchanger. Preferably, this amount represents about 35% of all of the liquid 1,2-dichloroethane.

Outre les appareils dont la fonction a été décrite ci-dessus, l'installation peut comporter un ou plusieurs réchauffeurs permettant d'amener le 1,2-dichloréthane a la bonne température a l'entrée du four de pyrolyse. Ces réchauffeurs et les conditions dans lesquelles ils sont utilisés sont bien connus de l'homme du métier. In addition to the devices whose function has been described above, the installation may include one or more heaters making it possible to bring the 1,2-dichloroethane to the correct temperature at the inlet of the pyrolysis furnace. These heaters and the conditions under which they are used are well known to those skilled in the art.

Comme le but de l'invention est l'économie d'énergie, chaque appareil et toutes les canalisations sont bien isolés et les échanges thermiques avec l'extérieur sont évités; les températures et les pressions de chaque appareil sont contrôlées en vue d'éviter les phénomènes de condensation. As the aim of the invention is to save energy, each device and all the pipes are well insulated and heat exchanges with the outside are avoided; the temperatures and pressures of each device are controlled in order to avoid condensation phenomena.

Le chlorure de vinyle sortant finalement après pyrolyse de 1,2-dichloréthane sert notamment à la fabrication du polychlorure de vinyle matière plastique pour les usages industriels et domestiques, comme par exemple revêtements de sol, articles ménagers, réservoirs, tuyauteries, pompes, ventilateurs, fibres. The vinyl chloride finally released after pyrolysis of 1,2-dichloroethane is used in particular in the manufacture of polyvinyl chloride plastic material for industrial and domestic uses, such as for example floor coverings, household items, tanks, pipes, pumps, fans, etc. fibers.

Les exemples qui suivent permettent de comparer les performances du procédé selon l'invention avec les procédés antérieurs et notamment avec le procédé conventionnel ne comportant pas de recompression des vapeurs (exemple 1R) et avec le procédé selon la demande de brevet européen O 111 310 (exemple 2R). The examples which follow make it possible to compare the performances of the process according to the invention with the prior processes and in particular with the conventional process not comprising recompression of the vapors (example 1R) and with the process according to European patent application O 111 310 ( example 2R).

Exemple 1R
Dans un système conventionnel dans lequel la colonne de distillation du 1,2-dichloréthane est alimentée avec du 1,2-dichloréthane à épurer en lourds, il faut fournir 130 kcal/kg de 1,2-dichloréthane distillé apte à être pyrolysé ultérieurement. Le 1,2-dichloréthane est ensuite refroidi et stocké à 60 "C dans le réservoir tampon.Example 1R
In a conventional system in which the 1,2-dichloroethane distillation column is fed with heavy 1,2-dichloroethane to be purified, 130 kcal / kg of distilled 1,2-dichloroethane capable of being pyrolyzed subsequently must be supplied. The 1,2-dichloroethane is then cooled and stored at 60 ° C in the buffer tank.

De ce réservoir tampon, le 1,2-dichloréthane liquide est prélevé à l'état liquide, préchauffé et vaporisé à une température d'environ 200 OC et à une pression d'environ 14 kg/cm2. Pour réaliser cette opération et donc pour fournir du 1,2-dichloréthane apte à etre pyrolysé il convient de fournir 110 kcal/kg de 1,2-dichloréthane mis en oeuvre.From this buffer tank, the liquid 1,2-dichloroethane is taken in the liquid state, preheated and vaporized at a temperature of about 200 ° C. and at a pressure of about 14 kg / cm2. To carry out this operation and therefore to provide 1,2-dichloroethane capable of being pyrolyzed, it is appropriate to provide 110 kcal / kg of 1,2-dichloroethane used.

Un tel procédé conventionnel demande dès lors entre l'introduction du 1,2-dichloréthane impur dans la colonne de distillation et l'obtention de 1,2-dichloréthane plus apte à la pyrolyse une dépense énergétique de 240 kcal/kg de 1,2-dichloréthane impur mis en oeuvre. Such a conventional process therefore requires, between the introduction of the impure 1,2-dichloroethane into the distillation column and the obtaining of 1,2-dichloroethane more suitable for pyrolysis, an energy expenditure of 240 kcal / kg of 1.2 - impure dichloroethane used.

Exemple 2R
On répète l'exemple 1R mais en utilisant le système de compression décrit et exemplifié dans la demande de brevet européen 0 111 310.Example 2R
Example 1R is repeated but using the compression system described and exemplified in European patent application 0 111 310.

Dans ce cas la consommation d'énergie totale par kg de 1,2-dichloréthane impur mis en oeuvre est de 130 kcal/kg + 40 wh/kg. In this case, the total energy consumption per kg of impure 1,2-dichloroethane used is 130 kcal / kg + 40 wh / kg.

Exemple 3 - Selon l'invention
On répète l'exemple 1R mais en utilisant le systeme de compression et d'échange de chaleur de la présente invention. Dans ce cas la consommation d'énergie totale par kg de 1,2-dichloréthane impur mis en oeuvre est de 110 kcal/kg + 30 wh/kg dont 15 kcal/kg a un niveau de température inférieur a 1000C.Example 3 - According to the invention
Example 1R is repeated but using the compression and heat exchange system of the present invention. In this case the total energy consumption per kg of impure 1,2-dichloroethane used is 110 kcal / kg + 30 wh / kg, of which 15 kcal / kg has a temperature level below 1000C.

La comparaison des valeurs des exemples 1R, 2R et 3 montrent l'avantage énergétique que l'on peut réaliser avec le procédé de l'invention par rapport aux procédés existant dans ce domaine. The comparison of the values of Examples 1R, 2R and 3 show the energy advantage that can be achieved with the process of the invention compared to the processes existing in this field.

Claims

1 - Process for preparing vinyl chloride by pyrolysis of 1,2-dichloroethane comprising a step of evaporating 1,2-dichloroethane in a distillation column prior to pyrolysis, characterized in that

a) the 1,2-dichloroethane vapor from the distillation column is compressed,

b) the compressed 1,2-dichloroethane vapor is condensed in a heat exchanger,

c) part of the liquid 1,2-dichloroethane leaving the heat exchanger is recycled as reflux to the top of the 1,2-dichloroethane distillation column,

d) the heat released in the heat exchanger in which the 1,2-dichloroethane gas is condensed into liquid 1,2-dichloroethane is used to heat the 1,2-dichloroethane distillation column.

2 - Process according to claim 1 characterized in that the 1,2-dichloroethane is compressed to pressures of between 2 and 6. kg / cm2.

3 - Method according to claim 2 characterized in that the compression is carried out with at least two compression stages.

4 - Process according to any one of claims 1 to 3 characterized in that the liquid l, 2-dichloroethane is prior to its introduction into the 1,2-dichloroethane distillation column or to its storage sent to a heat exchanger which is used to heat other distillation columns in the vinyl chloride manufacturing plant.