HU191194B - Process for producing of 1,2 diclore-ethan - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás 1,2 - diklór - etán előállítására etilén és klór folyékony 1,2 - diklór - etánná történő átalakításával a szokásos katalizátorok jelenlétében, ahol a reakció közben keletkező rcakcióhőt felhasználjuk és a nem kívánatos magasabb klórszámú, így tri-, tetra- és pentaklór-etán képződését a reaktorban messzemenően megakadályozzuk, valamint ilyen termékek kumulalódásál a rcakciózónában meggátoljuk.

Olefinek klórral történő klórozása ismert exoterm reakció. Etilén klórral történő klórozása esetén a reakcióim 2 200 kJ/kg 1,2 - diklór - etán. Egy tonna 1,2

- diklór - etán előállításakor tehát olyan mennyiségű hő keletkezik, amely elegendő mintegy egy tonna gőz előállításához. A diklór-etán előállítására szolgáló ismert eljárásoknál a reakcióhőt vagy a reaktor hűtésével vezetik el vagy részben a reakció közben keletkező diklór-etán közvetlen elpárologtatására és a reakcióelegyből, illetve a reaktorból történő kiűzésére vagy egyes esetekben csupán a más eljárással előállított 1,2

- diklór - etán rektifikálására hasznosítják többé vagy kevésbé.

Az etilén klórral történő klórozásakor keletkező reakcióhő kombinált elvezetését ismerteti a 15 43 108 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírásban ismertetett eljárás. Itt a reakció foganatosításához használt vasreaktort hűtőzónával látták el, melybe hűtővizet vezetnek a reakció közben keletkező hő elvezetésére és az átalakításhoz előre meghatározott 50-70 °C közötti hőmérséklet beállításához. Az 1,2 - diklór - etán forráspontja alatt lévő reakcióhőmérséklet beállítását úgy szabályozzák, hogy a képződő 1,2- diklór - etánt gőz formájában folyamatosan eltávolítják a reakciótérből. Sár ennél a munkamódszernél magasabb klórszámú termékek nem kumulálódnak a reaktorban, mégis képződik 3,3 % triklóretán és a reakcióhő nincs hasznosítva, mert a kondenzált 1,2 - diklór - etánt még meg kell szabadítani az említett mellékterméktől,

A 15 43 108 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi leírás szefinti eljárással lényegében azonos eljárást ismertet a 29 35 884 számú német szövetségi köztársaságbeli közrebocsátási irat, mely eljárás jellemzője, hogy a reaktortöltetet a reakció alatt a reaktorhoz csatlakozó körvezetéken keringtetik és a reaktor tetején gőz halmazállapotban távozó termékből rektifikálókolonnában 1,2 - diklór - elánt nyernek ki. Az eljárás hátránya, hogy a magasabb forráspontú melléktermékeket a rcktjfikálókolonna aljáról a reaktorba visszavezetik, és így a szakaszosan elvett fenékterméket külön fe! kell dolgozni és a reakcióhő csak részben hasznosítható,

További eljárást ismertet etilén-kíorid előállítására a 24 27 045 számú német szövetségi köztársaságbeli közrebocsátási irat, amely szerint

a) etilént és klórt vezetnek be egy nyomás alatt levő reakciózónába, amely két szénatomos klórozott szénhidrogént vagy ilyen széhhidrogének elegyét tartalmazó átfolyó folyékony közeget tartalmaz, mely közeg hőmérsékletét a reaktorban uralkodó nyomáshoz tartozó forráspont alatt tartják és ily módon nyers folyékony elilcn-kloridot kapnak;

b) a nyers folyékony etilén.-kloridot az átfolyó közeggel együtt egy alacsonyabb nyomású zónába vezetik, ahol a nyomást és a hőmérsékletet olyan értéken tartják, hogy a szennyezett etiién-klorid, a klót és etilén reakciója közben keletkezett reakcióhő által elpárolog és

c) a gőz halmazállapotú szennyezett etilén-kloridot egy rektifikálózónába vezetik és a klór és etilén reakciója közben keletkezett reakcióim segítségével rektifikálják, ahol a tisztított etiién-klorid a rektifikálózónából eltávozik, míg a rcktifikálózóna fenéktermékét az alacsonyabb nyomású zónába visszavezetik és az átfolyó közeggel egyesítik.

A fenéktermék visszavezetése a reaktorba azért hátrányos, mert az átfolyó közeget magasabb forráspontú klórozott termékkel szennyezi, melyet abból el kel távolítani. A 24 27 045 számú német szövetségi köztársaságbeli közrebocsátási irat 4. példája szerint az 1,1 2 - triklór - etán mennyisége az átfolyó közegben mintegy 60 %. Ez azt jelenti, hogy az ismert klórozási reakció jelentős mennyiségű nemkívánatos melléktermék képződése mellett játszódik le.

A feladat tehát az ismert eljárások javítása volt, oly módon, hogy a melléktermékek képződését messzemenően elkerüljük és a reakció közben keletkező rcakcióhőt optimális mértékben kihasználjuk. Ezt a feladatot szinte teljesen megoldja a P 31 37 513.8 számú német szövetségi köztársaságból! szabadalmi bejelentésben ismertetett eljárás.

Ennek a bejelentésnek a tárgya egy eljárás 1,2 diklór - etán előállítására etilén és klór reakciójával egy reakciózónában, amely két szénatomos klórozott szénhidrogént tartalmazó keringtetett folyékony közeget tartalmaz, a folyékony közegnek a reakciózónában uralkodó nyomáshoz tartozó forráspontjánál alacsonyabb hőmérsékleten a klórátvitelhez szokásos katalizátor jelenlétében és adott esetben a melléktermékek képződését ineggátló inhibitor jelenlétében nyers 1,2 - diklór - etán képződése közben, melyet a reakciózónából eltávolítunk és egy külön frakcinálókolonnában tisztítunk.

Az eljárás jellemző vonása, hogy

a) ekvimoláris mennyiségű etilént és klórt vezetünk a keringtetett folyékony közegbe és egy keverözónában végzett intenzív keverés után a reakcióelegyet a 75 -200 ’C hőmérsékletű és 115 bar nyomású reakciózónában reagáltatjuk, ahol a reakcióelegy közepes tartózkodási ideje a keverő- és reakciózónában 1-15 óra;

b) a reakciózónából a folyékony közeg egy részét ékezetjük és két rész áramra osztjuk, ahol az egyik rcszáramot hőenergiája leadása céljából egy hőcserélőbe vezetjük, majd csökkentett hőmérsékleten a keverő- és reakciózónába visszavezetjük, míg a másik részáramot egy nyomásmentesitőbe vezetjük, ahol a rerkciózónában képződött reakciótermék, valamint adott esetben a reakciózónába vezetett és más eljárással előállított 1,2 - diklór - etán megfelelő része a második részáramból elpárolog és a gőzöket egy frakcionálókolonnába vezetjük, míg az el nem párolgóit részét a második részáramnak a keringetett folyékony közeg keverő- és reakciózónájába visszavezetjük és

c) a frakcionálókolonába vezetett gőzökből az 1,2 - diklór - etánt desztillációs úton eltávolítjuk a hőcserélőben átadott hő egy részének felhasználásával és a kolonna fejrészén eltávolítjuk, míg a kolonna fenékrészén magasabb klórszámú termékeket gyűjtünk össze, ezeket eltávolítjuk és külön feldolgozzuk. A talál-23

191 194 mány tárgya egy új eljárás 1,2 - diklór - etán előállítására a P 31 37 513,8 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi bejelentésben ismertetett eljárás tökéletesítésével, melynek során az eljárást egy kettős körvezetékkel ellátott reaktorban hajtjuk végre.

A találmány tárgya tehát javított eljárás 1,2 - diklór - etán előállítására etilén és klór reakciójával egy reakciózónában, amely két szénatomos klórozott szénhidrogént tartalmazó keringtetett folyékony közeget, a klórátvitelben szokásos katalizátort és adott esetben a melléktermékek képződését meggátló inhibitort tartalmaz.

A találmány szerinti eljárás jellemző vonása, hogy az 1,2 - diklór - etán előállítását egy kettős körvezetékkel ellátott reaktorban végezzük, oly módon, hogy

A) az l vezetéken keresztül etilént, a 2 vezetéken keresztül klórgázt vezetünk az I körvezeték felszálló részébe a felszálló részben található 3 keverőzóna alá és a bevezetett anyagot az 1 körvezetékben keringtetett folyékony közegben finoman eloszlatjuk, majd a reakciókomponenseket 75-200 °C közötti hőmérsékleten, I 15 bar közötti nyomás és 1-15 óra átlagos tartózkodási idő mellett a 3 keverözónához kapcsolódó 4 reakciózónában, illetve 5 tartózkodási zónában reagáltatjuk;

B) az f körvezetékben keringtetett reakcióelegyből két részáramot elvezetünk, amelyből egy rcszáramot hőenergiája leadása céljából a 8 vezetéken keresztül a 10 hőcserélőbe vezetünk, majd a 9 vezetéken keresztül az I körvezeték leszálló részébe visszavezetjük, míg a másik részáramot az I körvezetékhez kapcsolódó II körvezetékben lévő 6 nyomásmentesítő zónába vezetjük, amelyben a 4 reakciózónában képződött reakciótermék megfelelő része elpárolog a második részáramból és a gőzöket a 7 vezetéken keresztül egy frakcionáló kolonnába vezetjük, míg a második részáram el nem párolgott folyékony részét a II körvezeték leszálló ágán keresztül az I körvezeték 3 keverőzónájába; illetve 4 reakciózónájába visszavezetjük.

A találmány szerinti eljárás egy további jellemzője, hogy a reakcióelegyben lévő inért gázokat és alacsony forráspontú szénhidrogéneket, így az etil-kloridol az 5 tartózkodási zónából a 11 vezetéken keresztül vagy az I körvezeték leszálló részéből a 12 vezetéken keresztül leszívatjuk.

A találmány szerinti eljáráshoz az alábbi megjegyzéseket fűzzük:

Az etilén cs klór rcakcióparthcrckcl inért gázzal, például legfeljebb 25 tf% mennyiségű nitrogénnel, hidrogénnel vagy széndioxiddal hígíthatjuk. A klór alkalmazható folyadék formájában vagy gáz halmazállapotban a keverőzónába bevezetve, azonban célszerűen a folyékony klórt a reaktorba történő belépés előtt egy hőcserélőben a reakció entalpiájának egy részével elpárologtatjuk. Katalizátorként célszerűen vas(III)-kIoridot és a melléktermékek képződését akadályozó inhibitorként célszerűen oxigént használunk, például levegő formájában, amlkoris az oxigén menynyisége legfeljebb 10 tf% a távozó gázban, és a robbanásveszélyes határt nem lépheti túl.

A reaktorban levő folyékony közeget például a fermoszifon, illetve a mamutszivaltyü elve szerint keringtetjük. A folyékony közeg keringtetési sebessége a keverőzónában ne legyen kisebb, mint 0,1 m/sec. A folyékony közeget szintén a termoszifon elv segítségévei vezetjük a hőcserélőbe vagy a termék elpárologUtásához.

A hőcserélőt a termék köráramába kapcsoljuk vagy szivattyú segítségével külön 'töltjük fel.

A találmány szerinti eljárást a rajz segítségével világítjuk meg közelebbről:

Az I és 11 körvezetékekkel ellátott reaktort először folyékony 1,2 - diklór - elánnal töltjük meg cs ezt az 1 vezetéken keresztül bevezetett etilén és a 2 vezetéken. keresztül bevezetett klórgáz segítségével a mammutszivattyú elve alapján keringtetjük. Az etilén és a Hórgáz reakciójának megindulása után, amely a testekkel töltött 3 keverőzónában kezdődik és a 4 reakciózónában, illetve 5 tartózkodási zónában fejeződik be, az I körvezeték felszálló részében egy további felhajtó erő keletkezik a felszabaduló reakcióhö által. Az 1 körvezetékben a hőmérséklet valamivel alacsonyabb, mint az 1,2 - diklór - etán forráspontja a reaktorban uralkodó nyomáson. Az 1 körvezetékben esetleg jelenlevő inért gázokat a 11 és 12 vezetéken keresztül elvezetjük cs egy, a rajzon nem ábrázolt hűtőben a magával ragadott 1,2 - diklór - eláll gőzök kondenzálása érdekében lehűtjük. A nem kondenzált gázokat lefúvatjuk és a szokásos módon feldolgozzuk. A lefúvatott inért gáz menyiségének szabályozásával állítjuk be az 1 körvezetékben a kívánt nyomást. Λζ I körvezetékben előállított 1,2 - diklór-elán kinyerése érdekében a folyadékára mól két részáramra osztjuk, amikoris az egyik részáramol hőenergiájának leadása céljából a 8 vezetéken keresztül a 10 hőcserélőbe vezetjük, majd a 9 vezetéken keresztül az I körvezeték leszálló részébe visszavezetjük, míg a második részáramot az I körvezetékhez kapcsolódó 11 körvezetékben található 6 nyomásmentesítő zónába vezetjük, amelyben a 4 reakciózónában képződött reakcióterinék megfelelő része a második részáramból elpárolog es a gőzöket a 7 vezetéken keresztül egy, a rajzon nem ábrázolt frakcionáló kolonnába vezetjük, míg a második részáram el nem párolgott folyékony részét a II körvezeték leszálló részén keresztül az I körvezetékben lévő 3 keverőzónába és 4 reakciózónába visszavezetjük. A reakcióetegybcn lévő inért gázokat vagy alacsony forrásponlú szénhidrogéneket, igy az etilkloridót az 5 tartózkodási zónából a 11 vezetéken keresztül vagy az I körvezeték leszálló részéből a 12 vezetéken keresztül leszivatjuk.

A találmány szerinti eljárás ugyanazokkal az előnyökkel rendelkezik, mint a P 31 37 513.8 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi bejelentésben ismertetett eljárás. Az egyik előny a folyékony 'eaktorközeg folyamatos elvételéből és annak két részáramra történő felosztásából ered, mely részáramok közül az egyik a reakcióhö folyamatos visszanyerését és elvezetését teszi lehetővé, míg a másik részáram. parciális elpárologtatása és a gőzök kizárólagos feldolgozása ahhoz vezet, hogy csak katalizátormentes nyers diklór-etán kerül a frakcionálókoionnába. Az említett elpárologtatással magasabb klórszámú melléktermékek is kerülnek a frakcionálókoionnába, és gy a melléktermékek felhalmozódása az I körvezeték alján elkerülhető. Ez utóbbi az ismert eljárásoknál megtörténik, cs így a reaktor fenék termékéből cl kell távolítani a felhalmozódott melléktermékekét. Az ezzel járó katalizátorveszteségeket pótolni kell, ami az ismert eljárások gazdaságosságát befolyásolja. A ta3

-3191 194 lálmány szerinti eljárás során a reakcióban résztvevő anyagok tartózkodási ideje az adott reakció körülmények között a reaktorban olyan kicsi, hogy a nemkívánatos, melléktermékek képződéséhez vezető mellékreakciók messzemenően vissza vannak szorítva. Végül a találmány szerinti eljárás lehetővé teszi, hogy inért gázzal szennyezett kiindulási anyagokat használjuk fel, melyek, mint ismeretes á diklór-etán tisztítása során a frakcionálókolonnában nehézségeket okoznak. A találmány szerinti eljárás során az inért gázokat a 11 és 12 vezetéken keresztül elvezetjük és így azok nem zavarják a reakcióelegy további feldolgozását.

Végül a találmány szerinti eljárás a P 31 37 513.8 számú német szövetségi köztársaságbeli szabadalmi bejelentésben ismertetett eljárással szemben is előnyös, amennyiben a kettős körvezetékkel ellátott reaktor alkalmazása, amelyben a reakcióelegy a termoszifon vagy a mammulszivatlyú elve alapján áramlik folyamatosan az I és II körvezetékben, lehetővé teszi a reakcióelegy szállítását végző külön szivattyú alkalmazásának elkerülését, ami energia-megtakarítást eredményez.

Példa

Az 1. ábra szerinti reaktorba, amely mintegy 15 liter térfogatú, mintegy 15 kg 1,2 - diklór - etánt vezetünk, amely katalizátorként 0,1 %. vas(III) - kloridot tartalmaz. Az 1 vezetéken keresztül mintegy 110 liter/h etilént és a 2 vezetéken keresztül mintegy 110 liter/h klórt, valamint 10 liter/h levegőt vezetünk be. A reaktor hőmérséklete mintegy 115 ’C, a nyomás az 5 tartózkodási zónában mintegy 3 bar és az 5 tartózkodási zóna és a 6 nyoipásmentesitő zóna közötti nyomáskülönbség mintegy 0,5 bar. A reaktorból távozó gázokból, amelyet az 5 tartózkodási zónából a 11 vezetéken keresztül vezetünk el, egy hűtőcsapdában -30 ’C hőmérsékleten leválasztjuk a kondenzálható részeket. A 7 vezetéken keresztül 480,1 g/h gőzformájú diklór-etánt vezetünk a 6 nyomásmentesitő zónába és ott kondenzáljuk.

A rcakcióhő elvezetése érdekében a 8 cs 9 vezetékeken keresztül mintegy 2Q0 liter/h reakcióelegyet szivattyúzunk át. A 10 hőcserélőben leadott hőt desztillációhoz használjuk fel a megfelelő kolonna 80-85 ’C fenékhőmérséklete mellett.

óra üzemidő után az elvezetett 1,2 - diklór - elán analízise az alábbi eredményeket adta:

CjHjCl 0,0024 tömeg %

1.1- EDC <0,002 tömeg %

1.2- EDC 99,86 tömeg%

1.1.2- ETC 0,13 tömeg%

Claims (2)

1. Szabadalmi igénypontok

   10 1. Eljárás 1,2 - diklór - etán előállítására etilén és klór reakciójával egy reakciózónában, amely két szénatomos klórozott szénhidrogént tartalmazó keringtetett folyékony közeget, klórátvitclhcz szokásos katalizátort és adott esetben a melléktermékek képződé15 sét meggátló inhibitort tartalmaz, azzal jellemezve, hogy egy kettős körvezetékkel ellátott reaktorba

   A) egy vezetéken (l) keresztül etilént és egy másik vezetéken (2) keresztül klórgázt vezetünk be az I kör20 vezeték leszálló részébe a leszálló részben található keverőzóna (3) aki és az 1 körvezetékben keringtetett folyékony közegben finoman eloszlatjuk, majd a rcakciókomponenseket 75-2C0 ’C közötti hőmérséklet,

   1-15 bar közötti nyomás és 1-15 óra átlagos tartózko25 dási idő mellett a keverőzónához (3) kapcsolódó rcakciózónában (4), illetve tartózkodási zónában (5) reagáltatjuk;

   B) az I körvezetékben keringtetett reakcióelegyből két részáramot elvezetünk, amelyből az egyik részára30 mot hőenergiája leadása céljából egy vezetéken (8) keresztül egy hőcserélőbe (10) vezetjük, majd egy másik vezetéken (9) keresztül az 1 körvezeték leszálló részébe visszavezetjük, míg a második részáramot az I körvezetékhez kapcsolódó II körvezetékbe, vala35 mint a II körvezetékben lévő nyomásmentesitő zóna ba (6) vezetjük, amelyben a reakciózónában (4) képződött reakciótermék megfelelő része elpárolog a második részáramból és a gőzöket egy vezetéken (7) keresztül egy frakcionáló kolonnába vezetjük, míg a

   40 második részáram el nem párolgott folyékony részét a II körvezeték leszálló részén keresztül az I körvezeték keverő - (3) és reakciózónájába (4) visszavezetjük.
2. 2. Az I. igénypont szerinti eljárás azzal jellemezve, hogy a reakcióelegyben lévő inért gázokat cs alacsony

   45 forráspontú szénhidrogéneket, igy az etil-kloridot a tartózkodási zónából (5) egy vezetéken (11) keresztül vagy az I körvezeték leszálllórészébői egy másik vezetéken (12) keresztül leszivatjuk.