HU212465B

HU212465B - Process and apparatus for producing 1,2-dichloro-ethane with heat-utilization

Info

Publication number: HU212465B
Application number: HU912749A
Authority: HU
Inventors: Gerhard Rechmeier
Original assignee: Hoechst Ag
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1991-08-17
Publication date: 1996-07-29
Also published as: JPH04261125A; DE59100802D1; HUT58675A; MX9100732A; KR920004322A; NO913237D0; HU912749D0; DE4026282A1; EP0471987B1; EP0471987A1; RU2015955C1; NO173602B; NO173602C; NO913237L; ZA916491B

Description

A találmány tárgya eljárás nagytisztaságú 1,2-diklóretán előállítására hőhasznosítással, etilén és klór folyékony 1,2-diklór-etánban, speciális katalizátor jelenlétében történő reagáltatása útján. Nem kívánatos egyéb klórozott termékek csak csekély mennyiségben keletkeznek, ezért az előállított 1,2-diklór-etánt nem kell desztillálni. A találmány tárgyához továbbá berendezés is tartozik az eljárás megvalósítására.

Klór és etilén 1,2-diklőr-etánban végzett katalitikus addíciója 3 lépésben zajlik le:

1. A gáznemű klór feloldódik az 1,2-diklór-etánban.

2. A gáznemű etilén feloldódik a 1,2-diklór-etánban.

3. Az oldott anyagok reagálnak egymással 1,2-diklóretánná.

Míg az első és a harmadik lépés gyorsan zajlik, a második folyamat - valószínűleg mert etilén az 1,2diklór-etánban csak csekély mértékben oldódik - lassú, és ezért a sebességhatározó folyamat. Emiatt ipari mértékben eddig az 1,2-diklór-etán előállítása olyan reaktorokban történt, amelyek elegendő tartózkodási időt biztosító főreaktorból és az etilén teljes átalakulását biztosító utóreaktorból állnak.

A 0 080 098 sz. publikált európai szabadalmi leírás szerint (= CA-1 221 708) a gáznemű klórt és etilént, oldószerként 1,2-diklór-etánt alkalmazva kettős hurokreaktorban reagáltatják, amelynek utóreaktora van. A főreaktorban a gázok finom eloszlása érdekében töltőtestekkel ellátott keverőzóna helyezkedik el. A reagáltatás idejét 1-15 órával adják meg. Az 1,2-diklór-etán tisztítása a reaktorhoz kapcsolódó desztillációs kolonnákban történik.

Az 1,2-diklór-etán előállítására a 0 111 203 sz. publikált európai szabadalmi bejelentésben (US 4 774 373) különleges katalizátort javasolnak, amelynek alkalmazása esetén a berendezés acélfelületei csak kis mértékben korrodálódnak. Ez a katalizátor vízmentes tetrakloroferrát( l-)-ből áll, amelynek kationja alkálifém-, alkáliföldfém- vagy ammóniumion.

A találmány feladata az ismert módszerek és berendezések olyan megváltoztatása volt, amely azt eredményezi, hogy a 1,2-diklór-etánban lévő összes klórozott melléktermék koncentrációja 500 ppm alatt van, így a nagy fő- és utóreaktor felállítása, valamint a melléktermékek desztillációs eltávolítása feleslegessé válik, emellett a reakció entalpiája különböző módon más eljárások számára teljesen hasznosítható.

A találmány tárgya tehát eljárás nagy tisztaságú 1,2diklór-etán előállítására a reakcióhő hasznosításával, ekvimoláris mennyiségű etilén és klór 1,2-diklór-etánban mint oldószerben és tetrakloroferrát(l-) katalizátor jelenlétében 75-200 °C-on és (1-15)10⁵ Pa nyomáson reakciózónában végzett reagáltatása útján. Az eljárásra jellemző, hogy a reakciózóna előtt elhelyezkedő keverőzónában a klórgázt cirkuláltatott 1,2-diklór-etánban feloldjuk, az ezt követő reakciózónában az etiléngázt legfeljebb 2,0 mm buborékméretű finomdiszperz, folyékony fázisban reagáltatjuk, a finomdiszperz, folyékony fázist 0,3-1 mm/sec sebességgel és a folyékony fázisra számítva 2,5-25 sec tartózkodási idővel a reakciózónán keresztül áramoltatjuk, majd a képződött nagytisztaságú, 500 ppm-nél kevesebb klórozott mellékterméket tartalmazó 1,2-diklór-etánt nyomáscsökkentéssel elpárologtatva gáznemű halmazállapotban a rendszerből kivezetjük.

A találmány szerinti eljárás egy előnyös ismérve szerint a buborékok átmérője 1,5 mm-nél kisebb.

A találmány szerinti eljárás segítségével igen egyszerű módon nagytisztaságú 1,2-diklór-etán állítható elő. A nyomáscsökkentéssel végzett elpárologtatás után gáznemű 1,2-diklór-etánt cseppfolyósítjuk, tisztasága meghaladja a 99,95 t%-ot. Lényeges melléktermékként 1,1,2-triklór-etánt tartalmaz. A kondenzáláskor felszabaduló hőt például az oxiklórozó eljárással nyert 1,2diklór-etán desztillálására hasznosíthatjuk. Az 1,2-diklór-etán direkt klórozással végzett előállítása során eddig szükséges, az alacsony forráspontú és a magas forráspontú komponensek szétválasztását szolgáló desztillációs kolonnák a találmány szerint eljárásban nem szükségesek, így beruházási és üzemeltetési költségeket takarítunk meg. Az 1,2-diklór-etán hozama etilénre vonatkoztatva 99,7%, klórra vonatkoztatva szintén 99,7%.

A találmány szerinti eljárás szempontjából az etiléngáz finom eloszlatása elsőrangú fontosságú. Nem elegendő, ha az etiléngázt fúvókák segítségével finomdiszperz formában az 1,2-diklór-etánba fújjuk, mert a kis etiléngáz buborékok gyorsan összenőnek nagy buborékokká, aminek következtében a reakciósebesség erősen csökken. Ezért gondoskodni kell arról, hogy a kis buborékok ne tudjanak egyesülni nagyobb buborékokká. Az etiléngáz ezen finomeloszlását az ún. statikus keverékben érjük el; ezeket a Chemie-Ingenieurtechnik 52 (1980), 4. sz. 285-291. oldalán lévő cikk írja le.

A találmány továbbá az eljárás megvalósítására alkalmas berendezésre is vonatkozik. A berendezésre jellemző, hogy klórbevezető 11 vezetékkel felszerelt 1 keverője, etilént bevezető 5 vezetékkel felszerelt 2 statikus keverője, 3 nyomáscsökkentő edénye, cirkuláltató 6 szivattyúja és 7 hőcserélője van, és az 1 keverő, a 2 statikus keverő, a 3 nyomáscsökkentő, a cirkuláltató 6 szivattyú és a 7 hőcserélő áramlásirányú kapcsolatban állnak egymással, a 3 nyomáscsökkentő 4 fojtószelepen keresztül 8 cseppfolyósítóhoz kapcsolódik, és a 8 cseppfolyósftóból termékelvezető 9 vezeték, valamint 10 hulladékgázvezeték indul ki.

A berendezés előnyös ismérvei még az alábbiak lehetnek.

a) a 2 statikus keverő ferde átáramlású;

b) a 2 statikus keverőben elhelyezkedő fémlemezekben lyukak, rések, hegyes részek és/vagy hullámok vannak kialakítva;

c) a fémlemezek meanderszerű csatornákat vagy egymást keresztező csatornákat képeznek;

d) a 2 statikus keverő és a 3 nyomáscsökkentő edény között 12 nyomástartó helyezkedik el;

e) a 12 nyomástartó helyett a 3 nyomáscsökkentő edény a 2 statikus ke verőnél 8-12 méterrel magasabban helyezkedik el. Ezzel a 2 statikus keverőben emelkedik a nyomás, a reakciózónában a 1,2-di2

HU 212 465 B klór-etán nem forr fel; a forrás csökkentené a reakciósebességet.

Az eljárást és a berendezést nagy tisztaságú 1,2-diklór-etán előállítására a csatolt rajz segítségével közelebbről ismertetjük.

A 3 nyomáscsökkentő edényt, a 7 hőcserélőt, az 1 keverőzónát és a 2 statikus keverőt 1,2-diklór-etánnal töltjük, és a cirkuláltató 6 szivattyúval 200 m³/óra térfogatsebességű 1,2-diklór-etán-áramot állítunk be. A 11 vezetéken keresztül óránként 2867 kg klórgázt adagolunk az 1 keverőzónába. Az 1 keverőzóna keverőfúvókának van kialakítva. A klórt tartalmazó 1,2-diklóretán 0,2t% nátrium-tetrakloroferrátot (NaFeCl₄) tartalmaz katalizátorként, és beáramlik a 2 statikus keverőbe, amelybe az 5 vezetéken keresztül óránként 1134 kg gáznemű etilént adagolunk. A 2 statikus keverő egy 3 m hosszú, SMV típusú keverő, amelyben egymást keresztező csatornákat képező hullámos fémlemezek helyezkednek el (gyártja: a Sulzer cég, Winterthur, Svájc).

Az etiléngáz buborékainak átmérője 1,0-1,5 mm volt, 1,2-diklór-etán 0,4 m/sec sebességgel áramlik át a 2 „statikus ke verőn”.

Miután a stacioner állapot létrejött, a 8 cseppfolyósítóban óránként 7,5 m³ vizet 60 C-ra, a 7 hőcserélőben óránként 20,0 m³ vizet 96 C-ra melegítünk. Az 1,2-diklór-etán körfolyamatát 125 °C hőmérsékleten és 410⁵ Pa nyomáson üzemeltetjük. A 3 nyomáscsökkentő edényből szintszabályozással a képződött 1,2-diklóretánt gázhalmazállapotban a 4 fojtószelepen keresztül a 8 cseppfolyósítóba vezetjük. A 9 vezetéken keresztül óránként 3997 kg 1,2-diklór-etánt vezetünk el a rendszerből. A 10 hulladékgázvezetéken át a nem cseppfolyósítható gázokat elégetéshez vezetjük.

A termelt 1,2-diklór-etán klórozott szennyezőként az alábbiakat tartalmazza:

400 ppm 1,1,2-triklór-etán ppm 1,1-diklór-etán ppm transz-1,2-diklór-etilén.

Hozam: 99,7% etilénre vonatkoztatva,

99,7% klórra vonatkoztatva.

Claims

1. Eljárás nagy tisztaságú 1,2-diklór-etán előállítására reakcióhő hasznosítással, ekvimoláris mennyiségű etilén és klór 1,2-diklór-etánban mint oldószerben és tetrakloroferrát(l-) katalizátor jelenlétében 75-200 ’Con és (1-15)· 10⁵ Pa nyomáson reakciózónában végzett reagál tatása útján, azzal jellemezve, hogy a reakciózóna előtt elhelyezkedő keverőzónában a klórgázt cirkuláltatott 1,2-diklór-etánban feloldjuk, az ezt követő reakciózónában az etiléngázt legfeljebb 2,0 mm buborékméretű finomdiszperz, folyékony fázisban reagáltatjuk, a finomdiszperz folyékony fázist 0,3-1 m/sec sebességgel és a folyékony fázisra számítva 2,5-25 sec tartózkodási idővel a reakciózónán keresztül áramoltatjuk, majd a képződött nagytisztaságú, 500 ppm-nél kevesebb klórozott mellékterméket tartalmazó 1,2-diklór-etánt nyomáscsökkentéssel elpárologtatva gáznemű halmazállapotban a rendszerből kivezetjük.

2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az etiléngáz buborékainak átmérője 1,5 mm-nél kisebb.

3. Berendezés az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás megvalósítására, azzal jellemezve, hogy klórbevezető vezetékkel (11) felszerelt keverője (1), etilént bevezető vezetékkel (5) felszerelt statikus keverője (2), nyomáscsökkentő edénye (3), cirkuláltató szivattyúja (6) és hőcserélője (7) van, és a keverő (1), a statikus keverő (2), a nyomáscsökkentő (3), a cirkuláltató szivattyú (6) és a hőcserélő (7) áramlásirányú kapcsolatban állnak egymással, a nyomáscsökkentő (3) fojtószelepen (4) keresztül cseppfolyósítóhoz (8) kapcsolódik, és a cseppfolyósítóból (8) termékelvezető vezeték (9), valamit hulladékgázvezeték (10) indul ki.

4. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy statikus keverő (2) ferde átáramlású.

5. A 4. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a 2 statikus keverőben elhelyezkedő fémlemezekben lyukak, rések, hegyes részek és/vagy hullámok vannak kialakítva.

6. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fémlemezek meanderszerű csatornákat képeznek.

7. Az 5. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fémlemezek egymást keresztező csatornákat képeznek.

8. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a 2 statikus keverő és a 3 nyomáscsökkentő edény között 12 nyomástartó helyezkedik el.

9. A 3. igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a 12 nyomástartó helyett a 3 nyomáscsökkentő edény a 2 statikus keverőnél 8-12 méterrel magasabban helyezkedik el.