JP2008546819A - １，２−ジクロロエタンを製造する際に生じる反応熱を利用するための方法および装置 - Google Patents

Abstract

１，２−ジクロロエタンをエチレンおよび塩素から直接塩素化反応器中で製造する際の反応熱を利用するための方法であって、この場合塩素は、塩化ナトリウム電気分解で発生され、その際、１，２−ジクロロエタンの形成による反応熱を、少なくとも部分的に、ＮａＣｌ電気分解の際に直接塩素化に必要とされる塩素の製造でカップリング生成物として形成されるＮａＯＨの蒸発濃縮に利用する、１，２−ジクロロエタンを製造する際の反応熱を利用するための方法、および２枚の固定した管状板および１つのＮａＯＨ塔底部を備えた管束熱交換器からなる、前記方法を実施する装置であって、前記塔底部が苛性ソーダ液ＮａＯＨを、管の内側に導き、１，２−ジクロロエタンを管の外側に導くように鋳造されており、ならびにさらに苛性ソーダ液を管の内側で引き渡しかつ分配する装置を有する、２枚の固定した管状板および１つのＮａＯＨ塔底部を備えた管束熱交換器からなる、前記方法を実施する装置。

Description

本発明は、１，２−ジクロロエタン、以下ＥＤＣと呼称する、を製造する際に生じる反応熱を利用するための方法および装置に向けられている。ＥＤＣは、主にモノマーの塩化ビニル、以下ＶＣＭと呼称する、の製造の際の中間生成物として使用され、それから最終的にはポリ塩化ビニル、ＰＶＣ、が製造される。ＥＤＣからＶＣＭへの反応の際には、塩化水素、ＨＣｌが生じる。従って、ＥＤＣは、有利にエチレンＣ₂Ｈ₄および塩素Ｃｌ₂から、反応の際に形成されかつ消費される塩化水素ＨＣｌに関して、次の反応式に相当して平衡のとれた収支を達成するように製造される：
Ｃｌ₂ ＋ Ｃ₂Ｈ₄ → Ｃ₂Ｈ₄Ｃｌ₂（純粋なＥＤＣ）
＋２１８ｋＪ/Ｍｏｌ （１）
Ｃ₂Ｈ₄Ｃｌ₂（分解ＥＤＣ） → Ｃ₂Ｈ₃Ｃｌ（ＶＣＭ） ＋ ＨＣｌ
−７１ｋＪ/Ｍｏｌ （２）
Ｃ₂Ｈ₄ ＋ ２ＨＣｌ ＋ 1/2Ｏ₂ → Ｃ₂Ｈ₄Ｃｌ₂（粗製ＥＤＣ） ＋ Ｈ₂Ｏ
＋２３８ｋＪ/Ｍｏｌ （３）

平衡のとれたＨＣｌ収支を有するＶＣＭの製造方法は、以下、短略して"平衡のとれたＶＣＭ法"と呼称され、次の工程を有する：
エチレンＣ₂Ｈ₄および塩素Ｃｌ₂から必要なＥＤＣの一部分が形成され、および所謂純粋なＥＤＣとして引き渡される直接塩素化；この直接塩素化の際に発生する反応熱の使用は、本発明の重要な構成要素であり；
エチレンＣ₂Ｈ₄、塩化水素ＨＣｌおよび酸素Ｏ₂からＥＤＣの別の一部が製造され、かつ所謂粗製ＥＤＣとして引き渡されるオキシ塩素化；
粗製ＥＤＣが、ＶＣＭ画分から再循環された返送ＥＤＣと共に、オキシ塩素化中およびＥＤＣ熱分解中に形成される副生成物から遊離され、ＥＤＣ熱分解での使用に適した、所謂供給ＥＤＣが取得される分別によるＥＤＣ精製；このＥＤＣ精製における直接塩素化の反応廃熱の利用は、本発明の重要な構成要素であり；
純粋なＥＤＣが供給ＥＤＣと共に一緒に導かれ、次に分解ＥＤＣと呼ばれる混合物が熱分解されるＥＤＣ熱分解；得られた分解ガスは、ＶＣＭ、塩化水素、ＨＣｌおよび未反応のＥＤＣならびに副生成物を含有し；
生成物として所望される純粋なＶＣＭが、前記分解ガスから分離され、かつ別の実質的な分解ガス成分、塩化水素ＨＣｌおよび未反応ＥＤＣが、価値のある物質として個別に回収され、かつ再使用可能な使用物質として、返送ＨＣｌまたは返送ＥＤＣとして平衡のとれたＶＣＭ法において再循環されるＶＣＭ分別。

純粋なＥＤＣ製造に使用され、かつ平衡のとれたＶＣＭ法により作業する装置は、多くの場合に純粋な直接塩素化として実施され、この直接塩素化は、方程式（１）に従ってのみ実施される。本発明は、平衡のとれたＶＣＭ法により設計された装置ならびに直接塩素化だけに使用される装置、ならびにこれら双方のタイプの混合形に同じ程度に向けられている。

直接塩素化に必要される塩素Ｃｌ₂は、通常、熱分解装置中で塩化ナトリウムＮａＣｌから形成される。この場合には、カップリング生成物として約３３％の濃度を有する苛性ソーダ液ＮａＯＨが生じる。形成された塩素Ｃｌ₂の高い毒性のために、距離の長い輸送をできるだけ回避しようと努力されている。従って、多くの場合には、苛性ソーダ液ＮａＯＨおよび塩素Ｃｌ₂を製造するための装置に直接に隣接してエチレンＣ₂Ｈ₄を直接塩素化する装置が存在し、この直接塩素化する装置中で塩素Ｃｌ₂は、直接にさらに加工される。

この場合、エチレンを直接塩素化する装置は、装置結合の状態で存在する必要がなく、所謂"スタンドアロン運転"の状態でＥＤＣを生産することができ、このＥＤＣは、塩素の比較的危険のない"輸送形"として別の装置場所に輸送され、そこでＶＣＭに加工される。殊に、例えばＷＯ ０１／３４５４２ Ａ２に記載の方法により製造されたＥＤＣは、さらに蒸留による後処理が不要である程度に純粋である。従って、このような装置が"スタンドアロン様式"で運転される場合に、ＥＤＣ蒸留塔の加熱による熱回収の方法、例えば直接塩素化、オキシ塩素化およびＥＤＣ分解から構成されている"平衡のとれたＶＣＭ法"に関連して存在するであろう方法は、省略される。

従って、この状況の場合には、著しい反応熱は、大量の冷却水によって導出されなければならず、および／または空気冷却器によって導出されなければならないが、しかし、これら双方は、経済的理由から望ましいことではない。従って、本発明の１つの課題は、直接塩素化の廃熱を１つの利用に供給し、冷却水の需要を明らかに減少させることである。

直接塩素化を平衡のとれたＶＣＭ法の中で使用する限り、ＥＤＣ熱分解で分解ガス中に生じる随伴物質がＶＣＭの生成物純度を減少させることを配慮しなければならない。随伴物質の除去によるＶＣＭの精製は、それに応じて費用が掛かる。従って、不純物が十分に取り除かれた分解ＥＤＣは、ＥＤＣ熱分解で使用される。数多くの技術から、相応して不利な副生成物および／または随伴物質が如何にして回避されうるかまたは場合によっては如何にして精製されうるかは、刊行物ＷＯ ０１／３４５４２ Ａ２、殊にこの刊行物中で評価された公知技術水準にも指摘されている。この場合には、直接塩素化法でエチレンＣ₂Ｈ₄および塩素Ｃｌ₂の反応によって液状ＥＤＣ中で遊離される反応熱は、形成されたＥＤＣのための精留塔を平衡のとれたＶＣＭ法で運転するのに十分であることを示すことができた。

しかし、前記刊行物中で紹介された方法の場合には、ＥＤＣの廃熱利用は、比較的高い温度水準でのみ、即ち約１００℃を上廻って行なうことができることは、欠点である。廃熱からのＥＤＣだけを精製する装置の運転を達成することができたとしても、形成されたＥＤＣのさらなる冷却を、例えば後の使用のために常になお冷却水を用いて実施しなければならず、その際には、常になお大量の冷却水が必要とされる。

更に、前記の刊行物に紹介された方法の場合には、精留塔の加熱に使用される反応熱が処理水の凝縮のために相応する熱量の導出を必要とすることは、欠点である。この冷却は、従来の公知技術水準に従い通常同様に、大量に準備されなければならない冷却水により行なわれる。

従って、本発明のもう１つの課題は、平衡のとれたＶＣＭ法、殊に直接塩素化の廃熱利用をさらに最適化し、冷却水の全体的な需要量を明らかに減少させることである。

本発明は、前記課題を、１，２−ジクロロエタンの形成による反応熱を、直接塩素化反応器中で少なくとも部分的に、ＮａＣｌ電気分解の際に直接塩素化に必要とされる塩素の製造でカップリング生成物として形成されるＮａＯＨの蒸発濃縮に利用することによって解決する。

殊に特殊な分野で、ＮａＣｌ電気分解の際に形成される苛性ソーダ液ＮａＯＨの輸送のための輸送費は、重要な役を演じる。この輸送費は、約３３％の濃度で形成された苛性ソーダ液を５０％に蒸発濃縮する場合に明らかに減少させることができる。苛性ソーダ液ＮａＯＨを蒸発濃縮させるためのこの種の装置は、例えば真空下で、１３３ミリバールの絶対圧力および６０℃の温度で運転させることができる。勿論、蒸発濃縮は、ユーザーの所望および廃熱産出量に応じて、３３％以外の濃度から５０％以外の濃度に行なうことができる。

直接塩素化の際に遊離される反応熱は、種々の方法で苛性ソーダ液の蒸発濃縮に使用されることができる。前記方法の次の実施態様は、良好に組み合わせることができ、存在する装置への熱利用の適合の際ならびに新規構想の際に大きな柔軟性を可能にする。

本発明の１つの実施態様において、直接塩素化から取り出されるＥＤＣ蒸気の凝縮熱は、少なくとも部分的に、形成された苛性ソーダ液の蒸発濃縮に使用される。この種の実施態様は、なかんずく、直接塩素化が"スタンドアロン運転"で使用される場合、または平衡のとれたＶＣＭ法で形成されたＥＤＣの蒸留精製により、こうして使用される全ての反応熱を吸収することができない場合に提供される。この場合、直接塩素化反応器の頭頂部からのＥＤＣ蒸気は、凝縮熱でジャケット側で蒸気管を加熱するために利用され、この蒸気管は、落下膜蒸発管として構成されていてよく、この蒸気管中で苛性ソーダ液は、蒸発濃縮される。また、純粋なＥＤＣからの凝縮液は、なお他の熱交換器、例えば差込管交換器中でさらに冷却しながら苛性ソーダ液の蒸発濃縮のために使用することができる。

本発明のもう１つの実施態様において、反応器から取り出される液状のＥＤＣ循環流の感知可能な熱は、同様に苛性ソーダ液の蒸発濃縮のために利用される。別の反応熱を導出する流れと組み合わされ場合には、直接塩素化反応器の反応器循環路内に返送される触媒含有ＥＤＣが、プロセスからの生成物として導かれる純粋なＥＤＣと混合されないように注意すべきである。

更に、本発明の実施態様において、直接塩素化の反応器から蒸気状または液状で取り出される、形成されたＥＤＣは、最初に精留塔の間接的加熱に利用され、ＥＤＣが該ＥＤＣの熱エネルギーの一部分を比較的高い温度水準でそこから引き渡した後に初めて、さらにエネルギーの引き渡しのために苛性ソーダ液の蒸発濃縮にさらに供給され、そこで熱エネルギーは、僅かな温度水準で苛性ソーダ液の間接的な熱交換で引き渡される。ＥＤＣおよびＶＣＭを製造するために平衡のとれたＶＣＭ法を使用する限り、好ましくは、このために必要とされる精留塔は、加熱されることができ、その後、残りの反応熱は、苛性ソーダ液の蒸発濃縮のために利用される。

更に、本発明の実施態様は、精留塔の間接的加熱に供給されるのと同一の反応熱が引き続く蒸気の凝縮の際に同様に前記精留塔に再び導出されなければならず、即ち精留塔をいわば通過するだけであり、その際に熱力学的に無効にするという状況を使用する。しかし、前記の通過する反応熱の当該部分は、低下した温度水準にも拘わらず同様になお苛性ソーダ液の蒸発濃縮のために使用されることができる。

即ち、本発明のもう１つの実施態様において、蒸留塔のＥＤＣ含有蒸気は、ＥＤＣより高温で沸騰する成分の除去のために苛性ソーダ液の蒸発濃縮に使用される。このような蒸留塔は、所謂高沸点物塔（Hochsiederkolenne）として通常、平衡のとれたＶＣＭ法の構成要素である。この蒸留塔は、高沸点物塔に後接続されかつ塔頂温度が本発明による使用には十分な高さではない、所謂真空塔と混合すべきではない。

同様に、本発明のもう１つの実施態様において、蒸留塔の含水蒸気は、水および１，２−ジクロロエタンよりも簡単に沸騰する成分の除去のために苛性ソーダ液の蒸発濃縮に使用される。このような蒸留塔は、所謂低沸点物塔（Leichtsiederkolenne）として通常、平衡のとれたＶＣＭ法の構成要素である。

また、直接塩素化で形成されたＥＤＣを蒸気状で取り出し、そこから直接に蒸留に導入する方法は、公知であり、このような直接塩素化は、例えば米国特許第４８７３３８４号明細書中に記載されている。この場合、直接塩素化反応器は、同時に次の精留塔の塔底煮沸部も形成するかまたは精留塔それ自体の塔底部に当該塔底煮沸部を組み込んでいる。反応熱は、こうして引続く蒸留塔を通過し、蒸気の凝縮の際に導出を生じる。本発明の実施態様において、直接塩素化反応器中でエチレンおよび塩素から形成されたＥＤＣの蒸留精製の際に生じる蒸気の凝縮熱は、少なくとも部分的に、形成された苛性ソーダ液の蒸発濃縮のために使用される。

更に、本発明の実施態様は、蒸発濃縮すべき苛性ソーダ液ＮａＯＨへのＥＤＣの熱エネルギーの伝導のために使用される装置に関する。この場合には、主に２枚の固定した管状板および１つのＮａＯＨ塔底部を備えた、固定された管束熱交換器、特に落下膜蒸発器が使用され、この場合苛性ソーダ液ＮａＯＨは、管の内側を上方から下向きに導かれ、熱媒体、即ちＥＤＣまたは蒸留塔の蒸気は、管の外側に導かれる。

蒸気状のＥＤＣまたは蒸留塔からの蒸気が苛性ソーダ液の蒸発濃縮で使用される限り、熱伝導は、管束内で直流で行なわれる。この場合、上方で管束上に引き渡されるＥＤＣスチームまたはＥＤＣ蒸気は、凝縮し、下方に液状で排出されることができる。

液状のＥＤＣを苛性ソーダ液の蒸発濃縮で使用する限り、熱伝導は、管束中で、しかし、この場合には有利に向流で行なうことができ、ならびに差し込まれた熱交換器管束により苛性ソーダ液の塔底部で行なうことができ、ならびに苛性ソーダ液の塔底部の外側に置かれた、循環路内で運転される、例えばケトル型の熱交換器により行なうことができる。

上記の全ての方法は、付加的に使用可能であるし、組合せて使用可能でもある。上方に置かれた管束がＥＤＣ蒸気ならびに液状のＥＤＣで運転される場合には、管束は、水平方向に分岐されてよい。

勿論、種々の蒸留塔の個々の蒸気流は、互いに混合されてはならないことに注意すべきである。

通常、苛性ソーダ液の蒸発は、例えば多数の順次に接続された蒸発装置からなる多段の蒸発プラント中で実施される。従って、ここに記載された本発明による方法は、別々の種々の段に使用されてもよいし、このようなプラントの蒸発装置に使用されてもよい。即ち、例えば１つの段は、蒸気状ＥＤＣで加熱されてよく、他方、別の段は、液状のＥＤＣで加熱される。しかし、本発明による方法は、苛性ソーダ液を蒸発濃縮するための多段のプラントの単に１つの段に使用されてもよいし、数段に同時に使用されてもよい。また、種々の真空圧を有する種々の段を運転することも可能であり、ここの熱媒体の異なる温度を許容してよい。

次に、本発明を８つの図につき詳説するが、この場合本発明による方法は、この特殊な場合に限定されるものではない。

図１は、苛性ソーダ液の蒸発濃縮部と"スタンドアロン運転"でＥＤＣを形成させる直接塩素化反応器との接続を示し、この直接塩素化反応器の反応熱は、方法の請求項２に相応して蒸気状のＥＤＣにより苛性ソーダ液の蒸発濃縮部を加熱し、ならびに方法の請求項３に相応して液状のＥＤＣにより苛性ソーダ液の蒸発濃縮部を加熱する。

直接塩素化反応器１００は、液体で充填された管１０１とエチレンの供給部１０２とＥＤＣ中に溶解された塩素の供給部１０３、但し、この場合塩素ガス１０４は、先に注入器１０５中で液状のＥＤＣ１０６中に溶解され、この液状のＥＤＣは、ＥＤＣ冷却器１０７中で先に溶解度を改善するために低い温度に冷却されたものとし、と、さらに出発ガス容器１０８と液状のＥＤＣのための取出し装置１０９とガス状ＥＤＣのための取出し装置１１０と循環ＥＤＣの供給位置１１１、但し、この場合それぞれの供給位置および取出し装置は、実地における理由から複数回形成されていてよいものとし、とからなる。液体で充填された管１０１中で塩素とエチレンは、互いに反応して沸騰するＥＤＣに変わり、この沸騰するＥＤＣは、出発ガス容器１０８中で未反応の出発物質および不活性の随伴ガスと一緒に蒸発する。

ガス状ＥＤＣ１１０は、この場合に水平方向に分岐して図示された、苛性ソーダ液の蒸発濃縮部２００の管束熱交換器２０２の上方のジャケット空間２０１内に供給され、そこでガス状ＥＤＣは、熱の引き渡し下に凝縮されるが、しかし、この場合には、実質的に冷却されず、ＥＤＣ蒸気の圧力変動は、回避される。凝縮不可能な成分は、不活性ガス取出し管２０３を介して導出される。この場合には、適当な工業的手段によって、管束熱交換器のジャケット空間内で爆発能を有するガス混合物が形成されえないことが保証されうる。このような手段は、当業者に公知であり、本発明の対象ではない。ＥＤＣ凝縮液２０４は、水平方向に分岐した管束熱交換器２０２の下方のジャケット空間２０５内に導出され、このジャケット空間内で液状のＥＤＣは、冷却される。下方のジャケット空間内への凝縮されたＥＤＣの導出は、場合によってはポンプ（図示されていない）によって促進されてよい。

冷却された純粋なＥＤＣ２０６は、凝縮液ポンプ２０７によって水平方向に分岐した管束熱交換器２０２から取り出され、２つの部分流に分割される：生成物ＥＤＣ２０８および循環ＥＤＣ２０９．生成物ＥＤＣ２０８は、冷却後に設備限界のために生成物冷却器（図示されていない）中に送られ、循環ＥＤＣ２０９は、反応器中に返送される。

液状エＤＣのための取出し装置１０９から取り出される触媒含有ＥＤＣは、ＥＤＣポンプ２１０によって、苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００の塔底部分２１４中に取り付けられている差込冷却器２１１中に搬送され、そこで冷却される。差込冷却器２１１からの冷却されたＥＤＣポンプ２１２は、循環冷却器１０７中でさらに冷却され、注入器ノズル１０５に供給され、そこで噴射流として塩素１０４が吸い込まれ、かつ溶解される。次に、ＥＤＣ中に溶解された塩素の流れ１０３は、直接塩素化反応器１００に供給される。

３３％の苛性ソーダ液２１３は、苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００の塔底部２１４中に供給され、かつ真空下に蒸発濃縮される。圧力の維持は、真空ポンプ２１５によって行なわれ、この真空ポンプは、遊離する水蒸気２１６を導出する。苛性ソーダ液ポンプ２１７は、約５０％に濃縮された苛性ソーダ液の一部分を生成物ＮａＯＨ２１８として導出し、かつ別の部分を苛性ソーダ液分配器２１９に搬送し、この苛性ソーダ液分配器は、濃縮すべき苛性ソーダ液を管束熱交換器２０２の管内部中に分配する。この場合、蒸発濃縮のための蒸発エネルギーは、凝縮熱および／または凝縮されたＥＤＣの感知可能な熱によってもたらされる。

具体的な例示のために、シミュレーションの想定を基礎とする次の数値例が使用され、この場合には、ＥＤＣ１年間２５０００トンの能力を有するプラントを基礎に行なわれる。この大きさのプラントの場合には、反応エンタルピーは、約１９．１ＭＷ（２１８ｋＪ/ｍｏｌ ＥＤＣ）である。塩素２２．５ｔ/ｈの塩素量は、ＥＤＣ１年間２５０００トンの能力に相当し、このことは、さらに約２５．４ｔ/ｈ（１００％ＮａＯＨとして計算した）の苛性ソーダ液の生産に相当する。苛性ソーダ液は、３３％の濃度で約８０℃の温度で生じ、真空蒸発濃縮によって５０％に濃縮される。これは、約２６．２ｔ/ｈの蒸発する水量または１４．６ＭＷの熱効率に相当する。

この熱需要は、直接塩素化の廃熱によって完全に網羅することができ；したがって、前記の使用の場合には、反応熱の約７６％が回収可能であり、このことは、本発明の利点である。蒸発は、約１３３ミリバール絶対の低圧および６０℃の温度で運転される。導出すべき残りの反応熱は、熱交換器によって直接塩素化装置中に導出される。

図２は、形成されたＥＤＣを生成するために、直接塩素化反応器および引続く蒸留部３００を示すこの場合、構造群の直接塩素化部１００および苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００の構成は、図１の記載と同様である。図１に記載の処理形式とは異なり、直接塩素化反応器から取り出されるＥＤＣ蒸気は、最初に蒸留により精留塔３０１中で精製される。精留塔３０１の蒸気３０２は、苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００の上方のジャケット空間２０１内に放出される。この場合、苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００は、精留塔３０１の蒸気凝縮器として使用される。蒸気凝縮液３０３は、凝縮液ポンプ２０７によって精留塔３０１の塔頂受器３０４中に搬送され、この塔頂受器から装入液ポンプ３０５により精留塔３０１の頭頂部に供給される。

図３および図４は、平衡のとれたＶＣＭ法でＥＤＣ精製部４００でオキシ塩素化からのＥＤＣおよびＥＤＣ熱分解からの未反応のＥＤＣがエネルギー費用のかかるＥＤＣ蒸留でどのように精製されるかを示す。本明細書中には図示されていない、オキシ塩素化からの粗製ＥＤＣ４０１は、低沸点物塔４０２中で最初に水および低沸点物と分離され、これら水および低沸点物は、低沸点物管路４０３を介して導出される。その後に、低沸点物塔の塔底生成物として得られる、なお高沸点物を含有するＥＤＣは、ＥＤＣ管路４０４を介して高沸点物塔４０５に供給される。ＥＤＣ熱分解からの未反応のＥＤＣは、同様に高沸点物を含有し、ＥＤＣ管路４０６を介して高沸点物塔４０５に供給される。

供給された物質流は、高沸点物塔４０５中で分別される。精製されたＥＤＣは、高沸点物塔４０５の頭頂部で蒸気導管４０７を介して取り出され、純粋なＥＤＣとして取得される。高沸点物塔４０５の塔底部中で、高沸点物は、濃縮される。高沸点物塔４０５の塔底物流４０８は、真空塔４０９中で後処理される。純粋なＥＤＣは、真空塔４０９の頭頂部でＥＤＣ蒸気管路４１０を介して取り出される。真空塔４０９の塔底取出し物４１１は、高沸点物と少ない残分のＥＤＣとからなる。

この場合、塔４０５および４０９の加熱は、次のように行なわれる：
液状のＥＤＣ１０９は、直接塩素化反応器１００から取り出され、真空塔４０９の落下膜蒸発器４１２で熱媒体として導入および導出される。直接塩素化部のガス状ＥＤＣ１１０から、ＥＤＣ蒸気４１３は、分岐し、高沸点物塔４０５の落下膜蒸発器４１４に熱媒体として供給される。落下膜蒸発器４１２および４１４中で、加熱すべき液体は、蒸発器本体の頭頂部から均一に分配された、沸騰する被膜として、重力のために加熱管の内側で下方に流れ、その際、一部分は蒸発する。落下膜蒸発器４１４の外側でＥＤＣ蒸気の大部分は、凝縮する。勿論、別の熱交換器、例えば通常のサーモサイホンリボイラーが使用されてもよい。落下膜蒸発器４１４の出口流４１５は、場合による調整凝縮器４１６に供給されることができ、この調整凝縮器は、当該系の調整に使用される。引続き、液状ＥＤＣは、受器４１７中で凝縮不可能な含分と分離される。この場合には、適当な手段によって、凝縮中に酸素と残りのエチレンとＥＤＣ蒸気との間で爆発性の混合物が全く形成され得ないことを照明しなければならない。従って、例えば酸素測定器４１８は、酸素含量を測定し、それと関連した調整装置は、相応して調整凝縮器４１６の冷却媒体の供給量を調整するが、しかし、なお他の調整装置が調整凝縮器４１６上に接続されていてもよい。調整法が不要である場合には、調整凝縮器４１６も省略されてよい。爆発能を有するガス混合物の形成は、別の手段によって回避されてもよいが、この手段は、本発明の対象ではない。

高沸点物塔４０５のそれぞれの需要に相応して、少なくとも一時的にＥＤＣ蒸気が過剰供給されてもよい。この場合、ＥＤＣ部分流４１９は、ガス状のＥＤＣ１１０と分岐され、受器４１７からの凝縮不可能な含分４２０と一緒に導かれる。前記のＥＤＣ蒸気流４２１は、共通して苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００の管束の下部区間２０５の加熱に使用され、その際、ＥＤＣは、凝縮され、かつＥＤＣ凝縮液２２０として取り出される。凝縮不可能な含分は、排ガス２２１として取り出され、ここでは図示されていない他の処理に掛けられる。

液状のＥＤＣ流１０９は、蒸発容器１０８から循環ポンプ１１２を用いて取り出され、真空塔４０９の加熱のために落下膜蒸発器４１２に供給される。感知可能な熱の引き渡し後に簡単に冷却されたＥＤＣ流４２２は、受器４１７からポンプ４２３により取り出される純粋なＥＤＣ４２４と一緒に純粋なＥＤＣ４２５に結合され、かつ苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００に供給される。受器４１７からポンプ４２３により取り出される純粋なＥＤＣ４２４の別の部分は、生成物ＥＤＣ４２６として使用される。

この場合、図３は、生成物ＥＤＣをよりいっそう高い温度で取得する１つの系統を示す。当業者であれば、生産されたＥＤＣを直接に直ぐ次の処理でＶＣＭに後加工する場合には、前記の系統を選択する。それというのも、この場合には、再加熱の部分が節約されうるからである。この場合、生成物ＥＤＣ４２６は、さらに廃熱利用することなく使用される。ＥＤＣを大型の常圧の受器タンク中に搬送する場合には、図４に示された系統が利用されうる。この場合、生成物ＥＤＣ４２６は、苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００の塔底部２１４中に配置されている差込冷却器２１１中で７０℃未満に冷却され、この差込冷却器から冷却された生成物ＥＤＣ２２２として貯蔵のために導かれる。他の選択可能な方法では、ＥＤＣ冷却器を苛性ソーダ液の循環ポンプ中に配置することも可能である。

図３および図４は、液状のＥＤＣが苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００中でどのように使用されうるかを示す。図３でＥＤＣ流４２５は、分岐されており、一部分２２３は、苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００の管束の上方区間２０１中に導かれ、別の部分２２４は、塔底部の加熱部として使用される差込熱交換器２１１中に導かれる。約６５〜７０℃に冷却されたＥＤＣ流２２５および２２６は、ＥＤＣ凝縮液２２０と一緒に導かれ、返送流２２７を形成する。図４では、ＥＤＣ流４２５は、分岐されずに、直接に苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００の管束の上方区間２０１中に供給される。他の選択可能な方法では、１つの装置を苛性ソーダ液の循環ポンプ中に配置することも可能である。約７０℃に冷却されたＥＤＣ流２２５は、ＥＤＣ凝縮液２２０と一緒に導かれ、これら双方は、返送流２２７を形成する。

この返送流２２７は、ＥＤＣ部分流２０９と２１２に分割される。図３および４に図示された他の方法は、苛性ソーダ液蒸発濃縮部および直接塩素化に関連して既に図１の記載に相応する。

図３および４に図示された変法を具体的に例示するために、シミュレーションの想定を基礎とする次の数値例が使用される：
この場合には、ＥＤＣ１年間２５０００トンの能力を有するプラントを基礎に行なわれる。この大きさのプラントの場合には、反応エンタルピーは、約１９．１ＭＷ（２１８ｋＪ/ｍｏｌ ＥＤＣ）である。その中から、次のものが回収されうる：
ＥＤＣ蒸気での塔加熱により：７９００ｋＷ、
液状ＥＤＣでの塔加熱により：２０５０ｋＷ、
液状ＥＤＣでの供給により：１３１０ｋＷ、
総和：１１２６０ｋＷ。
これは、全反応熱の約６０％である。

塩素２２．５ｔ/ｈの塩素需要量は、ＥＤＣ１年間２５０００トンの能力に相当し、このことは、さらに約２５．４ｔ/ｈ（１００％として計算した）の苛性ソーダ液の生産に相当する。苛性ソーダ液は、３３％の濃度で約８０℃の温度で生じ、真空蒸発濃縮によって５０％に濃縮される。これは、約２６．２ｔ/ｈの蒸発する水量または１４．６ＭＷの熱効率に相当する。この中から、苛性ソーダ液蒸発器中で１００℃から７０℃への循環ＥＤＣ流の冷却によって、付加的に約４．２ＭＷが回収されうる。それによって、反応熱の利用率は、６０％から８０％へ改善される。導出すべき残りの反応熱は、熱交換器によって直接塩素化装置中に導出される。

図５は、図３および４と同様に平衡のとれたＶＣＭ法を示し、この場合、直接塩素化部１００の反応熱は、精留塔の加熱に使用される。煮沸部を去るＥＤＣ流の熱利用がさらにどのように行なわれ、即ち例えば本発明の範囲内で、図３および４に示されているようにかまたは他の方法でどのように行なわれるかとは無関係に、高沸点物塔４０５の蒸気は、なお苛性ソーダ液の蒸発濃縮のために利用されてもよい。このために、高沸点物の蒸気４２７は、常用の凝縮器中での場合の代わりに苛性ソーダ液蒸発濃縮部２００の管束の上方区間２０１中に供給され、この苛性ソーダ液蒸発濃縮部から取り出されるＥＤＣ凝縮液は、返送流４２８として高沸点物塔４０５中に返送され、かつこの高沸点物塔でこの頭頂部へ引き渡される。

高沸点物の蒸気４２７は、純粋なＥＤＣであり、この純粋なＥＤＣを用いて図１に図示されたようにガス状ＥＤＣ１１０を用いる場合と同様に行なうことができるか、または図２に図示されたようにＥＤＣ蒸気３０３を用いる場合と同様に行なうことができ、このことは、それぞれ本明細書に指摘されている。純粋なＥＤＣは、重要であるので、同じ純度を有する本方法の別のＥＤＣ蒸気またはＥＤＣ凝縮液との混合可能性もありうる。従って、図３、４および５に図示された方法は、良好に互いに組み合わせることができる。

具体的な例示のために、シミュレーションの想定を基礎とする次の数値例が使用される：この場合には、ＥＤＣ１年間４０００００トンの能力を有するプラントを基礎に行なわれる。この大きさのプラントの場合には、高沸点物塔中で１．１１バールの塔頂圧力および約８７℃の温度で約１６．２ＭＷの熱効率を取得することができ、それによって苛性ソーダ液約４４ｔ/ｈ（１００％として計算した）は、３３質量％から５０質量％へ濃縮させることができる。

図６〜８は、装置の例示的な実施態様を示す。図６は、２枚の固定した管状板および１つのＮａＯＨ塔底部を備えた管束熱交換器からなる、水平方向の部材なしの落下膜蒸発器を示し、この場合この落下膜蒸発器は、苛性ソーダ液ＮａＯＨが、管の内側に導かれ、１，２−ジクロロエタンが管の外側に導かれ、ならびにさらに苛性ソーダ液を管の内側で引き渡しかつ分配する装置を示し、ならびに管の外側で１，２−ジクロロエタンの凝縮を可能にし、さらに蒸気状の１，２−ジクロロエタンの供給ならびに不活性ガスの導出および１，２−ジクロロエタン凝縮液の導出を可能にする装置を示す。

更に、図７は、液状の１，２−ジクロロエタンの供給ならびに液状の１，２−ジクロロエタンの導出を可能にする装置を有する管束を示し、この場合には、分割された管束が使用される。

図８は、管束熱交換器の塔底部のために熱媒体としての液状の１，２−ジクロロエタンを用いて運転するためのケトル型の外部循環蒸発器２２８を示す。この実施態様は、異なる純度を有するかまたは直接塩素化反応器を運転するための触媒を含有し、かつ互いには混合してはならない多数の液状のＥＤＣ流が使用される場合に有利に使用することができる。

方法の請求項２または３に相応して、直接塩素化反応器および苛性ソーダ液の蒸発濃縮部を有する可能な接続を示す系統図。 方法の請求項４に相応して、直接塩素化反応器および引続く精留塔ならびに苛性ソーダ液の蒸発濃縮部を有する可能な接続を示す系統図。 それぞれＷＯ ０１／３４５４２ Ａ２の教示に関連し、方法の請求項５に相応して、苛性ソーダ液の蒸発濃縮部および直接塩素化反応器ならびに平衡のとれたＶＣＭ法による熱回収部の可能な接続を示す系統図。 それぞれＷＯ ０１／３４５４２ Ａ２の教示に関連し、方法の請求項５に相応して、苛性ソーダ液の蒸発濃縮部および直接塩素化反応器ならびに平衡のとれたＶＣＭ法による熱回収部の可能な接続を示す系統図。 方法の請求項６または７に相応して、直接塩素化反応器、精留塔および蒸気凝縮部ならびに苛性ソーダ液の蒸発濃縮部を有する可能な接続を示す系統図。 装置の請求項に相応して苛性ソーダ液の蒸発濃縮のための装置の例示的な実施態様を示す系統図。 装置の請求項に相応して苛性ソーダ液の蒸発濃縮のための装置の例示的な実施態様を示す系統図。 装置の請求項に相応して苛性ソーダ液の蒸発濃縮のための装置の例示的な実施態様を示す系統図。

符号の説明

１００ 直接塩素化部、 １０１ 液体で充填された管、 １０２ エチレンの供給部、 １０３ 溶解された塩素、 １０４ 塩素ガス、 １０５ 注入器、 １０６ 液状のＥＤＣ、 １０７ ＥＤＣ冷却器、 １０８ 排出ガス容器、 １０９ 液状のＥＤＣ、 １１０ ガス状のＥＤＣ、 １１１ 循環ＥＤＣ、 １１２ 循環ポンプ、 ２００ 苛性ソーダ液蒸発濃縮部、 ２０１ 上方のジャケット空間、 ２０２ 管束熱交換器、 ２０３ 不活性ガス取出し管、 ２０４ ＥＤＣ凝縮液、 ２０５ 下方のジャケット空間、 ２０６ 循環ＥＤＣ、 ２０７ 凝縮液ポンプ、 ２０８ 生成物ＥＤＣ、 ２０９ 循環ＥＤＣ、 ２１０ ＥＤＣポンプ、 ２１１ 差込冷却器、 ２１２ ＥＤＣ、 ２１３ ３３％の苛性ソーダ液、 ２１４ 塔底部、 ２１５ 真空ポンプ、 ２１６ 水蒸気、 ２１７ 苛性ソーダ液ポンプ、 ２１８ 生成物ＮａＯＨ、 ２１９ 苛性ソーダ液分配器、 ２２０ ＥＤＣ凝縮液、 ２２１ 排ガス、 ２２２ 冷却された生成物ＥＤＣ、 ２２３ 一部分、 ２２４ 別の部分、 ２２５ ＥＤＣ流、 ２２６ ＥＤＣ流、 ２２７ 返送流、 ２２８ ケトル型の循環蒸発器、 ３００ 蒸留部、 ３０１ 精留塔、 ３０２ 蒸気、 ３０３ 蒸気凝縮液、 ３０４ 塔頂受器、 ３０５ 装入液ポンプ、 ４００ ＥＤＣ精製部、 ４０１ 粗製ＥＤＣ、 ４０２ 低沸点物塔、 ４０３ 低沸点物管路、 ４０４ ＥＤＣ管路、 ４０５ 高沸点物塔、 ４０６ ＥＤＣ管路、 ４０７ 蒸気管路、 ４０８ 塔底物流、 ４０９ 真空塔、 ４１０ ＥＤＣ蒸気管路、 ４１１ 塔底取出し物、 ４１２ 落下膜蒸発器、 ４１３ ＥＤＣ蒸気、 ４１４ 落下膜蒸発器、 ４１５ 出口流、 ４１６ 調整凝縮器、 ４１７ 受器、 ４１８ 酸素測定器、 ４１９ ＥＤＣ部分流、 ４２０ 凝縮不可能な含分、 ４２１ ＥＤＣ蒸気流、 ４２２ ＥＤＣ流、 ４２３ ポンプ、 ４２４ 純粋なＥＤＣ、 ４２５ 純粋なＥＤＣ、 ４２６ 生成物ＥＤＣ、 ４２７ 高沸点物の蒸気、 ４２８ 返送流

Claims (13)

1. １，２−ジクロロエタンをエチレンおよび塩素から直接塩素化反応器中で製造する際の反応熱を利用するための方法であって、この場合この塩素は、塩化ナトリウム熱分解で発生される、上記の反応熱を利用するための方法において、１，２−ジクロロエタンの形成による反応熱を、少なくとも部分的に、ＮａＣｌ電気分解の際に直接塩素化に必要とされる塩素の製造でカップリング生成物として形成されるＮａＯＨの蒸発濃縮に利用することを特徴とする、１，２−ジクロロエタンを製造する際の反応熱を利用するための方法。
2. 直接塩素化から取り出される１，２−ジクロロエタン蒸気の凝縮熱を少なくとも部分的に、形成された苛性ソーダ液の蒸発濃縮に使用する、請求項１記載の方法。
3. 直接塩素化から取り出される液状の１，２−ジクロロエタンからの感知可能な熱を少なくとも部分的に、形成された苛性ソーダ液の蒸発濃縮に使用する、請求項１記載の方法。
4. 直接塩素化反応器中でエチレンおよび塩素から形成された１，２−ジクロロエタンの蒸留精製の際に生じる蒸気の凝縮熱を、少なくとも部分的に、形成された苛性ソーダ液の蒸発濃縮に使用する、請求項１記載の方法。
5. 直接塩素化の反応器から蒸気状または液状で取り出される、形成された１，２−ジクロロエタンを、最初に精留塔の間接的加熱に利用し、１，２−ジクロロエタンが該１，２−ジクロロエタンの熱エネルギーの一部分を比較的高い温度水準でこの一部分から引き渡した後に初めて、さらにエネルギーの引き渡しのために苛性ソーダ液の蒸発濃縮にさらに供給し、この蒸発濃縮で熱エネルギーを、僅かな温度水準で苛性ソーダ液の間接的な熱交換で引き渡す、請求項１記載の方法。
6. 煮沸部がエチレンおよび塩素からの直接塩素化の際に発生された反応熱で運転される、蒸留部からの蒸気の凝縮熱を少なくとも部分的に、形成された苛性ソーダ液の蒸発濃縮に使用する、請求項５記載の方法。
7. １，２−ジクロロエタンより高温で沸騰する成分を除去するための蒸留塔の１，２−ジクロロエタン含有蒸気を、苛性ソーダ液の蒸発濃縮のために使用する、請求項５記載の方法。
8. ２枚の固定した管状板および１つのＮａＯＨ塔底部を備えた管束熱交換器からなる、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法を実施する装置であって、前記塔底部が苛性ソーダ液ＮａＯＨを、管の内側に導き、１，２−ジクロロエタンを管の外側に導くように鋳造されており、ならびにさらに苛性ソーダ液を管の内側に引き渡しかつ分配する装置を有する、２枚の固定した管状板および１つのＮａＯＨ塔底部を備えた管束熱交換器からなる、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法を実施する装置。
9. 管の外側で１，２−ジクロロエタンの凝縮を可能にし、さらに蒸気状の１，２−ジクロロエタンの供給ならびに不活性ガスの導出および１，２−ジクロロエタン凝縮液の導出を可能にする装置を備えた管束を有する、請求項８記載の装置。
10. 液状の１，２−ジクロロエタンの供給ならびに該１，２−ジクロロエタンの導出を可能にする装置を備えた管束を有する、請求項８記載の装置。
11. 当該管束に一部分が請求項９に相応して形成され、当該管束の別の部分が請求項１０に相応して形成されている、分割された管束を有する、請求項９または１０記載の装置。
12. 管束熱交換器の塔底部中で熱媒体としての液状の１，２−ジクロロエタンで運転するための差込熱交換器を有する、請求項８から１１までのいずれか１項に記載の装置。
13. 管束熱交換器の塔底部中で熱媒体としての液状の１，２−ジクロロエタンで運転するための外部循環蒸発器を有する、請求項８から１１までのいずれか１項に記載の装置。

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