JP4093789B2 - Method for initiating reaction in the production of 1,2-dichloroethane - Google Patents

Method for initiating reaction in the production of 1,2-dichloroethane Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反応系に金属鉄を存在せしめて鉄系触媒の供給源とし、生成する鉄系触媒の存在下にエチレンと塩素とを反応せしめる1,2−ジクロロエタンの製造方法における反応の新規な開始方法に関する。詳しくは、原料の供給開始から短時間で高い選択率を達成することが可能な反応開始方法を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】
1,2−ジクロロエタンの製造方法として、塩素とエチレンとを鉄系触媒の存在下に反応せしめる方法が行われる。上記反応の実施は、工業的には、反応系内に鉄製のラシヒリング、屑鉄等の形態の金属鉄を充填して反応を開始し、該反応系内鉄系触媒を生成せしめることにより行われる。この場合、鉄系触媒の発生機構は明らかでないが、該反応系内で副生する塩化水素や塩素中に含まれる水分等の存在により、前記金属鉄が塩素化されることにより生成しているものと考えられる。
【0003】
一方、上記反応の開始時に反応系に充填される鉄製のラシヒリング、屑鉄等の金属鉄は、その表面に酸化膜または油膜等による皮膜が形成されており、そのため、反応の開始時に鉄の溶出が阻害されて反応に必要な鉄系触媒の濃度を維持することができず、高選択率で1,2−ジクロロエタンを製造することができない。
【0004】
従って、上記反応の開始時には、十分な鉄系触媒の濃度となるまで反応液を長時間循環する必要があった。因みに、金属鉄を充填後、原料の供給を開始から、通常、1日以上かけて鉄触媒の濃度が定常状態となるように反応を立ち上げていたのが現状である。
【0005】
そのため、その間の反応液は、一般的に選択率が低いためタンクに溜められ、除鉄処理した後廃棄するか、該タンクを大型化し、反応が定常化後、徐々に反応塔に供給して処理せざるを得なかった。その量は、塩化ビニルの原料である1,2−ジクロロエタンは大規模生産される化学品であることから大量であり、反応液を循環するための多大の設備を必要としていた。また、表面に酸化膜または油膜等による皮膜が形成された金属鉄を使用して起動する場合、反応初期には反応液中に存在する鉄触媒が少ない為に、副生物の1,1,2−トリクロロエタンの生成量に伴う塩化水素の発生量が多いことによる、低沸点副生物のエチルクロライドの増量、触媒となる塩化鉄の発生を促進させる一方で、充填金属の局所的な溶解による一時的な不溶鉄の発生等によるトラブルも懸念される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、反応系に金属鉄を存在せしめて鉄系触媒の供給源とし、生成する鉄系触媒の存在下にエチレンと塩素とを反応せしめる1,2−ジクロロエタンの製造方法において、原料の供給開始から短時間で高い選択率を達成すると共に反応系内の鉄、塩化水素等の濃度を反応当初から安定させることで、不溶解鉄等の発生を低減することが可能な反応の開始方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた。その結果、反応系に原料の供給を開始する際に、使用する金属鉄を塩酸と接触せしめてその表面を更新するか、鉄イオンを瞬時に供給し得る塩化鉄を上記金属鉄と共に添加して反応を開始することにより、原料の供給開始後、極めて短時間で100%に近い選択率を達成でき、前期問題を一挙に解決することが可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0008】
即ち、本発明は、反応系に金属鉄を存在させ、該金属鉄より生成する鉄系触媒の存在下にエチレンと塩素とを反応せしめて1,2−ジクロロエタンを製造する方法において、反応開始時には反応系内に塩化鉄を供給することにより、反応開始直後における反応系内の鉄イオン濃度を上昇せしめるとともに、反応率が定常化した後には、該塩化鉄の供給を止めることを特徴とする1,2−ジクロロエタンの製造方法、及び反応系に金属鉄を存在させ、該金属鉄より生成する鉄系触媒の存在下にエチレンと塩素とを反応せしめて1,2−ジクロロエタンを製造する方法において、該金属鉄を塩酸と接触せしめた後に使用することにより、反応開始直後における反応系内の鉄イオン濃度を上昇せしめることを特徴とする1,2−ジクロロエタンの製造方法である。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明において、反応系に存在させる金属鉄は、従来から1,2−ジクロロエタン製造に使用されていた公知の鉄源が特に制限なく使用される。例えば、前記した鉄製のラシヒリング、屑鉄などが一般に使用される。上記金属鉄の形状は特に限定されず、一般的には円筒上のラシヒリング等が使用できる。また、上記金属鉄の表面積は、一般的に生成1,2−ジクロロエタンの1時間当たりに生成する量を1kgとした場合、この生成量に対する表面積が0.02〜5mとなるようにその使用量を決定するのが適当である。
【0010】
従来、上記金属鉄を鉄系触媒の供給源として使用した、1,2−ジクロロエタンの製造における反応の開始方法は、上記金属鉄を充填した層に1,2−ジクロロエタンを循環しながら、塩素及びエチレンを供給することによって行われていた。かかる方法によれば、金属鉄が溶解し、反応の触媒となる鉄イオンを十分な量で生成するまでに1日以上を必要としていた。
【0011】
これに対して、本発明の金属鉄を塩酸と接触せしめた後、使用する方法、または、上記循環する1,2−ジクロロエタンに予め塩化鉄を添加して塩素及びエチレンを供給し始め、反応を開始することによって、その直後から高い選択率で1,2−ジクロロエタンを生成することができる。因みに、上記本発明の方法によれば、塩化鉄の添加量にもよるが、通常、数時間でほぼ100%の選択率を達することができる。
【0012】
そして、上記のように高い反応率に達した後は、最早、塩化鉄の供給は不要であり、その後は塩化鉄の供給を停止し、金属鉄から溶出する金属イオンによって必要な鉄系触媒量を確保することができる。
【0013】
本発明において、上記金属鉄の塩酸による処理は、金属鉄表面からの鉄の溶出を阻害しているであろうFe、Fe、FeO等の酸化皮膜や油膜などを除去し得る条件が特に制限なく採用される。
【0014】
一般に、塩酸濃度、温度等の影響もあるが、一般的に2時間以上接触させることが好ましい。また、上記塩酸濃度は、0.1重量%以上であることが好ましく、特に好ましくは、0.5〜37.0重量%である。
【0015】
また、塩酸による金属鉄の処理方法は、特に限定されず、別に用意した容器等において塩酸と接触させて処理した金属鉄を反応器に充填する方法でも、反応器に充填した金属鉄の層に塩酸を流通せしめて処理した後、塩酸を除去して反応を開始しても良い。
【0016】
本発明において、前記塩化鉄を添加する態様において、塩化鉄としては、塩化第1鉄(FeCl)及び塩化第2鉄(FeCl)が特に制限なく使用されるが、塩化第2鉄(FeCl)が好適である。
【0017】
また、塩化鉄の添加は、固体状で行っても良いし、溶媒に溶かして液体状で行っても良い。好適な溶媒としては、精製工程での分離を必要としない1,2−ジクロロエタンが良い。
【0018】
本発明において、上記態様によって反応系内の鉄イオン濃度を極めて短時間のうちに上昇せしめることができるが、好ましくは、反応開始から1時間以内に、該鉄イオン濃度が15ppmw以上、特に、15〜200ppmw、更には20〜100ppmwとなるようにすることが好ましい。
【0019】
即ち、鉄イオン濃度が15ppmw未満の場合は、本発明の効果が低下し、反応開始から目的とする選択率に達するまでの時間が増す傾向にある。また、鉄イオン濃度が200ppmwを超えると逆に選択率の低下につながる傾向がある。
【0020】
例えば、塩酸による処理においては、その表面の更新率を上げることによって、また、塩化鉄の添加においては、その添加量を調節することによって反応系内の鉄イオン濃度を上記範囲となるように調整することができる
本発明において、反応の開始は、前記塩酸で処理した金属鉄を充填した反応系に1,2−ジクロロエタンを、金属鉄を充填した層に循環せしめながら、塩素及びエチレンの供給を開始して反応を開始するか、上記塩化鉄を含有する1,2−ジクロロエタンを金属鉄を充填した層に循環せしめながら、塩素及びエチレンの供給を開始して反応を開始する。本発明によれば、反応開始直後から、上記塩素及びエチレンの供給は殆ど定常時の条件で行うことができる。
【0021】
また、本発明において、上記金属鉄を塩酸と接触せしめた後に使用する態様と該金属鉄と共に塩化鉄を添加する態様とは、同時に実施しても良く、その方がより効果的である。
【0022】
更に、反応において、塩素及びエチレンの供給比、反応温度、反応圧力等の条件も公知の条件が特に制限なく採用される。例えば、塩素及びエチレンの供給比は、ほぼ1:1で反応させることが好ましく。反応温度は、30〜70℃で行うのが一般的であり、圧力は常圧である。
【0023】
また、本発明に使用する反応装置も、基本的には公知の反応装置が特に制限なく使用される。本発明において、塩化鉄を添加する態様を例にとって、好適に使用される代表的な反応装置の態様を例示すれば、図1に示す反応装置が挙げられる。
【0024】
即ち、上部に金属鉄2を充填する充填層を、下部に1,2−ジクロロエタンを溜める貯液槽を有し、貯液槽にエチレン導入配管4を該貯液槽と充填層との間の気相部に塩素導入配管3を接続した反応塔1、該反応塔下部の貯液槽より液を抜き出し、循環ポンプ5により前記充填層の上方に液を循環する循環ライン、該循環ラインより生成する1,2−ジクロロエタンを抜き出すための抜出配管7、循環ラインに塩化鉄を供給する塩化鉄導入配管9、反応塔塔頂よりガスを取り出すガス取出配管10、該ガス取出配管より取り出されたガスを冷却する熱交換器11、冷却後により凝縮した液を反応塔に戻す1,2−ジクロロエタン回収配管12、未凝縮の排ガスを取り出す排ガス配管13よりなる。
【0025】
尚、6は循環ラインの液を冷却するための熱交換器、8は抜出配管の抜出量を調節するための抜出バルブである。
【0026】
上記装置を使用した反応の開始方法は、以下のようにして行うことができる。先ず、反応塔1の上部の充填層に金属鉄2を充填し、この下部に設けた塩素導入配管3より塩素を供給する。エチレンは、反応塔1の下部に予め1,2−ジクロロエタンを貯め、この液中にエチレン導入配管4より供給する。1,2−ジクロロエタンを循環ポンプ5により循環し、この循環ラインの途中で、塩化鉄導入配管9より塩化鉄を供給する。
反応率が定常化した後、該塩化鉄導入配管9からの塩化鉄の供給を止める。
【0027】
また、エチレンと塩素との反応で発生する反応熱は循環ラインに設置した熱交換器6で熱回収する。図示されていないが、循環ラインの循環液の一部を反応塔の中間部に戻しても良い。
【0028】
更に、反応により生成した1,2−ジクロロエタンは、抜出し配管7より、バルブ8の操作により適当量抜き出す。
【0029】
反応塔1の排ガスは、塔頂の排ガス配管10より熱交換器11により冷却し、1,2−ジクロロエタン回収配管12より1,2−ジクロロエタンを回収し、未凝縮ガスを排出ガス配管13より排出する。
【0030】
【発明の効果】
以上の説明により理解されるように、本発明によれば、鉄系触媒の供給源として反応系に金属鉄を存在させ、該鉄系触媒の存在下にエチレンと塩素とを反応せしめて1,2−ジクロロエタンを製造するに際し、該金属鉄を塩酸と接触せしめた後に使用するか、または、反応系に塩化鉄を添加することにより、原料の供給開始から極めて短時間でほぼ100%の選択率を達成することが可能であり、上記反応開始時に必要であった大掛かりな排水の処理設備や、排水貯蔵用のタンク等の設備を著しく縮小することができると共に、原料であるエチレン、塩素の損失も効果的に防止することができる。
【0031】
【実施例】
以下、本発明をより具体的に説明するため、実施例を示すが本発明はこれらの実施例に何ら制限されるものではない。
【0032】
実施例1
図1に示され、下記の仕様を有する反応装置を用いて1,2−ジクロロエタンの製造を以下のようにして開始した。
【0033】
反応器径:38mm
触媒鉄:1/4B鉄製ラシヒリング充填量60mL、1/4磁性ラシヒリング470mLに混合して使用
反応器内の1,2−ジクロロエタン保有量:900mL
上記仕様の反応装置に塩素ガス50.5NL/hr、エチレンガス50NL/hrを供給し、1,2−ジクロロエタンを25L/hrで循環し、反応温度を50℃、塔頂の熱交換器の温度は−10℃で制御した。 塩化鉄を1,2−ジクロロエタンに溶解して、6mg/hrで供給した。この時の本反応の反応率、選択率は、生成1,2−ジクロロエタンのガスクロマトグラフィーによる定量分析から計算した。
【0034】
反応開始1時間後の1,2−ジクロロエタン中の鉄濃度は17ppmwであり、5時間後の1,2−ジクロロエタン中の鉄濃度は19ppmwとなり、そのときの1,2−ジクロロエタンの反応率99.9%、選択率は、99.8%であった。
【0035】
その後、塩化鉄の供給を止めたが、定常状態で反応を行うことができた。
【0036】
反応開始から、全ての1,2−ジクロロエタンを製品とすることができた。
【0037】
比較例1
塩化鉄を投入しない以外は、実施例1と同様の方法により実施した。
【0038】
反応開始から1時間後の1,2−ジクロロエタン中の鉄濃度は6ppmwであり、5時間後の1,2−ジクロロエタン中の鉄濃度は12ppmwとなり、1,2−ジクロロエタンの反応率99.6%、選択率は、99.6%であった。反応開始30時間後に1,2−ジクロロエタン中の鉄濃度は25ppmwとなり、そのときの生成1,2−ジクロロエタン選択率99.9%であった。
この間、生成した1,2−ジクロロエタン5.6Lは製品とすることができなかった。
【0039】
実施例2
塩化鉄の投入量を8mg/hとした以外は実施例1と同様の方法で実施した。反応開始1時間後の1,2−ジクロロエタン中の鉄濃度は20ppmwであり、4時間後の1,2−ジクロロエタン中の鉄濃度は25ppmwであり、そのときの生成1,2−ジクロロエタン選択率は、99.9%であった。
【0040】
その後、塩化鉄の供給を止めたが、定常状態で反応を行うことができた。
【0041】
実施例3
触媒鉄を5wt%塩酸に2時間浸した以外は実施例1と同様の方法で実施した。
【0042】
反応開始1時間後の1,2−ジクロロエタン中の鉄濃度は25ppmwであり、3時間後の1,2−ジクロロエタン中の鉄濃度は25ppmwであり、そのときの1,2−ジクロロエタンの選択率は、99.9%であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法に使用する反応装置の代表的な態様を示す概略図
【符号の説明】
1:反応塔
2:金属鉄充填層
3:塩素導入配管
4:エチレン導入配管
5:循環ポンプ
6:熱交換器
7:抜出配管
8:抜出バルブ
9:塩化鉄導入配管
10:ガス取出配管
11:熱交換器
12:1,2−ジクロロエタン回収配管
13:排出ガス配管
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a novel reaction in a process for producing 1,2-dichloroethane in which metallic iron is present in a reaction system as a supply source of an iron-based catalyst, and ethylene and chlorine are reacted in the presence of the iron-based catalyst to be produced. Regarding the start method. Specifically, the present invention provides a reaction initiation method capable of achieving a high selectivity in a short time from the start of raw material supply.
[0002]
[Prior art]
As a method for producing 1,2-dichloroethane, a method of reacting chlorine and ethylene in the presence of an iron-based catalyst is performed. The above reaction is industrially carried out by filling the reaction system with metallic iron in the form of iron Raschig ring, scrap iron or the like to start the reaction and generating an iron catalyst in the reaction system. In this case, although the generation mechanism of the iron-based catalyst is not clear, it is generated by chlorination of the metallic iron due to the presence of hydrogen chloride or by-product water contained in the reaction system. It is considered a thing.
[0003]
On the other hand, metallic iron such as iron Raschig rings and scrap iron filled in the reaction system at the start of the reaction has a film formed of an oxide film or an oil film on the surface thereof. The concentration of the iron-based catalyst necessary for the reaction cannot be maintained due to the inhibition, and 1,2-dichloroethane cannot be produced with high selectivity.
[0004]
Therefore, at the start of the reaction, it was necessary to circulate the reaction solution for a long time until a sufficient iron-based catalyst concentration was obtained. By the way, after filling the metallic iron, the reaction has been started up so that the concentration of the iron catalyst is usually in a steady state over one day or more after starting the supply of the raw material.
[0005]
Therefore, the reaction liquid during that period is generally stored in a tank because of its low selectivity, and is discarded after iron removal treatment, or the tank is enlarged, and after the reaction has become steady, it is gradually supplied to the reaction tower. I had to deal with it. The amount of 1,2-dichloroethane, which is a raw material for vinyl chloride, is a large amount because it is a chemical product produced on a large scale, and a large amount of equipment for circulating the reaction solution was required. In addition, when starting using metallic iron with a film formed of an oxide film or oil film on the surface, since there are few iron catalysts present in the reaction liquid at the beginning of the reaction, -Increase in the amount of low-boiling by-product ethyl chloride due to the large amount of hydrogen chloride generated with the amount of trichloroethane produced, and promote the generation of iron chloride as a catalyst, while temporarily dissolving the filler metal locally. There is also concern about troubles due to the generation of insoluble iron.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a process for producing 1,2-dichloroethane in which metallic iron is present in a reaction system as a supply source of an iron catalyst and ethylene and chlorine are reacted in the presence of the iron catalyst to be produced. A reaction that can reduce the generation of insoluble iron, etc. by achieving high selectivity in a short time from the start of raw material supply and stabilizing the concentration of iron, hydrogen chloride, etc. in the reaction system from the beginning of the reaction. It is to provide a starting method.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have made extensive studies to achieve the above object. As a result, when starting the supply of raw materials to the reaction system, the metallic iron to be used is brought into contact with hydrochloric acid to renew the surface, or iron chloride capable of instantaneously supplying iron ions is added together with the metallic iron. By starting the reaction, it was found that a selectivity close to 100% could be achieved in a very short time after starting the supply of raw materials, and the problems in the previous period could be solved at once, and the present invention was completed. It was.
[0008]
That is, the present invention, the reaction system in the presence of metallic iron to a method for producing a by reacting ethylene and chlorine 1,2-dichloroethane in the presence of an iron-based catalyst for generating from the metallic iron, at the start of the reaction by supplying the iron chloride in the reaction system, both when allowed to rise iron ion concentration in the reaction system immediately after the start of the reaction, after the reaction rate was steady state is characterized by stopping the supply of the salt of iron In a method for producing 1,2-dichloroethane, and a method for producing 1,2-dichloroethane by allowing metallic iron to be present in a reaction system and reacting ethylene and chlorine in the presence of an iron-based catalyst produced from the metallic iron The production of 1,2-dichloroethane is characterized by increasing the iron ion concentration in the reaction system immediately after the start of the reaction by using the metallic iron after contacting with hydrochloric acid. It is a method.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, as the iron metal present in the reaction system, a known iron source that has been conventionally used for 1,2-dichloroethane production is used without particular limitation. For example, the above-described iron Raschig rings and scrap iron are generally used. The shape of the metallic iron is not particularly limited, and generally a Raschig ring on a cylinder or the like can be used. Further, the surface area of the metallic iron, when the amount of produced per hour generally produced 1,2-dichloroethane was 1 kg, its use as the surface area for this product amount is 0.02~5M 2 It is appropriate to determine the amount.
[0010]
Conventionally, the starting method of the reaction in the production of 1,2-dichloroethane using the above-mentioned metallic iron as a supply source of the iron-based catalyst is the circulation of 1,2-dichloroethane through the layer filled with the above-mentioned metallic iron while chlorine and This was done by supplying ethylene. According to such a method, it took 1 day or more to dissolve the metallic iron and to produce a sufficient amount of iron ions to be a catalyst for the reaction.
[0011]
On the other hand, after contacting the metallic iron of the present invention with hydrochloric acid, the method of use, or adding iron chloride to the circulating 1,2-dichloroethane in advance to start supplying chlorine and ethylene, the reaction is carried out. By starting, 1,2-dichloroethane can be produced with high selectivity immediately thereafter. Incidentally, according to the method of the present invention described above, although it depends on the amount of iron chloride added, a selectivity of almost 100% can usually be reached in several hours.
[0012]
After reaching a high reaction rate as described above, the supply of iron chloride is no longer necessary, and thereafter the supply of iron chloride is stopped, and the amount of iron-based catalyst required by the metal ions eluted from the metal iron Can be secured.
[0013]
In the present invention, the treatment of metallic iron with hydrochloric acid removes an oxide film or oil film such as Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 , and FeO that would inhibit the elution of iron from the surface of the metallic iron. The conditions to be obtained are adopted without particular limitation.
[0014]
In general, although there are influences of hydrochloric acid concentration, temperature, etc., it is generally preferable to contact for 2 hours or more. The hydrochloric acid concentration is preferably 0.1% by weight or more, particularly preferably 0.5 to 37.0% by weight.
[0015]
In addition, the method for treating metallic iron with hydrochloric acid is not particularly limited, and the method of filling the reactor with the metallic iron treated with hydrochloric acid in a separately prepared container or the like can also be applied to the metallic iron layer filled in the reactor. After treatment with flowing hydrochloric acid, the reaction may be started by removing hydrochloric acid.
[0016]
In the present invention, in the embodiment in which iron chloride is added, ferrous chloride (FeCl 2 ) and ferric chloride (FeCl 3 ) are used without particular limitation as the iron chloride, but ferric chloride (FeCl 3 ) is used. 3 ) is preferred.
[0017]
Further, the addition of iron chloride may be performed in a solid state, or may be performed in a liquid state after being dissolved in a solvent. A suitable solvent is 1,2-dichloroethane which does not require separation in the purification step.
[0018]
In the present invention, the iron ion concentration in the reaction system can be increased in a very short time by the above embodiment, but preferably the iron ion concentration is 15 ppmw or more, particularly 15 hours or less within 1 hour from the start of the reaction. It is preferable to be set to ˜200 ppmw, more preferably 20 to 100 ppmw.
[0019]
That is, when the iron ion concentration is less than 15 ppmw, the effect of the present invention is reduced, and the time from the start of the reaction to the target selectivity tends to increase. On the other hand, when the iron ion concentration exceeds 200 ppmw, the selectivity tends to decrease.
[0020]
For example, in the treatment with hydrochloric acid, the surface renewal rate is increased, and in the addition of iron chloride, the iron ion concentration in the reaction system is adjusted to be within the above range by adjusting the addition amount. In the present invention, the reaction can be started by supplying chlorine and ethylene while circulating 1,2-dichloroethane through the reaction system filled with metallic iron treated with hydrochloric acid through the layer filled with metallic iron. The reaction is started to start or the supply of chlorine and ethylene is started while circulating the 1,2-dichloroethane containing iron chloride to the layer filled with metallic iron. According to the present invention, immediately after the start of the reaction, the supply of chlorine and ethylene can be performed under almost steady conditions.
[0021]
In the present invention, the embodiment in which the metallic iron is used after being brought into contact with hydrochloric acid and the embodiment in which iron chloride is added together with the metallic iron may be carried out simultaneously, which is more effective.
[0022]
Furthermore, in the reaction, known conditions such as a supply ratio of chlorine and ethylene, a reaction temperature, a reaction pressure, and the like are employed without any particular limitation. For example, it is preferable to carry out the reaction at a supply ratio of chlorine and ethylene of approximately 1: 1. The reaction temperature is generally 30 to 70 ° C., and the pressure is normal pressure.
[0023]
As the reaction apparatus used in the present invention, a known reaction apparatus is basically used without any particular limitation. In the present invention, taking a mode of adding iron chloride as an example, a mode of a typical reactor that is suitably used is exemplified by the reactor shown in FIG.
[0024]
That is, the upper part has a packed bed filled with metallic iron 2, and the lower part has a liquid storage tank for storing 1,2-dichloroethane, and the ethylene introducing pipe 4 is provided in the liquid storage tank between the liquid storage tank and the packed bed. A reaction line 1 connected with a chlorine inlet pipe 3 to the gas phase part, a liquid drawn from a liquid storage tank below the reaction tower, and a circulation line for circulating the liquid above the packed bed by a circulation pump 5, produced from the circulation line The extraction pipe 7 for extracting 1,2-dichloroethane, the iron chloride introduction pipe 9 for supplying iron chloride to the circulation line, the gas extraction pipe 10 for extracting gas from the top of the reaction tower, and the gas extraction pipe A heat exchanger 11 for cooling the gas, a 1,2-dichloroethane recovery pipe 12 for returning the condensed liquid after cooling to the reaction tower, and an exhaust gas pipe 13 for taking out the uncondensed exhaust gas.
[0025]
In addition, 6 is a heat exchanger for cooling the liquid of a circulation line, 8 is an extraction valve for adjusting the extraction amount of extraction piping.
[0026]
The method for starting the reaction using the above apparatus can be performed as follows. First, the packed bed at the upper part of the reaction tower 1 is filled with metallic iron 2, and chlorine is supplied from a chlorine introduction pipe 3 provided at the lower part. 1,2-dichloroethane is stored in advance in the lower part of the reaction tower 1 and supplied from the ethylene introduction pipe 4 into this liquid. 1,2-dichloroethane is circulated by the circulation pump 5, and iron chloride is supplied from the iron chloride introduction pipe 9 in the middle of this circulation line.
After the reaction rate becomes steady, the supply of iron chloride from the iron chloride introduction pipe 9 is stopped.
[0027]
The reaction heat generated by the reaction between ethylene and chlorine is recovered by the heat exchanger 6 installed in the circulation line. Although not shown, a part of the circulating liquid in the circulation line may be returned to the middle part of the reaction tower.
[0028]
Further, an appropriate amount of 1,2-dichloroethane produced by the reaction is extracted from the extraction pipe 7 by operating the valve 8.
[0029]
The exhaust gas from the reaction tower 1 is cooled by the heat exchanger 11 from the exhaust gas pipe 10 at the top of the tower, 1,2-dichloroethane is recovered from the 1,2-dichloroethane recovery pipe 12, and uncondensed gas is discharged from the exhaust gas pipe 13. To do.
[0030]
【The invention's effect】
As understood from the above description, according to the present invention, metallic iron is present in the reaction system as a supply source of the iron-based catalyst, and ethylene and chlorine are reacted in the presence of the iron-based catalyst. When producing 2-dichloroethane, the metal iron is used after contacting with hydrochloric acid, or by adding iron chloride to the reaction system, the selectivity is almost 100% in a very short time from the start of raw material supply. The large-scale wastewater treatment equipment required at the start of the reaction and equipment such as a tank for wastewater storage can be significantly reduced, and the loss of ethylene and chlorine as raw materials can be reduced. Can also be effectively prevented.
[0031]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, examples will be shown to describe the present invention more specifically, but the present invention is not limited to these examples.
[0032]
Example 1
Production of 1,2-dichloroethane was started as follows using a reactor shown in FIG. 1 and having the following specifications.
[0033]
Reactor diameter: 38 mm
Catalytic iron: mixed with 1 / 4B iron Raschig ring filling amount 60mL, 1/4 magnetic Raschig ring 470mL, 1,2-dichloroethane retained in the reactor used: 900mL
Chlorine gas 50.5NL / hr and ethylene gas 50NL / hr are supplied to the reactor of the above specifications, 1,2-dichloroethane is circulated at 25L / hr, the reaction temperature is 50 ° C., the temperature of the heat exchanger at the top of the tower Was controlled at −10 ° C. Iron chloride was dissolved in 1,2-dichloroethane and fed at 6 mg / hr. The reaction rate and selectivity of this reaction at this time were calculated from the quantitative analysis of the produced 1,2-dichloroethane by gas chromatography.
[0034]
The iron concentration in 1,2-dichloroethane 1 hour after the start of the reaction was 17 ppmw, and the iron concentration in 1,2-dichloroethane after 5 hours was 19 ppmw. The reaction rate of 1,2-dichloroethane at that time was 99. The selectivity was 99.8%, 9%.
[0035]
Thereafter, the supply of iron chloride was stopped, but the reaction could be carried out in a steady state.
[0036]
From the start of the reaction, all 1,2-dichloroethane could be made into products.
[0037]
Comparative Example 1
The same procedure as in Example 1 was carried out except that no iron chloride was added.
[0038]
The iron concentration in 1,2-dichloroethane 1 hour after the start of the reaction was 6 ppmw, the iron concentration in 1,2-dichloroethane after 5 hours was 12 ppmw, and the reaction rate of 1,2-dichloroethane was 99.6%. The selectivity was 99.6%. 30 hours after the start of the reaction, the iron concentration in 1,2-dichloroethane was 25 ppmw, and the selectivity of 1,2-dichloroethane produced at that time was 99.9%.
During this time, 5.6 L of 1,2-dichloroethane produced could not be made into a product.
[0039]
Example 2
The same procedure as in Example 1 was carried out except that the input amount of iron chloride was 8 mg / h. The iron concentration in 1,2-dichloroethane 1 hour after the start of the reaction was 20 ppmw, the iron concentration in 1,2-dichloroethane after 4 hours was 25 ppmw, and the 1,2-dichloroethane selectivity at that time was 99.9%.
[0040]
Thereafter, the supply of iron chloride was stopped, but the reaction could be carried out in a steady state.
[0041]
Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that the catalyst iron was immersed in 5 wt% hydrochloric acid for 2 hours.
[0042]
The iron concentration in 1,2-dichloroethane 1 hour after the start of the reaction was 25 ppmw, the iron concentration in 1,2-dichloroethane after 3 hours was 25 ppmw, and the selectivity for 1,2-dichloroethane at that time was 99.9%.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a typical embodiment of a reactor used in the method of the present invention.
1: Reaction tower 2: Metal iron packed bed 3: Chlorine introduction pipe 4: Ethylene introduction pipe 5: Circulation pump 6: Heat exchanger 7: Extraction pipe 8: Extraction valve 9: Iron chloride introduction pipe 10: Gas extraction pipe 11: Heat exchanger 12: 1,2-dichloroethane recovery piping 13: Exhaust gas piping

Claims (3)

反応系に金属鉄を存在させ、該金属鉄より生成する鉄系触媒の存在下にエチレンと塩素とを反応せしめて1,2−ジクロロエタンを製造する方法において、反応開始時には反応系内に塩化鉄を供給することにより、反応開始直後における反応系内の鉄イオン濃度を上昇せしめるとともに、反応率が定常化した後には、該塩化鉄の供給を止めることを特徴とする1,2−ジクロロエタンの製造方法。In a method for producing 1,2-dichloroethane by causing metallic iron to be present in a reaction system and reacting ethylene and chlorine in the presence of an iron-based catalyst produced from the metallic iron, iron chloride is contained in the reaction system at the start of the reaction. by supplying both the allowed to rise iron ion concentration in the reaction system immediately after the start of the reaction, after the reaction rate was steady state, the 1,2-dichloroethane, characterized in that to stop the supply of the salt of iron Manufacturing method. 反応開始時の塩化鉄の供給を、1,2−ジクロロエタンに溶かした溶液として行う請求項1記載の製造方法。The production method according to claim 1, wherein the supply of iron chloride at the start of the reaction is carried out as a solution dissolved in 1,2-dichloroethane. 反応系に金属鉄を存在させ、該金属鉄より生成する鉄系触媒の存在下にエチレンと塩素とを反応せしめて1,2−ジクロロエタンを製造する方法において、該金属鉄を塩酸と接触せしめた後に使用することにより、反応開始直後における反応系内の鉄イオン濃度を上昇せしめることを特徴とする1,2−ジクロロエタンの製造方法。In a method for producing 1,2-dichloroethane by allowing metallic iron to be present in a reaction system and reacting ethylene and chlorine in the presence of an iron-based catalyst produced from the metallic iron, the metallic iron was brought into contact with hydrochloric acid. A method for producing 1,2-dichloroethane, which is used later to increase the iron ion concentration in the reaction system immediately after the start of the reaction.
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