JPH11130702A - エチレンのオキシクロル化方法及びその反応装置 - Google Patents

エチレンのオキシクロル化方法及びその反応装置

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JPH11130702A
JPH11130702A JP9294067A JP29406797A JPH11130702A JP H11130702 A JPH11130702 A JP H11130702A JP 9294067 A JP9294067 A JP 9294067A JP 29406797 A JP29406797 A JP 29406797A JP H11130702 A JPH11130702 A JP H11130702A
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JP
Japan
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bed reactor
reaction
oxygen
oxychlorination
containing gas
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JP9294067A
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Yoshito Yamashita
義人 山下
Takatatsu Shimokawa
貴達 下川
Naoko Murakami
菜穂子 村上
Tomomichi Tomita
知道 冨田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Chemicals Inc
Toyo Engineering Corp
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
Toyo Engineering Corp
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    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Abstract

(57)【要約】 【課題】エチレンのオキシクロル化反応で燃焼反応を抑
制し1、2ージクロルエタンの選択率の向上をはかる方
法の提供にある。 【解決手段】塩化水素と酸素含有ガスによるエチレンの
オキシクロル化反応で1、2−ジクロルエタンを製造す
る方法において、流動床反応器の後流に固定床反応器を
直列に配列し、それぞれ同一若しくは異なる組成のオキ
シクロル化触媒でそれぞれの反応器に対応した形状を有
する触媒を充填し、オキシクロル化反応に必要とされる
酸素含有ガスを前記流動床反応器と固定床反応器に分割
して供給するに際し、エチレンと塩化水素と前記分割さ
れた一方の酸素含有ガスを流動床反応器に導入し、次い
で流動床反応器の反応生成物を分割された他方の酸素含
有ガスとともに固定床反応器に導入することを特徴とす
る燃焼反応を抑制したエチレンのオキシクロル化方法お
よびその反応装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エチレンのオキシ
クロル化方法及びその装置に関し、詳しくは触媒、塩化
水素および酸素含有ガスの存在下、エチレンのオキシク
ロル化反応による1、2−ジクロルエタンの製造技術に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】エチレンのような炭化水素を塩化水素及
び酸素含有ガスと触媒の存在下に常圧もしくは加圧下に
加熱反応させるとクロル化されることが知られている。
かかる方法はオキシクロル化又はディーコン法といわれ
ており、このオキシクロル化反応とは一般には、少なく
とも2価の金属の塩化物を多孔性の耐火物上に担持させ
成形した触媒を充填させた固定床反応器あるいは前記組
成の触媒粉末を流動させた流動床反応器で実施される。
【0003】固定床反応器でのオキシクロル化法の実施
に際して注意すべき点の一つは反応温度の制御である。
オキシクロル化反応自体は非常な発熱反応であるのに加
え、その触媒床自体の熱伝導性が低いので反応温度の制
御が困難となる。これら2つの要因の結果、触媒床中に
望ましくない局所的な高温域が形成される危険がある。
この局所的な高温を予防するため数多くの工夫がなされ
ている。その一例として特公昭59−17086号公報
に固定床反応器を3基直列に配列させ、最初の2基の反
応器には、それぞれ活性の低い触媒を反応器の入り口側
に充填し活性の高い触媒を反応器の出口側に充填し、後
段側の反応器ほど充填された触媒の活性を全体としてよ
り活性の高い触媒とし、第3の反応器には一番活性の高
い触媒を充填する。反応に必要とする酸素含有ガスを3
分割し、エチレンと塩化水素と第1の分割された酸素含
有ガスを第1の反応器に導入し、その反応物と第2の分
割された酸素含有ガスとを第2の反応器に導入し、その
反応物と第3の分割された酸素含有ガスを第3の反応器
に導入する方法が開示されている。
【0004】固定床反応での局所的な加熱の問題を解消
する目的で、流動床反応器でのオキシクロル化法の実施
が提案されているがエチレンの燃焼反応が問題とされて
いる。特公昭62−41577号公報には、流動助剤と
して塩基性処理された担体にオキシクロル化触媒を担持
させ、流動状態を良好に維持し、燃焼反応を抑制する方
法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記固定床反応器や流
動床反応器によって局所的加熱、燃焼反応の抑制が図ら
れたが未だ十分ではない。本願発明は、燃焼反応のさら
なる抑制を図ることでオキシクロル化反応の効率を向上
させ1、2−ジクロルエタンの選択率の向上をはかる方
法の提供にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決するため鋭意研究を行った結果、流動床反応器
と固定床反応器を直列に配置し、しかもオキシクロル化
反応に必要とされる酸素含有ガスを流動床反応器と固定
床反応器とに分割して供給することで、燃焼反応を抑制
し、1、2−ジクロルエタンの選択率を向上せしめるこ
とに到達したものである。すなわち、本発明は、塩化水
素と酸素含有ガスによるエチレンのオキシクロル化反応
で1、2−ジクロルエタンを製造する方法において、流
動床反応器の後流に固定床反応器を直列に配列し、それ
ぞれ同一若しくは異なる組成のオキシクロル化触媒でそ
れぞれの反応器に対応した形状を有する触媒を充填し、
オキシクロル化反応に必要とされる酸素含有ガスを前記
流動床反応器と固定床反応器に分割して供給するに際
し、エチレンと塩化水素と前記分割された一方の酸素含
有ガスを流動床反応器に導入し、次いで流動床反応器の
反応生成物を分割された他方の酸素含有ガスとともに固
定床反応器に導入することを特徴とする燃焼反応を抑制
したエチレンのオキシクロル化方法である。
【0007】また、本発明は、塩化水素と酸素含有ガス
によるエチレンのオキシクロル化反応で1、2−ジクロ
ルエタンを製造する反応装置において、流動床反応器の
後流に固定床反応器を直列に配列し、それぞれ同一若し
くは異なる組成のオキシクロル化触媒でそれぞれの反応
器に対応した形状を有する触媒を充填し、オキシクロル
化反応に必要とされる酸素含有ガスを前記流動床反応器
と固定床反応器に分割して供給するようにしたことを特
徴とする燃焼反応を抑制したエチレンのオキシクロル化
反応装置である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図1に基づいて説
明する。本発明を実施する反応装置の主要部は図1に示
すように、流動床反応器12とその後流に設けた固定床
反応器14とそれぞれの反応器への原料を混合する第1
混合器11、第2混合器13及び急冷器15等の付帯の
設備から成る。
【0009】エチレンと塩化水素と反応に必要な酸素含
有ガスとを用い、該酸素含有ガスを2分割し、流動床反
応器12には導管4よりエチレンと塩化水素の全量と、
導管2より酸素含有ガスの大部分とを第1混合器11で
混合して導入し、次いで反応して得た反応生成物と、導
管3より分割された残りの酸素含有ガスとを第2混合器
13で混合して固定床反応器14に導入させ残りの反応
を実施する。固定床反応器14の反応生成物は導管5を
経由して急冷器15に送られクエンチされたのち定法に
従い1、2−ジクロルエタン(以下、EDCとも言
う。)と未反応ガスとに分離され、該未反応ガスは導管
6により導管4を経由してリサイクルガスとして第1混
合器11に戻され、新たな原料ガスと共に流動床反応器
12に導入される。
【0010】本発明に用いる酸素含有ガスとは、酸素の
みは勿論のこと不活性なガス、例えば窒素、ヘリウム等
との混合物をも指し、その割合は通常、体積比で酸素:
不活性ガス=20:80〜100:0であり、好ましく
は50:50〜100:0程度である。また、乾燥空気
も同様に用いることができる。
【0011】流動床反応器でのオキシクロル化反応触媒
は、従来一般に使用されている、例えば、塩化銅、塩化
鉄、塩化銀、塩化鉛、塩化白金、塩化金、塩化ルテニウ
ム、塩化クロム等を主成分とし、これに補助成分として
塩化カリウム、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩
化セシウム等の塩化物を適宜組み合わせ、これらを担体
に担持させたものが使用できる。担体としてはアルミ
ナ、シリカ、シリカ−アルミナ、ゼオライト、活性炭、
酸性白土、軽石等が使用できる。また担体上の酸性点を
塩基性処理して中和したものも使用可能であることはい
うまでもない。
【0012】流動床反応器には、従来一般に用いられて
いる目皿、バルブキャップ等を分散板として設け、ある
いは格子状パイプに穴をあけたものを用いて原料ガスで
触媒粒子及び流動助剤を流動させる方法が採用される。
また、触媒粒子が反応ガスに同伴して流動床外へ飛散す
るのを防ぐため流動床上部にサイクロンを設けることが
好ましい。
【0013】本発明において、流動床における反応条件
は従来公知の反応条件がそのまま採用できる。例えばエ
チレンのオキシクロルネーションにより、1、2−ジク
ロルエタンを製造する場合には、一般に反応温度が20
0〜300℃、反応圧力が常圧〜7kg/cm2-Gが採
用される。
【0014】本発明において重要なのは、流動床反応器
に次いで固定床反応器を直列に配備し、しかも反応に要
するエチレンと塩化水素の全量は流動床反応器へ、酸素
含有ガスは流動床反応器と固定床反応器へ分割で導入す
ることを必須とするものであり、その割合は流動床反応
器へ全必要導入量の50〜95%、好ましくは略90%
導入し、残りを固定床反応器に導入するものである。こ
の酸素含有ガスの分割導入される割合が95%以上であ
るとエチレンの燃焼反応が十分抑制されず分割の効果が
不十分である。また、その割合が50%以下であると流
動床反応器でのオキシクロル化反応が十分進行せず1、
2−ジクロルエタン生成量が減少するとともに、後流の
固定床反応器に導入される酸素含有ガスの量が増加し、
反応熱の除去が困難となり局部的加熱により逆に燃焼反
応が促進される。
【0015】固定床反応器では、流動床反応器で大部分
の反応を行わせた残りの反応を実施させる。流動床反応
器に分割導入される酸素含有ガスの割合を減少させ、5
0%以上80%以下とすると、固定床反応器での反応割
合が増加し発熱が大きくなり除熱装置を設けた固定床反
応器とする必要がある。しかし、流動床反応器に導入す
る酸素含有ガスの割合を80%以上として、そこでの反
応を十分進行させれば、固定床反応器を除熱装置のない
一般的な断熱型反応器を用いることができ経済的にも有
利である。
【0016】また、固定床反応器に充填する触媒の組成
は、流動床反応器に用いたものと同一であっても異なる
ものであっても良く、適宜成形した触媒が使用できる。
【0017】
【実施例】以下実施例に基づいて本願発明を詳細に説明
する。
【0018】実施例1 図1に示す装置を用いて実験を行った。流動床反応器1
2は内径400mm、高さ3900mmの反応室を有
し、銅含有量10〜13重量%、見かけ嵩比重0.9g
/ml、平均粒径60μmのオキシクロル化触媒130
kgを充填した。また、固定床反応器14は内径200
mm、高さ2000mmの断熱反応器とし、上記触媒と
同一の組成を有するオキシクロル化触媒を5mmφの球
状に成形したものを50kg充填し、3段に分けて反応
ガスを取出せるようにした。反応が定常状態に達した時
の各流量、温度その他の反応条件並びに結果は以下の通
りであった。
【0019】オキシクロル化反応に必要とされる酸素含
有ガスは導管1にて供給され、第1混合器11に供給さ
せる前に導管2、3に分割される。反応に必要とされる
酸素含有ガスの87%を導管2から第1混合器11を経
て流動床反応器12に送り、残り13%を導管3により
第2混合器13を経て固定床反応器14に導入した。ま
た、原料ガスのエチレンと塩化水素の全量は導管4より
導入した。
【0020】第1混合器11を経て流動床反応器12に
導入される混合ガスの各成分モル比はエチレン1.5
1:塩化水素2.0:酸素0.54:(その他ガス)
2.75であり、反応温度214℃で導入量はエチレン
40Nm3 /hr、塩化水素53Nm3 /hr、酸素1
2Nm3 /hrであった。
【0021】流動床反応器12でのオキシクロル化反応
を87%まで実施することで、燃焼率を抑制しながら大
部分のオキシクロル化反応を実施し、反応生成物は第2
混合器13に送られ、導管3にて分割された酸素含有ガ
スの残りと混合された後、固定床反応器14に送られ
る。ここで更なるオキシクロル化反応を進め、得られた
反応生成物は導管5にて急冷器15に送られて急冷の
後、生成1、2−ジクロルエタンは定法に従い処理され
た。また、分離された未反応ガスは導管6を経て導管4
へと循環されて、原料ガスの一部としてリサイクルされ
る。結果を表1に示す。
【0022】実施例2−3 酸素含有ガスの流動床反応器12と固定床反応器14に
導入する比率と、流動床反応器12でのオキシクロル化
反応の反応率を変化させた他は実施例1と同様にそれぞ
れ実験を行ったが、固定床反応器14は念のため除熱装
置を設けたものを用いた。結果を表1に示す。
【0023】比較例 固定床反応器14を用いないで、しかも酸素含有ガスを
分割するこなく流動床反応器12のみに導入した他は実
施例1と同様に実験を行った。結果を表1に示す。
【0024】
【表1】 ここで反応率(数1)、燃焼率(数2)、EDC選択率
(数3)は次の計算によるものである。
【0025】
【数1】
【0026】
【数2】
【0027】
【数3】
【0028】
【発明の効果】本願発明の流動床反応器と固定床反応器
を直列に配置し、しかも酸素含有ガスを分割して供給す
るオキシクロル化反応は、エチレンの燃焼反応が流動床
反応器単独のときに比べて20〜30%減少することか
ら、反応生成ガス中のCO2 およびCO濃度が減少し、
CO2 分離に必要な洗浄装置が小さくてすむと共に、洗
浄薬液の削減が20〜30%期待できるほか、CO現象
による排ガスの削減が計れる。また、1、2−ジクロル
エタンの選択率が99.4〜99.5%まで向上するこ
とからも、産業上優位である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明を実施するための反応装置の概念図で
ある。
【符号の説明】
1〜5 導管 11 第1混合器 12 流動床反応器 13 第2混合器 14 固定床反応器 15 急冷器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨田 知道 千葉県千葉市花見川区作新台7ー6ー1

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】塩化水素と酸素含有ガスによるエチレンの
    オキシクロル化反応で1、2−ジクロルエタンを製造す
    る方法において、流動床反応器の後流に固定床反応器を
    直列に配列し、それぞれ同一若しくは異なる組成のオキ
    シクロル化触媒でそれぞれの反応器に対応した形状を有
    する触媒を充填し、オキシクロル化反応に必要とされる
    酸素含有ガスを前記流動床反応器と固定床反応器に分割
    して供給するに際し、エチレンと塩化水素と前記分割さ
    れた一方の酸素含有ガスを流動床反応器に導入し、次い
    で流動床反応器の反応生成物を分割された他方の酸素含
    有ガスとともに固定床反応器に導入することを特徴とす
    る燃焼反応を抑制したエチレンのオキシクロル化方法。
  2. 【請求項2】塩化水素と酸素含有ガスによるエチレンの
    オキシクロル化反応で1、2−ジクロルエタンを製造す
    る反応装置において、流動床反応器の後流に固定床反応
    器を直列に配列し、それぞれ同一若しくは異なる組成の
    オキシクロル化触媒でそれぞれの反応器に対応した形状
    を有する触媒を充填し、オキシクロル化反応に必要とさ
    れる酸素含有ガスを前記流動床反応器と固定床反応器に
    分割して供給するようにしたことを特徴とする燃焼反応
    を抑制したエチレンのオキシクロル化反応装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008194691A (ja) * 2002-02-05 2008-08-28 Basf Se オキシ塩素化反応の触媒組成物
JP2010024185A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Tosoh Corp 1,2−ジクロロエタンの製造法

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