KR102044350B1 - 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법 - Google Patents
에탄의 염소화 및 탈수소화 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR102044350B1 KR102044350B1 KR1020177030384A KR20177030384A KR102044350B1 KR 102044350 B1 KR102044350 B1 KR 102044350B1 KR 1020177030384 A KR1020177030384 A KR 1020177030384A KR 20177030384 A KR20177030384 A KR 20177030384A KR 102044350 B1 KR102044350 B1 KR 102044350B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ethane
- chlorination
- dehydrogenation
- point metal
- hcl
- Prior art date
Links
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 238000005660 chlorination reaction Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 22
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 59
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 35
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims abstract description 26
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 claims description 41
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 36
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 12
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 claims description 6
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000029087 digestion Effects 0.000 claims description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 14
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 2
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 abstract description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 abstract description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 36
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 36
- 238000005839 oxidative dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 7
- 229910015902 Bi 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 5
- KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N Chlorine Chemical compound ClCl KZBUYRJDOAKODT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002352 steam pyrolysis Methods 0.000 description 4
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N Butadiene Chemical compound C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 2
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dichloroethane Chemical compound CC(Cl)Cl SCYULBFZEHDVBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007806 chemical reaction intermediate Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005120 petroleum cracking Methods 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C5/00—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
- C07C5/42—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with a hydrogen acceptor
- C07C5/44—Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with a hydrogen acceptor with halogen or a halogen-containing compound as an acceptor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B11/00—Oxides or oxyacids of halogens; Salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B7/00—Halogens; Halogen acids
- C01B7/01—Chlorine; Hydrogen chloride
- C01B7/03—Preparation from chlorides
- C01B7/035—Preparation of hydrogen chloride from chlorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B7/00—Halogens; Halogen acids
- C01B7/01—Chlorine; Hydrogen chloride
- C01B7/03—Preparation from chlorides
- C01B7/04—Preparation of chlorine from hydrogen chloride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G19/00—Compounds of tin
- C01G19/04—Halides
- C01G19/06—Stannous chloride
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G29/00—Compounds of bismuth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C11/00—Aliphatic unsaturated hydrocarbons
- C07C11/02—Alkenes
- C07C11/04—Ethylene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C11/00—Aliphatic unsaturated hydrocarbons
- C07C11/22—Aliphatic unsaturated hydrocarbons containing carbon-to-carbon triple bonds
- C07C11/24—Acetylene
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/013—Preparation of halogenated hydrocarbons by addition of halogens
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/093—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
- C07C17/10—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens of hydrogen atoms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C17/00—Preparation of halogenated hydrocarbons
- C07C17/093—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens
- C07C17/15—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens with oxygen as auxiliary reagent, e.g. oxychlorination
- C07C17/152—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens with oxygen as auxiliary reagent, e.g. oxychlorination of hydrocarbons
- C07C17/156—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens with oxygen as auxiliary reagent, e.g. oxychlorination of hydrocarbons of unsaturated hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C19/00—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms
- C07C19/01—Acyclic saturated compounds containing halogen atoms containing chlorine
- C07C19/043—Chloroethanes
- C07C19/045—Dichloroethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C21/00—Acyclic unsaturated compounds containing halogen atoms
- C07C21/02—Acyclic unsaturated compounds containing halogen atoms containing carbon-to-carbon double bonds
- C07C21/04—Chloro-alkenes
- C07C21/06—Vinyl chloride
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
- B01J2219/00166—Controlling or regulating processes controlling the flow controlling the residence time inside the reactor vessel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
본 발명은 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법에 관한 것으로, 저비등점 금속 염화물을 C2H6과 혼합 반응시켜, 저비등점 금속 염화물을 액체 상태의 저융점 금속으로 환원시키고, C2H6이 염소화 및 탈수소화되면 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스를 얻는다. 상기 방법은, 저비등점 금속 염화물을 염소화 및 탈수소화 원료로 하고, 반응에 의해 생성된 저융점 금속을 중간 매체로 사용하므로, 공정이 간단하고, 원가가 낮으며, 수율이 높은 특징을 가진다. 동시에 생산의 필요에 따라 에탄과 염화물의 비율을 조절함으로써, 에틸렌을 생산함과 동시에 일부 아세틸렌 및 비닐클로라이드를 부산물로 생성할 수 있다.
Description
본 발명은 에탄의 탈수소화 방법, 특히 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법에 관한 것으로, 화학 공업 생산 분야에 속한다.
에탄은 주로 석유가스, 천연가스, 코크스로 가스 및 석유 분해 가스에 존재하며, 이들을 분리하여 얻는다. 현재 에탄은 에틸렌 생산에 가장 광범위하게 이용되며, 에탄은 에틸렌을 제조하는 분해 원료로서 중질 원료보다 훨씬 경제적이다. 에탄으로 에틸렌을 제조하는 방법은 주로 증기 열분해법, 산화 탈수소화법이 있다.
증기 열분해법은 에탄으로 에틸렌을 제조하는 전통적인 방법이다. 그러나 증기 열분해법은 에너지 소모가 크고, 열 이용률이 낮으며, 장치 재질에 대한 요구가 엄격하며, 생산 원가가 높다. 동시에, 생성물 중에는 프로필렌, 부타디엔 및 방향족 탄화수소와 같은 기타 중질 올레핀도 생성되므로 에틸렌의 수율을 감소시킬 수 있다.
에탄의 산화적 탈수소화를 통해 에틸렌을 제조하는 기술은 증기 열분해 공정에 비해 반응 조건이 더욱 온화하나, 산화적 탈수소화 기술은 산소를 도입하므로, 산소 함유 부산물 및 후속 분리 정제의 어려움을 증가시키며, 또한 에틸렌의 선택성 및 수율이 모두 비교적 낮다. 특히 촉매 산화적 탈수소화 기술은 촉매 제조 과정도 비교적 복잡하다. 유럽특허출원 제20030704717호는 에탄의 촉매 산화적 탈수소화 방법을 개시하고 있으며, 해당 발명은 Mo, Te, V 및 Nb 중 적어도 1종의 산화물을 Cu, Ta, Sn, Se, W, Ti, Fe, Co, Ni, Cr, Zr, Sb, Bi 중의 하나의 원소와 결합시켜, 일련의 공정을 통해 에탄의 산화적 탈수소화 촉매를 제조하며, 해당 방법은 에탄의 1회 통과당 전환율은 40~60%이며, 에틸렌의 수율은 20~60%이다. 중국특허출원 제2012100126547호는 저온에서 에탄의 산화적 탈수소화를 통해 에틸렌을 제조하기 위한 촉매를 제공하고 있으며, 상기 촉매는 HCl 가스를 주요 활성 성분으로 하고, TiO2를 보조 촉매 성분으로 하고, 주요 활성 성분인 HCl 가스는 반응 원료 가스(공기 및 에탄)와 혼합된 후 반응기로 공급되고, 반응 온도는 440℃~550℃로 조절되며, 에틸렌의 수율은 45%~75%이다.
본 발명은 상기 종래 기술에 존재하는 기술 문제에 대하여, 새로운 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법을 제공한다. 본 발명은 저비등점 금속 염화물을 염소화 및 탈수소화 원료로 하고, 반응에 의해 생성된 저융점 금속을 중간 매체로 사용하므로, 공정이 간단하고, 원가가 낮으며, 수율이 높은 특징을 가진다. 동시에 생산의 필요에 따라 에탄과 염화물의 비율을 조절함으로써 에틸렌을 생성함과 동시에 일부 아세틸렌 및 비닐 클로라이드를 부산물로 생성할 수 있다.
본 발명은 아래의 기술방안에 의해 실현된다.
에탄의 염소화 및 탈수소화 방법에 있어서, 저비등점 금속 염화물을 C2H6과 혼합 반응시켜, 저비등점 금속 염화물을 액체 상태의 저융점 금속으로 환원시키고, C2H6이 염소화 및 탈수소화되면 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스를 얻는다.
바람직하게는, 상기 저비등점 금속 염화물은 반응 온도에서 기체 상태이고, 반응 온도에서 H2에 의해 액체 상태의 저융점 금속 및 염화수소로 환원될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 저비등점 금속 염화물은 BiCl3 또는 SnCl2이다.
바람직하게는, 반응 온도는 500~800℃이다. 더욱 바람직하게는, 반응 온도는 550~650℃이다.
반응 온도는 500~600℃, 600~650℃, 650~700℃ 또는 700~800℃일 수 있다.
바람직하게는, 상기 저비등점 금속 염화물의 염소 원소와 C2H6의 몰비는 1~4:1이다.
상기 저비등점 금속 산화물의 염소 원소와 C2H6의 몰비는 1~2:1, 2~3:1 또는 3~4:1일 수 있다.
바람직하게는, C2H6의 전환율이 50~99.9%에 도달하도록 반응 시간을 조절한다.
C2H6의 전환율이 50~99.9%에 도달하도록 반응 시간을 조절하는 것은 다음의 방법을 통해 이루어진다: 단위시간 내에 탈수소화 테일 가스에서 염화수소를 제거한 후의 가스를 수집하여, 그 중 미반응한 에탄의 양을 측정하고, 하기 공식에 따라 C2H6의 전환율을 계산하고, C2H6의 전환율이 50% 미만이면, 반응 시간을 연장하여 전환율을 증가시킬 수 있고, 에탄의 유속을 감소시켜 반응 시간을 연장한다. C2H6의 전환율이 99.9%를 초과하면, 반응 시간을 단축하여 전환율을 감소시킬 수 있고, 에탄 유속을 증가시켜 반응 시간을 단축한다.
C2H6의 전환율 = 100% - 탈수소화 테일 가스에서 염화수소를 제거한 후 에탄의 몰농도.
바람직하게는, 상기 방법은 저융점 금속을 반응시켜 저비등점 금속 염화물을 얻고, 이를 피드백하여 C2H6과 혼합 반응시키는 단계를 더 포함한다.
더욱 바람직하게는, 저융점 금속을 반응시켜 저비등점 금속염화물을 얻는 방법은 하기 방법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법이다.
방법 1: 저융점 금속을 염소 가스와 반응시켜, 저비등점 금속 염화물을 얻는다.
방법 2: 저융점 금속을 산소 또는 공기와 반응시켜, 금속 산화물을 얻고, 금속 산화물이 C2H6의 염소화 및 탈수소화 후 얻은 HCl을 흡수하여, 저비등점 금속 염화물을 얻는다.
방법 3: 저비등점 금속 염화물이 SnCl2일 경우, SnCl2의 환원에 의해 얻은 저융점 Sn을 염산과 반응시켜, 저비등점 금속 염화물인 SnCl2 및 H2를 얻는다.
바람직하게는, 상기 방법은 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스는, 하기 방법 중에서 선택되는 어느 하나의 방법에 의한 HCl을 이용하는 단계를 더 포함한다.
방법 1: 물로 HCl을 흡수하여 염산 생성물을 제조한다.
방법 2: HCl을 C2H4와 산화 및 염소화시켜 디클로로에탄 생성물을 얻는다.
방법 3: HCl을 산소 또는 공기와 촉매 반응시켜 Cl2로 산화시키고, 이를 피드백하여 저융점 금속과 반응시켜 저비등점 금속 염화물을 얻는다.
바람직하게는, HCl이 분리된 혼합 가스를 더 분리시켜 C2H4, C2H2 및 C2H3Cl 생성물을 각각 얻는다. HCl이 분리된 혼합 가스는 정류와 같은 일반적인 분리 방법을 통해 각각 C2H4, C2H2 및 C2H3Cl 생성물을 얻을 수 있다.
본 발명의 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법의 기본원리는 아래와 같다.
본 발명은 하기 유익한 효과 중 적어도 하나를 갖는다.
(1) 저비등점 금속 염화물을 탈수소화 재료로 하여 에탄과 염소화 및 탈수소화를 진행하고, 기상 반응을 이용하며, 반응 속도가 빠르고, 효율이 높고, 몇 초 내에 순간적으로 반응을 완료하므로, 대규모 공업화 생산에 적합하다.
(2) 반응 중간체는 액체 상태의 저융점 금속이며, 과정 중 수송 및 분리가 용이하고, 반응 장치가 간단하고 실용적이다.
(3) C2H6의 1회 통과 당 전환율을 조절하여, 서로 다른 비율의 C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 얻을 수 있다. C2H6의 1회 통과 당 전환율은 98% 이상일 수 있으며, 에틸렌이 목표 생성물일 경우, 에틸렌의 선택성은 95% 이상에 도달할 수 있다. 심도 깊은 탈수소화(deep dehydrogenation)를 이용할 경우, C2H2 또는 C2H3Cl을 10% 이상 얻을 수 있으며, 또한 C2H3Cl을 직접적으로 합성하는 효과적인 방법이다.
(4) 금속의 산화 또는 염소화 반응에서 발생하는 열은 염화물의 기화 및 에탄의 탈수소화 반응에 직접 사용될 수 있어, 에너지를 절약할 수 있다.
이하, 특정 구체적 실시예를 통해 본 발명의 기술방안을 설명한다. 본 발명에서 언급한 하나 이상의 방법 단계는 상기 조합 단계 전후에 다른 방법 단계가 존재하거나 또는 상기 명시적으로 언급된 단계 사이에 다른 방법 단계가 삽입될 수 있음을 배제하지 않는다는 것을 이해해야 한다. 하기 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 제한하지 않는다는 것도 이해해야 한다. 또한, 별도의 설명이 없는 한, 각 방법 단계의 번호는 단지 각 방법 단계를 구분하기 위한 것으로서, 각 방법 단계의 배열 순서를 한정하거나 본 발명의 실시 가능한 범위를 한정하기 위한 것이 아니며, 각 방법 단계의 상대적 관계의 변경 또는 조절은, 기술적 내용의 실질적인 변화가 없는 한 본 발명의 실시 가능한 범위에 속한 것으로 간주해야 한다.
실시예 1
(1) BiCl3 증기를 C2H6과 혼합하고, C2H6의 전환율이 50%가 되도록 반응 시간을 조절하고, BiCl3의 염소 원소와 C2H6의 몰비는 1:1이고, 반응 온도는 500℃이다. C2H6이 염소화 및 탈수소화되면 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스를 얻고, BiCl3은 액체 상태의 Bi로 환원된다.
(2) 염소 가스를 단계(1)에서 얻은 금속 Bi 용융액에 통과시켜, Bi를 BiCl3으로 전환시킨 후 계속하여 에탄과 반응시킨다.
(3) 단계(1)에서 얻은 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스 중의 HCl이 물에 흡수되면, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스를 얻고, 동시에 염산을 부산물로 생성하며, 에탄을 염소화 및 탈수소화하여 얻은 테일 가스에서 HCl을 제거한 후의 주요 성분은 표 1을 참고하길 바란다.
실시예 2
(1) BiCl3 증기를 C2H6과 혼합하고, C2H6의 전환율이 74%가 되도록 반응 시간을 조절하고, BiCl3의 염소 원소와 C2H6의 몰비는 2:1로 조절하고, 반응 온도는 600℃이다. C2H6이 염소화 및 탈수소화되면 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스를 얻고, BiCl3은 액체 상태의 Bi로 환원된다.
(2) 염소 가스를 단계(1)에서 얻은 금속 Bi 용융액에 통과시켜, Bi가 Bi2O3으로 전환되도록 하고, Bi2O3이 단계(1)에서 얻은 HCl을 흡수하여 얻은 BiCl3을 계속하여 에탄과 반응시킨다.
(3) 단계(1)에서 얻은 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스 중의 HCl을 Bi2O3층을 통해 흡수시켜, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl 등의 혼합 가스를 얻게 되고, 에탄을 염소화 및 탈수소화하여 얻은 테일 가스에서 HCl을 제거한 후의 주요 성분은 표 2를 참고하길 바란다.
실시예 3
(1) BiCl3 증기를 C2H6과 혼합하고, C2H6의 전환율이 97%가 되도록 반응 시간을 조절하고, BiCl3의 염소 원소와 C2H6의 몰비는 3:1이고, 반응 온도는 650℃이다. C2H6이 염소화 및 탈수소화되면 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스를 얻고, BiCl3은 액체 상태의 Bi로 환원된다.
(2) 염소 가스를 단계(1)에서 얻은 금속 Bi 용융액에 통과시켜, Bi를 Bi2Cl3으로 전환시킨 후, 계속하여 에탄과 반응시킨다.
(3) 단계(1)에서 얻은 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스 중의 HCl이 물에 흡수되면, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl 등의 혼합 가스를 얻고, 동시에 염산을 부산물로 생성하며, 에탄을 염소화 및 탈수소화하여 얻은 테일 가스에서 HCl을 제거한 후의 주요 성분은 표 3을 참고하길 바란다.
실시예 4
(1) BiCl3 증기를 C2H6과 혼합하고, C2H6의 전환율이 98%가 되도록 반응 시간을 조절하고, BiCl3의 염소 원소와 C2H6의 몰비는 4:1이고, 반응 온도는 700℃이다. C2H6이 염소화 및 탈수소화되면 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스를 얻고, BiCl3은 액체 상태의 Bi로 환원된다.
(2) 염소 가스를 단계(1)에서 얻은 금속 Bi 용융액에 통과시겨, Bi가 Bi2O3으로 전환되도록 하고, Bi2O3이 단계(1)에서 얻은 HCl을 흡수하여 얻은 BiCl3을 계속하여 에탄과 반응시킨다.
(3) 단계(1)에서 얻은 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스 중의 HCl이 Bi2O3층을 통해 흡수되면, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl 등의 혼합 가스를 얻고, 에탄을 염소화 및 탈수소화하여 얻은 테일 가스에서 HCl을 제거한 후의 주요 성분은 표 4를 참고하길 바란다.
실시예 5
(1) SnCl2 증기를 C2H6과 혼합하고, C2H6의 전환율이 77%가 되도록 반응 시간을 조절하고, SnCl2의 염소 원소와 C2H6의 몰비는 2:1이고, 반응 온도는 800℃이다. C2H6이 염소화 및 탈수소화되면 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스를 얻고, SnCl2은 액체 상태의 Sn으로 환원된다.
(2) 단계(1)에서 얻은 금속 주석을 단계(1)에서 얻은 염산과 반응시켜 얻은 SnCl2를 계속하여 에탄과 반응시킨다.
(3) 단계(1)에서 얻은 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스 중의 HCl이 물에 흡수되면, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl 등의 혼합 가스를 얻고, 동시에 염산을 부산물로 생성하며, 에탄을 염소화 및 탈수소화하여 얻은 테일 가스에서 HCl을 제거한 후의 주요 성분은 표 5를 참고하길 바란다.
이상의 내용은, 본 발명의 바람직한 실시예일 뿐이며, 본 발명을 어떤 형식적 및 실질적으로 제한하기 위한 것이 아니며, 당업자는 본 발명의 방법을 벗어나지 않는다는 전제하에서, 변경 및 보충을 할 수 있으며, 이러한 변경 및 보충도 본 발명의 보호범위에 속한다. 당업자가 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않는 상황에서, 상기 공개된 기술 내용을 이용하여 할 수 있는 변경, 보정 및 추가 등 동등한 변형은 본 발명의 등가 실시예이다. 동시에, 본 발명의 실질적 기술에 따라 상기 실시예에 대해 진행한 어떠한 동등한 변화의 변경, 보정 및 추가도 모두 본 발명의 기술 사상의 범위에 속한다.
Claims (12)
- 기체 상태인 저비등점 금속 염화물을 C2H6과 반응 온도에서 혼합하는 단계;
상기 저비등점 금속 염화물을 액체 상태의 저융점 금속으로 환원하는 단계; 및
C2H6을 염소화 및 탈수소화하여 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스를 얻는 단계
를 포함하며,
상기 저비등점 금속 염화물은 BiCl3 또는 SnCl2인, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 반응 온도는 500~800℃인, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 제1항에 있어서,
상기 저비등점 금속 염화물 중의 염소 대 C2H6의 몰비는 1:1 내지 4:1인, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 제1항에 있어서,
C2H6의 전환율이 50~99.9 wt%에 도달하도록 반응 시간을 조절하는 단계를 추가로 포함하는, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 제1항에 있어서,
저융점 금속을 염소 소스와 반응시켜 저비등점 금속 염화물을 얻는 단계; 및
기체 상태인 저비등점 금속 염화물을 C2H6과 혼합하는 단계를 추가로 포함하는, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 제1항에 있어서,
저융점 금속을 산소 또는 공기와 반응시켜, 금속 산화물을 얻는 단계; 및
상기 금속 산화물을 염소 소스와 반응시켜, 저비등점 금속 염화물을 얻는 단계를 추가로 포함하는, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 제1항에 있어서,
HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스내 HCl을 물로 흡수하여, 염산 생성물을 얻는 단계를 추가로 포함하는, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 제8항에 있어서,
상기 HCl을 분리한 후의 혼합 가스는 추가로 분리되어 C2H4 생성물, C2H2 생성물 및 C2H3Cl 생성물을 얻는, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 제7항에 있어서,
상기 염소 소스는 HCl, C2H6, C2H4, C2H2 및 C2H3Cl을 함유한 혼합 가스로부터 분리된 HCl을 포함하는, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 제6항에 있어서,
상기 저융점 금속이 Sn이고, 상기 저비등점 금속 염화물이 SnCl2이며, 상기 염소 소스는 염산인, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법. - 제1항에 있어서,
상기 액체 상태의 저융점 금속이 용융 상태의 저융점 금속인, 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510630923.XA CN105152835B (zh) | 2015-09-29 | 2015-09-29 | 一种乙烷氯化脱氢的方法 |
CN201510630923X | 2015-09-29 | ||
PCT/CN2016/082022 WO2017054460A1 (zh) | 2015-09-29 | 2016-05-13 | 一种乙烷氯化脱氢的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20180036915A KR20180036915A (ko) | 2018-04-10 |
KR102044350B1 true KR102044350B1 (ko) | 2019-11-13 |
Family
ID=54793948
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020177030384A KR102044350B1 (ko) | 2015-09-29 | 2016-05-13 | 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10138181B2 (ko) |
EP (1) | EP3357899B1 (ko) |
JP (1) | JP6505941B2 (ko) |
KR (1) | KR102044350B1 (ko) |
CN (1) | CN105152835B (ko) |
CA (1) | CA2982507A1 (ko) |
RU (1) | RU2679911C1 (ko) |
WO (1) | WO2017054460A1 (ko) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105152835B (zh) | 2015-09-29 | 2017-01-11 | 厦门中科易工化学科技有限公司 | 一种乙烷氯化脱氢的方法 |
CN110142006B (zh) * | 2019-05-14 | 2021-10-15 | 厦门中科易工化学科技有限公司 | 一种烷烃类气体高温氯化脱氢的装置及使用方法 |
KR102544676B1 (ko) | 2020-10-21 | 2023-06-20 | 한국화학연구원 | 알킬할라이드로부터 경질 올레핀 제조용 촉매 및 이를 이용한 경질올레핀 제조방법 |
CN113024343A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-25 | 德州实华化工有限公司 | 一种乙烷制乙烯的系统及其制备方法及其应用 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104529688A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-04-22 | 中科易工(上海)化学科技有限公司 | 一种连续由乙烷制乙烯的方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2140547A (en) * | 1936-08-26 | 1938-12-20 | Dow Chemical Co | Chlorination of ethane |
JPS5083303A (ko) * | 1973-11-27 | 1975-07-05 | ||
US4207267A (en) | 1974-01-30 | 1980-06-10 | Schindler Harvey D | Dehydrochlorination of 1,2-dichloroethane |
DE3503664A1 (de) * | 1985-02-04 | 1986-08-07 | Akzo Gmbh, 5600 Wuppertal | Verfahren zur herstellung von ethylen-ethan-gemischen |
DE10159615A1 (de) * | 2001-12-05 | 2003-06-12 | Basf Ag | Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan |
CN101302138B (zh) * | 2008-06-25 | 2011-01-19 | 中科易工(厦门)化学科技有限公司 | 一种氯乙烯的制备方法 |
CN104016822B (zh) * | 2014-06-25 | 2015-11-04 | 厦门中科易工化学科技有限公司 | 一种乙烷制备乙烯或二氯乙烷的方法 |
CN105016952B (zh) | 2015-06-12 | 2017-01-11 | 中科易工(上海)化学科技有限公司 | 一种乙烷脱氢的方法 |
CN105152835B (zh) | 2015-09-29 | 2017-01-11 | 厦门中科易工化学科技有限公司 | 一种乙烷氯化脱氢的方法 |
CN105330501B (zh) | 2015-11-13 | 2017-09-01 | 厦门中科易工化学科技有限公司 | 一种甲烷氯化偶联的方法 |
-
2015
- 2015-09-29 CN CN201510630923.XA patent/CN105152835B/zh active Active
-
2016
- 2016-05-13 CA CA2982507A patent/CA2982507A1/en active Pending
- 2016-05-13 EP EP16850085.8A patent/EP3357899B1/en active Active
- 2016-05-13 KR KR1020177030384A patent/KR102044350B1/ko active IP Right Grant
- 2016-05-13 JP JP2018502312A patent/JP6505941B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2016-05-13 RU RU2017136187A patent/RU2679911C1/ru active
- 2016-05-13 US US15/560,397 patent/US10138181B2/en active Active
- 2016-05-13 WO PCT/CN2016/082022 patent/WO2017054460A1/zh active Application Filing
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104529688A (zh) * | 2014-12-11 | 2015-04-22 | 中科易工(上海)化学科技有限公司 | 一种连续由乙烷制乙烯的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2982507A1 (en) | 2017-04-06 |
KR20180036915A (ko) | 2018-04-10 |
US10138181B2 (en) | 2018-11-27 |
RU2679911C1 (ru) | 2019-02-14 |
WO2017054460A1 (zh) | 2017-04-06 |
EP3357899A1 (en) | 2018-08-08 |
US20180065902A1 (en) | 2018-03-08 |
JP6505941B2 (ja) | 2019-04-24 |
JP2018511657A (ja) | 2018-04-26 |
CN105152835B (zh) | 2017-01-11 |
CN105152835A (zh) | 2015-12-16 |
EP3357899A4 (en) | 2019-05-15 |
EP3357899B1 (en) | 2021-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102044350B1 (ko) | 에탄의 염소화 및 탈수소화 방법 | |
CN105622369B (zh) | 一种环丙基甲基酮的制备方法 | |
US10035740B2 (en) | Multi-stage oxidative dehydrogenation process with inter-stage cooling | |
EA015307B1 (ru) | Способ получения 1,2-дихлорэтана | |
US9045385B2 (en) | Conversion of propane to propylene | |
CN108025998A (zh) | 烷烃氧化脱氢 | |
CN102267863A (zh) | 一种以二氯乙烷为原料生产三氯乙烯和四氯乙烯的方法 | |
CN104016822B (zh) | 一种乙烷制备乙烯或二氯乙烷的方法 | |
WO2002088103A1 (fr) | Procede de fabrication d'oxyde de propylene | |
CN109071380B (zh) | 混合甲烷/乙烷流的转化 | |
CN114436757A (zh) | 一种处理α,α-二甲基苄醇氢解产物的方法、系统与应用 | |
CN105330501B (zh) | 一种甲烷氯化偶联的方法 | |
CN114835564B (zh) | 缩合法生产光引发剂uv-1173的方法 | |
CN104529688B (zh) | 一种连续由乙烷制乙烯的方法 | |
CN110845296A (zh) | 一种制备炔基化合物的方法 | |
CN111874873A (zh) | 一种反应精馏制备生产硫酰氯的工艺 | |
CN106431899B (zh) | 一种制备左旋薄荷基甲酸的方法 | |
US20190100478A1 (en) | Process for butadiene production via oxidative dehydrogenation followed by direct dehydrogenation | |
CN105016952A (zh) | 一种乙烷脱氢的方法 | |
CN106588559B (zh) | 一种用于制备1,2-二氯乙烷的乙烯氯化剂及其用途和1,2-二氯乙烷的制备方法 | |
JPS6131086B2 (ko) | ||
CN114685362A (zh) | 一种2-甲基吡啶的分离方法 | |
KR20190102999A (ko) | 1,3-부타디엔의 제조방법 | |
CN115784834A (zh) | 一种3,3,3-三氟丙烯的制备方法 | |
CN104098420A (zh) | 一种异丁烷氯代制异丁烯的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |