KR19980702341A - 옥시염소화 장치 및 그 사용방법 - Google Patents

Abstract

에틸렌, 염화수소 및 산소 또는 산소 함유 가스(옥시염소화물)로부터 1,2 디클로로에탄의 제조방법은 바람직하게는 촉매-유체화 베드용 하측판, 촉매-유체베드내에서 판위에 제공된 제 1 가스 흡입 덕트(분배 파이프)(4)를 갖는 반응기내에서 행해진다. 제 1 가스 흡입 덕트에는 반응기의 전체 단면에 걸쳐 분포된 노즐(5)이 제공되고, 이들 노즐은 판아래의 제 2 가스 흡입 덕트(7)를 통해 들어간 후 촉매를 유체화하는 가스흐름의 방향과 반대의 방향으로 배출가스흐름을 도입하는 파이프(6)로 개방된다.

Description

옥시염소화 장치 및 그 사용방법

옥시염소화는 형성될 염화수소 및 산소 또는 산소 함유 가스, 1,2-디클로로에탄(EDC)과 에틸렌의 반응을 의미하는 것으로 한다. 이 경우에 사용된 염화수소는 통상적으로 염화비닐을 생성하기 위해 EDC의 열분해로 생성된 염화 수소이다.

옥시염소화에 있어서, 사용은 알루미나 등의 먼지와 같은 미세한 지지체위에 특히 할로겐화 금속, 바람직하게는 염화구리를 함유하는 촉매로 만들어진다. 이 경우의 촉매 입자는 약 50㎛의 평균 직경을 가지며, 유체 베드를 형성하고, 유체베드는 불활성 가스의 일부가 적절하다면, 반응 가스흐름에 의해서만 지지되거나, 또는 순환 가스 흐름에 의해서 부가적으로 지지된다. 이 공정에서, 반응열은 유체베드내에 분포되고 냉각면에서 제거되고, 유체 베드 반응기내에서 균일한 온도분포를 달성한다. 이 경우에 있어서, 촉매 입자는 고내마모성을 가진다. 이러한 성질은 기본적으로 지지 재료에 의해 주어지고, 지지 재료는 상기한 알루미나외에, 실리카, 규조토 또는 경석이 또한 사용된다. 내마모성이 적당하지 않으면, 촉매입자는 특히 가스흡입장치의 가스분사에 의해 분쇄되고, 이렇게 하여 생긴 촉매지지먼지는 상향가스흐름에 의해 옥시염소화 반응기로부터 배출된다. 이것은 단지 촉매손실을 일으킬 뿐만 아니라, 장치내에서의 마모를 증가시킨다.

한편, 내마모성지지 재료의 사용은 빈번한 교환을 야기하는 가스 흡입장치의 마모의 증가를 수반하고, 이것은 제조 중지로 인하여 상당한 지출 및 비용을 초래한다.

촉매입자의 안정성간의 필요한 균형과 이렇게 야기된 마멸외에, 또한 촉매입자는 촉매입자에 의해 야기된 덩어리가 유체베드의 방해로 이어지므로, 촉매입자는 덩어리가 되면 안된다는 것이 추가로 보장되어야 한다. 결과는 대응적으로 보다 덜 바람직한 반응경로, 가능하게는 장치, 예를 들면 유체베드위의 먼지 분리용 집진장치 또는 이들 집진장치로부터 유체베드로 먼지를 복귀시키기 위한 하행 파이프에서의 압축점에서 방해물을 갖는 유체베드에 불균일 온도분포가 있다. 이러한 덩어리 경향은 특히 촉매의 성질과 촉매지지체상의 분포외에, 유체베드내의 반응가스의 농도에 의존한다.

WO 94/19099호에는 반응기(1), 유체 베드 촉매(3)용 하측판(2), 노즐(5)을 포함하는 가스입구(분배관)(4), 흐름방향에서의 수평성분을 기존 가스흐름으로 부여하는 관(6)으로 개방하는 노즐(5), 및 하측판(2)아래의 가스입구(9)를 포함하는 옥시염소화 장치가 개시되어 있다.

최선의 실시예는 상기 관에 초점이 맞추어져 있고, 상기 관으로 노즐이 개방되고, 단부에 배출공, 또는 임의의 각에서 위쪽으로 또는 수평방향에서, 또는 임의의 각에서 아래쪽으로 향하는 이들 관을 가진 안내장치를 포함하고, 이들 관은 촉매베드내에서 끝이 개방되고, 또는 이들 관 또는 인접하는 관의 배출공은 유출가스분사가 서로 정면으로 만나지 않고 인접하는 관과 만나지 않도록 배열되어 있다. 다른 최선의 실시예는 하측판을 지나는 관에 초점이 맞추어져 있고, 여기서 관 노즐은 하측판아래에 배열되지만, 관의 하측 단부위를 지나고 있고, 이들 노즐은 바람직하게는 문제의 관의 하반부에 설치되고, 특히 하측단으로부터 약 하나의 튜브직경거리에 설치된다.

장기간 운전 및 재료 처리량을 갖는 이러한 공지의 장치는 가스 흡입장치내에서 소정의 마모가 나타나는 것을 발견하였다. 놀랍게도, 또한 이러한 마모가 일어나지 않고, 노즐이 개방되는 관이 유체베드의 형태로 촉매를 유지하는 가스 흐름과 반드시 반대로 기존 가스 흐름을 도입하면 상당히 감소된 범위에서 일어난다는 것을 발견하였다.

본 발명은 옥시염소화 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 옥시염소화 장치의 단면도.

본 발명은,

- 반응기(1)와,

- 촉매 유체 베드(3)용 하측판(2)와,

- 상기 하측판(2)위 및 촉매 유체 베드(3)내에 있고, 가스 입구는 반응기(1)의 전체 단면에 걸쳐 분포된 노즐(5)을 포함하는 가스 유입 분배관(4)과,

- 촉매를 유동화하는 가스 흐름에 대하여 반드시 역흐름으로 기존 가스흐름을 도입하는 관(6)으로 개방하는 노즐(5)과,

- 하측판(2)아래의 가스입구(7)를 포함하는, 옥시염소화용 장치에 관한 것이다.

본 발명의 장치는 바람직하게는 반응기(1)의 단면 전체에 걸쳐 균일하게 분포된, 동수의 관(6)을 다수개의 관(8) 반대쪽에 배열하도록 설계된다. 각 관(8,6)의 정렬은 특히 반응가스의 양을 관(8,6)과 상호 일치시킨다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 동수의 관(8,6)은 서로 어긋나게 위치된다. 이러한 기하학은 관(8)으로부터 상승하는 가스흐름으로 인한 관(6)의 부식을 최저로 한다. 더욱이, 이러한 장치는 관(8,6)으로부터 촉매 유체 베드(3)로 유입하는 반응물이 촉매와의 친밀한 접촉으로 즉시 노출가능하게 한다. 이러한 수단에 의해, EDC의 형성방향에서의 원하는 반응이 촉진되고, 부가적인 반응, 예를 들면 산소에 의한 에틸렌의 산화가 억제된다.

이러한 장치의 다른 실시예는 그 설계 및 구성을 보다 자유롭게 한다. 이 경우에 있어서, 관(6)의 수는 관(8)의 수와 상이하다. 그러나, 이러한 경우에도, 반응기(1)의 단면에 걸친 이들 관의 가능한 최대 균일 분포는 중요하다. 이러한 형태는 고비용을 예견하는, 관(8)을 동시에 적용하지 않고, 기존의 반응기에 있어서 관(6)의 수를 변경시키는 것을 가능하게 한다.

본 발명은 다음의 예에서 보다 상세히 설명될 것이다.

예

도 1에 따른 장치가 사용된다 160℃로 예열된 반응물이 기체 상태로 직경 2.8m, 높이 26m의 반응기(1)내로 도입된다. 5974㎏/h의 염화수소와 1417㎏/h의 산소 혼합물이 가스입구(4)를 지나 노즐(5)과 튜브(6)를 통해 촉매 유체 베드(3)로 흐른다. 노즐(5)은 상이한 직경을 가지므로, 가능한 한 균일한 가스 분포가 모든 노즐(5)에서 반응기(1)의 단면에 걸쳐 달성된다. 개개의 노즐까지 가스 입구에 따른 다양한 압력강하를 보상하기 위해, 노즐(5)의 직경은 8.6㎜에서 9.3㎜ 및 또한 10㎜로 가스입구(4)의 하류방향으로 증가한다. 내경 40㎜의 관(6)은 300㎜의 길이를 가진다. 2380㎏/h의 에틸렌은 가스입구(7)와 노즐(9)을 포함하는 튜브(8)를 경유하여 하측판(2)를 지나 흐른다. 반응기(1)내에는 촉매 염화 구리(11)가 촉매 유체 베드(3)형태로 알루미나 지지체상에 위치된다. 상기 반응물은 이러한 유체베드에 도입된다. 유체베드를 유동화하기 위해, 8780㎏/h의 순환가스흐름이 가스입구(7)와 관(8)을 경유하여 하측판(2)를 지나 반응기(1)에 추가로 흐른다. 관(8)의 하측단은 하측판(2)과 높이가 같다. 상기 하측판과 관(6)의 하측단사이의 거리는 400㎜이다. 이러한 영역에서, 반응물은 반응기 단면에 분포되고, 각 반응물과 촉매사이의 혼합영역을 형성한다. 에틸렌과 순환가스는 반응기내에서 저부로부터 상부로 흐른다. 이러한 경로위에서, 이들은 염솨수소 및 산소와 만나고, 존재하는 촉매와 상호작용하여 EDC와 물을 형성한다. 이 경우에 생기는 238.5kJ/mol의 반응열은 촉매 유체 베드(3)를 통해 물이 183℃에서 증발하는 냉각 코일(12)로 간다. 반응온도는 반응기내의 게이지 압력 3.2bar에서 225℃이다. 반응생성물과 순화가스를 포함하는, 반응기 상부에서의 가스흐름은 또다른 처리(도면에 도시되지 않음)를 위해 3개의 집진장치를 통해 반응기를 벗어난다. 직렬로 연결된 3개의 집진장치는 촉매 유체 베드위의 반응기 상부에서의 가스 흐름으로부터 비말 동반된 촉매 먼지를 분리하기 위해 작용한다.

내용없음

Claims (8)

1. 옥시염소화 장치에 있어서,

   - 반응기(1)와,

   - 촉매 유체 베드(3)용 하측판(2)과,

   - 하측판(2)위 및 촉매 유체 베드(3)내에 있고, 반응기(1)내의 전체 단면에 걸쳐 분포된 노즐(5)을 포함하는 가스 유입 분배관(4)과,

   - 촉매를 유동화하는 가스 흐름과 역방향으로 기존의 가스 흐름을 안내하는 관(6)으로 개방되는 노즐(5)과,

   - 하측판(2)아래의 가스입구(7)와,

   - 하측판(2)을 통과하는 관(8)을 포함하고,

   - 관(8)의 상단과 관(6)의 하단사이의 간격은 상기 관으로부터 각각 빠져나온 반응물과 촉매의 혼합이 상기 간격에서 가능한 한 조기에 일어날 수 있는 크기로 되어 있는 혼합영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 옥시염소화 장치.
2. 제 1항에 있어서, 하측판(2)을 통과하는 관(8)을 포함하고, 관 노즐(9)은 하측판(2) 아래, 관(8)의 하단위에 배열되는 것을 특징으로 하는 옥시염소화 장치.
3. 제 2항에 있어서, 노즐(9)은 노즐로부터의 가스 분사의 위쪽으로의 유속이 관(8)의 상단에 의해 관(8)의 각 단면에 걸쳐 균일하게 되는 관(8)의 상단으로부터의 거리에 설치되는 것을 특징으로 하는 옥시염소화 장치.
4. 제 3항에 있어서, 노즐(9)은 관(8)의 하단으로부터 하나의 관(8)직경만큼의 거리에 설치되는 것을 특징으로 하는 옥시염소화 장치.
5. 제 1항에 있어서, 관(6)의 길이는 노즐(5)로부터의 가스분사의 아랫쪽으로의 유속이 관(6)의 하단에 의해 관(6)의 각 단면에 걸쳐 균일하게 되도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 옥시염소화 장치.
6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서, 가스입구(4)를 통해 도입된 가스가 반응기(1)의 단면에 걸쳐 균일하게 분포되도록 노즐(5)은 상이한 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 옥시염소화 장치.
7. 제 1항 내지 제 6항중 어느 한항에 있어서, 관(8)의 상단과 관(6)의 하단사이의 간격은 관(4,6,8)과 하측판(2)의 높은 상호 침식응력이 발생하지 않도록 된 크기로 되어 있는 것을 특징으로 하는 옥시염소화 장치.
8. 1,2 디클로로에탄을 생성하기 위해 에틸렌과 염화 수소 및 산소 또는 산소함유가스의 반응을 위해 청구항 제 1 항 내지 제 7 항에 기재된 장치를 사용하는 방법.