LU102998B1 - Process and system for producing vinyl chloride from 1,2-dichloroethane - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, bei dem die für die thermische Spaltung erforderliche Wärme über ein flüssiges oder kondensierendes Wärmeträgermedium (4) zugeführt wird, wobei erfindungsgemäß das Wärmeträgermedium (4) mindestens teilweise mittels der bei der Oxidation von Wasserstoff (10), Ammoniak (11) oder eines Wasserstoff- Ammoniak-Gemisches anfallenden thermischen Energie aufgeheizt wird. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, umfassend mindestens einen Reaktor (1), in dem die thermische Spaltung erfolgt sowie mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung (6), mittels derer eine Erwärmung des Reaktionsmediums (13) in dem Reaktor (1) mittels des Wärmeträgermediums (4) erfolgt, wobei die mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung (6) dazu ausgelegt ist, eine Oxidation von Wasserstoff (10) und/oder Ammoniak (11), beispielsweise eine Verbrennung von Wasserstoff (10) und/oder Ammoniak (11) durchzuführen, wodurch thermische Energie erzeugt wird, mittels der das Wärmeträgermedium (4) erwärmt werden kann.The present invention relates to a method for producing vinyl chloride by catalytic thermal cleavage of 1,2-dichloroethane, in which the heat required for the thermal cleavage is supplied via a liquid or condensing heat transfer medium (4), wherein according to the invention the heat transfer medium (4) is at least is partially heated by means of the thermal energy generated during the oxidation of hydrogen (10), ammonia (11) or a hydrogen-ammonia mixture. The invention furthermore relates to a plant for the production of vinyl chloride by catalytic thermal splitting of 1,2-dichloroethane, comprising at least one reactor (1) in which the thermal splitting takes place and at least one first heating device (6) by means of which heating of the Reaction medium (13) in the reactor (1) takes place by means of the heat transfer medium (4), the at least one first heating device (6) being designed to carry out an oxidation of hydrogen (10) and/or ammonia (11), for example a combustion of Hydrogen (10) and / or ammonia (11) to be carried out, whereby thermal energy is generated, by means of which the heat transfer medium (4) can be heated.
Description
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Vinnolit GmbH & Co. KGVinnolit GmbH & Co. KG
Verfahren und Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid aus 1,2-DichlorethanProcess and system for producing vinyl chloride from 1,2-dichloroethane
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, bei dem die für die thermischeThe present invention relates to a process for the preparation of vinyl chloride by catalytic thermal decomposition of 1,2-dichloroethane, in which the catalysts required for the thermal
Spaltung erforderliche Wärme über ein flüssiges oder kondensierendes Wärmeträgermedium zugeführt wird. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Anlage zurThe heat required for splitting is supplied via a liquid or condensing heat transfer medium. The subject of the present invention is also a system for
Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, bei dem die für die thermische Spaltung erforderliche Wärme über ein flüssiges oder kondensierendes Wärmeträgermedium zugeführt wird, umfassend mindestens einen Reaktor, in dem die thermische Spaltung erfolgt, mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung, mittels derer eine Erwärmung des Wärmeträgermediums erfolgt und ein Leitungssystem zurProduction of vinyl chloride by catalytic thermal cleavage of 1,2-dichloroethane, in which the heat required for the thermal cleavage is supplied via a liquid or condensing heat transfer medium, comprising at least one reactor in which the thermal cleavage takes place, at least a first heating device, by means of which heats the heat transfer medium and provides a pipe system
Zuführung des erwärmten Wärmeträgermediums (4) in den Reaktor (1). Die mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung wird dabei mittels eines ohne die Entstehung von Kohlendioxid verbrennenden Brennstoffes, vorzugsweise Wasserstoff oder Ammoniak oder einesFeeding the heated heat transfer medium (4) into the reactor (1). The at least one first heating device is heated using a fuel that burns without producing carbon dioxide, preferably hydrogen or ammonia or one
Gemisches aus Wasserstoff und Ammoniak und besonders bevorzugt mittels Wasserstoff betrieben, d.h. die Erwärmung des Wärmeträgermediums erfolgt in der mindestens einen ersten Beheizungsvorrichtung mittels durch Oxidation von Wasserstoff oder eines anderen, ohne die Entstehung von Kohlendioxid verbrennenden Brennstoffs gewonnene thermischeMixture of hydrogen and ammonia and particularly preferably operated using hydrogen, i.e. the heat transfer medium is heated in the at least one first heating device by means of thermal fuel obtained by oxidizing hydrogen or another fuel that burns without the formation of carbon dioxide
Energie.Energy.
Die thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan zur Herstellung von Vinylchlorid, welches insbesondere zur Herstellung von Polyvinylchlorid benötigt wird, folgt der nachstehend wiedergegebenen Reaktionsgleichung:The thermal decomposition of 1,2-dichloroethane to produce vinyl chloride, which is particularly required for the production of polyvinyl chloride, follows the reaction equation shown below:
CzH4Cla > Cz2H:CI + HCI (1)CzH4Cla > Cz2H:CI + HCI (1)
Es handelt sich um eine endotherme Reaktion, wobei die Pyrolyse entweder katalysatorfrei in der Gasphase unter hohem Druck von 1 bis 3 MPa und bei einer Temperatur von 450 bis 600 °C erfolgen kann oder aber auch in katalytischen Verfahren, die es erlauben, die Pyrolyse bei niedrigeren Temperaturen durchzuführen.It is an endothermic reaction, whereby the pyrolysis can either take place without a catalyst in the gas phase under high pressure of 1 to 3 MPa and at a temperature of 450 to 600 ° C or in catalytic processes that allow pyrolysis lower temperatures.
Stand der TechnikState of the art
In der EP 0 264 065 A1 wird beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalysatorfreie thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan beschrieben, bei dem 1,2-For example, EP 0 264 065 A1 describes a process for producing vinyl chloride by catalyst-free thermal cleavage of 1,2-dichloroethane, in which 1,2-
Dichlorethan in einem ersten Behälter erwärmt wird, dann in einen zweiten Behälter überführt wird, indem es ohne weitere Erwärmung unter geringerem Druck als in dem ersten Behälter 1 verdampft wird und das gasförmige 1,2-Dichlorethan in einen Spaltofen eingespeist wird, in LU102998 dem die Spaltung zu Vinylchlorid und Chlorwasserstoff erfolgt. Die Temperatur des 1,2-Dichloroethane is heated in a first container, then transferred to a second container where it is evaporated without further heating under a lower pressure than in the first container 1 and the gaseous 1,2-dichloroethane is fed into a cracking furnace in which the cracking to vinyl chloride and hydrogen chloride takes place. The temperature of the 1,2-
Dichlorethans beträgt bei Verlassen des zweiten Behälters 220 °C bis 280 °C. In demDichloroethane is 220 °C to 280 °C when leaving the second container. In the
Spaltofen werden Rohre, in denen das 1,2-Dichlorethan thermisch gespalten wird, mittels eines fossilen Brennstoffs erhitzt. In der Strahlungszone des Spaltofens wird das gasförmige 1,2-Dichlorethan auf 525 °C bzw. 533 °C erhitzt.In a cracking furnace, pipes in which the 1,2-dichloroethane is thermally split are heated using a fossil fuel. In the radiation zone of the cracking furnace, the gaseous 1,2-dichloroethane is heated to 525 °C or 533 °C.
In der EP 0 264 065 A1 wird auch erwähnt, dass man zur Vorwärmung des flüssigen, frischen 1,2-Dichlorethans ein Temperiermedium verwenden kann, das seinerseits in derEP 0 264 065 A1 also mentions that a tempering medium can be used to preheat the liquid, fresh 1,2-dichloroethane, which in turn is used in the
Konvektionszone des Spaltofens mit dem Rauchgas, das die den Spaltofen heizendenConvection zone of the cracking furnace with the flue gas that heats the cracking furnace
Brenner erzeugen, erwärmt wird. Als Temperiermedium sind hierfür erhitzte hochsiedendeBurner generates, is heated. The temperature control medium for this is heated, high-boiling
Flüssigkeiten wie Mineralöl, Siliconöl oder geschmolzenes Diphenyl geeignet. Jedoch erfolgt auf diese Weise nur eine Vorwärmung auf eine Temperatur von 150 bis 220 °C, während dieLiquids such as mineral oil, silicone oil or molten diphenyl. However, this method only preheats to a temperature of 150 to 220 °C, while the
Pyrolyse selbst bei Temperaturen von etwa 530 °C erfolgt. Bei diesem bekannten Verfahren ist es somit nicht vorgesehen, die Pyrolyse bei Temperaturen im Bereich von 200 bis 400 °C durchzuführen und die gesamte dabei notwendige Erwärmung mit Hilfe eines flüssigenPyrolysis itself takes place at temperatures of around 530 °C. In this known process, it is therefore not intended to carry out the pyrolysis at temperatures in the range of 200 to 400 ° C and to carry out all the necessary heating with the help of a liquid
Wärmeträgermediums vorzunehmen.Heat transfer medium to be carried out.
In der Regel besteht ein Anlagenkomplex zur Produktion von Vinylchlorid aus - einer Anlage zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan aus Ethen und Chlor („Direktchlorierung“), oder - einer Anlage zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan aus Ethen, Chlorwasserstoff undAs a rule, a plant complex for the production of vinyl chloride consists of - a plant for the production of 1,2-dichloroethane from ethene and chlorine (“direct chlorination”), or - a plant for the production of 1,2-dichloroethane from ethene, hydrogen chloride and
Sauerstoff („Oxichlorierung“), - einer Anlage zur destillativen Reinigung von 1,2-Dichlorethan, - einer Anlage zur thermischen Spaltung des destillativ gereinigten 1,2-Dichlorethans zuOxygen (“oxychlorination”), - a plant for the distillative purification of 1,2-dichloroethane, - a plant for the thermal cracking of the distillatively purified 1,2-dichloroethane to
Vinylchlorid und Chlorwasserstoff und - einer Anlage zur destillativen Abtrennung des Chlorwasserstoffs und nicht umgesetzen 1,2-Dichlorethans sowie zur Reinigung des Vinylchlorids.vinyl chloride and hydrogen chloride and - a plant for the distillative separation of hydrogen chloride and unreacted 1,2-dichloroethane and for the purification of the vinyl chloride.
Der durch thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans gewonnene Chlorwasserstoff kann in die Oxichlorierungsanlage zurückgeführt und dort mit Ethen und Sauerstoff erneut zu 1,2-Dichlorethan umgesetzt werden.The hydrogen chloride obtained by thermal splitting of 1,2-dichloroethane can be returned to the oxychlorination plant and converted there again with ethene and oxygen to form 1,2-dichloroethane.
Weiterhin kann der oben beschriebene Anlagenkomplex eine Anlage zur Verbrennung flüssiger und/oder gasférmiger chlorierter Kohlenwasserstoffe umfassen. Letztere fallen imFurthermore, the plant complex described above can include a plant for the combustion of liquid and/or gaseous chlorinated hydrocarbons. The latter fall under
Prozess der Herstellung von Vinylchlorid als Nebenprodukte an und werden hauptsächlich bei der destillativen Reinigung von 1,2-Dichlorethan abgetrennt. Der bei der Verbrennung dieserProcess of vinyl chloride production as by-products and are mainly separated during the distillative purification of 1,2-dichloroethane. The
Substanzen entstehende Chlorwasserstoff wird entweder als wässrige Salzsäure an andere 2The resulting hydrogen chloride is passed on to other substances either as aqueous hydrochloric acid
Produktionsprozesse abgegeben oder ebenfalls in die Oxichlorierungsanlage zurückgeführt. LU102998Production processes or also returned to the oxychlorination plant. LU102998
Die Abwärme der Verbrennung wird bei bestehenden Verfahren zur Dampferzeugung genutzt.The waste heat from combustion is used to generate steam in existing processes.
Bei dem in der DE 102 52 891 A1 beschriebenen Verfahren zur Spaltung von 1,2-Dichlorethan in Vinylchlorid und Chlorwasserstoff wird ein Katalysator verwendet, der es erlaubt, dieIn the process described in DE 102 52 891 A1 for splitting 1,2-dichloroethane into vinyl chloride and hydrogen chloride, a catalyst is used which allows the
Betriebstemperatur bei der endothermen Spaltung zu senken. Jedoch wird auch bei diesemTo reduce the operating temperature during endothermic fission. However, this too
Verfahren der Rohrreaktor mit einem Primärenergieträger wie Öl oder Gas befeuert, wobei derProcess the tubular reactor is fired with a primary energy source such as oil or gas, whereby the
Ofen in eine Strahlungszone und eine Konvektionszone aufgeteilt ist. In der Strahlungszone wird die für die Pyrolyse erforderliche Wärme vor allem durch Strahlung der brennerbeheiztenFurnace is divided into a radiation zone and a convection zone. In the radiation zone, the heat required for pyrolysis is generated primarily by radiation from the burner
Ofenwände auf das Reaktionsrohr übertragen. In der Konvektionszone wird der Energieinhalt der heißen, aus der Strahlungszone austretenden Rauchgase durch konvektiveTransfer furnace walls to the reaction tube. In the convection zone, the energy content of the hot flue gases emerging from the radiation zone is converted by convective
Wärmeübertragung genutzt, wodurch das 1,2-Dichlorethan als Edukt der Pyrolysereaktion vorgewärmt, verdampft oder überhitzt werden kann.Heat transfer is used, whereby the 1,2-dichloroethane can be preheated, evaporated or overheated as a starting material for the pyrolysis reaction.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Maßnahmen zur Energieeinsparung bzw.Various measures to save energy or
Wärmerückgewinnung in Anlagen zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan bekannt. SolcheHeat recovery in plants for the production of 1,2-dichloroethane is known. Such
Maßnahmen führen zu einer deutlichen Senkung der Betriebskosten und tragen damit ganz wesentlich zur Wirtschaftlichkeit der Anlage sowie zur Verringerung des COz-AusstoBes derMeasures lead to a significant reduction in operating costs and thus contribute significantly to the economic efficiency of the system and to the reduction of CO2 emissions
Anlage bei. Dies sind beispielsweise Maßnahmen, welche die Reaktionswärme der exothermen Reaktionsschritte nutzen, um Wärmesenken im Prozess zu beheizen. In der WO 2014/108159 A1 werden verschiedene bekannte Maßnahmen zur Wärmerückgewinnung inThese are, for example, measures that use the reaction heat of the exothermic reaction steps to heat heat sinks in the process. WO 2014/108159 A1 describes various known measures for heat recovery in
Anlagen zur Herstellung von Vinylchlorid aufgezählt und dabei die entsprechendenPlants for the production of vinyl chloride and the corresponding
Literaturstellen genannt.mentioned literature references.
In der EP 0225 617 A1 wird ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch thermischeEP 0225 617 A1 describes a process for producing vinyl chloride by thermal
Spaltung von 1,2-Dichlorethan beschrieben, wobei erwähnt wird, dass bei der Durchführung dieses Verfahrens in einigen Fällen eine Rückgewinnung von Abwärme aus den Rauchgasen einer Spaltofenbefeuerung unter Erzeugung von Wasserdampf vorgesehen ist. Wegen der relativ niedrigen Rauchgastemperatur sind derartige Verfahren jedoch wenig wirtschaftlich. Die thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans erfolgt auch bei diesem Verfahren bei vergleichsweise hohen Temperaturen. Zunächst wird das Edukt vorgewärmt auf etwa 243 °C, dann teils durch Entspannen und teils durch Beaufschlagen mit Dampf verdampft und danach in einem Spaltofen bei Temperaturen zwischen 435 °C und 497 °C ohne Verwendung einesCleavage of 1,2-dichloroethane is described, whereby it is mentioned that when carrying out this process, in some cases recovery of waste heat from the flue gases of a cracking furnace firing with the generation of water vapor is provided. However, because of the relatively low flue gas temperature, such processes are not very economical. In this process, the thermal splitting of the 1,2-dichloroethane also takes place at comparatively high temperatures. First, the starting material is preheated to around 243 °C, then evaporated partly by relaxation and partly by applying steam and then in a cracking furnace at temperatures between 435 °C and 497 °C without using one
Katalysators thermisch gespalten. Eine Aufheizung mittels eines Wärmeträgeröls ist nicht vorgesehen und bei diesen Temperaturen auch nicht möglich.The catalyst is thermally decomposed. Heating using a heat transfer oil is not planned and is not possible at these temperatures.
In der EP 0 002 021 A1 wird ein Verfahren zur katalytischen Dehydrohalogenierung von 1,2-EP 0 002 021 A1 describes a process for the catalytic dehydrohalogenation of 1,2-
Dichlorethan zu Vinylchlorid beschrieben, bei dem man zeolithische Katalysatoren verwendet, die mit einer Lewis-Säure behandelt wurden. Bei Verwendung derartiger Katalysatoren gelingt es, die Reaktion bei erhöhtem Druck und Temperaturen im Bereich von 200 °C bis 400 °C und 3 somit erheblich niedrigeren Temperaturen als bei der herkömmlichen Pyrolyse von 1,2- LU102998Dichloroethane to vinyl chloride is described using zeolitic catalysts that have been treated with a Lewis acid. When using such catalysts, it is possible to carry out the reaction at elevated pressure and temperatures in the range from 200 ° C to 400 ° C and thus at significantly lower temperatures than in the conventional pyrolysis of 1,2-LU102998
Dichlorethan durchzuführen.To carry out dichloroethane.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zurThe object of the present invention is to provide an improved method for
Herstellung von Vinylchlorid durch thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Verringerung der Betriebskosten erzielt wird. Zudem ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die CO2-Bilanz eines Herstellungsverfahrens zur Herstellung vonTo provide production of vinyl chloride by thermal cracking of 1,2-dichloroethane, which achieves a reduction in operating costs. In addition, it is the object of the present invention to reduce the CO2 balance of a manufacturing process for the production of
Vinylchlorid zu verbessern.to improve vinyl chloride.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe liefert ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The solution to the aforementioned problem provides a process for producing vinyl chloride by catalytic thermal cleavage of 1,2-dichloroethane of the type mentioned at the beginning with the features of claim 1.
Erfindungsgemäß wird das flüssige oder kondensierende Wärmeträgermedium zumindest temporär mindestens teilweise mittels bei der Oxidation von Wasserstoff, Ammoniak oder eines Ammoniak-Wasserstoffgemisches anfallenden thermischen Energie aufgeheizt. Eine derartige Art des Betriebs ist CO2-neutral. Durch Verwendung von Katalysatoren zur thermischen Spaltung von 1,2-Dichlorethan kann der Temperaturbereich, in dem die Reaktion stattfindet, so weit zu niedrigeren Temperaturen, insbesondere in den Bereich von etwa 200 °C bis etwa 400 °C verschoben werden, dass der Reaktor, statt wie bisher durchAccording to the invention, the liquid or condensing heat transfer medium is at least partially heated at least temporarily by means of thermal energy generated during the oxidation of hydrogen, ammonia or an ammonia-hydrogen mixture. This type of operation is CO2-neutral. By using catalysts for the thermal splitting of 1,2-dichloroethane, the temperature range in which the reaction takes place can be shifted to lower temperatures, in particular in the range from about 200 ° C to about 400 ° C, that the reactor, instead of as before
Direktbefeuerung mit fossilen Brennstoffen, mittels eines Wärmeträgermediums beheizt werden kann. Als Reaktor kann statt eines Spaltrohrofens beispielsweise ein Rohrbündel-Direct firing with fossil fuels, can be heated using a heat transfer medium. Instead of a canned furnace, for example, a tube bundle can be used as a reactor.
Wärmeüberträger verwendet werden, bei dem die Rohre mit einem Katalysatorbett gefüllt sind und der Mantelraum von dem vorzugsweise im Kreislauf geführten Wärmeträgermedium durchströmt wird.Heat exchangers are used, in which the tubes are filled with a catalyst bed and the jacket space is flowed through by the heat transfer medium, which is preferably circulated.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens fällt zumindest ein Teil oder die Gesamtheit des zu oxidierenden Wasserstoffs in einer vorgeschalteten Elektrolyseeinheit an. Die Elektrolyseeinheit kann bevorzugt zurAccording to a preferred further development of the process according to the invention, at least part or all of the hydrogen to be oxidized is produced in an upstream electrolysis unit. The electrolysis unit can preferably be used for
Durchführung einer Chlor-Alkali-Elektrolyse eingerichtet sein. Das ebenfalls anfallendeTo carry out chlorine-alkali electrolysis. That also occurs
Chlorgas kann im Rahmen der Direktchlorierung im Produktionsprozess für Vinylchlorid eingesetzt werden. Alternativ kann die Elektrolyseeinheit auch für eine Wasserelektrolyse eingerichtet sein. In diesem Falle kann der anfallende Sauerstoff im Rahmen derChlorine gas can be used as part of direct chlorination in the production process for vinyl chloride. Alternatively, the electrolysis unit can also be set up for water electrolysis. In this case, the resulting oxygen can be used as part of the
Oxichlorierung eingesetzt werden. Schließlich kann die Elektrolyseeinheit auch für eineOxichlorination can be used. Finally, the electrolysis unit can also be used for one
Chlorwasserstoff-Elektrolyse eingerichtet sein. Bevorzugt wird dabei der bei der thermischenHydrogen chloride electrolysis should be set up. The preferred method is thermal
Spaltung von 1,2-Dichlorethan anfallende Chlorwasserstoff elektrochemisch gespalten und/oder das entstehende Chlorgas zur Chlorierung von Ethen im Herstellungsprozess wiederverwendet. 4The hydrogen chloride resulting from the splitting of 1,2-dichloroethane is split electrochemically and/or the resulting chlorine gas is reused for the chlorination of ethene in the manufacturing process. 4
Zudem ist vorteilhaft, dass die für die Reaktion benötigte Wärme mindestens temporär LU102998 teilweise durch Erwärmung des Wärmeträgermediums mittels Verbrennung des Wasserstoffs und/oder des Ammoniaks erhalten wird. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die für dieIt is also advantageous that the heat required for the reaction is obtained, at least temporarily, in part by heating the heat transfer medium by burning the hydrogen and/or ammonia. It can be provided that the for
Reaktion benötigte Wärme vollständig durch die Oxidation von Wasserstoff und/oderThe heat required for the reaction is completely removed by the oxidation of hydrogen and/or
Ammoniak erhalten wird.Ammonia is obtained.
Ebenso ist es möglich, dass das Wärmeträgermedium zumindest temporär teilweise durchIt is also possible for the heat transfer medium to pass through, at least temporarily
Oxidation von Wasserstoff und/oder Ammoniak anfallenden thermischen Energie und teilweise durch Verbrennung eines von diesen Brennstoffen verschiedenen Brennstoffs aufgeheizt wird.Oxidation of hydrogen and / or ammonia resulting thermal energy and partially heated by combustion of a fuel different from these fuels.
Diese bevorzugte Variante des Verfahrens sieht vor, dass man im Regelfall über eine erste mittels Wasserstoff und/oder Ammoniak beheizbare Beheizungsvorrichtung die für dieThis preferred variant of the process provides that, as a rule, a first heating device that can be heated by means of hydrogen and/or ammonia is used to heat the
Reaktion erforderliche Wärme zur Verfügung stellt, jedoch mindestens eine zweite, mittels eines von den vorgenannten Brennstoffen verschiedenen Brennstoffs betriebeneReaction provides the required heat, but at least a second one, operated by means of a fuel different from the aforementioned fuels
Beheizungsvorrichtung vorhanden ist, die man zumindest zeitweise nutzen kann. In diesenThere is a heating device that can be used at least temporarily. In these
Fällen kann man die erste Beheizungsvorrichtung drosseln oder gegebenenfalls für einen gewissen Zeitraum vollständig herunterfahren oder das Wärmeträgermedium so führen, dass es die erste Beheizungsvorrichtung strömungstechnisch umgeht.In some cases, you can throttle the first heating device or, if necessary, shut it down completely for a certain period of time or guide the heat transfer medium in such a way that it bypasses the first heating device in terms of flow.
Beispielsweise kann die Mindestens eine zweite Beheizungsvorrichtung alsFor example, the at least one second heating device can be as
Verbrennungsanlage zur Verbrennung von flüssigen und/oder gasförmigen chloriertenIncineration plant for the combustion of liquid and/or gaseous chlorinated
Kohlenwasserstoffen, wie sie in einer Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid alsHydrocarbons, such as those used in a plant for the production of vinyl chloride
Nebenprodukte anfallen, ausgebildet sein.by-products are generated.
Die Verwendung eines flüssigen oder kondensierenden Wärmeträgermediums für dieThe use of a liquid or condensing heat transfer medium for the
Bereitstellung der gesamten Reaktionswärme, die man zur pyrolytischen Spaltung des 1,2-Provision of the entire reaction heat required for the pyrolytic cleavage of the 1,2-
Dichlorethans benötigt, wird dadurch möglich, dass man die Reaktion in Gegenwart geeigneterDichloroethane is required, is made possible by carrying out the reaction in the presence of suitable
Katalysatoren durchführt, die eine erhebliche Absenkung der Reaktionstemperatur gegenüber herkömmlichen Verfahren ohne Katalyse ermöglichen. Bei Verwendung derartigerCatalysts are carried out, which enable the reaction temperature to be significantly reduced compared to conventional processes without catalysis. When using such
Katalysatoren kann die Reaktion beispielsweise von den bei herkömmlichen Verfahren üblichen Temperaturen in der Größenordnung von etwa 430 °C bis etwa 530 °C aufWith catalysts, the reaction can, for example, reach temperatures of the order of magnitude from about 430 °C to about 530 °C, which are common in conventional processes
Temperaturen im Bereich von insbesondere etwa 200 °C bis 400 °C abgesenkt werden. EineTemperatures in the range of about 200 °C to 400 °C can be reduced.
Aufheizung auf Temperaturen in diesem Bereich ist beispielsweise bei Verwendung einesHeating to temperatures in this range is possible, for example, when using a
Wärmeträgeröls oder gegebenenfalls einer Salzschmelze möglich. Als Katalysator kommen zum Beispiel Substanzen in Betracht, wie sie in der oben erwähnten EP 0002 021 A1 genannt sind.Heat transfer oil or, if necessary, a molten salt possible. Possible catalysts include, for example, substances such as those mentioned in the above-mentioned EP 0002 021 A1.
Ein Verfahren zur rein thermischen (unkatalysiert in einem Pyrolyseofen) oder thermisch- katalytischen EDC-Spaltung (unter Wärmezufuhr bei Verwendung eines Katalysators) besteht in der Regel aus den Teilschritten:A process for purely thermal (uncatalyzed in a pyrolysis furnace) or thermal-catalytic EDC cleavage (with the addition of heat when using a catalyst) usually consists of the following sub-steps:
- Vorwärmung flüssigen 1,2-Dichlorethans bis zur Verdampfungstemperatur bei dem LU102998 jeweils gegebenen Druck - Verdampfung des vorgewärmten 1,2-Dichlorethans - gegebenenfalls Überhitzung des dampfförmigen 1,2-Dichlorethans bis zum Bereich der Reaktionstemperatur (falls die vorherige Verdampfung nicht im Bereich der- Preheating liquid 1,2-dichloroethane up to the evaporation temperature at the given pressure LU102998 - Evaporation of the preheated 1,2-dichloroethane - if necessary, overheating of the vaporous 1,2-dichloroethane up to the reaction temperature range (if the previous evaporation is not in the range of
Reaktionstemperatur stattfand) - Spaltungsreaktion (rein thermisch oder thermisch unter Einsatz eines Katalysators) unter Wärmezufuhr.Reaction temperature took place) - cleavage reaction (purely thermal or thermal using a catalyst) with heat.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das neben der Beheizung der katalytisch- thermischen Spaltungsreaktion durch ein flüssiges oder kondensierendesThe subject of the invention is a process which, in addition to heating the catalytic-thermal cleavage reaction, uses a liquid or condensing
Wärmeträgermedium auch die Beheizung der vorgelagerten Vorwärmung, Verdampfung oderHeat transfer medium also the heating of the upstream preheating, evaporation or
Überhitzung des 1,2-Dichlorethans durch dieses Wärmeträgermedium ermöglicht. Dabei müssen nicht zwingend alle diese Schritte mittels des Wärmeträgermediums beheizt werden.Superheating of the 1,2-dichloroethane is made possible by this heat transfer medium. Not all of these steps necessarily have to be heated using the heat transfer medium.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Beheizung zumindest eines bis hin zu beliebigen Kombinationen der oben angeführten Teilschritte, wobei die einzelnen Teilschritte wiederum (apparativ) in einzelne Schritte unterteilt sein können. „Beheizung“ im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeutet die Übertragung vonThe method according to the invention includes heating at least one or any combination of the sub-steps listed above, whereby the individual sub-steps can in turn be divided (in terms of apparatus) into individual steps. “Heating” in the sense of the method according to the invention means the transfer of
Wärme an den Ausgangsstoff 1,2-Dichlorethan und/oder das Reaktionsgemisch durch einHeat to the starting material 1,2-dichloroethane and/or the reaction mixture by a
Wärmeträgermedium. Dabei kann der Ausgangsstoff 1,2-Dichlorethan erwärmt, verdampft und/oder überhitzt werden. Dem Reaktionsgemisch im Reaktor kann Wärme auf gleichbleibendem Temperaturniveau (isotherme Reaktionsführung) zugeführt werden. DasHeat transfer medium. The starting material 1,2-dichloroethane can be heated, evaporated and/or superheated. The reaction mixture in the reactor can be supplied with heat at a constant temperature level (isothermal reaction). The
Reaktionsgemisch kann sich auch weiter erwärmen, wobei die durch die Beheizung zugeführteReaction mixture can also heat up further, with the added by the heating
Wärme teilweise zur Deckung des Reaktionswärmebedarfs und teilweise zur weiterenHeat partly to cover the reaction heat requirement and partly to cover further
Aufheizung des Reaktionsgemisches verwendet wird. Schließlich kann die Wärmezufuhr zumHeating of the reaction mixture is used. Finally, the heat supply to the
Reaktionsgemisch durch Beheizung so eingestellt werden, dass zur Deckung desThe reaction mixture can be adjusted by heating so that the
Reaktionswarmebedarfs zumindest teilweise der fuhlbare Wärmeinhalt desReaction heat requirement at least partially the sensible heat content of the
Reaktionsgemisches verwendet wird und sich das Reaktionsgemisch im Reaktor im Vergleich zur Reaktoreintrittstemperatur abkühlt. Die Beheizung und auch die Übertragung von Wärme an den Ausgangsstoff 1,2-Dichlorethan erfolgt durch ein flüssiges Warmetragermedium unterReaction mixture is used and the reaction mixture cools in the reactor compared to the reactor inlet temperature. The heating and also the transfer of heat to the starting material 1,2-dichloroethane takes place using a liquid heat transfer medium
Abkühlung des Wärmeträgermediums bzw. unter Abnahme dessen fühlbaren Wärmeinhalts und/oder durch ein kondensierendes Warmetrdgermedium, das vorher mittels einerCooling of the heat transfer medium or with a decrease in its sensible heat content and / or by a condensing heat transfer medium, which was previously used by means of a
Beheizungsvorrichtung verdampft wurde.Heating device was evaporated.
Beheizungsvorrichtungen für das VVärmeträgermedium im Sinne des erfindungsgemäBenHeating devices for the heat transfer medium in the sense of the invention
Verfahrens sind einerseits Vorrichtungen (Beheizer und/oder Verdampfer oder Vorrichtungen, in denen eine Beheizer- und eine Verdampferfunktion kombiniert sind), die mittels Wasserstoff,On the one hand, the process includes devices (heaters and/or evaporators or devices in which a heater and an evaporator function are combined) that use hydrogen,
Ammoniak oder eines Ammoniak-Wasserstoffgemisches (erste Beheizungsvorrichtung) oder 6 eines fossilen Brennstoffs wie Heizöl oder vorzugsweise Erdgas (zweite LU102998Ammonia or an ammonia-hydrogen mixture (first heating device) or 6 a fossil fuel such as heating oil or preferably natural gas (second LU102998
Beheizungsvorrichtung) beheizt werden können. Andererseits sind dies mittels der Abwärme einer Anlage zur Verbrennung von Nebenprodukten einer Chemieanlage, vorzugsweise einerHeating device) can be heated. On the other hand, this is done using the waste heat from a plant for burning by-products of a chemical plant, preferably one
Anlage zur Verbrennung von Nebenprodukten eines Anlagenkomplexes zur Herstellung vonPlant for incinerating by-products of a plant complex for the production of
Vinylchlorid beheizte Wärmeübertragungsvorrichtungen (Beheizer und/oder Verdampfer oderVinyl chloride heated heat transfer devices (heaters and/or evaporators or
Vorrichtungen, in denen eine Beheizer- und eine Verdampferfunktion kombiniert sind). DemDevices in which a heater and an evaporator function are combined). Dem
Fachmann sind solche Vorrichtungen bekannt.Such devices are known to those skilled in the art.
In der Regel kann der Wärmebedarf einer Anlage zur katalytisch-thermischen Spaltung von 1,2-Dichlorethan nur teilweise durch die Verbrennung von Nebenprodukten desAs a rule, the heat requirement of a plant for the catalytic thermal decomposition of 1,2-dichloroethane can only be partially covered by the combustion of by-products of the
Anlagenkomplexes zur Herstellung von Vinylchlorid gedeckt werden. In einer bevorzugtenplant complex for the production of vinyl chloride. In a preferred one
Betriebsweise wird das Wärmeträgermedium daher zunächst mittels der Abwärme derIn operation, the heat transfer medium is therefore initially supplied with waste heat
Verbrennung von Nebenprodukten beheizt und die restliche erforderliche Wärmemenge wird durch Verbrennung von Wasserstoff, Ammoniak oder eines Wasserstoff-Ammoniak-Combustion of by-products is heated and the remaining amount of heat required is provided by combustion of hydrogen, ammonia or a hydrogen-ammonia
Gemisches in der ersten Beheizungsanlage zugeführt.Mixture in the first heating system.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das flüssige oder kondensierende Wärmeträgermedium in einem Kreislauf geführt und in diesenAccording to a preferred further development of the method according to the invention, the liquid or condensing heat transfer medium is guided in a circuit and in this
Kreislauf sind die mindestens eine erste durch Oxidation von Wasserstoff, Ammoniak oder eines Wasserstoff-Ammoniak-Gemisches betriebene erste Beheizungsvorrichtung und einCircuit is the at least one first heating device operated by oxidation of hydrogen, ammonia or a hydrogen-ammonia mixture and a
Reaktor für die katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan eingebunden, wobei einReactor for the catalytic thermal decomposition of 1,2-dichloroethane, whereby a
Wärmetausch zwischen einem Reaktionsmedium des Reaktors und demHeat exchange between a reaction medium of the reactor and the
Wärmeträgermedium erfolgt. Vorzugsweise ist auch die zuvor beschriebene mindestens eine zweite durch Verbrennung mindestens eines von den vorgenannten Brennstoffen verschiedenen Brennstoffs betriebene zweite Beheizungsvorrichtung in den Kreislauf einge- bunden.Heat transfer medium takes place. Preferably, the above-described second heating device, which is operated by burning at least one fuel different from the aforementioned fuels, is also integrated into the circuit.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung und mindestens eine zweite Beheizungs- vorrichtung in dem Kreislauf in Reihe geschaltet. Das Wärmeträgermedium durchströmt dann in einem Leitungskreislauf erst die zweite Beheizungsvorrichtung und danach stromabwärts von dieser die erste Beheizungsvorrichtung oder aber diese beiden Beheizungsvorrichtungen werden in umgekehrter Reihenfolge durchströmt. Alternativ dazu ist es aber auch möglich die beiden Beheizungsvorrichtungen quasi in Parallelschaltung anzuordnen, das heißt derAccording to a preferred further development of the method according to the invention, at least one first heating device and at least one second heating device are connected in series in the circuit. The heat transfer medium then flows through the second heating device in a line circuit and then through the first heating device downstream of this, or else these two heating devices flow through in the reverse order. Alternatively, it is also possible to arrange the two heating devices in parallel, so to speak
Leitungskreislauf, in den die Beheizungsvorrichtungen eingebunden sind, ist so verschaltet und die entsprechenden Leitungen lassen sich beispielsweise über Ventile so absperren, dass die zweite Beheizungsvorrichtung von dem Wärmeträgermedium durchströmt werden kann, ohne dass dieses auch die erste Beheizungsvorrichtung durchströmt sowie gegebenenfalls umgekehrt. 7The line circuit in which the heating devices are integrated is connected in such a way and the corresponding lines can be shut off, for example via valves, in such a way that the heat transfer medium can flow through the second heating device without it also flowing through the first heating device and, if necessary, vice versa. 7
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das LU102998According to a preferred further development of the method according to the invention, the LU102998
Wärmeträgermedium in dem Kreislauf im Gegenstrom zur Strömung des Reaktionsmediums durch den Reaktor gefördert. Diese Variante ist für eine effektive Wärmeübertragung vorteilhaft. Alternativ dazu ist aber gegebenenfalls auch eine Strömung desHeat transfer medium in the circuit is conveyed countercurrently to the flow of the reaction medium through the reactor. This variant is advantageous for effective heat transfer. Alternatively, however, a flow of the
Wärmeträgermediums im Gleichstrom zur Strömung des Reaktionsmediums möglich.Heat transfer medium possible in cocurrent with the flow of the reaction medium.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zweite Beheizungsvorrichtung mindestens temporär mittels der Abwärme einer Anlage zurAccording to a preferred further development of the method according to the invention, the second heating device is heated at least temporarily using the waste heat of a system
Verbrennung der Nebenprodukte einer Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid betrieben. Bei dieser Variante ergibt sich der Vorteil, dass die Abwärme quasi aus einem Anlagenteil des gleichen Anlagenkomplexes verwendet wird und somit die Energiebilanz des Verfahrens verbessert werden kann.Incineration of the by-products of a plant for the production of vinyl chloride. This variant has the advantage that the waste heat is used from a part of the same system complex and thus the energy balance of the process can be improved.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die zweite Beheizungsvorrichtung permanent bei Volllast betrieben. Der Rest der für die thermische Spaltung erforderlichen Energie kann dem Wärmeträgermedium durch eine mittelsAccording to a preferred further development of the method according to the invention, the second heating device is permanently operated at full load. The rest of the energy required for thermal splitting can be transferred to the heat transfer medium by means of a means
Wasserstoff, und/oder Ammoniak beheizte erste Beheizungsanlage zugeführt werden. Bei dieser Variante des Verfahrens ist vorgesehen, dass sich die zweite Beheizungsvorrichtung bevorzugt dauerhaft auf Betriebstemperatur befindet.Hydrogen and / or ammonia heated first heating system are supplied. In this variant of the method it is provided that the second heating device is preferably permanently at operating temperature.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans in einem Temperaturbereich von 200 °C bis 400 °C durchgeführt. Dies ist ein bevorzugter Temperaturbereich, welcher sich mit flüssigenAccording to a preferred further development of the process according to the invention, the thermal splitting of the 1,2-dichloroethane is carried out in a temperature range of 200 ° C to 400 ° C. This is a preferred temperature range that corresponds to liquids
Wärmeträgermedien, beispielsweise Wärmeträgerölen ohne weiteres realisieren lässt.Heat transfer media, such as heat transfer oils, can be easily implemented.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Anlage zur Herstellung vonThe subject of the present invention is also a system for the production of
Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, bei der die für die thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans und bevorzugt auch die für die Vorwärmung,Vinyl chloride by catalytic thermal cracking of 1,2-dichloroethane, in which the thermal cracking of the 1,2-dichloroethane and preferably also the preheating,
Verdampfung und/oder Überhitzung des 1,2-Dichlorethans erforderliche Wärme über ein flüssiges oder kondensierendes Wärmeträgermedium zugeführt wird, umfassend mindestens einen Reaktor, in dem die thermische Spaltung erfolgt, mindestens eine ersteThe heat required for evaporation and/or superheating of the 1,2-dichloroethane is supplied via a liquid or condensing heat transfer medium, comprising at least one reactor in which the thermal cracking takes place, at least one first
Beheizungsvorrichtung, mittels derer eine des flüssigen Wärmeträgermediums erfolgt und einHeating device, by means of which one of the liquid heat transfer medium takes place and a
Leitungssystem zur Zuführung des erwärmten Wärmeträgermediums in den Reaktor, wobei die mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung zur Oxidation von Wasserstoff und/oderConduit system for supplying the heated heat transfer medium into the reactor, wherein the at least one first heating device for the oxidation of hydrogen and/or
Ammoniak ausgelegt ist, d.h. Wärme durch die Oxidation eines der vorgenannten Brennstoffe, vorzugsweise durch Verbrennung, erzeugen kann.Ammonia is designed, i.e. can generate heat through the oxidation of one of the aforementioned fuels, preferably through combustion.
Besonders bevorzugt hierbei ist, wenn die Anlage mindestens eine der mindestens einen ersten Beheizungsvorrichtung vorgeschaltete Elektrolyseeinheit, insbesondere zurIt is particularly preferred if the system has at least one electrolysis unit connected upstream of the at least one first heating device, in particular for
Durchführung einer Chlor-Alkali-Elektrolyse, einer Wasserelektrolyse oder einer 8Carrying out chlorine-alkali electrolysis, water electrolysis or 8
Chlorwasserstoff-Elektrolyse, umfasst, wobei der anfallende Wasserstoff - gegebenenfalls LU102998 auch nach Zumischung von Ammoniak - der mindestens einen ersten Beheizungsvorrichtung zugeführt wird.Hydrogen chloride electrolysis, wherein the resulting hydrogen - optionally LU102998 even after adding ammonia - is fed to the at least one first heating device.
Weiterhin kann die Anlage mindestens eine zweite Beheizungsvorrichtung für die Erwärmung des Reaktionsmediums umfassen, die zur Verbrennung mindestens eines von Wasserstoff und Ammoniak verschiedenen Brennstoffs, beispielsweise Methan, Erdgas und/oder flüssigen und/oder gasförmigen Rückständen einer Chemieanlage ausgelegt ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die zweite Beheizungsvorrichtung zuerst von dem Wärmeträgermedium durchströmt wird. Der Rest der erforderlichen Wärme für die Spaltung des 1,2-Dichlorethans, aber auch für dessen Vorwärmung, um dieses zu Verdampfen und/oder zu Überhitzen, kann durch die erste Beheizungsanlage zugeführt werden. Die erste Beheizungsanlage kann vorzugsweise für das Erreichen einer vorgebbaren Endtemperatur des Wärmeträgermediums regelbar ausgebildet sein.Furthermore, the system can comprise at least one second heating device for heating the reaction medium, which is designed to burn at least one fuel other than hydrogen and ammonia, for example methane, natural gas and/or liquid and/or gaseous residues of a chemical plant. In this case, it is preferred that the heat transfer medium flows through the second heating device first. The rest of the heat required for the splitting of the 1,2-dichloroethane, but also for its preheating in order to evaporate and/or superheat it, can be supplied by the first heating system. The first heating system can preferably be designed to be controllable in order to achieve a predeterminable final temperature of the heat transfer medium.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Leitungssystem einenA preferred development of the invention provides that the line system has a
Kreislauf des Wärmeträgermediums bildet, in den der Reaktor und die mindestens eine erste mittels Wasserstoff, Ammoniak oder eines Wasserstoff-Ammoniak-Gemisches betriebeneCircuit of the heat transfer medium forms, in which the reactor and the at least one first operated using hydrogen, ammonia or a hydrogen-ammonia mixture
Beheizungsvorrichtung eingebunden sind.Heating device are integrated.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung ist in den Kreislauf desAccording to a preferred variant of the invention, in the circuit of
Wärmeträgermediums auch die mindestens eine zweite Beheizungsvorrichtung eingebunden.Heat transfer medium also includes the at least one second heating device.
Dabei ist die Reihenfolge der Durchströmung bevorzugt so, dass zunächst die zweiteThe order of flow is preferably such that first the second
Beheizungsvorrichtung durchströmt wird. Die hier verwendeten Bezeichnungen „erste“ bzw. „zweite“ Beheizungsvorrichtung bezeichnen somit nur die funktionell unterschiedliche Art derHeating device flows through. The terms “first” and “second” heating device used here only refer to the functionally different type of heating device
Beheizungsvorrichtungen, legen jedoch nicht die Reihenfolge deren Durchströmung durch dasHeating devices, but do not specify the order in which they flow through the
Wärmeträgermedium fest.Heat transfer medium solid.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Kreislauf desA preferred development of the invention provides that in the circuit of the
Wärmeträgermediums die erste Beheizungsvorrichtung und die zweite Beheizungsvorrichtung in Reihe oder alternativ dazu parallel angeordnet sind.Heat transfer medium, the first heating device and the second heating device are arranged in series or alternatively in parallel.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung sind Mittel zur Übertragung von Wärme von dem Wärmeträgermedium auf ein den Reaktor durchströmendes oder im Reaktor befindlichesAccording to a preferred variant of the invention, there are means for transferring heat from the heat transfer medium to a medium flowing through the reactor or located in the reactor
Reaktionsmedium vorgesehen.reaction medium is provided.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Reaktor einen Rohrbündel-A preferred development of the invention provides that the reactor has a tube bundle
Wärmeüberträger umfasst, dessen Rohre mit einem Katalysatorbett befüllt sind und welcher vorzugsweise einen Mantelraum aufweist, welcher von dem im Kreislauf geführtenHeat exchanger includes, the tubes of which are filled with a catalyst bed and which preferably has a jacket space, which is led in the circuit
Wärmeträgermedium durchströmt wird. 9Heat transfer medium flows through. 9
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter LU102998The present invention is described below using an exemplary embodiment under LU102998
Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigt:Reference to the accompanying drawings is described in more detail. This shows:
Fig. 1 ein schematisch vereinfachtes Anlagenschema einer erfindungsgemäßen Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung aus 1,2-Fig. 1 is a schematically simplified system diagram of a system according to the invention for producing vinyl chloride by catalytic thermal cleavage from 1,2-
Dichlorethan, unddichloroethane, and
Fig. 2 schematisch einen Reaktor mit einem Rohrbündel-Wärmeüberträger, dessenFig. 2 shows schematically a reactor with a tube bundle heat exchanger
Rohre mit einem Katalysatorbett befüllt sind.Pipes are filled with a catalyst bed.
Nachfolgend wird auf die Figuren Bezug genommen und anhand dieser wird eine beispielhafteReference is made below to the figures and an exemplary one is based on them
Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Die Darstellung gemäß Fig. 1 und 2 ist schematisch stark vereinfacht und es sind nur diejenigenEmbodiment variant of the method according to the invention explained in more detail. The representation according to FIGS. 1 and 2 is schematically very simplified and there are only those
Anlagenkomponenten dargestellt, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Bedeutung sind. Die Anlage umfasst einen Reaktor 1, dem beispielsweise über wenigstens eine Leitung ein Reaktor-Eintrittsstrom 2 von 1,2-Dichlorethan (EDC) zugeführt wird, welches in demSystem components are shown that are important in the context of the present invention. The system comprises a reactor 1, to which, for example, a reactor inlet stream 2 of 1,2-dichloroethane (EDC) is fed via at least one line, which in the
Reaktor 1 unter Einwirkung von Wärme zu monomerem Vinylchlorid (VCM) pyrolysiert wird, wobei neben dem Vinylchlorid Chlorwasserstoff entsteht. Die genannten Produkte desReactor 1 is pyrolyzed under the influence of heat to monomeric vinyl chloride (VCM), whereby hydrogen chloride is formed in addition to the vinyl chloride. The products mentioned
Verfahrens verlassen den Reaktor 1 in einem Reaktor-Austrittsstrom 3.process leave the reactor 1 in a reactor outlet stream 3.
Der Reaktor 1 ist in einen durch ein Leitungssystem 8 gebildeten Kreislauf 18 einesThe reactor 1 is in a circuit 18 formed by a line system 8
Wärmeträgermediums 4 eingebunden, derart, dass dem Reaktor 1 Wärme über den vorzugsweise im Gegenstrom zum Reaktionsmedium strömenden flüssigen Wärmeträger, beispielsweise ein Wärmeträgeröl, zugeführt wird, um das den Reaktor 1 durchströmendeHeat transfer medium 4 is integrated, such that heat is supplied to the reactor 1 via the liquid heat transfer medium, for example a heat transfer oil, which preferably flows in countercurrent to the reaction medium, in order to flow through the reactor 1
Reaktionsmedium 13 (vgl. Fig. 2) auf eine Temperatur von beispielsweise 300 °C bis 400 °C aufzuheizen, bei der die katalytische thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans zuReaction medium 13 (see FIG. 2) to be heated to a temperature of, for example, 300 ° C to 400 ° C, at which the catalytic thermal cleavage of the 1,2-dichloroethane occurs
Vinylchlorid im Reaktor 1 erfolgt.Vinyl chloride in reactor 1.
Nachfolgend wird der Kreislauf 18 des Wärmeträgermediums 4 näher erläutert. Der Kreislauf 18 des Wärmeträgermediums 4 umfasst eine Pumpe 5, um das Wärmeträgermedium 4 imThe circuit 18 of the heat transfer medium 4 is explained in more detail below. The circuit 18 of the heat transfer medium 4 comprises a pump 5 to pump the heat transfer medium 4 in the
Kreislauf 18 zu fördern, wobei dieses stromabwärts der Pumpe 5 zunächst eine nach der erfindungsgemäßen Lehre optionale, zweite Beheizungsvorrichtung 7 durchläuft, in welcher das Wärmeträgermedium 4, sofern die zweite Beheizungsvorrichtung 7 in Betrieb ist, durchTo promote circuit 18, this initially passing through a second heating device 7, which is optional according to the teaching according to the invention, downstream of the pump 5, in which the heat transfer medium 4, provided the second heating device 7 is in operation, passes through
Verbrennung mindestens eines von Wasserstoff und/oder Ammoniak verschiedenenCombustion of at least one other than hydrogen and/or ammonia
Brennstoffs, beispielsweise Methan, Erdgas und/oder flüssigen und/oder gasförmigenFuel, such as methane, natural gas and/or liquid and/or gaseous
Rückständen einer Chemieanlage bzw. der Wärmeenergie aus der Abwärme einerResidues from a chemical plant or the thermal energy from the waste heat of a plant
Chemieanlage, beispielsweise aus einer Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid erwärmt werden kann.Chemical plant, for example from a plant for the production of vinyl chloride can be heated.
Nach der zweiten Beheizungsvorrichtung 7 durchströmt das Wärmeträgermedium 4 eine ersteAfter the second heating device 7, the heat transfer medium 4 flows through a first
Beheizungsvorrichtung 6, welche mit Wasserstoff 10, Ammoniak 11 oder einem Ammoniak-Heating device 6, which with hydrogen 10, ammonia 11 or an ammonia
Wasserstoffgemisch befeuert wird, um so das Wärmeträgermedium 4 aufzuheizen. Der zur LU102998Hydrogen mixture is fired in order to heat up the heat transfer medium 4. The one for LU102998
Beheizung verwendete Wasserstoff 10, kann wie in Fig. 1 dargestellt, beispielsweise in einer vorgeschalteten Elektrolyseeinheit 9 anfallen. Die Elektrolyseeinheit 9 kann vorzugsweise zurThe hydrogen 10 used for heating can, as shown in Fig. 1, be produced, for example, in an upstream electrolysis unit 9. The electrolysis unit 9 can preferably be used for
Durchführung einer Chlor-Alkali-Elektrolyse, einer Wasserelektrolyse oder auch einerCarrying out chlorine-alkali electrolysis, water electrolysis or even one
Chlorwasserstoffelektrolyse eingerichtet sein.Hydrogen chloride electrolysis must be set up.
Die zweite Beheizungsvorrichtung 7 und die erste Beheizungsvorrichtung 6 sind in demThe second heating device 7 and the first heating device 6 are in the
Ausführungsbeispiel im Leitungssystem 8 des Kreislaufs 18 in Strômungsrichtung hintereinander angeordnet und somit in Reihe geschaltet. Alternativ dazu können aber beideEmbodiment in the line system 8 of the circuit 18 arranged one behind the other in the direction of flow and thus connected in series. Alternatively, both can
Beheizungsvorrichtungen auch zueinander parallelgeschaltet sein, das heißt, dass anders als in Fig. 1 dargestellt, die beiden Beheizungsvorrichtungen so in ein Leitungssystem 8 eingebunden sind, dass das Wärmeträgermedium 4 zumindest auch jeweils nur eine der beiden Beheizungsvorrichtungen durchströmen kann, unter Umgehung der jeweils anderenHeating devices can also be connected in parallel to one another, that is, unlike in Fig. 1, the two heating devices are integrated into a line system 8 in such a way that the heat transfer medium 4 can flow through at least one of the two heating devices, bypassing the other
Beheizungsvorrichtung.Heating device.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Variante mit Anordnung beider Beheizungsvorrichtungen 6, 7 inIn the variant shown in Fig. 1 with the arrangement of both heating devices 6, 7 in
Reihe und auch bei der nicht dargestellten Variante mit Parallelschaltung können in Fig. 1 nicht eingezeichnete Ventile vorgesehen sein, um die Beheizungsvorrichtungen zu- und abzuschalten bzw. die Leitungen im Kreislauf 18 an geeigneten Stellen abzusperren.In series and also in the variant with parallel connection, not shown, valves not shown in FIG. 1 can be provided in order to switch the heating devices on and off or to shut off the lines in the circuit 18 at suitable points.
Außerdem können eine oder mehrere Regeleinrichtungen vorgesehen sein (ebenfalls in Fig. 1 nicht dargestellt), um die jeweils von der ersten und/oder der zweiten Beheizungsvorrichtung 6, 7 gelieferte Wärmeleistung entsprechend dem Bedarf für die Aufheizung desIn addition, one or more control devices can be provided (also not shown in FIG. 1) in order to adjust the heat output supplied by the first and/or the second heating device 6, 7 in accordance with the need for heating the
Reaktionsmediums im Reaktor 1 zu regeln.To regulate the reaction medium in reactor 1.
Eine in Fig. 1 dargestellte Variante der Erfindung umfasst optional zusätzlich eineA variant of the invention shown in FIG. 1 optionally additionally includes one
Vorrichtung 19, bei der der Reaktor-Eintrittsstrom 2 mittels des Wärmeinhalts des Stromes desDevice 19, in which the reactor inlet stream 2 is determined by means of the heat content of the stream
Wärmeträgermediums 4 vorgewärmt, verdampft und überhitzt werden kann, wobei dieseHeat transfer medium 4 can be preheated, evaporated and overheated, this
Optionen nicht zwingend alle realisiert sein müssen, sondern in beliebigen Kombinationen realisiert werden können. Die Vorrichtung 19 ist in dem Kreislauf des Wärmeträgermediums vorzugsweise stromabwärts des Reaktors 1 angeordnet.Options do not necessarily have to be implemented, but can be implemented in any combination. The device 19 is arranged in the circuit of the heat transfer medium preferably downstream of the reactor 1.
Bezugszeichenliste 1 Reaktor 2 Reaktor-Eintrittsstrom 3 Reaktor-Austrittsstrom 4 Wärmeträgermedium 11List of reference symbols 1 Reactor 2 Reactor inlet stream 3 Reactor outlet stream 4 Heat transfer medium 11
Umwälzpumpe LU102998 6 erste Beheizungsvorrichtung 7 zweite Beheizungsvorrichtung 8 Leitungssystem 9 ElektrolyseeinheitCirculation pump LU102998 6 first heating device 7 second heating device 8 pipe system 9 electrolysis unit
Wasserstoff 11 Ammoniak 12 Mittel zur Übertragung von Wärme 13 Reaktionsmedium 14 Rohrbündel-WärmeüberträgerHydrogen 11 Ammonia 12 Means for transferring heat 13 Reaction medium 14 Tube bundle heat exchanger
Rohre 16 Katalysatorbett 17 Mantelraum 18 Kreislauf 19 Vorrichtung zur Vorwärmung und/oder Verdampfung und/oder Überhitzung 12Pipes 16 Catalyst bed 17 Jacket space 18 Circuit 19 Device for preheating and/or evaporation and/or superheating 12
Claims (21)
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|---|---|---|---|
| LU102998A LU102998B1 (en) | 2022-08-29 | 2022-08-29 | Process and system for producing vinyl chloride from 1,2-dichloroethane |
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- 2022-08-29 LU LU102998A patent/LU102998B1/en active IP Right Grant
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|---|---|---|---|
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