METODO Y DISPOSITIVO PARA USAR CALOR DE REACCION DURANTE LA PRODUCCION DE 1,2-DICLOROETANO
MEMORIA DESCRIPTIVA
La invención se refiere a un método y un aparato para utilizar calor de reacción desprendido en la preparación de 1 ,2-dicloroetano, de aquí en adelante referido como EDC. El EDC sirve predominantemente como un intermediario en la preparación de cloruro de vinilo monomérico, de aquí en adelante referido como VCM, a partir del cual finalmente se prepara cloruro de polivinilo (PVC). La conversión de EDC a VCM forma cloruro de hidrógeno HCI. El EDC por lo tanto se prepara preferiblemente a partir de eteno (C2H4) y cloro (Cb), de tal manera que se logra un avance entre el cloruro de hidrógeno (HCI), producido y consumido en las reacciones durante las siguientes ecuaciones de reacción.
Ci2 + C2H, ? C2HACI2 (EDC puro) + 218 kJ/ ol (1)
C2H4CI2 (EDC de disociación) ? C2H3CI (VCM) + HCI - 71 kJ/Mol (2)
C2H4 + 2 HCI + /2 02 ? C2H4CI2 (EDC crudo) + H20 + 238 kJ/Mol (3)
El proceso para la preparación de VCM que tiene un balance de HCI, de aquí en adelante referido como "proceso de VCM balanceado" para brevedad comprende: • Una cloración directa en la cual una parte del EDC requerido se produce a partir de eteno (C2H4) y cloro (Cl2), y se pasa como EDC puro; la utilización del calor de reacción producido en esta cloración directa es un aspecto central de la invención; • Una oxicloración en la cual la otra parte del EDC se produce a partir de eteno (C2H4), cloruro de hidrógeno (HCI) y oxígeno (02) se pasa como EDC crudo; • Una purificación de EDC fraccionada en la cual el EDC crudo junto con el EDC reciclado se recircula a partir del fraccionamiento del VCM es liberado de los subproductos formados en la oxicloración y en la pirólisis del EDC para obtener un EDC de alimentación adecuado para usarse en la pirólisis de EDC; la utilización del calor de reacción de la cloración directa en la purificación de EDC es un aspecto central de la invención; • Una pirólisis de EDC en la cual el EDC puro se combina con el EDC de alimentación y en el cual la mezcla entonces se conoce como EDC de disociación es térmicamente disociada; el gas de disociación obtenido contiene VCM, cloruro de hidrógeno (HCI) y EDC sin reaccionar y también subproductos; • Un fraccionamiento de VCM en el cual el VCM puro deseado como producto es separado del gas de disociación y los otros constituyentes de gas de disociación significativos cloruro de hidrógeno HCI y EDC sin reaccionar se recuperan por separado como materiales de valor y son recirculados como alimentación reutilizable en la forma de HCI reciclado o EDC reciclado en el proceso de VCM balanceado. Plantas que sirven para la preparación de EDC puro y no operan de conformidad con el proceso de VCM balanceado usualmente se diseñan como cloraciones directas puras que operan solo de conformidad con la ecuación (1 ). Asimismo, la invención se refiere a plantas que están diseñadas de conformidad con el procedimiento de VCM balanceado y también a aquellas que tienen únicamente una cloración directa, y a formas mixtas de los dos tipos. El cloro (Cl2) requerido en la cloración directa es usualmente producido a partir de cloruro de sodio (NaCI) en una planta de electrólisis. El hidróxido de sodio (NaOH) que tiene una concentración de aproximadamente 33% se forma aquí como co-producto. Debido a la alta toxicidad del cloro (Cl2) producido, se hacen esfuerzos para evitar el transporte por distancias largas si es posible. Por esta razón, una planta para la cloración directa de etileno (C2H4) en la cual el cloro (Cl2) es directamente procesado posteriormente usualmente se localiza en la vecindad inmediata de una planta para preparar hidróxido de sodio (NaOH) y cloro )CI2). La planta para la cloración directa de etileno no tiene que estar presente en una instalación integrada sino que puede producir EDC en "operación individual", con la "forma de transporte" relativamente no peligrosa del cloro que es transportado a otros sitios a fin de ser procesado en VCM ahí. El EDC preparado por el proceso descrito, por ejemplo, en WO 01/34542 A2, en particular, es tan puro que no requiere tratamiento adicional por destilación. Por esta razón, cuando dicha planta es operada en un "modo individual", ya no existe la oportunidad de recuperar calor por medio de calentamiento en columna de las columnas de destilación de EDC, por ejemplo, aquellas que están presentes en la instalación integrada en el "proceso de VCM balanceado" que se hace de cloración directa, oxicloración y disociación de EDC. En esta preparación, el calor de reacción considerable por lo tanto tiene que ser removido por medio de grandes cantidades de agua de enfriamiento y/o enfriadores de aire, pero cada uno de estos son indeseables por razones económicas. Por lo tanto, un objeto de la invención es pasar el calor emitido en la cloración directa a un uso y lograr una reducción significativa en el requerimiento de agua de enfriamiento. Si la cloración directa se usa dentro de un proceso de VCM balanceado, tiene que tomarse en cuenta que los componentes secundarios formados en el gas de disociación en la pirólisis de EDC reducen la pureza de producto del VCM. La purificación del VCM por remoción de los componentes secundarios por consiguiente es complicada. Un EDC de disociación que ha sido liberado en gran medida de impurezas por lo tanto se usan en la pirólisis de EDC. Para el gran número de técnicas por medio de las cuales los subproductos correspondientes y desventajosos y/o componentes secundarios pueden ser evitados o, si es apropiado, removidos, se hace referencia nuevamente al documento WO 01/34542 A2, en particular al conocimiento de la técnica anterior del mismo. Se pudo mostrar aquí que el calor de reacción liberado en el proceso de cloración directa por reacción de eteno (C2H4) y cloro (Cl2) para formar EDC líquido es suficiente para operar las columnas de purificación para EDC producido en el proceso de VCM balanceado. Sin embargo, una desventaja del procedimiento presentado ahí es que la utilización del calor presente en el EDC puede tener lugar sólo a temperaturas relativamente altas, es decir, predominantemente por arriba de aproximadamente 100°C. Aunque la operación del aparato para purificación del EDC se puede lograr por medio del calor emitido únicamente, el enfriamiento adicional del EDC producido, v.gr., para uso posterior, aún tiene que llevarse a cabo por medio de agua de enfriamiento, para lo cual se requieren grandes cantidades de agua de enfriamiento. Una desventaja adicional del procedimiento presentado ahí es que el calor de reacción usado para calentar las columnas de purificación requiere la remoción de una cantidad correspondiente de calor de condensación del vapor. Esa remoción, de conformidad con la técnica más avanzada convencional, también se logra usualmente por medio de agua de enfriamiento que tiene que ser provista en grandes cantidades. Por lo tanto, un objeto de la invención es lograr optimización adicional de la utilización del calor emitido del proceso de VCM balanceado, en particular la cloración directa, y lograr una reducción significativa en el requerimiento de agua de enfriamiento total. La invención logra este objeto al utilizar parte del calor de reacción de la formación de 1 ,2-dicloroetano en el reactor de cloración directa para la evaporación de NaOH producido como co-producto en la electrólisis de NaCI para la preparación del cloro requerido para la cloración directa. Especialmente en regiones remotas, los costos de transporte para transportar el hidróxido de sodio NaOH producido en la electrólisis de NaCI juega un papel importante. Estos costos de transporte pueden se reducidos significativamente si la solución de hidróxido de sodio producida a una concentración de aproximadamente 33% es evaporada a 50%. Dicha planta para evaporación de hidróxido de sodio NaOH puede ser operada, por ejemplo, bajo presión reducida a una presión absoluta de 133 mbar y una temperatura de 60°C. La evaporación se puede llevar a cabo naturalmente a desde concentraciones distintas de 33% hasta concentraciones distintas de 50%, dependiendo de lo que desee el consumidor y de la cantidad de calor emitido. El calor de reacción que es liberado en la cloración directa se puede usar de varias maneras para la evaporación de hidróxido de sodio. Las siguientes modalidades del método se pueden combinar fácilmente y permitir una gran flexibilidad en el acoplamiento de la utilización de calor a plantas existentes y también en el caso de plantas recién diseñadas. En una modalidad de la invención, por lo menos parte del calor de condensación del vapor de EDC desprendido de la cloración directa se usa para evaporación del hidróxido de sodio producido. Dicha modalidad es ventajosa especialmente cuando se usa una cloración directa en "operación individual" o si la purificación por destilación del EDC producido en el proceso de VCM balanceado no puede absorber todo el calor de reacción hecho disponible de esta manera. En este caso, el vapor de EDC de la parte superior del reactor de cloración directa se usa para calentar, por medio de su calor de condensación, el exterior de tubos evaporadores que pueden ser configurados como tubos evaporadores de película en caída y en los cuales el hidróxido de sodio se evapora. El condensado compuesto de EDC puro también puede servir para evaporar el hidróxido de sodio con enfriamiento adicional en un intercambiador de calor adicional, por ejemplo, un intercambiador de tubo de conexión. En una modalidad adicional de la invención, el calor sensible de una corriente de recirculación de EDC líquido tomada del reactor también se usa para evaporar hidróxido de sodio. Cuando éste se combina con otras corrientes que remueven calor de reacción, se tiene que tener cuidado de asegurarse de que el EDC que contiene catalizador que no ha de ser recirculado al circuito de reactor del reactor de cloración directa no se mezcle con EDC puro que ha de ser descargado del proceso como producto. En una modalidad adicional de la invención, el EDC producido, que es desprendido en forma gaseosa o líquida del reactor para la cloración directa, es primero utilizado para el calentamiento indirecto de columnas de purificación y solo después de que el EDC ha transferido parte de su energía calórica ahí a una temperatura relativamente alta se pasa para transferencia posterior de energía en la evaporación de hidróxido de sodio en donde transfiere energía calórica a una temperatura más baja a hidróxido de sodio a intercambio de calor indirecto. Si un proceso de VCM balanceado se usa para preparar EDC y VCM, las columnas de purificación son requeridas para este propósito preferiblemente pueden ser calentadas antes de que el calor de reacción restante sea utilizado para la evaporación de hidróxido de sodio. Modalidades adicionales de la invención hacen uso del hecho de que el mismo calor de reacción que se introduce en el calentamiento indirecto de columnas de purificación tiene que ser removido nuevamente en la condensación subsecuente del vapor de estas mismas columnas de purificación, de manera que sólo pasa, por decir así, a través de la columna de purificación y está en el proceso termodinámicamente devaluado. Sin embargo, una parte considerable de este calor de reacción que pasa a través de la columna, a pesar de una temperatura reducida, también puede ser usado aún para evaporación de hidróxido de sodio. Por lo tanto, en una modalidad adicional de la invención, el vapor que contiene EDC de una columna de destilación para remover componentes que tienen un punto de ebullición más alto que el del EDC se usan para la evaporación de hidróxido de sodio. Dicha columna de destilación es, como una columna de punto de ebullición alto, una parte del proceso de VCM balanceado de costumbre. No debe confundirse con la columna de vacío que sigue la columna de punto de ebullición alto y cuya temperatura en la parte superior no sería suficientemente alta para usarse de conformidad con la invención. En una modalidad adicional de la invención, el vapor que contiene agua de la columna de destilación para remover agua y componentes que tienen un punto de ebullición más bajo que el de 1 ,2-dicloroetano también se usa para la evaporación de hidróxido de sodio. Dicha columna de destilación, como una columna de punto de ebullición bajo, es una parte del proceso de VCM balanceado de costumbre. También se conocen procedimientos en los cuales el EDC producido en la cloración directa se desprende en forma de vapor y de ahí se introduce directamente a destilación. Una cloración de este tipo se describe, por ejemplo, en US 4,873,384. El reactor de cloración directa en este caso forma simultáneamente la caldera inferior de la columna de purificación subsecuente o integra ésta en el fondo de la columna de purificación misma. El calor de esta reacción pasa de esta manera a través de la columna de destilación adjunta y se obtiene para remoción en la condensación del vapor. En una modalidad de la invención, por lo menos parte del calor de condensación del vapor obtenido en la purificación por destilación de EDC producido a partir de eteno y cloro en un reactor de cloración directa se usa para la evaporación del hidróxido de sodio producido. Modalidades adicionales de la invención, se refieren a aparatos usados para transferir la energía calórica del EDC al hidróxido de sodio NaOH que ha de ser evaporado. Aquí se hace uso principalmente de un intercambiador de calor de coraza y tubo erguido, preferiblemente un evaporador de película en caída, que tiene dos placas de tubo fijas y una parte inferior de NaOH en la cual el hidróxido de sodio NaOH es transportado en el interior de los tubos desde la parte superior hacia abajo y el medio de transferencia de calor, es decir, EDC o vapor de columnas de destilación, es transportado alrededor del exterior de los tubos. Si el EDC gaseoso o vapor de columnas de destilación se usa en la evaporación de hidróxido de sodio, la transferencia de calor en el aparato de coraza y tubo tiene lugar en co-corriente. El vapor de EDC Introducido en la parte superior del aparato de coraza y tubo se condensa durante el paso a través del aparato y puede salir en forma líquida en la parte inferior. Si el EDC líquido se usa en la evaporación del hidróxido de sodio, la transferencia de calor se puede efectuar ya sea en el aparato de coraza y tubo, pero después ventajosamente en contracorriente, o por medio de un paquete conectado de tubos de intercambiador de calor en el hidróxido de sodio líquido o por medio de un intercambiador de calor que está ubicado fuera del hidróxido de sodio líquido y se opera en el modo de circulación, v.gr., del tipo perol. Todos los métodos anteriormente descritos también se pueden utilizar adicionalmente o en combinación. Si el aparato de coraza y tubo anterior se ha de operar tanto con vapor de EDC como con EDC líquido, el aparato de coraza y tubo puede ser dividido horizontalmente. Desde luego, se tiene que asegurar que las corrientes de vapor individuales de diferentes columnas de destilación no puedan mezclarse unas con otras. La evaporación de hidróxido de sodio usualmente se lleva a cabo en plantas de evaporación de etapas múltiples que comprenden, por ejemplo, una pluralidad de aparatos de evaporación conectados en serie. Las medidas de conformidad con la invención descrita aquí, por lo tanto también se pueden aplicar por separado a diferentes etapas o aparatos de evaporación de dicha planta. Por lo tanto, por ejemplo, una etapa se puede calentar por medio de EDC gaseoso mientras que otra etapa se calienta por medio de EDC líquido. Sin embargo, las medidas de conformidad con la invención también se pueden usar sólo en una etapa o simultáneamente en una pluralidad de etapas de una planta de etapas múltiples para la evaporación de hidróxido de sodio. También es posible operar varias etapas a diferentes presiones reducidas para permitir diferentes temperaturas del medio de transferencia de calor individual. La invención se ilustra más adelante con la ayuda de 8 dibujos, pero el método de la invención no se restringe a estos casos específicos: • La figura 1 muestra una posible disposición con un reactor de cloración directa y una evaporación de hidróxido de sodio correspondiente a las reivindicaciones de método 2 y 3, • La figura 2 muestra una posible disposición con un reactor de cloración directa que tiene una columna de purificación conectada y una evaporación de hidróxido de sodio correspondiente a la reivindicación de método 4, · Las figuras 3 y 4 muestran cada una, una posible combinación de una evaporación de hidróxido de sodio con un reactor de cloración directa y recuperación de calor de conformidad con el proceso de VCM balanceado, basado en las enseñanzas de WO 01/34542 A2 y correspondiente a la reivindicación de método 5, • La figura 5 muestra una posible disposición con un reactor de cloración directa, columna de purificación con condensación de vapor y evaporación de hidróxido de sodio correspondiente a las reivindicaciones de método 6 y 7. • Las figuras 6 a 8 muestran modalidades ilustrativas del aparato para la evaporación de hidróxido de sodio correspondiente a las reivindicaciones de aparato. La figura 1 muestra una combinación de una evaporación de hidróxido de sodio con un reactor de cloración directa que produce EDC en "operación individual" y cuyo calor de reacción calienta la evaporación de hidróxido de sodio de conformidad con la reivindicación de método 2 por medio de EDC gaseoso y de conformidad con la reivindicación de método 3 por medio de EDC líquido. La cloración directa 100 comprende un bucle 101 llenado con líquido, una introducción de etileno 102, una adición de cloro dísuelto en EDC 103, con el cloro gaseoso 104 habiendo sido disuelto anteriormente, en el inyector 105, en EDC líquido 106 que ha sido enfriado con anticipación a una temperatura baja en el enfriador de EDC 107 para mejorar la solubilidad, también un recipiente de desgasificación 108, una instalación de salida para el EDC 109 líquida y una instalación de salida para EDC gaseoso 110 y un punto de alimentación para el EDC de recirculación 111 , con los puntos de alimentación respectivos e instalaciones de salida también estando presentes en forma múltiple por razones prácticas. En el bucle 101 llenado con líquido, cloro y etileno reaccionan uno con otro para formar EDC en ebullición que se vaporiza en el recipiente de desgasificación 108 junto con materiales de partida sin reaccionar y gas acompañante inerte. El EDC gaseoso 110 es introducido al espacio de camisa superior 201 del intercambiador de calor de coraza en tubo 202, mostrado aquí como siendo dividido horizontalmente, de la evaporación de hidróxido de sodio 200 en donde se condensa y por lo tanto libera calor, pero no es significativamente subenfriado para evitar fluctuaciones de presión del vapor de EDC. Constituyentes no condensables son descargados por la salida de gas inerte 203. Aquí, se tiene que asegurar por medio de mediciones térmicas adecuadas que una mezcla de gas explosiva no se puede formar en el espacio de camisa del intercambiador de calor de coraza y tubo. Muchas mediciones son conocidas por los expertos en la técnica y no son material de la invención. El condensado de EDC 204 es drenado al espacio de camisa inferior 205 del intercambiador de calor de coraza y tubo horizontalmente dividido 202 en donde el EDC líquido es enfriado. El drenaje del EDC condensado al espacio de camisa inferior opcionalmente puede ser auxiliado por medio de una bomba (no mostrada). El EDC puro enfriado 206 es sacado del intercambiador de calor de coraza y tubo horizontalmente dividido 202 por la bomba de condensado 207 y es dividido en dos subcorrientes: EDC de producto 208 y EDC de recirculación 209. El EDC de producto 208 y EDC de recirculación 209. El EDC de producto 208, después de enfriarse en un enfriador de producto (no mostrado), es transportado a los límites de batería, y el EDC de recirculación
209 es retroalimentado al reactor. El EDC que contiene catalizador sacado de la instalación de salida para EDC líquido 109 es transportado por medio de la bomba de EDC
210 al enfriador de conexión 211 que es instalado en la parte inferior 214 de la evaporación de hidróxido de sodio 200 y es enfriado ahí. El EDC enfriado 212 del enfriador de conexión 211 es enfriado posteriormente en el enfriador de circulación 107 y alimentado a la boquilla del inyector 105 en donde actúa como corriente impulsora para succión y disolución de cloro 104. La corriente 103 de cloro disuelto en EDC es después alimentada al reactor de cloración directa 100. Una solución a una concentración de 33% de hidróxido de sodio 213 es alimentada a la parte inferior 214 de la evaporación de hidróxido de sodio 200 y evaporada bajo presión reducida. La presión es reducida por la bomba de vacío 215 que descarga el vapor de agua liberado 216. La bomba de hidróxido de sodio 217 descarga parte de la solución de hidróxido de sodio que ha sido concentrada a aproximadamente 50% como NaOH de producto 218 y transporta otra parte del distribuidor de hidróxido de sodio 219 que distribuye la solución de hidróxido de sodio que ha de ser concentrada hacia el interior de los tubos del intercambiador de calor de coraza y tubo 202. La energía de vaporización para la evaporación es introducida aquí por el calor de condensación y/o el calor sensible del EDC condensado.
El ejemplo numérico siguiente basado en un cálculo de simulación para una planta que tiene una capacidad anular de 250 000 toneladas de EDC sirve como una ilustración. En una planta de este tamaño, la entalpia de reacción es de aproximadamente 19.1 MW (218 kJ/mol de EDC). Una capacidad anual de 250 000 toneladas de EDC corresponde a una cantidad de cloro de 22.5 toneladas de cloro/hr, que a su vez corresponde a una producción de hidróxido de sodio de aproximadamente 25.4 toneladas/hr (calculada como NaOH al 100%). El hidróxido de sodio se obtiene a una concentración de 33% a una temperatura de aproximadamente 80°C y se concentra a 50% por evaporación al vacío. Esto corresponde a una cantidad de agua que ha de ser vaporizada de aproximadamente 26.2 toneiadas/hr o una potencia de calentamiento de 14.6 MW. Este requerimiento de calor puede ser cubierto completamente por el calor emitido en la cloración directa; aproximadamente 76% del calor de reacción es recuperable en esta aplicación, que es una ventaja de la invención. La evaporación es operada a una presión reducida de aproximadamente 133 mbar absolutos y una temperatura de 60°C. El calor de reacción restante puede ser removido por medio de intercambiadores de calor en la planta de cloración directa. La figura 2 muestra un reactor de cloración directa con destilación conectada 300 para la purificación del EDC producido. La constitución de los grupos de aparatos dirigen la cloración 100 y la evaporación de hidróxido de sodio 200 es la misma que la que se describe en la figura 1. A diferencia del modo de operación descrito en la figura 1 , el vapor de EDC que sale del reactor de cloración directa es primero purificado por destilación en la columna de purificación 301. El vapor 302 de la columna de purificación 301 es introducido en el espacio de camisa superior 201 de la evaporación de hidróxido de sodio 200. La evaporación de hidróxido de sodio 200 sirve como condensador de vapor de la columna de purificación 301. El condensado de vapor 303 es transportado por la bomba de condensado 207 en el depósito superior 304 de la columna de purificación 301 y de ahí es alimentado por medio de la bomba de depósito 305 a la parte superior de la columna de purificación 301. La figura 3 y la figura 4 muestran como el EDC de la oxicloración y el EDC sin reaccionar de la pirólisis de EDC son purificados en una destilación de EDC intensivo en energía en la purificación de EDC 400 del proceso de VCM balanceado. El EDC crudo 401 de la oxicloración, que no se muestra aquí, es primero liberado de agua y componentes de punto de ebullición bajo en una columna de punto de ebullición bajo 402 y el agua y componentes de punto de ebullición bajo son descargados mediante la línea de punto de ebullición bajo 403. El EDC obtenido como producto de la parte inferior de la columna de punto de ebullición bajo, que aún contiene componentes de punto de ebullición alto, es después alimentado por la línea de EDC 404 a la columna de punto de ebullición alto 405. El EDC sin reaccionar de la pirólisis de EDC también contiene componentes de punto de ebullición alto y es alimentado por la línea de EDC 406 a la columna de punto de ebullición alto 405. En la columna de punto de ebullición 405, las corrientes alimentadas son fraccionadas. El EDC purificado sale en la parte superior de la columna de ebullición alto 405 por medio de la línea de vapor 407 y se obtiene como EDC puro. Los componentes de punto de ebullición alto se acumulan en la parte inferior de la columna de punto de ebullición alto 405. La corriente inferior 408 de la columna de punto de ebullición alto 405 se trata en la columna de vacío 409. En la parte superior de la columna de vacío 409 el EDC puro sale por la línea de vapor 410. La salida inferior 411 de la columna de vacío 409 comprende componentes de punto de ebullición alto y una proporción pequeña de EDC. El calentamiento de las columnas 405 y 409 se efectúa como sigue: EDC líquido 109 sale del reactor de cloración directa 100 y es alimentado y descargado como medio de calentamiento en/desde el evaporador de película en caída 412 de la columna de vacío 409. El vapor de EDC 413 es ramificado del EDC gaseoso 110 a partir de la cloración 100 directa y alimentado como medio de calentamiento al evaporador de película en caída 414 de la columna de punto de ebullición alto 405. En los evaporadores de película en caída 412 y 414, el líquido que ha de ser calentado fluye hacia debajo de la parte superior del cuerpo del evaporador como una película en ebullición uniformemente distribuida sobre el interior de los tubos de calentamiento bajo la fuerza de la gravedad y es parcialmente vaporizado. La mayor parte del vapor de EDC se condensa en el exterior del evaporador de película en caída 414. Desde luego, otros intercambiadores de calor, v.gr., re-hervidores de termosifones normales, también se pueden usar. La corriente de vapor 415 del evaporador de película en caída 414 se puede alimentar a un condensador de corte opcional 416 que sirve para regular este sistema. El EDC líquido es subsecuentemente separado de componentes no condensables en el receptor 417. Aquí, se tiene que asegurar por medio de medidas adecuadas que una mezcla explosiva de oxígeno, eteno residual y vapor de EDC no se puede formar durante la condensación. Por esta razón, un instrumento de medición de oxígeno 418, por ejemplo, mide el contenido de oxígeno y un regulador asociado regula el flujo entrante de medio de enfriamiento al condensador de corte 416 correspondientemente, pero reguladores adicionales también se pueden conectar al condensador de corte 416. Si una Instalación reguladora no es necesaria, el condensador de corte 4 6 también se puede omitir. La formación de una mezcla de gas explosiva también se puede evitar por medio de otras medidas que no son tema de la invención. Dependiendo del requerimiento particular de la columna de punto de ebullición alto 405, un residuo de vapor de EDC puede estar presente por lo menos durante parte del tiempo. En este caso, una subcorriente de EDC 419 es ramificada del EDC gaseoso 110 y combinada con componentes no condensables 420 del receptor 417. La corriente de vapor de EDC combinada 421 sirve para calentar la sección inferior 205 del aparato de coraza y tubo de la evaporación de hidróxido de sodio 200, en donde el EDC es condensado y sacado como condensado de EDC 220. Los componentes no condensables son sacados como gas desprendido 221 y sometidos a un tratamiento posterior que no se muestra aquí. Una corriente de EDC líquido 109 sale del recipiente de desgasificación 108 por medio de la bomba de circulación 1 2 y alimentada al evaporador de película en caída 412 para calentar la columna de vacío 409. La corriente de EDC 422 que ha sido enfriada ligeramente después de transferir hacia fuera calor sensible se combina con parte del EDC puro 424 que sale del receptor 417 por medio de la bomba 423 para formar EDC puro 425 y alimentar a la evaporación de hidróxido de sodio 200. La otra parte de EDC puro 424 que sale del receptor 417 por medio de la bomba 423 sirve como EDC del producto 426. La figura 3 muestra una forma de obtener EDC de producto a una temperatura más alta. Un experto en la técnica escogerá este método si desea procesar el EDC de producto directamente en el siguiente paso para producir VCM debido a que entonces puede ahorrar parte del recalentamiento. Aquí, el EDC de producto 426 se usa sin utilización posterior del calor contenido en el mismo. Sin embargo, si EDC ha de ser transportado a tanques de almacenamiento no presurizados grandes, el procedimiento mostrado en la figura 4 se puede utilizar: ahí, el EDC de producto 426 es enfriado hasta por debajo de 70°C en el enfriador de conexión 211 que se localiza en la parte inferior 214 de la evaporación de hidróxido de sodio 200 y desde ahí es transportado como EDC de producto enfriado 222 al almacenamiento. Como una alternativa, sería posible ubicar el enfriador de EDC en el circuito de hidróxido de sodio de la bomba. La figura 3 y la figura 4 muestran cómo el EDC líquido se puede usar en la evaporación de hidróxido de sodio 200. En la figura 3, la corriente de EDC 425 es ramificada y una parte 223 de la misma es alimentada a la sección superior 201 del aparato de coraza y tubo de la evaporación de hidróxido de sodio 200 y la otra parte 224 es alimentada a un intercambiador de calor de conexión 211 que sirve como calentamiento inferior. Las corrientes de EDC 225 y 226 que se han enfriado a aproximadamente 65-70°C se combinan con el condensado de EDC 220 y forman la corriente de reciclaje 227. En la figura 4, la corriente de EDC 425 no se divide pero en vez de ello es alimentada directamente a la sección superior 201 del aparato de coraza y tubo de la evaporación de hidróxido de sodio 200. Como una alternativa, una disposición en el circuito de bomba del hidróxido de sodio también sería posible. La corriente de EDC 225 que ha sido enfriada a aproximadamente 70°C se combina con el condensado de EDC 220 y estos juntos forman la corriente de reciclaje 227. La corriente de reciclaje 227 se divide en las subcorrientes de EDC 209 y 212. El procesamiento mostrado en las figuras 3 y 4 en términos de evaporación de hidróxido de sodio y la cloración directa la cual ya se ha descrito para la figura 1. El siguiente ejemplo numérico basado en un cálculo de simulación sirve para ilustrar las variantes del proceso ilustradas en las figuras 3 y 4: el cálculo se lleva a cabo para una planta que tiene una capacidad anual de 250 000 toneladas de EDC. En una planta de ese tamaño, la entalla de reacción es de aproximadamente 19.1 MW (218 kJ/mol de EDC). De esta, es posible recuperar. Por calentamiento de columna usando vapor de EDC: 7900 kW
Por calentamiento de columna usando EDC líquido: 2050 kW
Por precalentamiento de alimentación usando EDC líquido: 1310 kW
Total: 1 1260 kW Esto da aproximadamente 60% del calor de reacción total. Una capacidad anual de 250 000 toneladas de EDC corresponde a un requerimiento de cloro de 22.5 toneladas/hr, que a su vez corresponde a una producción de hidróxido de sodio (calculada como NaOH al 100%) de aproximadamente 25.4 toneladas/hr. El hidróxido de sodio se obtiene a una concentración de 33% a una temperatura de aproximadamente 80°C y se concentra a 50% por evaporación al vacío. Esto corresponde a una cantidad de agua que ha de ser vaporizada de aproximadamente 26.2 toneladas/hr o una potencia de calentamiento de 14.6 MW. De esta, aproximadamente 4.2 MW puede ser adicionalmente recuperada por enfriamiento de la corriente de EDC de recirculación de 100°C a 70°C en un evaporador de hidróxido de sodio. Esto mejora el grado de utilización del calor de reacción de 60% a 80%. El calor de reacción restante que ha de ser removido es removido por medio de los intercambiadores de calor en la planta de cloración directa. La figura 5, igual que la figura 3 y la figura 4 muestra el proceso de VCM balanceado en el cual el calor de reacción de la cloración directa 00 se usa para calentar columnas de purificación. Independientemente de cómo la utilización posterior del calor en las corrientes de EDC que dejan las calderas se efectúa, es decir, por ejemplo en la manera de la invención como se muestra en la figura 3 y la figura 4 o en otra forma, el vapor de la columna de punto de ebullición alto 405 también se puede utilizar para la evaporación de hidróxido de sodio. Para este propósito, el vapor de punto de ebullición alto 427 es alimentado no a un condensador convencional sino a la sección superior 201 del aparato de coraza y tubo de la evaporación de hidróxido de sodio 200 y el condensado de EDC que sale de la evaporación de hidróxido de sodio es recirculado como retroceso 428 a la columna de punto de ebullición alto 405 y alimentado ahí a la parte superior de la columna. El vapor de punto de ebullición alto 427 es EDC puro que puede ser tratado de una manera análoga del EDC gaseoso 110 como se muestra en la figura 1 o de una manera análoga al vapor de EDC 303 como se muestra en la figura 2, para las cuales se puede hacer referencia a las descripciones respectivas. Puesto que esta comente es EDC puro, también se puede mezclar con otros vapores de EDC o condensado de EDC en el proceso que tiene una pureza similar. Los procedimientos ilustrados en las figuras 3, 4 y 5 por lo tanto pueden combinarse fácilmente unos con otros. El ejemplo numérico siguiente basado en cálculo de simulación sirve como una ilustración: el cálculo se lleva a cabo para una planta que tiene una capacidad anual de 400 000 toneladas de EDC. En una planta de este tamaño, aproximadamente 16.2 W de la potencia térmica puede ser recuperada en una columna de punto de ebullición alto a una presión en la parte superior de 1.11 bar y una temperatura de aproximadamente 87°C, por medio de lo cual aproximadamente 44 toneladas/hr de hidróxido de sodio (calculado como NaOH al 100%) se puede concentrar de 33 a 50 por ciento en peso. Las figuras 6 a 8 muestran modalidades ilustrativas del aparato. La figura 6 muestra un evaporador de película en caída sin una división horizontal, que comprende un intercambiador de calor de coraza y tubo que tiene 2 placas de tubo fijas y una parte inferior de NaOH y está configurada de tal manera que la solución de hidróxido de sodio ha de ser transportada en el interior de los tubos y 1 ,2-dicloroetano ha de ser transportada sobre el exterior de los tubos y también tiene instalaciones para introducir y distribuir una solución de hidróxido de sodio hacia el interior de los tubos e instalaciones que hacen posible condensar 1 ,2-dicloroetano en el exterior de los tubos y también permite la introducción de 1 ,2-dicloroetano gaseoso y la descarga de gas inerte y de condensado de 1 ,2-dicloroetano. La figura 7 además muestra un aparato de coraza y tubo que tiene instalaciones que hace posible introducir 1 ,2-dicloroetano líquido y también descargarlo, usando un aparato de coraza y tubo dividido. La figura 8 muestra un vaporizador de circulación externo del tipo perol 228 para operación usando 1 ,2-dicloroetano líquido como medio de calentamiento para la parte inferior del ¡ntercambiador de calor de coraza y tubo. Esta modalidad se puede usar ventajosamente cuando una pluralidad de corriente de EDC líquido con las cuales tiene diferentes purezas o de las cuales una contiene un catalizador del reactor de cloración directa se usan y no deben mezclarse unas con otras.
Lista de números de referencia usados 100 Cloración directa 101 Bucle llenado con líquido 102 Etileno alimentado 103 Cloro disuelto 104 Cloro gaseoso 105 Inyector 106 EDC líquido 107 Enfriador de EDC 108 Recipiente de desgasificación 109 EDC líquido 110 EDC gaseoso 111 EDC de reciclaje 112 Bomba de circulación
200 Evaporación de hidróxido de sodio 201 Espacio de camisa superior 202 Intercambiador de calor de coraza y tubo 203 Salida de gas inerte 204 Condensado de EDC 205 Espacio de camisa inferior 206 EDC puro 207 Bomba de condensado 208 EDC de producto 209 EDC de reciclaje 210 Bomba de EDC 211 Enfriador de conexión 212 EDC 213 Solución de hidróxido de sodio a concentración de 33%
214 Parte inferior 215 Bomba de vacío 216 Vapor de agua 217 Bomba de hidróxido de sodio 218 NaOH de producto 219 Distribuidor de hidróxido de sodio 220 Condensado de EDC 221 Gas de salida 222 EDC de producto enfriado 223 Parte 224 Parte 225 Corriente de EDC 226 Corriente de EDC 227 Corriente de reciclaje 228 Vaporización de circulación de tipo perol
300 Destilación 301 Columna de purificación 302 Vapor 303 Condensado de vapor 304 Depósito superior 305 Bomba de depósito
400 Purificación de EDC 401 EDC crudo 402 Columna de punto de ebullición bajo
403 Línea de punto de ebullición bajo 404 Línea de EDC 405 Columna de punto de ebullición alto
406 Línea de EDC 407 Línea de vapor 408 Corriente inferior 409 Columna de vacío 410 Línea de vapor de EDC 41 Salida inferior 412 Evaporador de película en caída
413 Vapor de EDC 414 Evaporador de película en caída
415 Corriente de salida 416 Condensador de corte 417 Receptor 418 Instrumento de medición de oxígeno
419 Subcorriente de EDC 420 Componentes no condensables
421 Corriente de vapor de EDC 422 Corriente de EDC 423 Bomba 424 EDC puro 425 EDC puro 426 EDC de producto 427 Vapor de punto de ebullición alto
428 Retroceso