NO763756L - - Google Patents

Description

"Fremgangsmåte for utvinning av etylen

fra en etylenholdig strøm".

Ved mange fremgangsmåter til klorering eller oksyklorering av etylen er omdannelsen av etylen ikke fullstendig. Pro-duktstrømmen fra en konvensjonell oksykloreringsreaktor vil således, i tillegg til reaksjonsprodukter, inneholde 0,1-15 vekt-% eller endog 20 vekt-% ureagert etylen, samt HC1, 0^, inertgasser, etc. I betraktning av at man av hensyn til miljøvernet ønsker å holde hydrokarboninnholdet i atmosfæren så lavt som mulig, og p.g.a. den høye pris på etylen er gjenvinningen av det ureagerte etylen nødvendig i praksis.

Tidligere arbeider på dette område har utviklet etylen-gjenvinningssystemer som gjorde det mulig å gjenvinne mesteparten av restetylenet. Fransk patent 1 421 903 og belgisk patent nr.

718 777 beskriver eksempler på tidligere kjente fremgangsmåter.

Som nevnt er det av miljømessige og kostnadsmessige hensyn imidlertid nå nærmest nødvendig å oppnå praktisk talt fullstendig om-dannelse av utgangsetylenet.

Mange kjente oksykloreringsprosesser har tatt sikte på

å løse dette problem ved bruk av en etylenrensereaktor anordnet ved oksykloreringssystemets utløp. Eksempelvis nevnes en sådan reaktor hvor etylenet i et oksyklorerings-avløpsprodukt omsettes med klor under dannelse av 1,2-dikloretan (i det følgende be-

tegnet etylendiklorid eller EDK), i nærvær av en aktivert alumina-katalysator. Det EDK som dannes i rénsereaktoren, kan så forenes med det som fremstilles i oksykloreringssystemet. Som rensereaktor anvendes ved industrielle anlegg vanligvis en flerrørs-reaktor med et stasjonært katalysatorsjikt. Innløpstemperaturene er mellom ca. 50°C og ca. 200°C, og gassens temperatur i katalysatorsjiktet er mellom ca. 100°C og ca. 300°C. Det anvendes et trykk mellom ca. 1,02 og ca. 5,10 ato og en romhastighet (som defineres gassvolum ved 0°C og atmosfærisk trykk pr. time pr. volumenhet

katalysatorsjikt) mellom ca. 500 og ca. 5 000 pr. time, og kontakt-tiden er mellom ca. 0,7 og ca. 3 2 sekund. Klorgassen tilføres i en mengde tilsvarende mellom ca. 5% molart underskudd og ca. 10% molart overskudd i forhold til etylenet. Små mengder av både klor og etylen passerer ureagert gjennom reaktoren og foreligger i avløpsproduktet. Mengden av de respektive stoffer varierer betydelig med klor/etylen-forholdet i utgangsmaterialet. Det er mulig å holde de respektive konsentrasjoner på et lavt nivå ved opprettholdelse av et konstant innmatningsforhold med et lite overskudd av klor regulert til høyst 0,1%. En sådan regulering ville kreve kontinuerlig og nøyaktig styring av etyleninnholdet i den etylenholdige strøm og særdeles nøyaktig regulering av klortilførselen. Sådan nøyaktighet er vanskelig å oppnå i et industrielt anlegg, særlig når fluktuasjoner i driftsbetingelser gjør seg gjeldende. Videre setter reaksjonenes kinetikk en lavere grense for de mengder av de respektive komponenter som forblir ureagert.

Avløpsstrømmer inneholdende etylen i konsentrasjoner

av størrelsesorden noen tusen deler pr. million (ppm) og klor i konsentrasjoner av størrelsesorden noen hundre ppm er vanlige i eksisterende anlegg hvor det ovenfor nevnte etylenrensesystem anvendes. Det store overskudd av etylen i disse avløp kan komme av et ønske om å unngå konsekvensene av klor i atmosfæren, eksempelvis ubehagelig og giftighet overfor plantelivet. Man trengte derfor et system som ville omdanne en større andel av etylenet til EDK, samtidig som man unngikk problemet med lukten av klor. Dette mål nåes ved at man plasserer et klorfjerningssystem umiddelbart nedstrøms for etylenrensesystemet og benytter kombinasjonen ved et høyere klor/etylen-tilførselsforhold. Fjerning av klor oppnås effektivt ved katalyse av en reaksjon mellom • klor og hydrokarbonene i strømmen ved addisjons- eller substitu-sjons-reaksjoner. På denne måte kloreres små mengder av hydrokarboner, og partielt klorerte hydrokarboner kloreres videre.

En rekke forskjellige katalysatorer er kjent å være aktive for dette formål, f.eks. jordalkaliklorider, kobber(II)-klorid og jern (III) klorid . Sistnevnte er kjent å katalysere oksyklorerings- eller direkte kloreringsmekanismer både i gass-og væskeformige systemer. Inerte katalysatorbærere blir ofte anvendt ved gassfasereaksjoner for oppnåelse av porøsitet og stort overflateareal som reaksjonen kan finne sted på. Et problem som stadig gjør seg gjeldende ved anvendelse av jern(III)klorid-katalysator på bærer, er at aktiviteten avtar ved lengre tids bruk av katalysatoren. Årsaken til dette er ikke helt ut klar-lagt, men forandringer i jernets valens, dannelse av jernoksyder og forflyktigelse av jern(III)klorid er faktorer som muligens gjør seg gjeldende.

Oppfinnelsen tar sikte på å tilveiebringe et klorfjerningssystem i hvilket det opprettholdes en høy aktivitet over lengre tidsrom, og å eliminere etylen fra en etylenholdig strøm ved at denne bringes i kontakt med klor på en slik måte at både etylen og klor i det vesentlige elimineres fra gassen.

Kort sagt omfatter oppfinnelsen en ny etylenrenseprosess under anvendelse av en ny katalysatorblanding som omfatter en blanding av metallisk jern og partikler av aktivert aluminiumoksyd som er impregnert med jern(III)klorid enten ved en tidligere behandling eller ved hjelp av metallisk jern in situ. Etylenet omsettes med et overskudd av klor i en første reaksjonssone eller serie av soner i et katalysatorsjikt omfattende aktivert aluminiumoksyd under dannelse av EDK. Avløpsstrømmen, som inneholder EDK, andre mettede klorerte hydrokarboner, noe etylen, samt ureagert klor, omsettes deretter i nærvær av nevnte jern(III)klorid-katalysator i en annen reaksjonssone i hvilken en del av nevnte EDK og andre mettede klorerte hydrokarboner kloreres videre, hvorved konsentrasjonen av det ureagerte klor reduseres til under ca. 200 ppm på volumbasis.

I følge et annet trekk ved oppfinnelsen elimineres klor fra en avløpsstrøm som er rik på klor og delvis klorerte mettede hydrokarboner, idet avløpsstrømmen omsettes i nærvær av nevnte jern(III)klorid-katalysator.

Vesentlige fordeler oppnås ved bruken av fremgangsmåten i følge oppfinnelsen i henhold til begge ovennevnte trekk. F.eks. er det ved fremgangsmåten mulig å behandle utgangsmaterialer som tilføres etylenrensereaktoren, inneholdende et kloroverskudd, i forhold til etylen, som kan variere innen vide grenser, når fremgangsmåten i følge oppfinnelsen anvendes i forbindelse med en etylenrensereaktor. Likeledes kan fremgangsmåten anvendes selv om klorkonsentrasjonen varierer innen vide grenser, når fremgangsmåten i følge oppfinnelsen anvendes til fjerning av klor fra en avløpsstrøm som er rik på klor og delvis klorerte mettede hydro karboner. Videre kan lignende resultater oppnås'i et meget langt katalysatorsjikt bestående av bare aktivert aluminiumoksyd, men fremgangsmåten i følge oppfinnelsen gir de ønskede resultater også når katalysatorsjiktet har en relativt kort lengde. Dette er av spesiell fordel når fremgangsmåten i følge oppfinnelsen skal anvendes i eksisterende anlegg og gir også kostnadsmessige fordeler når nye anlegg skal planlegges. Endelig har fremgangsmåten i følge oppfinnelsen den fordel at en høy aktivitet kan opprettholdes ved fjerning av klor gjennom et betydelig tidsrom, ved at katalytisk jern(III)klorid dannes in situ og avsettes på bæreren av aktivert aluminiumoksyd.

Skjønt de primære reaksjoner som finner sted i ovennevnte klorfjerningssystem, er substitusjonsreaksjoner, kan fremgangsmåten i følge oppfinnelsen også anvendes til å forlenge aktiviteten av jern(III)klorid ved katalyse av addisjonsreaksjoner. Enhver kloreringsreaksjon som katalyseres av jern(III)klorid og hvor deaktivering av katalysatoren gjør seg gjeldende, kan for-bedres ved hjelp av den foreliggende oppfinnelse. Eksempler på slike reaksjoner er reaksjoner hvor klor eller HC1 adderes ved dobbeltbindinger eller tredobbeltbindinger, og oksyklorering av olef iner.

Skjønt fremgangsmåten i følge oppfinnelsen hensikts-messig kan anvendes som en etylenrenseprosess i forbindelse med en etylen-oksykloreringsprosess, er fremgangsmåten like godt egnet for behandling av enhver etylenholdig strøm hvor man ønsker å gjenvinne etylenet som EDK, når den anvendes i forbindelse med den ovenfor beskrevne rensereaktor. Foruten anvendelsen for behandling av avløpsstrømmen fra et etylenrensesystem av den ovenfor beskrevne type, kan fremgangsmåten i følge oppfinnelsen dessuten anvendes til reduksjon av klorinnholdet i hvilken som helst avløps- eller avfalls-strøm som er rik på klor og mettede hydrokarboner eller klorhydrokarboner, uansett opprinnelsen for nevnte strøm.

Skjønt forskjellige restriksjoner gjøres gjeldende verden over når det gjelder miljøforurensning, tar fremgangsmåten i følge oppfinnelsen sikte på oppnåelse av et.etyleninnhold under ca. 50 ppm (volumbasis) og et klorinnhold under ca. 200 ppm (volumbasis). Fremgangsmåten i følge oppfinnelsen kan også anvendes for oppnåelse av etyleninnhold så lave som 1 ppm og klor innhold så lave som 5 ppm ved regulering av. reaksjonstemperatur og oppholdstid, og fremgangsmåten er derfor ikke begrenset til bruk når slike konsentrasjoner som ble nevnt ovenfor, skal oppnås.

Eksempler på utførelsesformer av fremgangsmåten i følge oppfinnelsen er illustrert på tegningen, hvor: Fig. I representerer et generalisert flytskjema vedrørende oppfinnelsen slik den anvendes til fjerning av klor fra en avløpsstrøm som er rik på klor og delvis klorerte mettede hydrokarboner. Fig. 2 representerer et flytskjema som illustrerer oppfinnelsen i forbindelse med et etylenrensesystem.

Fig. 1 er en generalisert illustrasjon av fremgangsmåten

i følge oppfinnelsen, hvor denne er vist som en fremgangsmåte til å eliminere klor fra en avløpsstrøm som er rik på klor og hydrokarboner og/eller delvis klorerte hydrokarboner, hvor kloret ut-gjør opp til 20 volum-% av blandingen. Materialstrømmen kan være tatt fra produktavløpet fra en etylenrenseprosess hvor det anvendes et overskudd av klor for omsetning med det ureagerte etylen i avløpsproduktet fra hvilken som helst etylenforbrukende prosess, eller særlig fra en etylen-klorerings- eller -oksykloreringsprosess. Materialstrømmen kan inneholde uønskede biprodukter som dannes i den etylenforbrukende prosess, hvorav de fleste er mettet og enten delvis klorert eller ikke klorert i det hele tatt. Alternativt kan strømmen erholdes fra hvilken som helst kilde og kan bestå

av hvilke som helst mettede eller enten delvis klorerte eller uklorerte hydrokarboner og klor, hvor man ønsker0 å fjerne kloret. Ledning 1 fører denne klorrike strøm til en varmeveksler 2, hvor temperaturen heves til mellom ca. 90°C og ca. 250°C, fortrinnsvis til mellom ca. 100°C og ca. 180°C. Materialet i ledning 1 føres deretter til en reaktor 3, som er en reaktor med et stasjonært katalytisk sjikt omfattende en blanding av metallisk jern og partikler av aktivert aluminiumoksyd som er impregnert med jern-(III)klorid enten ved en forhåndsbehandling eller ved avsetning

in situ, idet jernkloridet dannes ved reaksjon mellom molekylært klor og metallisk jern, hvor forholdet mellom jernets overflateareal og det totale BET-overflateareal av aluminiumoksydet ligger mellom en verdi tilsvarende 1,5 ganger overflatearealet av den indre reaktorvegg dividert med dét totale BET-overflateareal av

-7

aluminiumoksydet i reaktoren, eller ca. 1 x 10 , hvis denne verdi

— 6 — 7

er større, til ca. 2 x 10 , fortrinnsvis fra ca. 2 x 10 til ca. 5 x 10 _7. Med "totalt BET-overflateareal" menes BET-overflatearealet, uttrykt i m 2/g, slik uttrykket er kjent av fagfolk på området, multiplisert med totalvekten av det aluminiumoksyd som katalysatorsjiktet inneholder, idet det anvendes slike enheter at ovennevnte forhold blir uten dimensjonsbenevnelse.

Til illustrasjon av relasjonen mellom overflatearealet av det metalliske jern og overflatearealet av aluminiumoksyd-partiklene nevnes aktivert aluminiumoksyd med et BET-overflateareal på 240 m 2/g som et typisk eksempel. Forholdet mellom overflatearealet av metallet og aluminiumoksydet kan da omregnes til enheter så som cm 2metalloverflate pr. kg aluminiumoksydet. Området for nevnte forhold blir da ca. 284-5334 cm 2/kg, fortrinnsvis ca. 526-1194 cm 2/kg. Ved utførelsesformen i følge oppfinnelsen hvor aluminiumoksydet impregneres med jern(III)klorid ved en forhåndsbehandling, utgjør jernkloridet, uttrykt som vekt-% jern,

fra ca. 0,5% til ca. 10% av katalysatorpartikkelen, fortrinnsvis mellom ca. 2 og ca. 6%.

Den nye katalysatorblanding er særlig effektiv i be-holdere som ikke korroderer, idet reaktorsvikt p.g.a. korrosjon

av reaktorveggene unngås.

Uttrykket "blanding" innbefatter her både et sonedelt arrangement hvor lag av metallisk jern alternerer med lag av impregnert og/eller uimpregnert katalysator, og et kvasihomogent arrangement hvor en bestanddel av blandingen er tilfeldig eller omtrentlig jevnt dispergert i den andre bestanddelen. Det metalliske jern kan ha form av kommersielt tilgjengelige fyll-legemer for tårn eller kolonner, videre skrapjern eller hvilken som helst annen form hvor jernet foreligger i overveiende metallisk form.

Reaktoren 3 kan enten være av tanktypen eller en rør-formet reaktor, og den kan være utformet for enten oppoverrettet eller nedoverrettet strøm av reaktantgassene. Driftstemperaturen i reaktoren 3. er mellom ca. 90°C og ca. 250°C, fortrinnsvis 100-180°C. Trykket er mellom ca. 1,02 ato og ca. 5,10 ato, fortrinnsvis 1,70-4,08 ato. Romhastigheten er mellom ca. 50 og ca. 1000 pr. time, fortrinnsvis 100-500 pr. time, og oppholdstiden er mellom ca. 2 og ca. 50 sekund, fortrinnsvis 5-30 sekund. Produkt-strømmen fra reaktoren 3 omfatter klorerte hydrokarboner som i regelen er mer høy-klorert enn de som inneholdes i ledning 1, meget små mengder av ureagert etylen og klor, ureagerte bestanddeler fra den foregående prosess, og eventuelt inerte gasser som strømmer gjennom systemet. Produktstrømmen føres gjennom ledning 4 til en separasjonssone 5, hvor etylendikloridet og tyngre klorerte forurensninger fraskilles og føres til rensning via ledning 7. Resten av produktstrømmen, som hovedsakelig består av inerte gasser og mindre mengder av HCl, uttas gjennom ledning 6. Etter fjerning av HCl på kjent måte er produktet av en kvalitet ' med hensyn til etylen- og klorinnhold som tillater utslipp til atmosfæren. Innholdet av etylen er under 50 ppm og ofte endog under 1 ppm på volumbasis, og klorinnholdet er under 200 ppm og ofte endog under 5 ppm på volumbasis, avhengig av reaksjonstemperatur og oppholdstid.

Fig. 2 illustrerer fremgangsmåten i følge oppfinnelsen hvor denne angår en forbedring ved en prosess for gjenvinning av etylen fra en etylenholdig materialstrøm. Ledning 8 inneholder en blanding av etylen og andre bestanddeler fra hvilke man ønsker å gjenvinne etylenet ved omsetning med klor under dannelse av EDK. Materialet i ledning 8 kan komme fra et etylen-oksyklorerings- eller -kloreringssystem, i hvilket tilfelle blandingen vil inneholde klorerte hydrokarboner, både mettede og umettede,

og eventuelt inerte gasser, f.eks. nitrogen, som har passert gjennom oksyklorerings- eller kloreringssystemet ureagert. Klor tilføres gjennom ledning 9 i en mengde tilsvarende mellom ca. 0,3% og ca. 10% molart overskudd i forhold til etylenet i strømmen 8. Klor og etylenholdig blanding omsettes i reaktoren 10, som er en rør-reaktor, i en eksoterm reaksj.on i nærvær av en katalysator omfattende partikler av aktivert- aluminiumoksyd, enten partikler med ensartet overflateareal eller en blanding av partikler med forskjellige overflatearealer, som enten kan være blandet eller sonedelt i sjikt med omtrentlig konstant overflateareal, fortrinnsvis medøkende overflateareal regnet fra innløps-enden til utløpsenden av reaktoren. Reaktoren 10 er utformet for enten oppoverrettet eller nedoverrettet strømning av reaktantgassene. Innløpstemperaturen er mellom ca. 50°C og ca. 200°C. Reaktorens maksimumstemperatur er mellom ca. 100°C og ca. 300°C. Trykket er mellom ca. 1,02 ato og ca. 5,10 ato. Romhastigheten er mellom ca. 500 og ca. 5000 pr. time, og oppholdstiden er mellom ca. 0,7 og ca. 3 2 sekund. Produktstrømmen fra reaktoren 10 inne- ■ holder EDK, små mengder av ureagert etylen, ureagert klor, samt alle andre forurensninger, inerter og ureagerte bestanddeler som forelå i en eller flere av de strømmer som tilføres, såvel som produkter dannet ved bireaksjoner i reaktoren 10, så som oksyda-sjon eller reaksjon mellom klor og andre forbindelser enn etylen. Den del av fig. 2 som ligger nedstrøms for reaktoren 10 og beskriver klorfjerningen i systemet, er identisk med fig. 1, og det vises derfor til ovenstående beskrivelse av fig. 1.

Som en variant av det på fig. 2 viste flytskjema kan reaktoren 3 være innbygget i reaktoren 10, hvorved katalysatorsjiktet i reaktoren 3 blir en ytterligere sone plassert i den nedre del av reaktoren 10 i, de samme rør som den utelukkende aktiverte aluminiumoksydkatalysator i reaktoren 10. Da reaksjonen mellom etylen og klor som finner sted i den øvre (oppstrøms-) del av flersonereaktoren ved denne variant er eksoterm, kan det anvendes en kjølemiddeltemperatur som er lavere enn temperaturom-rådet i reaktoren 3 på tegningen. Den reaksjon som finner sted i jern(III)klorid-delen av reaktoren er imidlertid langt mindre eksoterm. Reaksjonstemperaturen i jernkloridsonen vil følgelig holdes nær kjølemiddeltemperaturen. For oppnåelse av den samme reaksjonsgrad ville derfor jernkloridsonen måtte være lengre hvis den dannet nedstrømsdelen av en flersone-rørreaktor enn hvis den var en separat reaktor av tanktypen etter en varmeveksler, som vist på tegningen.

Jern(III)klorid-katalysatoren fremstilles ved konvensjonell impregneringsteknikk under anvendelse av en vandig løs-ning av jern(III)klorid og en aktivert aluminiumoksydbærer. Uttrykket "aktivert aluminiumoksyd" betegner i det foreliggende hvilken som helst porøs, absorberende form av aluminiumoksyd som er fremstilt ved Bayer-prosessen, eller en ekvivalent prosess,

ut fra en uren form, så som bauxitt, og er blitt oppvarmet ved en regulert temperatur som er tilstrekkelig høy til at det meste av det bundne vann avdrives, men tilstrekkelig lav til at det ønskede overflateareal bibeholdes. Ved den foretrukne utførelses-form av oppfinnelsen er det aktiverte aluminiumoksyd et aluminiumoksyd bestående av rundaktige partikler med et overflateareal på minst 100 m 2 /g, fortrinnsvis mellom ca. 225 og ca. 275 m 2/g, og videre en abrasjonshårdhet på minst 90%, et totalt porevolum mellom ca. 0,3 og ca. 0,8 ml/g, en gjennomsnittlig porediameter

mellom ca. 70 og ca. 120 Å, hvor mellom ca. 35 og ca. 70% av porevolumet består av porer med diameter mellom ca. 80 og ca.

600 Å. Eksempler på egnede bærere av denne type er aluminium-oksyder som er i handelen under betegnelsene HSC-114 (fra Houdry Process and Chemical Company) og SCM-250 (fra Rhone-Progil).

Andre typer av aktivert aluminiumoksyd kan også tjene oppfinnelsens formål, f.eks. sylindriske pellets eller ekstruderte produkter av varierende størrelse, overflateareal, pore-data og strukturelle egenskaper. De endringer eller modifikasjoner som disse varia-sjoner måtte medføre, vil en fagmann på området kunne foreta.

I hvert av de følgende eksempler ble de eksperimen-telle data erholdt ved bruk av et apparat i følge fig. 2. Reaktoren 10 besto av et nikkelrør, type 40 (schedule 40), lengde 3,65 m og diameter 50,8 mm, omgitt i full lengde av et stålrør (schedule 40) med en diameter på 101,6 mm. Reaksjonsvarmen ble fjernet ved hjelp av kokende vann under et trykk på 1,02 ato og en temperatur på 121°C i det ringformede rom mellom de to rørene. Den høyeste("hot spot") temperatur og dennes beliggenhet inne i katalysatorsjiktet ble målt ved hjelp av et bevegelig termoelement plassert i et 6,4 mm rør som strakte seg fra bunnen av reaktoren og gjennom dennes hele lengde.

Katalysatorsjiktet i reaktoren 10 ble delt i tre soner, hver med en lengde på 76,2 cm. Katalysatoren i den øvre sone var SA 3235 i form av 6,4 mm aluminiumoksyd-kuler fra Norton Chemical Company og hadde følgende egenskaper:

Katalysatoren i den midtre sone var SA 3232 i form av 6,4 mm aluminiumoksyd-kuler, også fra Norton Chemical Company, og hadde følgende egenskaper:

Katalysatoren i den øvre sone var HSC-114 i form av 6,4 mm aluminiumoksyd-kuler fra Houdry Division, Air Products and Chemicals, Inc. og hadde følgende egenskaper.

Reaktoren 3 besto av et stålrør (schedule 40) med en lengde på 6,10 m og en diameter på 10,16 cm. En nikkelforing dekket den indre overflate av den øverste ca. 3,65 m lange del av røret. Svak oppvarmning med damp og isolasjon rundt rørets ytterside dannet en termisk barriere, slik at reaktordriften kunne foregå adiabatisk. I hvert av nedenstående eksempler hadde katalysatorsjiktet en lengde på 2,29 m og var understøttet i reaktorens øvre del. Temperaturen i katalysatorsjiktet ble målt ved hjelp av et bevegelig termoelement omgitt av et 6,4 mm rør som fra reaktorens topp raget nedover gjennom hele dens lengde.

I hvert eksempel besto den gjennom ledning 8 innmatede strøm av 7 mol% etylen, 1 mol% oksygen, 4 mol% EDC, 1 vekt-% vann, resten nitrogen. Trykket ved innløpet til reaktoren 10 ble holdt ved 3,40 ato. Overflatehastigheten gjennom reaktoren, målt for en tom reaktor ved 125°C og 3,40 ato, var 50,6 cm pr. sekund.

For å beregne .klor- og HCl-konsentrasjonene lot man utløpsstrømmen (ledning 4) boble gjennom en kaliumjodid-løsning, hvoretter den ble oppsamlet i en vannfortrengningsbeholder med et bestemt kjent volum. Løsningen ble titrert med natrium-hydroksydløsning for bestemmelse av HCl og med natriumtiosulfat-løsning for bestemmelse av klor. Videre ble en del av utløps-strømmen kondensert, og både den væskeformige fase og gassfasen etter kondensasjonen ble analysert ved gasskromatografi. Resul-tatene kombinert med titreringsresultatene ble benyttet for be-regning av en total materialbalanse, hvorav det prosentvise kloroverskudd og andre verdier ble beregnet, jfr. tabellene.

EKSEMPEL I

Dette eksempel viser den deaktivering av katalysatoren som finner sted over et tidsrom når aluminiumoksyd impregnert med jern(III)klorid anvendes alene i katalysatorsjiktet i reaktoren 3. Den anvendte katalysator besto av aluminiumoksyd (HSC 114) av den art som ble anvendt i den nedre sone i katalysatorsjiktet i reaktoren 10 , men impregnert med jern(III)klorid til et jerninnhold på 2 vekt-%. De data som erholdtes med denne katalysator, er angitt i tabell I.

Kolonne (1) viser det punkt på aksen av katalysatorsjiktet i reaktoren 3 hvor en prøve av gasstrømmen ble uttatt for bestemmelse av C2H^-, C^- og HCl-konsentrasjonene, som er angitt i kolonnene (3), (4) og (5). Beliggenheten av dette punkt er uttrykt ved gassenes oppholdstid, regnet fra toppen av kata-lysators jiktet i reaktoren 3 ned til prøvetagningspunktet og basert på et tomt rør. Kolonne (2) viser klorinnholdet i det materiale som tilføres reaktoren 10, uttrykt som prosent overskudd i forhold til etyleninnholdet i materialet. Kolonnene (6) og (7) angir henholdsvis den høyeste temperatur i reaktoren 10 og gjennom-snittstemperaturen i. reaktoren 3 .

Kolonnene (2) og (4) viser at under■de første 112 timers drift var den mengde klor som fremdeles var ureagert ved en oppholdstid på 17,3 sekund, under 20 ppm ved kloroverskudd i utgangsmaterialet på opp til 12,6%. Senere i forsøket, mellom 182 og 203 timers drift, ble det imidlertid funnet vesentlig større mengder klor på det samme punkt i reaktoren ved kloroverskudd i utgangsmaterialet så lave som 7%. Dette indikerer et betydelig tap i katalytisk aktivitet med tiden.

EKSEMPEL II

Katalysatorsjiktet i dette forsøk besto av 15,87 mm Pall-ringer av stål i 69,9 mm tykke sjikt alternerende med 31,1

cm sjikt av den katalysator som ble anvendt i eksempel I (aluminiumoksyd av typen HSC 114 impregnert med jern(III)klorid til et jerninnhold på 2 vekt-%). Pall-ringene utgjorde således om-trent 18 volum-% av katalysatorsjiktet. Følgelig var den anvendte katalysatormengde 18% mindre enn den som ble anvendt i eksempel I. Katalysatorsjiktets lengde og alle driftsbetingelser var de samme som i eksempel I. De data som erholdtes mellom 220 og 252 timers drift er angitt i tabell II; den forklaring som er gitt ovenfor i forbindelse med tabell I, gjelder også tabell II.

Kolonnene, (3) og (4) viser at man fant en meget effektiv klor- og etylen-fjerning ved kloroverskudd opp til ca. 11%, hvor en skarp økning i klorinnholdet ble funnet i avløpet fra reaktor 3. Denne høye reaktorytelse ble påvist fra forsøkets begynnelse og gjennom hele det 252-timer lange forsøk uten tegn på deaktivering av katalysatoren.

Claims (18)

1. Fremgangsmåte til fjerning av etylen fra en etylenholdig strøm, hvor etylenet omsettes med klor ved et kloroverskudd mellom ca. 0,3% og ca. 10%, i forhold til etylenet på mol-basis, i en første reaksjonssone eller rekke av soner ved en temperatur mellom ca. 100°C og ca. 300°C og et trykk mellom ca. 1,02 ato og ca. 5,10 ato og ved en romhastighét mellom ca. 500 pr. time og ca. 5 000 pr. time og en oppholdstid mellom ca. 0,7 og ca. 32 sek., over et stasjonært katalysatorsjikt omfattende aktivert aluminiumoksyd, hvorved det erholdes et første reaktoravløpsprodukt omfattende 1, 2-dikloretan, andre delvis klorerte hydrokarboner, ureagert klor i en konsentrasjon opp til ca. 5 000 ppm (volumbasis) og ureagert etylen i en konsentrasjon opp til ca. 3 000 p <p> m (volumbasis), karakterisert ved at det nevnte første avløpsprodukt omsettes i en annen reaksjonssone ved en temperatur mellom ca. 90°C og ca. 250°C og et trykk mellom ca.

1,02 ato og ca. 5,10 ato, ved en romhastighét mellom ca. 50 og ca. 2 000 pr. time og en oppholdstid mellom ca. 2 og ca. 50 sekund over et stasjonært katalysatorsjikt omfattende en blanding av metallisk jern og partikler av aktivert aluminiumoksyd impregnert med jern(III)klorid enten ved en forhåndsbehandling eller ved avsetning in situ av jernoksyd som dannes ved innvirkningen av molekylært klor på det metalliske jern, hvor forholdet mellom overflatearealet av jernet og det samlede BET-overflateareal av aluminiumoksydet ligger mellom en verdi tilsvarende 1,5 ganger overflaten av den indre reaktorvegg dividert med den totale BET-overflate av aluminiumoksydet deri, eller ca. 1 x 10 hvis denne verdi er større, og ca. 2 x 10 , hvorved det erholdes et annet reaktoravlø psprodukt omfattende mer hø yklorerte hydrokarboner, klor i en konsentrasjon mindre enn 200 ppm på volumbasis og etylen i en konsentrasjon mindre enn 50 ppm på volumbasis.

2. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at partiklene av aktivert aluminiumoksyd i katalysatorsjiktet i den annen reaksjonssone impregneres med jern(III)klorid ved en forhåndsbehandling til et innhold mellom ca. 0,5 og ca. 10 vekt-% (beregnet som jern) av katalysatorpartikkelen.

3. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at partiklene av aktivert aluminiumoksyd i katalysatorsjiktet i den annen reaksjonssone impregneres med jern(III)klorid ved en forhåndsbehandling til et innhold mellom ca. 2 og ca. 6 vekt-%. (beregnet som jern) av katalysatorpartikkelen'.

4. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at reaksjonstemperaturen i den annen reaksjonssone er mellom ca. 100 og ca. 180°C.

5. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at reaksjonstrykket i den annen reaksjonssone er mellom ca.

1,70 ato og ca. 4,08 ato.

6. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at romhastigheten i den annen reaksjonssone er mellom ca. 100 og ca. 1 000 pr. time.

7. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at oppholdstiden i den annen reaksjonssone er mellom 5 og 30 sekund.

8. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at forholdet mellom overflatearealet av jernet og BET-overflatearealet av aluminiumoksydet i den annen reaksjonssone er -7 -7 mellom 2 x 10 og 5 x 10

9. Fremgangsmåte i følge krav 1, karakterisert ved at partiklene av aktivert aluminiumoksyd i katalysatorsjiktet i den annen reaksjonssone impregneres med jern(III)klorid ved en forhåndsbehandling til et innhold mellom ca. 2 og ca. 6 vekt-% (beregnet som jern) av katalysatorpartikkelen, reaksjonstemperaturen er mellom ca. 100 og ca. 180°C, reaksjonstrykket er mellom ca. 1,70 og ca. 4,08 ato, romhastigheten er mellom ca. 100 og ca.

1 000 pr. time, oppholdstiden er mellom ca. 5 og ca. 30 sekund, og forholdet mellom overflatearealet av jernet og BET-overflate- -7 -7 arealet av aluminiumoksydet er mellom ca. 2 x 10 og ca. 5 x 10 10. Fremgangsmåte til å eliminere klor og etylen fra en' avløpsstrø m omfattende klor i en konsentrasjon opp til ca. 5 000 ppm (volumbasis) og uklorerte og delvis klorerte hydrokarboner, karakterisert ved at avløps.strømmen omsettes ved en temperatur mellom ca. 90°C og ca. 250°C ved et trykk mellom ca. 1,02 og ca. 5,10 ato, ved en romhastighét mellom ca. 50 og ca. 2 000 pr. time og en oppholdstid mellom ca. 2 og ca. 50 sekund, over et stasjonært katalysatorsjikt omfattende en blanding av metallisk jern og partikler av aktivert aluminiumoksyd impregnert med jern(III)klorid enten ved en forhåndsbehandling eller ved avsetning in situ av jernklorid dannet ved innvirkning av molekylært klor på det metalliske jern, hvor forholdet mellom overflatearealet av jernet og det samlede BET-overflateareal av aluminiumoksydet ligger mellom en verdi tilsvarende 1,5 ganger overflatearealet av den indre reaktorvegg dividert med det samlede BET-overflateareal av aluminiumoksydet deri eller ca. 1 x 10 når denne verdi er større, og ca. 2 x 10 \ for fremstilling av et avløpsprodukt omfattende mer høyklorerte hydrokarboner og mindre enn 200 ppm klor på volumbasis.

11. Fremgangsmåte i følge krav 10, karakterisert ved at partiklene av aktivert aluminiumoksyd impregneres med jern-(III)klorid ved en forhåndsbehandling til et innhold mellom ca.

0,5 og ca. 10 vekt-% (beregnet som jern) av katalysatorpartikkelen.

12. Fremgangsmåte i følge krav 10, karakterisert ved at partiklene av aktivert aluminiumoksyd impregneres med jern(III)klorid ved en forhåndsbehandling til et innhold mellom ca. 2 og ca. 6 vekt-% (beregnet som jern) av katalysatorpartikkelen.

13. Fremgangsmåte i følge krav 10, karakterisert ved at reaksjonstemperaturen er mellom ca. 100 og ca. 180°C.

14. Fremgangsmåte i følge krav 10, karakterisert ved at reaksjonstrykket er mellom ca. 1,70 og ca. 4,08 ato.

15. Fremgangsmåte i følge krav 10, karakterisert ved at romhastigheten er mellom ca. 100 og ca. 1 000 pr. time.

16. Fremgangsmåte i følge krav 10, karakterisert ved at oppholdstiden er mellom ca. 5 og ca. 30 sekund.

17. Fremgangsmåte i følge krav 10, karakterisert ' ved at forholdet mellom overflatearealet av jernet og BET-overflatearealet av aluminiumoksydet er mellom ca. 2 x 10 og ca.

5 x 10~ <7> .

18. Fremgangsmåte i følge krav 10, karakterisert ved at partiklene av aktivert aluminiumoksyd impregneres med jern-(Ill)klorid ved en forhåndsbehandling til et innhold mellom ca.

2,0 og ca. 6,0 vekt-% (beregnet som jern) av katalysatorpartikkelen, reaksjonstemperaturen er mellom ca. 100 og ca.l80°C, reaksjonstrykket er mellom ca. 1,70 og ca. 4,08 ato, romhastigheten er mellom ca. 100 og ca. 1 000 pr. time, oppholdstiden er mellom ca.

5 og ca. 30 sekund, og forholdet mellom overflatearealet av jernet pg BET-overflatearealet av aluminiumoksydet er mellom ca. 2 x 10_7 og ca. 5 x 10 .