PL156507B1

PL156507B1 - Sposób wytwarzania chlorku winylu i urzadzenie do wytwarzania chlorku winylu PL

Info

Publication number: PL156507B1
Application number: PL1987268146A
Authority: PL
Original assignee: Hoechst Ag; Uhde Gmbh
Priority date: 1986-10-10
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 1992-03-31
Also published as: HUT44996A; ES2018526B3; GR3001227T3; MX169575B; FI874428A0; HU202175B; NO165876C; SU1598862A3; FI874428A7; AU599152B2; PL268146A1; DE3765221D1; CA1300645C; FI84471B; JPS6396141A; JP2509637B2; DE3704028A1; US4798914A; EP0264065A1; FI84471C

Abstract

1. Sposób wytwarzania chlorku winylu przez termi- czne odszczepianie chlorowodoru z 1,2-dwuchloroetanu w goracej strefie pierwszej o temperaturze 450-550°C, po której nastepuje strefa druga, przez która przeplywaja gazy spalinowe z ogrzewania pierwszej strefy, przy czym ciekly 1,2-dwuchloroetan z goracym, zawierajacym chlo- rek winylu gazem, który opuszcza pierwsza strefe, zostaje posrednio ogrzany, odparowany i ten odparowany 1,2- dwuchloroetan zostaje wprowadzony do pierwszej strefy, znamienny tym, ze ciekly 1,2-dwuchloroetan poza wymie- nionymi strefami w pierwszym obszarze ogrzewa sie z zawierajacym chlorek winylu gazem do temperatury wrzenia i stamtad przeprowadza sie do drugiego obszaru, w którym panuje nizsze cisnienie niz w pierwszym obsza- rze, przy czym w drugim obszarze, na metr kwadratowy powierzchni cieczy przyjmowanej jako nieruchoma, odpa- rowuje sie 1000 do 10000kg na godzine cieklego 1,2- dwuchloroetanu w temperaturze 170-2 8 0°C pod cisnie- niem 0,78-4,2 MPa, przy czym do drugiego obszaru doprowadza sie swiezy, ciekly 1,2-dwuchloroetan, który przed doprowadzeniem zostal ogrzany do temperatury, która jest co najmniej o 20°C nizsza od temperatury, w której odparowuje 1,2-dwuchloroetan w drugim obsza- rze, zas wysokosc poziomu cieklego 1,2-dwuchloroetanu w drugim obszarze utrzymuje sie tak, ze jest do dyspozy- cji duza powierzchnia cieczy i nieodparowany 1,2-dwu- chloroetan zawraca sie do pierwszego obszaru. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest również urządzenie do przeprowadzenia niżej opisanego dalej sposobu, który przedstawiono przykładowo na fig. 1. Różne części aparatu są na tej figurze oznaczone liczbami, do których odnoszą się niżej podane, podkreślone liczby.

Urządzenie składa się z dwóch zamkniętych, cylindrycznych zbiorników 1,2, których stosunek długości do średnicy wynosi 2 do 8, które są ze sobą połączone przez rury i z których jeden zbiornik zawiera wężownicę rurową 3, i które charakteryzuje się tym, że obydwa zbiorniki 1, 2, poziomą albo wobec linii poziomej lekko nachyloną osią cylindra, są umieszczone równolegle jeden nad drugim w odstępie, dolny zbiornik 1 zawiera wężownicę rurową 3, a z najwyższej części

156 507 dolnego zbiornika 1 przynajmniej jedna pionowa rura wznośna 4 prowadzi do górnego zbiornika 2 i tam w górnej połowie kończy się w sposób otwarty, z dolnej części górnego zbiornika 2 do dolnej części dolnego zbiornika 1 prowadzi przynajmniej jedna rura łącząca 5, dolny zbiornik 1 w dolnej części i górny zbiornik 2 w górnej części zawiera po jednym otworze 6, 7 i górny zbiornik 2 ma pomiar wysokości poziomu cieczy 8 oraz przynajmniej jeden dalszy otwór 9, od którego prowadzi rura do dolnej części tego zbiornika. Obydwa zbiorniki cylindryczne są umieszczone z poziomą osią cylindra, aby otrzymać większą powierzchnię cieczy w porównaniu ze zbiornikiem z ustawioną prostopadle osią cylindra. Z tego samego powodu stosunek długości do średnicy w obydwóch naczyniach nie powinien wynosić znacznie poniżej 2.

Sposób według wynalazku można również przeprowadzić w bardzo wysmukłych zbiornikach o wysokim stosunku długości do średnicy, chociaż ekonomiczne i konstrukcyjne względy przemawiają przeciw wyborowi wysokiego stosunku. Na ogół nie przekracza się 8. Górny zbiornik 2 nie potrzebuje być koniecznie umieszczony dokładnie pionowo nad zbiornikiem dolnym 1, nie jest również potrzebne wykonanie górnego zbiornika 2 mniejszego niż dolny. Górny zbiornik zawiera celowo tum 11, na którym jest umieszczony otwór 6. Rury wznośne 4 oraz rury łączące 5 powinny być w przybliżeniu równomiernie rozdzielone na długość obydwóch zbiorników, przy czym dla rur wznośnych 4 dobiera się korzystnie większy przekrój niż dla rur łączących 5. Liczbę i przekrój obydwóch rodzajów rur dostosowuje się do długości zbiorników 1, 2, jak również do ilości obiegającego w obydwóch zbiornikach ciekłego 1,2-dwuchloroetanu, których obliczenie opisano wyżej. Nie jest również koniecznie wymagane umieszczenie rur łączących 5 parami przeciwległe.

Korzystnie górny koniec rury wznośnej lub rur wznośnych 4 jest tak ńakryty kołpakiem 10, że między nim i końcem rury pozostaje wolny pierścieniowy otwór. Przez to polepsza się oddzielanie fazy ciekłej od gazowej w górnym zbiorniku 2.

Górny zbiornik 2 może mieć kilka otworów 9, z których prowadzą rury do dolnej części tego zbiornika. W korzystnej postaci wykonania, urządzenia według wynalazku stosuje się tylko taki otwór, od którego prowadzi rura do dolnej części zbiornika, przy czym na końcu tej rury jest umieszczona zamknięta pętla rurowa 12, która na swej długości zawiera równomiernie rozdzielone otwory.

Jak już wspomniano wyżej, nowy sposób umożliwia ponowne zastosowanie energii zawartej w zawierających chlorek winylu gazach, które opuszczają piec do rozszczepiania i tym samym zaoszczędzenie energii. Sposób można przeprowadzać w urządzeniu, które nie zawiera części wrażliwych na zakłócenia (pompa i filtry dla gorącego 1,2-dwuchloroetanu). Dzięki korzystnym możliwościom regulowania, nowy sposób można dostosować łatwo do wahań produkcji, przy porównywalnym okresie eksploatacji pieca do rozszczepiania można eksploatować znacznie wyższą przemianę rozszczepiania, niż według odpowiednich sposobów według stanu techniki.

Następujące przykłady wyjaśniają bliżej wynalazek, nie ograniczają jednak jego zakresu.

Dla porównania przeprowadza się najpierw proces, który stosuje się również w skali wielkotechnicznej do wytwarzania chlorku winylu przez termiczne rozszczepianie, patrz schemat przedstawiony na rysunku, fig. 2.

Z odbieralnika pompowego 21 odciąga się na godzinę 902 kg 1,2-dwuchloroetanu o temperaturze 130°C i za pomocą pompy 22 pod ciśnieniem 3,0 MPa i w temperaturze 125°C przenosi do strefy konwekcji 23 pieca do rozszczepiania 23 plus 24. W tej strefie ogrzewa się 1,2-dwuchloroetan aż do temperatury wrzenia, odparowuje i w temperaturze 270°C prowadzi się dalej do strefy promieniowania 24 pieca do rozszczepiania 23 plus 24. W strefie promieniowania 24 następuje przegrzanie i częściowe rozszczepienie gazowego dwuchloroetanu do chlorku winylu, chlorowodoru aż do temperatury 533°C. Strefa promieniowania 24 zawiera cztery umieszczone jeden nad drugim szeregi palników 25, z których jednak tylko trzy dolne szeregi są zasilane paliwem. W celu zmniejszenia tworzenia sadzy przy odparowaniu 1,2-dwuchloroetanu wyłączony jest z eksploatacji czwarty, najwyższy szereg palników.

Opuszczając piec do rozszczepiania przez przewód 26, gorące gazy z rozszczepiania oziębia się szybko pod ciśnieniem 1,6 MPa w następującym schładzaniu do temperatury niższej niż 100°C. Po dalszych etapach oziębiania następuje oddzielenie chlorowodoru z powstałej przez termiczne rozszczepianie mieszaniny substancji w kolumnie, która pracuje pod ciśnieniem 1,3 MPa i w temperaturze głowicy -24°C.

156 507

Przez wymianę ciepła w strefie konwekcji 23 między gazem spalinowym, który jest prowadzony wokół rur i 1,2-dwuchloroetanem w rurach, oziębia się gaz spalinowy do temperatury około 350°C. W ekonomizerze 27 następuje, przez wytwarzanie gorącej wody, dalsze oziębienie gazu spalinowego do temperatury około 150°C. Można przy tym ogrzewać na godzinę 480 dm³ wody do zasilania kotła pod ciśnieniem 2,5 MPa z 80°C do 150°C. Ogrzaną wodę do zasilania kotła doprowadza się przez przewód 28 do wytwarzania pary. Tę parę wodną stosuje się w innym miejscu w procesie wytwarzania chlorku winylu.

Wytwarza się 312,5 kg/h chlorku winylu, przemiana rozszczepiania wynosi 55%, okres eksploatacji pieca do rozszczepiania maksymalnie 6 miesięcy. Stosuje się na 1 kg wytworzonego chlorku winylu 0,115Nm3 paliwa (metanu). Energia odzyskana z gazów spalinowych przez wytwarzanie gorącej wody wynosi 448,2 kJ/kg chlorku winylu, co odpowiada ilości paliwa 0,0126 Nm3/kg chlorku winylu. Zatem efektywne zużycie paliwa redukuje się do 0,1024Nm3/kg chlorku winylu.

Stosowany 1,2-dwuchloroetan ma czystość 99,731% wagowych, resztę stanowią produkty uboczne. Do tego doświadczenia porównawczego, jak również do następujących przykładów stosuje się 1,2-dwmchloroetan o takiej samej czystości i, według rodzaju i ilości, o takim składzie niewielkiej zawartości produktów ubocznych.

Przykład I. Proces przeprowadza się według schematu przedstawionego na fig. 3. Z odbieralnika pompowego 31 odciąga się na godzinę 834 kg 1,2-dwuchloroetanu o temperaturze 130°C i za pomocą pompy 32 pod ciśnieniem 4,0 MPa i w temperaturze 125°C transportuje się do dolnego zakresu strefy konwekcji 33 pieca do rozszczepiania 33 plus 41. Przez odciągające gazy spalinowe ze strefy promieniowania 41 pieca do rozszczepiania ogrzewany jest ciekły 1,2-dwuchloroetan do temperatury 220°C, przy czym gazy spalinowe oziębiają się od temperatury 930°C do 710°C. W wymienniku ciepła 34 następuje wyrównanie energii między zakres 33, oddający energię do ciekłego 1,2-dwuchloroetanu i potrzebny do odparowania 1,2-dwucłhoroetanu pobór energii w pierwszym zbiorniku 40. W tym celu mierzy się wysokość poziomu ciekłego 1,2-dwuchloroetanu w drugim zbiorniku 35 za pomocą zwykłego urządzenia (LIC) i za pomocą tej wartości pomiarowej jako wielkości regulowanej doprowadza się potrzebną ilość znajdującej się pod ciśnieniem 2,5 MPa wody do zasilania kotła jako środka chłodzącego do wymiennika ciepła 34. Do oziębiania potrzeba 210 dm³ wody do zasilania kotła, która ogrzewa się przy tym od temperatury 80°C do 150°C i opuszcza wymiennik ciepła 34 przez przewód 36. Odzyskana ilość energii wynosi 185,7 kJ/kg chlorku winylu.

Oziębiony do temperatury około 185°C 1,2-dwuchloroetan doprowadza się przez pętlę rurową z równomiernie rozdzielonymi otworami 37 do drugiego zbiornika 35 i tam miesza się z bardziej gorącym 1,2-dwuchloroetanem, który wzniósł się z pierwszego zbiornika 40 przez rury 38 do drugiego zbiornika, przy czym część tego 1,2-dwuchloroetanu odparowuje. W pierwszym zbiorniku 40 ogrzewa się ciekły 1,2-dwuchloroetan do temperatury wrzenia przez wymianę ciepła za pomocą opuszczającego strefę rozszczepiania 41 pieca do rozszczepiania 33 plus 41 przez przewód 48 gorącego gazu, zawierającego chlorek winylu. Wymianie ciepła sprzyja wyjaśniony dalej powyżej „obieg naturalny 1,2-dwuchloroetanu między pierwszym zbiornikiem 40 i drugim zbiornikiem 35 przez wznoszące się rury 38 i prowadzące ku dołowi rury 39. Mieszanina cieczy i gazu we wznoszących się rurach 38 ma temperaturę 270°C, ciecz w rurach 39 prowadzących ku dołowi ma temperaturę 265°C. Według podanego dalej powyżej równania ilość obiegającego między pierwszym i drugim zbiornikiem 1,2--^0(.:11^0013110 wynosi 13 344 kg/h. Na 100 kg/h obiegającego między pierwszym zbiornikiem 40 i drugim zbiornikiem 35, ciekłym 1,2-dwuchloroetanu wprowadza się 6,25 kg/h świeżego, ciekłego 1,2-dwuchloroetanu do drugiego zbiornika 35. Odparowany w zasadzie we wznoszących się rurach 38 i drugim zbiorniku 35 1,2-dwuchloroetan wprowadza się w stanie wolnym od składników ciekłych albo stałych przez przewód 42 do strefy promieniowania 41 pieca do rozszczepiania 33 plus 41, w której gazowy 1,2-dwuchloroetan zostaje ogrzany za pomocą czterech znajdujących się jeden nad drugim szeregów palników 43 do temperatury 533°C. Dolne i górne szeregi palników są zasilane taką samą ilością paliwa.

Podczas przegrzania gazu do temperatury 533°C część 1 zostaje rozszczepiona na chlorek winylu i chlorowodór. Gorące gazy z rozszczepiania doprowadza się, jak już wspomniano wyżej, do pierwszego zbiornika 40 przez przewód 48 i opuszczają one ten zbiornik w temperaturze 275°C. Przeciętna szybkość oziębiania gazów z rozszczepiania w pierwszym zbiór156 507 niku 40 wynosi 46°C/s, to jest 1/11,6 temperatury wejściowej (533°C) na sekundę. Przez przewód 44 doprowadza się te gazy z rozszczepiania do dalszego chłodzenia według stanu techniki (nie przedstawiono na fig. 3), przy czym one się częściowo skraplają. Z mieszaniny substancji powstałej przez rozszczepianie termiczne oddziela się w znany sposób w kolumnie (również nie przedstawiona na fig. 3) chlorowodór przy temperaturze głowicy wynoszącej -24°C. Ciśnienie przy głowicy tej kolumny ustala się tak, że gazowy odparowany 1,2-dwuchloroetan opuszcza drugi zbiornik 35 w temperaturze 270°C. W tym zbiorniku odparowują 804kg/h 1,2-dwuchloroetanu pod ciśnieniem 3,7 MPa. Na metr kwadratowy powierzchni przyjętej w drugim zbiorniku 35 jako znajdującej się w stanie spoczynku odparowuje się 2 880kg/h 1,2-dwuchloroetanu. Z dolnej części pierwszego zbiornika 40 odciąga się 30 kg/h ciekłego 1,2-dwuchloroetanu i przez przewód 45 doprowadza się do kolumny, w której 1,2-dwuchloroetan zostaje odparowany przez głowicę (nie przedstawiono na fig. 3). Jest to 3,6 kg/h odciągniętego z pierwszego zbiornika 40 1,2-dwuchloroetanu na 100 kg/h świeżo wprowadzonego do drugiego zbiornika 35 1,2-dwuchloroetanu. Średni czas przebywania

1.2- dwuchloroetanu, w pierwszym i drugim zbiorniku, wynosi 47 minut.

Palniki w piecu do rozszczepiania są zasilane przez przewód 43 za pomocą 0,103 Nm² paliwa (metanu) na kg wytworzonego chlorku winylu. Gorące gazy spalinowe, które opuszczają strefę ogrzewania wstępnego 1,2-dwuchloroetanu w temperaturze 710°C, zostają oziębione przez wytwarzanie pary i gorącej wody przed wejściem do atmosfery do temperatury 150°C. W górnym odcinku strefy konwekcji 33 pieca do rozszczepiania zostaje ogrzana chłodniejsza woda, doprowadzona przez przewód 51, i przez przewód 46 częściowo doprowadzona do zbiornika 50, częściowo przez przewód 52 stosowana w innych miejscach procesu. Gorącą wodę ze zbiornika 50 wprowadza się przez przewód 47 do środkowej części strefy konwekcji 33 pieca do rozszczepiania i po pobraniu ciepła ze wznoszących się gazów spalinowych doprowadza się ponownie przez przewód 49 do zbiornika 50. Wytworzoną tam parę wodną odprowadza się przez przewód 53 i stosuje w innych miejscach procesu wytwarzania chlorku winylu. Wytwarza się 114 kg/h pary wysokoprężnej (2,1 MPa, 215°C) i oddaje przez przewód 53. Odzyskana przy tym energia wynosi 843,9 kJ/kg chlorku winylu. Przez przewód 52 oddaje się 201 dm³/h gorącej wody o temperaturze 150°C, odzyskana przy tym ilość energii wynosi 178,8 kJ/kg chlorku winylu.

Przemiana przy rozszczepianiu 1,2-dwuchk)roetanu w strefie promieniowania 41 pieca do rozszczepiania 33 plus 41 wynosi 65%. Wytwarza się 330 kg/h chlorku winylu.

Po 9 miesiącach czasu eksploatacji przechodzenie ciepła między gorącymi gazami, zawierającymi chlorek winylu, z pieca do rozszczepiania i ciekłym 1,2-dwuchloroetanem w pierwszym zbiorniku 40 jest prawie niezmienione. Różnica temperatur między gorącymi gazami z pieca do rozszczepiania, które są odprowadzane przez przewód 44 z pierwszego zbiornika 40, i gazowym

1.2- dwuchloroetanem, który opuszcza drugi zbiornik 35 i jest doprowadzany przez przewód 42 do pieca do rozszczepiania, wynosi 10°C. Na powierzchniach wymiany ciepła nie stwierdza się ani po stronie gorących gazów z rozszczepiania, ani po stronie ciekłego 1,2-dwuchloroetanu, znaczniejszego nalotu. Energia odzyskana z gazów spalinowych pieca do rozszczepiania przez wytworzenie gorącej wody i pary wysokoprężynej wynosi 185,7 + 178,8 + 843,9 = 1 208,4 kJ/kg chlorku winylu, to odpowiada ilości paliwa (metanu) wynoszącej 0,034 Nm3/kg chlorku winylu. Przez to redukuje się efektywne zużycie gazu opałowego, do 0,069 Nm3/kg chlorku winylu, to jest tylko 67,4% ilości (100%), która wynika z doświadczenia porównawczego. Oszczędność energii wynosi zatem 32,6%, obok zwiększenia przemiany rozszczepiania z 55 do 65% i przedłużenia czasu eksploatacji pieca do rozszczepiania z 6 do 9 miesięcy.

Przykład II. Proces przeprowadza się według schematu przedstawionego na fig. 4. Części aparatów oznaczone w tym schemacie tymi samymi liczbami, jak na fig. 3 są już opisane w przykładzie I. Sposób postępowania w przykładzie II różni się od przykładu I jedynie w następujących punktach.

Z odbieralnika pompowego 31 odciąga się na godzinę 834 kg 1,2-dwuchk)roetanu o temperaturze 130°C i przenosi za pomocą pompy 32 pod ciśnieniem 2,9 MPa i w temperaturze 125°C przez wymiennik ciepła 60 przez przewód 61 bez ogrzewania w strefie konwekcji 33 pieca do ogrzewania 33 plus 41 bezpośrednio do drugiego zbiornika 35. Wymiennik ciepła 60 ogrzewa się za pomocą 25 kg/h pary wysokoprężnej (ciśnienie 2,1 MPa; 215°C) ze zbiornika 50 przez przewód 65. Przez pomiar wysokości poziomu ciekłego 1,2-dwuchloroetanu (LIC) w drugim zbiorniku 35 jako

156 507 wielkości regulowanej, reguluje się dopływ pary wysokoprężnej do wymiennika ciepła 60. 1,2dwuchloroetan opuszcza wymiennik ciepła 60 w temperaturze 161°C. Gorące gazy z rozszczepiania, zawierające chlorek winylu, opuszczają strefę promieniowania 41 pieca do rozszczepiania 33 plus 41 przez przewód 48 w temperaturze 533°C, przechodzą przez pierwszy zbiornik 40 i opuszczają go w temperaturze 245°C. Szybkość oziębiania gorących gazów z rozszczepiania w pierwszym zbiorniku 40 wynosi 51,7°C/s, to jest 1/10,3 temperatury wyjściowej, (533°C) do tego zbiornika na sekundę. Po opuszczeniu pierwszego zbiornika gazy z rozszczepiania oziębia się dalej w znany sposób i w kolumnie o temperaturze głowicy wynoszącej -31°C oddestylowuje się chlorowodór. Ciśnienie przy głowicy tej kolumny ustala się tak, że 1,2-dwuchloroetan opuszcza drugi zbiornik 35 pod ciśnieniem 2,6 MPa w temperaturze 240°C. Odparowuje w tym zbiorniku, i w rurach wznośnych 38 804kg/h 1,2-dwuchloroetanu, który zostaje doprowadzony przez przewód 42 strefy promieniowania 41 pieca do rozszczepiania.

Temperatura w rurach wznośnych 38 wynosi 240°C, w rurach prowadzących ku dołowi 39 wynosi 235°C. Według wyżej opisanego dalej równania wylicza się obiegającą między pierwszym 40 i drugim 35 zbiornikiem ilość ciekłego 1,2-dwuchloroetanu na 13 177 kg/h. Na 100 kg/h obiegającego między pierwszym i drugim zbiornikiem Ll^-i^d^aK^łhlnrietanu wprowadza się 6,33 kg/h świeżego 1,2-dwuchloroetanu do drugiego zbiornika 35. Przy dnie pierwszego zbiornika 40 odciąga się przez przewód 45 30 kg/h ciekłego 1,2-dwuchloroetanu i doprowadza do kolumny, w której przez głowicę oddestylowuje się 1,2-dwuchloroetan, to jest na 100 kg/h wprowadzonego do drugiego zbiornika 35 1,2-dwuchloroetanu 3,6 kg/h. Średni czas przebywania 1,2-d wuclhoroetanu, w pierwszym i drugim zbiorniku razem, wynosi 47 minut, na m² przyjętej jako znajdująca się w stanie spoczynku powierzchni cieczy w drugim zbiorniku 35 odparowuje się 2880 kg/h 1,2-dwuchloroetanu.

Cztery znajdujące się jeden nad drugim szeregi palników pieca do rozszczepiania 33 plus 41 zasila się przez przewód 43 za pomocą ogółem 0,1074 Nm³ paliwa (metanu) na kilogram wytworzonego chlorku winylu. W górnej części strefy konwekcji 33 pieca do rozszczepiania 33 plus 41 ogrzewa się w ekonomizerze 330dm³/h wody do zasilania kotła (ciśnienie 2,5 MPa), którą doprowadza się przez przewód 62 w temperaturze 80°C, do temperatury 150°C i częściowo przez przewód 63 wprowadza się do zbiornika 50, częściowo przez przewód 64 stosuje się ponownie w innym miejscu procesu wytwarzania chlorku winylu. Jak w przykładzie I, ciecz ze zbiornika 50 ogrzewa się w dolnej części strefy konwekcji 33 i doprowadza do zbiornika 50 przez przewód 49.

Część pary wytworzonej w zbiorniku 50 stosuje się, jak już wspomniano wyżej, do ogrzewania wymiennika ciepła 60. Większą część tej pary, mianowicie 167 kg/h, używa się w innych miejscach procesu do wytwarzania chlorku winylu. Przez to odzyskuje się energię 1236,2 kJ/kg chlorku winylu. Ogólna odzyskana ilość energii wynosi 1236,2 + 121 = 1357,2 kJ/kg chlorku winylu, to odpowiada ilości paliwa (metanu) 0,038 Nm³/kg chlorku winylu. Efektywne zużycie gazu opałowego redukuje się zatem do 0,0694 Nm³/kg, to jest tylko 67,8% zużycia (100%), które było potrzebne w doświadczeniu porównawczym. Oszczędność energii wynosi zatem 32,2%. Jak w przykładzie I, po 9 miesiącach eksploatacji nie stwierdzono jeszcze znaczniejszych powłok na powierzchniach wymiany ciepła w pierwszym zbiorniku 40, czas eksploatacji pieca do rozszczepiania wynosi również co najmniej 9 miesięcy. Produkuje się 330 kg/h chlorku winylu, przemiana przy rozszczepianiu 1,2-dwuchloroetanu wynosi 65%.

Przykład III. Proces prowadzi się według schematu przedstawionego na fig. 5. Z odbieralnika pompowego 31 odciąga się na godzinę 785 kg o temperaturze 130°C i za pomocą pompy 32 pod ciśnieniem 3,6 MPa i w temperaturze 125°C przenosi się do średniego zakresu strefy konwekcji 33 pieca do rozszczepiania 33 plus 41. Przez odciągające gazy spalinowe ze strefy promieniowania 41 pieca do rozszczepiania zostaje ogrzany ciekły 1,2-dwuchloroetan do temperatury 210°C. W wymienniku ciepła 34 następuje wyrównanie energii między zakres 33, oddający energię ciekłemu 1,2-dwuchloroetanowi, i potrzebnemu do odparowania 1,2-dwuchloro etanu pobieraniu energii w pierwszym zbiorniku 40. Do tego celu mierzy się wysokość poziomu ciekłego 1,2-dwuchloroetanu w drugim zbiorniku 35 za pomocą zwykłego urządzenia (LIC) i za pomocą tej wartości pomiarowej jako wielkości regulowanej doprowadza się potrzebną ilość znajdującej się pod ciśnieniem 2,5 MPa, wody do zasilania kotła jako środka chłodzącego do wymiennika ciepła 34 przez przewód 54. Do oziębienia potrzeba 180 dm³ wody do zasilania kotła, która ogrzewa się przy tym od 100°C do 130°C i opuszcza wymiennik ciepła.34 przez przewód 55. Odzyskana ilość energii wynosi 73,5 kJ/kg chlorku winylu.

156 507

1,2-dwuchloroetan, oziębiony do temperatury koło 195°C, doprowadza się przez pętlę rurową Z równomiernie rozdzielonymi otworami 37 do drugiego zbiornika 35 i miesza się tam z bardziej gorącym 1,2-dwuchloroetanem, który wzniósł się od pierwszego zbiornika 40 przez rury 38 do drugiego zbiornika, przy czym część tego 1,2-dwuchloroetanu odparowuje.

Odparowany 1,2-d wuchloroetan wprowadza się w stanie wolnym od składników ciekłych albo stałych przez przewód 56 do dolnej części strefy konwekcji 33 pieca do rozszczepiania i tam przegrzewa do temperatury około 400°C. Stąd prowadzi się go dalej przez przewód 57 do strefy promieniowania.

Podczas przegrzewania gazu do temperatury 525°C część 1,2-dwuchloroetanu zostaje rozszczepiona na chlorek winylu i chlorowodór. Gorące gazy z rozszczepiania doprowadza się, jak już wspomniano wyżej, do pierwszego zbiornika 40 przez przewód 48 i opuszczają one ten zbiornik w temperaturze 268°C. Przeciętna szybkość oziębiania gazów z rozszczepiania w pierwszym zbiorniku 40 wynosi 41,5°C/s, to jest 1/12,6 temperatury wyjściowej (525°C) na sekundę. Przez przewód 44 doprowadza się te gazy z rozszczepiania do dalszego chłodzenia według stanu techniki (nie przedstawiono na fig. 3), przy czym skraplają się one częściowo. Z mieszaniny substancji powstałej przez rozszczepianie termiczne oddziela się w znany sposób w kolumnie (również nie przedstawiono na fig. 3) chlorowodór przy temperaturze głowicy wynoszącej -24°C. Ciśnienie przy głowicy tej kolumny ustala się tak, że gazowy odparowany 1 ,2-dwuchloroetan opuszcza drugi zbiornik 35 w temperaturze 262°C. W tym zbiorniku odparowuje 776 kg/h 1,2-dwuchloroetanu pod ciśnieniem 3,5 MPa. Na metr kwadratowy powierzchni, przyjętej w drugim zbiorniku 35 jako powierzchnia znajdująca się w stanie spoczynku, odparowuje 2. 780 kg/h 1,2-dwuchk)roetanu. Z dolnej części pierwszego zbiornika 40 odciąga się 24 kg ciekłego 1,2-d wuclhoroetanu i przez przewód 45 doprowadza się do kolumny, w której 1,^^<^^’^i^(^^l(^3roetan oddestylowuje się przez głowicę (nie przedstawiono na fig. 3). To jest 3,0 kg/h odciągniętego z pierwszego zbiornika 1,2-dwudhoroetanu na 100 kg/h 1,2-d wuclhoroetanu świeżo wprowadzonego do drugiego zbiornika 35. Średni czas przebywania 1,2-d wudhoroetanu, w pierwszym i drugim zbiorniku razem, wynosi 48 minut.

Palniki w piecu do rozszczepiania zasila się przez przewód 43 za pomocą 0,071 Nm3 paliwa (metanu) na kilogram wytworzonego chlorku winylu. W górnym odcinku strefy konwekcji 33 pieca do rozszczepiania przez przewód 51 doprowadza się 110 kg/h wody do zasilania kotła o temperaturze 100°C i ogrzewa do temperatury 130°C. Odzyskana przy tym energia wynosi 45,5 kJ/kg chlorku winylu. Przez przewód 58 zostają oddane 290dm³/h gorącej wody o temperaturze 130°C, odzyskana przy tym ilość energii wynosi 119 kJ/kg chlorku winylu.

Przemiania przy rozszczepianiu 1,2-dwuchloroetanu w strefie promieniowania 41 pieca do rozszczepiania 33 plus 41 wynosi 65%. Wytwarza się 312 kg/h chlorku winylu.

Po 9 miesiącach eksploatacji przechodzenie ciepła między zawierającymi chlorek winylu gorącymi gazami z pieca do rozszczepiania i ciekłym 1,2-dwuchloroetanem w pierwszym zbiorniku 40 jest prawie niezmienione.Różnica temperatur między gorącymi gazami z pieca do rozszczepiania, które są odprowadzane przez przewód 44 z pierwszego zbiornika 40 i gazowym 1,2dwuchloroetanem, który opuszcza drugi zbiornik 35 i przez przewód 56 jest doprowadzany do pieca do rozszczepiania, wynosi 10°C. Na powierzchniach wymiany ciepła nie stwierdza się ani po stronie gorących gazów z rozszczepiania ani po stronie ciekłego 1,2-dwuchloroetanu żadnej znaczniejszej powłoki.

Energia odzyskana z gazów spalinowych pieca do rozszczepiania przez wytwarzanie gorącej wody wynosi 119 kJ/kg chlorku winylu, to odpowiada ilości paliwa (metanu) wynoszącej 0,003 Nm³/kg chlorku winylu. Przez to efektywne zużycie gazu opałowego redukuje się do 0,068 Nm³/kg chlorku winylu, to jest tylko 66,4% ilości (100%), która wynika z doświadczenia porównawczego. Oszczędność energii wynosi zatem 33,6%, obok zwiększenia przemiany rozszczepiania z 55 do 65% i przedłużenia czasu eksploatacji pieca do rozszczepiania z 6 do 9 miesięcy.

Przykład IV. (porównawczy)

Postępuje się analogicznie, jak w przykładzie 2 opisu patentowego RFN DOS 2313037, według metody pracy przedstawionej w tym opisie na fig. 2 (na załączonym rysunku w niniejszym opisie fig. 6). Wytworzoną ilość chlorku winylu (10000 kg/h) dobiera się w takiej samej wielkości, jednak przerób w reaktorze do rozszczepiania (piec do rozszczepiania 24) zwiększa się do 65%, aby

156 507 doświadczenie uczynić porównywalnym z przykładami I do III według wynalazku. To zwiększenie przerobu wymaga podwyższenia temperatury w reaktorze do rozszczepiania 24 z 500 do 520°C i obniżenia wprowadzanej na godzinę ilości 1,2-dwuchloroetanu.

Pompuje się na godzinę 5011,2-dwuchloroetanu do stopnia odparowania 23 i odparowuje pod ciśnieniem 2,6 MPa i w temperaturze 240°C w 50%. Wprowadzona do stopnia odparowania ilość 1,2-dwuchloroetanu składa się każdorazowo w połowie ze świeżego produktu i produktu obiegowego. Mieszanina pary i cieczy przepływa do oddzielacza 28, w którym zostają rozdzielone para i ciecz, przy czym parę wprowadza się przez przewód 29 do reaktora do rozszczepiania 24. Rozszczepianie 1,2-dwuchloroetanu w reaktorze do rozszczepiania 24 następuje w 65% w temperaturze 520°C i pod ciśnieniem 2,6 MPa. Gaz z rozszczepiania opuszcza reaktor do rozszczepiania 24 w temperaturze 520°C. Z gazu z rozszczepiania oddziela się 10000 kg oczyszczonego chlorku winylu na godzinę, który zawiera najwyżej 15 ppm butadienu i 50 ppm chlorku metylu jako zanieczyszczenia. Otrzymywaną w oddzielaczu 28 fazę ciekłą sączy się i za pomocą pompy 33 przez przewody 32 i 22 pompuje się z powrotem do stopnia odparowania 23. Stopień odparowania 23 i reaktor do rozszczepiania 24 mogą być eksploatowane tylko 2 miesiące bez przerywania, następnie konieczne jest zatrzymanie i czyszczenie.

156 507

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz.

Cena 5000 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania chlorku winylu przez termiczne odszczepianie chlorowodoru z 1,2dwuchloroetanu w gorącej strefie pierwszej o temperaturze 450-550°C, po której następuje strefa druga, przez którą przepływają gazy spalinowe z ogrzewania pierwszej strefy, przy czym ciekły

1,2-dwuchloroetan z gorącym, zawierającym chlorek winylu gazem, który opuszcza pierwszą strefę, zostaje pośrednio ogrzany, odparowany i ten odparowany 1,2-dwuchloroetan zostaje wprowadzony do pierwszej strefy, znamienny tym, że ciekły 1,2-dwuchloroetan poza wymienionymi strefami w pierwszym obszarze ogrzewa się z zawierającym chlorek winylu gazem do temperatury wrzenia i stamtąd przeprowadza się do drugiego obszaru, w którym panuje niższe ciśnienie niż w pierwszym obszarze, przy czym w drugim obszarze, na metr kwadratowy powierzchni cieczy przyjmowanej jako nieruchoma, odparowuje się 1000 do 10000 kg na godzinę ciekłego 1,2-dwuchloroetanu w temperaturze 170-280°C pod ciśnieniem 0,78-4,2 MPa, przy czym do drugiego obszaru doprowadza się świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan, który przed doprowadzeniem został ogrzany dó temperatury, która jest co najmniej o 20°C niższa od temperatury, w której odparowuje 1,2-dwuchloroetan w drugim obszarze, zaś wysokość poziomu ciekłego 1,2-dwuchloroetanu w drugim obszarze utrzymuje się tak, że jest do dyspozycji duża powierzchnia cieczy i nieodparowany 1,2-dwuchloroetan zawraca się do pierwszego obszaru.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do drugiego obszaru wprowadza się świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan, którego temperaturę ustawia się za pomocą środków wyrównujących temperaturę przez wysokość poziomu cieczy w drugim obszarze jako wielkość regulowaną.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan o temperaturze 15O-22O°C wprowadza się do drugiego obszaru.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że przepływ ciekłego, ogrzanego 1,2-dwuchloroetanu z pierwszego do drugiego obszaru i nieodparowanego 1,2-dwuchloroetanu z drugiego z powrotem do pierwszego obszaru przeprowadza się przez różnice w ciężarze właściwym przepływających cieczy.
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że część ciekłego 1,2-dwuchloroetanu z pierwszego obszaru odprowadza się, w razie potrzeby oddziela od składników stałych i destyluje.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan, zanim zostanie wprowadzony do drugiego obszaru, ogrzewa się w drugiej strefie.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan, zanim zostanie wprowadzony do drugiego obszaru, ogrzewa się za pomocą środka wyrównującego temperaturę, który zostaje ogrzany w drugiej strefie.
8. Urządzenie do wytwarzania chlorku winylu, składające się z dwóch zamkniętych cylindrycznych zbiorników (1), (2), których stosunek długości do średnicy wynosi 2 do 8, które są ze sobą połączone rurami i z których jeden zbiornik zawiera wężownicę rurową (3), znamienne tym, że obydwa zbiorniki (1), (2), poziomą albo wobec linii poziomej lekko nachyloną osią cylindra, są umieszczone równolegle jeden nad drugim w odstępie, przy czym dolny zbiornik (1) w dolnej części zawiera wężownicę rurową (3), a od najwyższej części dolnego zbiornika (1) prowadzi przynajmniej jedna rura pionowa (4) do górnego zbiornika (2) i tam kończy się w sposób otwarty w górnej połowie, zaś od dolnej części górnego zbiornika (2) do dolnej części dolnego zbiornika (1) prowadzi co najmniej jedna rura łącząca (5), dolny zbiornik (1) w dolnej części i górny zbiornik (2) w górnej części zawiera po jednym otworze (6), (7) i górny zbiornik (2) ma pomiar wysokości poziomu cieczy (8) oraz przynajmniej jeden dalszy otwór (9), od którego prowadzi rura do dolnej części tego zbiornika.
9. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że górny koniec rury pionowej (4) jest tak pokryty kołpakiem (10), że między nim i końcem rury pozostaje wolny pierścieniowy otwór.

156 507
10. Urządzenie według zastrz. 8, znamienne tym, że górny zbiornik (2) zawiera tylko jeden otwór (9), od którego prowadzi rura do dolnej części tego zbiornika, przy czym przy końcu tej rury jest umieszczona leżąca poziomo, przy końcu zamknięta, pętla rurowa (12), która na swej długości zawiera równomiernie rozdzielone otwory.

Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania chlorku winylu przez termiczne rozszczepianie 1^-^(^i^i^c^l^l(^i^^^tanu oraz urządzenie do przeprowadzenia tego sposobu.

Niecałkowite, termiczne rozszczepianie 1,2-dwuchloroetanu, pod ciśnieniem 1-4 MPa i w temperaturze 450-550°C, w celu otrzymania chlorku winylu prowadzi się od wielu lat w skali wielkotechnicznej. Problem stanowią tworzące się w wysokiej temperaturze produkty uboczne, które mogą prowadzić między innymi do tworzenia koksu i zapychania w rurach pieca do pirolizy. Jest dlatego powszechnie przyjęte oddzielanie tych produktów ubocznych od nieprzereagowanego

1,2-dwuchloroetanu przez destylację, zanim zostanie on zawrócony do procesu. W tym oczyszczonym 1,2-dwuchloroetanie tworzą się jednak podczas rozgrzewania i szczególnie podczas odparowania przed rozszczepianiem ponownie niepożądane produkty uboczne, które podczas rozszczepiania prowadzą do przeszkód z powodu spieków na rurach do rozszczepiania.

Znany jest sposób częściowego oddzielania tych produktów ubocznych, z opisu patentowego RFN DOS nr 2 313037, polegający na częściowym odparowaniu 1,2-dwuchloroetanu w górnej części pieca do pirolizy w temperaturze 200-250°C i pod ciśnieniem około 2-3,5 MPa, oddzielanie z mieszaniny parowego i ciekłego 1,2-dwuchloroetanu w oddzielaczu i po przesączeniu, ewentualnie z domieszaniem świeżego 1,2-dwuchloroetanu, zawrócenie do górnej części pieca do pirolizy, podczas gdy odciągane przez głowicę pary 1,2-dwuchloroetanu wprowadza się do dolnej części pieca do pirolizy i tam rozszczepia. Częściowe odparowanie 1,2-dwuchh)roetanu można przeprowadzić w aparacie, który jest ogrzewany za pomocą paliwa niezależnie (oddzielnie) od pieca do pirolizy. Do transportowania ciekłego 1,2-dwuchloroetanu stosuje się pompę.

Ten sposób z powodu pompy i filtrów wymaga nakładów aparaturowych i jest podatny na zakłócenia. Pozwala on jedynie na wykorzystanie ciepła zawartego w gazach spalinowych pieca do pirolizy, jednakże nie w gazach z rozszczepiania. Oczyszcza ogrzany 1,2-dwuchloroetan tylko od cząstek stałych (koks), jednakże nie, od tak samo niepożądanych, ciekłych zanieczyszczeń, które przy późniejszym rozszczepianiu, zgodnie z doświadczeniem, tworzą koks. W praktyce osiąga się wymianę przy rozszczepianiu wynoszącą najwyżej 54%.

Sposób zastosowania ciepła, które jest zawarte w gazach z rozszczepiania zawierających chlorek winylu, znany jest z opisu patentowego RFN DOS nr 2913 030. Polega on na oziębianiu tych gazów w wymienniku ciepła, przez który od strony osłonowej przepływa ciekły 1,2dwuchloroetan jako środek chłodzący. Ten ostatni doprowadza się po pobraniu ciepła w postaci gazowej do strefy rozszczepiania. Oczyszczanie 1,2-dwuchloroetanu podczas (albo po) ogrzaniu nie jest przewidziane; nie można również osiągnąć wyższej przemiany niż w sposobie według opisu patentowego RFN DOS 2313037. Dalszą wadą jest sztywne sprzężenie dostarczającego energię gazu z rozszczepiania z ogrzewanym strumieniem 1,2-dwuch!oroetanu, przy czym wahania, które zawsze występują przy produkcji, nie mogą być wyrównane.

Obecnie znaleziono sposób, który umożliwia wykorzystanie ciepła zawartego w gazach rozszczepianych, oczyszczenie ogrzanego 1 ^-dwucldoroetanu od stałych i wyżej wrzących, ciekłych zanieczyszczeń i elastyczne wyrównanie wahań produkcji, przy czym osiąga się wyższą przemianę rozszczepiania przy porównalnym czasie przebiegu niż na pomocą sposobu według stanu techniki.

Nowy sposób wytwarzania chlorku winylu przez termiczne odszczepianie chlorowodoru z

1,2-dwuchloroetanu w gorącej pierwszej strefie o temperaturze 450 do 550°C, po której następuje strefa druga, przez którą przepływają gazy spalinowe z ogrzewania pierwszej strefy, przy czym ciekły 1,2-dwuchloroetan z gorącym, zawierającym chlorek winylu gazem, który opuszcza pierwszą strefę, zostaje pośrednio ogrzany, odparowany i ten odparowany 1,2-dwuchloroetan zostaje wprowadzony do pierwszej strefy, charakteryzuje się tym, że ciekły 1,2-dwuchloroetan poza wymienionym strefami w pierwszym obszarze ogrzewa się z zawierającym chlorek winylu gazem do

156 507 temperatury wrzenia i stamtąd przeprowadza się do drugiego obszaru, w którym panuje niższe ciśnienie niż w pierwszym obszarze, przy czym w drugim obszarze, na metr kwadratowy powierzchni cieczy przyjętej jako nieruchoma, zostaje odparowane 1000 do 10000 kg na godzinę ciekłego 1,2-dwuchloroetanu w temperaturze 170 do 280°C pod ciśnieniem 0,78 do 4,2 MPa, a do drugiego obszaru doprowadza się świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan, który przed doprowadzeniem został ogrzany do temperatury, która jest co najmniej o 20°C niższa od temperatury, w której odparowuje 1,2-dwuchloroetan w drugim obszarze, zaś wysokość poziomu ciekłego 1 ,'2-dwuchloroetanu w drugim obszarze utrzymuje się tak, że jest do dyspozycji duża powierzchnia cieczy i nieodparowany 1,2-dwuchloroetan zawraca się do pierwszego obszaru.

W następujących wywodach pojęcie „pierwszy obszar“ jest określone jako „pierwszy zbiornik, „drugi obszar jako „drugi zbiornik, „gorąca, pierwsza strefa jako „piec do rozszczepiania i „strefa druga, przez którą przepływają gazy spalinowe z ogrzewania pierwszej strefy jako „strefa konwekcji; należące do siebie każdorazowo określenia są względem siebie zamienne.

Odparowany 1,2-dwuchloroetan zastępuje się przez doprowadzenie świeżego, ciekłego 1,2dwuchloroetanu, przy czym wysokość poziomu ciekłego 1,2-dwuchloroetanu w drugim zbiorniku utrzymuje się korzystnie tak, aby była do dyspozycji duża powierzchnia cieczy. W korzystnej postaci wykonania nowego sposobu świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan zasila się do drugiego zbiornika, przy czym temperaturę reguluje się przedtem za pomocą środków wyrównujących temperaturę, jak np. woda, para wodna, ciecze zawierające 1,2-dwuchloroetan, które stosuje się ponownie w innym miejscu procesu, albo olej. Stosuje się przy tym celowo wysokość poziomu cieczy w drugim zbiorniku jako wielkość regulowaną.

Ilość odparowanego 1,2-dwuchloroetanu może się wahać w szerokich granicach. Odparowuje się na metr kwadratowy powierzchni, przyjętej w drugim zbiorniku jako będąca w stanie spoczynku cieczy 1000 do 10000 kg na godzinę i w szczególności 2000 do 5000 kg na godzinę 1,2dwuchloroetanu. Powierzchnię cieczy, przyjętej jako znajdująca się w stanie spoczynku można wyznaczyć łatwo z wymiarów drugiego zbiornika, z uwzględnieniem wysokości poziomu cieczy. Faktycznie powierzchnia podczas przeprowadzenia procesu jest w ciągłym ruchu, wskutek czego jest ona nieco większa niż powierzchnia przyjęta jako znajdująca się w stanie spoczynku. Oznaczenie szybko zmieniającej się powierzchni faktycznej jest jednak skrajnie uciążliwe, jeśli nie całkowicie niemożliwe.

Temperatura, w której doprowadza się świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan do obydwóch zbiorników, które są stosowane do odparowania, może się wahać w szerokich granicach. Jest ona ograniczona ku dołowi przez ciepło zawarte w gazach z rozszczepiania; górna granica może wynosić niewiele stopni poniżej temperatury, w której 1,2-<^'^i^i^łho^Oetan odparowuje z drugiego zbiornika. Celowe jest stosowanie dla sposobu według wynalazku 1,2-dwuchloroetanu poddanego już wstępnemu ogrzaniu. Korzystnie doprowadza się świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan o temperaturze 150-220°C, w szczególności 170-210°C do drugiego zbiornika, przy czym tę temperaturę dobiera się tak, aby wynosiła przynajmniej 20°C poniżej temperatury, w której 1,2-dwuchloroetan opuszcza drugi zbiornik w postaci gazowej. Ciśnienie 1,2-dwuchloroetanu powinno być podczas ogrzewania wstępnego aż do wprowadzenia do drugiego zbiornika tak wysokie, aby uniknąć przedwczesnego wrzenia doprowadzonej cieczy.

Do wstępnego ogrzania ciekłego, świeżego 1,2-dwuchloroetanu nadają się różne metody, np. można je przeprowadzić za pomocą pary wodnej, ogrzanych wysokowrzących cieczy, np. oleju mineralnego albo stopionego dwufenylu, za pomocą gorących gazów spalinowych, specjalnie do tego celu zainstalowanych palników albo przez ogrzewanie elektryczne. W korzystnej postaci wykonania nowego sposobu świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan, zanim zostanie nim zasilony drugi zbiornik, ogrzewa się w strefie konwekcyjnej pieca do rozszczepiania za pomocą gazu spalinowego, który wytwarzają palniki ogrzewające piec do rozszczepiania. W innej korzystnej postaci wykonania nowego sposobu ogrzewa się świeży, ciekły 1,2-dwuchloroetan za pomocą ośrodka wyrównującego temperaturę, której ze swej strony zostaje ogrzany w strefie konwekcyjnej pieca do rozszczepiania za pomocą gazu spalinowego, który wytwarzają palniki ogrzewające piec do rozszczepiania. Jako ośrodek wyrównujący temperaturę nadają się tutaj, jak już wspomniano wyżej, ogrzane wysokowrzące ciecze, takie jak olej mineralny, olej silikonowy albo stopiony dwufenyl, jak również w szczególności para wodna.

156 507

1,2-dwuchloroetan ogrzewa się pośrednio w pierwszym zbiorniku z gazem zawierającym chlorek winylu aż do temperatury wrzenia. Celowe jest stosowanie do tego wymiennika ciepła, przy czym gaz zawierający gorący chlorek winylu przepływa z pieca do rozszczepiania przez co najmniej jedną rurę, która w zasadzie może być prosta albo może być wygięta w kształt śrubowy, spiralny, jak również zygzakowy. Ta rura jest otoczona przez ciekły, przeznaczony do ogrzania 1,2dwuchłoroetan. Korzystne jest, jeśli podczas pośredniego ogrzewania 1,2-dwuchloroetanu w pierwszym zbiorniku gorący gaz, zawierający chlorek winylu z pieca do rozszczepiania jest oziębiany ze średnią szybkością oziębiania wynoszącą przynajmniej na sekundę 1/15 temperatury w stopniach Celsjusza, w której ten gaz wchodzi do strefy pośredniego ogrzewania 1,2-dwuchloroetanu, aż do osiągnięcia temperatury, która wynosi przynajmniej 5°C powyżej temperatury odparowania 1,2dwuchloroetanu w drugim zbiorniku. Jeśli np. gaz zawierający gorący chlorek winylu wchodzi do pierwszego zbiornika w temperaturze 525°C, to średnia szybkość oziębiania powinna wynosić co najmniej 525:15 — 35°C na sekundę. Jeśli 1,2-dwuchloroetan odparowuje w drugim zbiorniku np. w temperaturze 260°C, to temperatura gazu zawierającego chlorek winylu przy opuszczaniu pierwszego zbiornika powinna wynosić co najmniej 265°C. Szybkość oziębiania gazu zawierającego chlorek winylu w pierwszym zbiorniku może być bardzo wysoka. Przy szybkości więcej niż na sekundę 1/5 temperatury w stopniach Celsjusza, z którą ten gaz wchodzi do strefy pośredniego ogrzewania staje się na ogół technicznie coraz trudniejsze osiągnięcie potrzebnego przejścia ciepła dla tak wysokich szybkości oziębiania. Temperatura, w której gaz zawierający chlorek winylu opuszcza strefę pośredniego ogrzewania 1,2-dwuchloroetanu, jest oczywiście ograniczona ku górze przez temperaturę wejściową gazu zawierającego chlorek winylu do tej strefy, na ogół wynosi ona jednak, ze względów ekonomicznych, nie więcej niż 50°C powyżej temperatury odparowania 1,2-dwuchloroetanu w drugim zbiorniku.

W pierwszym zbiorniku ogrzewa się 1,2-dwuchloroetan do temperatury wrzenia. Tak ogrzany

1,2-dwuchloroetan przeprowadza się do drugiego zbiornika, w którym odparowuje on bez dalszego ogrzewania pod ciśnieniem niższym niż w pierwszym zbiorniku. Ten przepływ ciekłego, ogrzanego z pierwszego do drugiego zbiornika, jak również przepływ nie odparowanego 1,2-dwuchk)roetanu z drugiego na powrót do pierwszego zbiornika następuje korzystnie bez zastosowania mechanicznych środków transportowych, przez tak zwany „obieg naturalny. Ten następuje przez to, że znajdujący się w temperaturze wrzenia 1 ^-dwucMoroetan wznosi się w przynajmniej jednej rurze z pierwszego do znajdującego się nad nim drugiego zbiornika, pędzony przez ten efekt, że zawierający początkowo relatywnie niewiele pęcherzyków pary ciekły 1,2-dwuchloroetan jest specyficznie lżejszy, niż ciecz nie zawierająca pęcherzyków pary, wskutek czego zbiera się ona w pierwszym zbiorniku na górze i wychodzi przez rurę prowadzącą ku górze. Podczas drogi ku górze maleje ciśnienie, przez co odparowuje coraz więcej 1,2-dwuchloroetanu. To prowadzi do ciągłego wzrostu objętości mieszaniny cieczy i pary i spadku ciężaru właściwego tej mieszaniny. Wreszcie mieszanina cieczy i pary przechodzi do drugiego, górnego zbiornika, w którym rozdziela się na obydwie fazy. Fazę parową odprowadza się w górnej części drugiego zbiornika i wprowadza do strefy rozszczepiania pieca do pirolizy. Nie odparowany, ciekły

1,2-dwuchloroetan zbiera się w dolnej części drugiego, górnego zbiornika, z którego przynajmniej jeden przewód zawraca do dolnej części pierwszego zbiornika. W tym przewodzie płynie ciecz, nie zawierająca banieczek pary, która przez dopływ chłodniejszego, świeżego 1,2-dwuchkjroetanu do drugiego, górnego zbiornika jest zimniejsza i przez to specyficznie cięższa, z powrotem do pierwszego, dolnego zbiornika. Tutaj zostaje ona ogrzana przez gorący, zawierający chlorek winylu, gaz do temperatury wrzenia i obieg rozpoczyna się od nowa.

Ilość obiegu (mu) 1,2-dwuchloroetanu można obliczyć z doprowadzonej ilości świeżego 1,2dwuchloroetanu (mo), jego temperatury (to) oraz temperatury cieczy, która płynie w przewodzie z drugiego, górnego zbiornika do pierwszego, dolnego zbiornika (t-i) i temperatury cieczy wznoszącej się z pierwszego do drugiego zbiornika (t2 według następującego wzoru:

m„= ^m°'C-t1>

(^t^^t₁ ⁾

Ilość wprowadzonego do drugiego zbiornika, świeżego 1,2-dwuchloroetanu, w odniesieniu do 100 kg na godzinę, krążącego między pierwszym i drugim zbiornikiem 1,2-d wiucłhoroeŁanu, może

156 507 się wahać w szerokich granicach, korzystnie wprowadza się 2-20 kg a w szczególności 3-10 kg na godzinę, świeżego 1,2-dwuchloroetanu do drugiego zbiornika.

W korzystnej postaci wykonania sposobu według wynalazku odprowadza się część ciekłego

1.2- dwuchloroetanu z pierwszego zbiornika, w którym zostaje on ogrzany do temperatury wrzenia, w razie potrzeby oddziela się od składników stałych i wprowadza do kolumny destylacyjnej. Korzystnie stosuje się do tego kolumnę destylacyjną, w której przez głowicę zostaje oddestylowany

1.2- dwuchloroetan i która i tak jest obecna, aby oczyścić termicznie nierozszczepiony 1,2dwuchloroetan przed ponownym zastosowaniem. W tym przypadku można oddzielić, tylko grubsze, stałe składniki, co można wykonać np. za pomocą zwykłego sita. Szczególnie korzystne okazało się odprowadzanie na 100 kg na godzinę świeżo zasilonego do drugiego zbiornika, ciekłego

1.2- dwuchloroetanu 0,5-7 kg na godzinę ciekłego 1,2-dwuchloroet.anu z pierwszego zbiornika.

Temperatura, w której odparowany w drugim zbiorniku 1,2-dwuchloroetan opuszcza ten zbiornik, może się wahać w znacznych granicach. Temperatura ta wynosi 170-280°C, w szczególności 220-280°C. Tę temperaturę ustala się celowo przez regulowanie ciśnienia przy głowicy kolumny do oddzielania chlorowodoru z gazu zawierającego chlorek winylu, który po pośredniej wymianie ciepła opuszcza pierwszy zbiornik, przy czym temperatura głowicy tej kolumny wynosi od -20 do -50°C.

Średni czas przebywania 1,2-dwuchloroetanu w pierwszym i drugim zbiorniku razem nie powinien, w szczególności przy wyższych temperaturach odparowania 1,2-dwuchloroetanu, być zbyt długi, ponieważ sprzyja to tworzeniu produktów ubocznych. Korzystnie stosuje się średni czas przebywania 15-90 minut, jednak przede wszystkim przy niższych temperaturach odparowania możliwe są również jeszcze dłuższe czasy przebywania, jednakże z przyczyn ekonomicznych często niepożądane. Dla osiągnięcia możliwie wysokiej przemiany, przy niezmiennym składzie produktów rozszczepiania, pożądane jest zasilanie do pieca do rozszczepiania odparowanego w drugim zbiorniku 1,2-dwuchhoroetanu w możliwie stałej ilości na godzinę. Można to osiągnąć szczególnie dobrze za pomocą nowego sposobu, z powodu jego korzystnych możliwości regulowania.

Temperaturę rur w piecu do rozszczepiania, w których 1,2-dwuchloroetan rozszczepia się na chlorek winylu i chlorowodór, nastawia się przez regulowanie dopływu paliwa do tego pieca celowo tak, że 60-70% wagowych wprowadzonego do tego pieca, odparowanego sposobem według wynalazku 1,2-dwuchloroetanu, ulega termicznemu rozszczepieniu. Korzystne jest przy tym takie ogrzewanie stosowanego zwykle pieca do rozszczepiania za pomocą kilku położonych jeden nad drugim szeregów palników, że na każdy kilogram paliwa, którym są zasilane dolne szeregi palników, doprowadza się 1-2,3 kg paliwa do górnych szeregów palników. Możliwe jest jednak również inne ogrzewanie pieca do rozszczepiania.

Odparowany w pierwszym zbiorniku 1,^-^^'^a.K^ldlo^oe^an można wprowadzać zarówno do strefy promieniowania, jak również do strefy konwekcji zwykłego pieca do rozszczepiania, przy czym „strefa promieniowania oznacza część pieca, w której prowadzony w przynajmniej jednej rurze 1,2-dwuchloroetan jest wystawiony na bezpośrednie działanie ciepła promieniowania płomieni palników, które ogrzewają piec, podczas gdy „strefa konwekcji oznacza część pieca, w której prowadzony w przynajmniej jednej rurze 1 ^-dwuchhoroetan w zasadzie zostaje tylko ogrzany jeszcze przez gorące gazy spalinowe, które wytwarzają palniki. Korzystnie wprowadza się odparowany 1,2-dwuchloroetan na początku strefy promieniowania do pieca do rozszczepiania.

Jednak w określonych przypadkach, w zależności od konstrukcji pieca i ogrzewania, może być również korzystne przełożenie zasilania do tej części strefy konwekcji, która graniczy ze strefą promieniowania i stosowanie pozostałego zakresu strefy konwekcji np. do ogrzewania wstępnego ciekłego 1,2-dwuchloroetanu przed odparowaniem.