PT85741B

PT85741B - Processo para a recuperacao de etileno, cloro e acido cloridrico dos gases efluentes de reactores de cloracao directa de etileno e para a minimizacao da corrosao provocada pela agua presente na mistura gasosa

Info

Publication number: PT85741B
Application number: PT85741A
Authority: PT
Inventors: Joseph Allen Cowfer
Original assignee: Goodrich Co B F
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1987-09-17
Publication date: 1990-06-29
Also published as: KR950008272B1; JPH0819015B2; BR8704802A; AU596868B2; US4760207A; ES2032792T3; MX169478B; JPH01125334A; HU205595B; DE3779380D1; NO165234C; NO165234B; NO873887L; CA1281745C; CN87106432A; EP0260650A3; EP0260650A2; NO873887D0; HUT48563A; BG49823A3

Description

REQUERENTE.THE B.F.GOODRICH COMPANY, norte-americana, (Estado de New York,Estados Unidos da América do Norte, com sede em 277 Park Avenue, New York 10017, Estados Unidos da América do Norte.

EPÍGRAFE: PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE ETILENO; CLORO E ACIDO CLORÍDRICO DOS GASES EFLUENTES DE REAC TORES DE CLOROÇÃO DIRECTA DE ETILENO E PARA MINIMIZAÇÃO DA CORROSÃO PROVOCADA PELA ÁGUA PRESENTE NA MISTURA GASOSA.

INVENTORES: Joseph Allen Cowfer.

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.EStados Unidos da América do Norte, em 18 de Setembro de 1986, sob o n².9O8, 744.

INRI. MOO. 113 RF 16732

ΤΗΕ Β. Ε. GOODRICH COITPANY

PROCESSO PARA A RECUPERAÇÃO DE ETILENO, CLORO E ÁCIDO CLORÍDRICO DOS GASES EFLUENTES DE REACTORES DE CLORAÇÃO DIRECTA DE ETILENO E PãJA FININIZAÇÃO DA CORROSÃO PROVOCADA PEIA ÁGIA PRESENTE NA

NISTURA GASOSA

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO:

A cloração directa do etileno” e a reacção em que se ba seiam muitos processos catalíticos largamente utilizados na produ ção industrial de dicloreto de etileno (EDC ou 1,2-dicloroetano). A reacção é controlada pela transferência de massa em que o factor limitativo e a absorçao de etileno, quer a reacçao seja efectuada utilizando um pequeno excesso de etileno, quer, como via alternativa (que será a seguir objecto de algumas considerações), com um pequeno excesso de cloro, na alimentação do reactor. 0 ca lor de reacção e dissipado quer mediante o arrefecimento eonven cional por meio de agua, de um reactor de cloração directa a bai xa temperatura, compreendida entre cerca de 50 e cerca de 65°C, quer operando com o reactor à teperatura de ebulição do EDC, ou a uma temperatura próxima desta, sob uma pressão até cerca de p f

14,06 Kg/cm manom. (200 psig) e que se designará a seguir por “reactor de cloração directa a altas temperaturas (HTDC)”. 0 reactor HTDC e um tipo particular de reactor de cloraçao direç ta. Numa maneira de realização do processo, designada como reaç tor de ebulição”, o HTDC trabalha a uma temperatura igual ao ponto de ebulição do EDC e o EDC produzido é removido sob

a forma de vapor; em uma outr? maneira de realização, referida como reactor não-ebulitivo'.^f, o HTDC trabalha a uma temperatura próxima do ponto de ebulição e o EDC produzido é removido sob a forma de uma corrente líquida lateral.

A reacção de cloração directa pode representar-se pela seguinte equaçwa química seguinte:

CH₂-CH₂ + Cl₂

C1CH₂CH₂C1 e, teoricamente, não há formação de água nem de ácido clorídrico (HC1) como produtos desta reacção. Na prática, na presença de oxigénio forma-se uma certa quantidade de água em algumas reacções secundárias, formando-se algum ácido clorídrico em outra reacção secundária que pode ser representada pela equação quími ca:

C1CH₂CH₂C1 + Cl₂

Q1CE₂CHC1₂ + HC1

A quantidade exacta de ácido clorídrico formada depende do tipo de catalisador utilizado no reactor HTDC , do meio líquido no seio do qual é realizada a reacção (tipicamente um hidrocarbone to clorado tal como SDC e das condições da reacção.

É vantajoso completar o processo de cloração directa com um processo de oxicloraçao (processo oxi), no qual o etileno reage com ácido clorídrico e oxigénio, num reactor oxi, para se obter EDC . Esta associação dos processos de cloração directa e de oxicloração é designada por processo equilibrado (para mais pormenores ver o capítulo intitulado Vinyl Polyme^s (Vinyl Chloride), Cowfer, J. A. e Eagistro, J., Encyciopedia of Chemical Tecnology. hirk à Othmer, Vol. 23, pp 865-885). No diagrama de fluxes desta referência, sugere-se que o EDC bruto produzido no reactor HTDC seja neutralizado com um alca-

Λ

11. Ο aspecto económico evidente da rejeição do produto neutralizado, juntamente com o custo do álcali, tornam esta solução pouco desejável.

Sabe-se há muito tempo que o efluente de um reactor

HTDC é extremamente corrosivo. Becentemente descobriu-se que a causa principal desta corrosão é a presença de cloro livre e de traços, menos do que 100 partes por milhão (ppm), de água. Na patente de invenção norte-americana N2 ^.5^7.599, descreve-se um processo para eliminar o cloro livre de uma corrente de SDC, com o objectivo de minimizar a corrosão devida ao cloro, Este problema da corrosão agrava-se quando a alimentação de cloro para o reactor é húmida, quer dizer, contém pelo menos 100 ppm de água, o que, por exemplo, é o caso do cloro gasoso proveniente de células electrólíticas. Este problema também afecta a linha de reciclo incluindo o compressor de gases separados e o equipamento afim, para um reactor oxi quando os gases separados são reciclados para o reactor oxi^!, após a recupetação do produto EFC. Pode afirmar-se que, se não se introduzir água na alimentação do reactor HTDC, nem houver produção de água na reacção dô cloração directa, não haverá agua no efluente do reactor, nem problema de corrosão para resolver.

EDC é purificado e a seguir submetido a pirólise numa fcgç nalha de craqueamento de EDC, para se obter monómero de cloreto de vinilo (VCM) mediante uma reacção designada por desidrocloração, cujos pormenores são cem conhecidos, e o ácido clorídrico formado na fornalha é reciclado para o reactor de oxicloração.

Como se sabe, a economia das operações unitárias de engenharia química na produção do EDC é tal que, nas condições óp-

timas, o etileno e o cloro são convertidos em SLC sem formação de sub-produtos indesejáveis e, o que é mais importante, sem que haja qualquer quantidade de cloro livre no efluente. 0 problema da corrosão é discutido em Schillmoller, c. M., Alloy Selection for VCM Plants in Ibdrocarbon Processine. pp. 89-93» Março, 1979.

Na prática, as razões económicas determinam que a reacção de cloração directa seja controlada de modo a que se possa usar equipamento de aço ao carbono. 0 problema é que o cloro livre e a água tem uma acção altamente corrosiva no equipamento e tuba gem de aço ao carbono, de longe pior do que a acção isolada de cada um deles e para concentrações de cloro tão baixas como as compreendidas entre cerca ce 20ppm e cerca de 60 ppm com traços de humidade da ordem de 10 ppm a cerca de 50 PPm, a montante do reactor de E1C, resultando daí a destruição da tubagem. A corrosão é agravada pela injecção de oxigénio no reactor de cloração directa, por razoes que serão referidas a seguir.

Pelo motivo referido antes, a única opção prática consiste em não utilizar um excesso cie cloro no reactor, minimizando assim a quantidade de cloro por reagir /referido como cloro livre” ou cloro fura-linhas (breakthrough)_7 que abandona o reactor; em vez disso, alimenta-se o reactor com um excesso de etileno. Por excesso de etileno, a Requerente refere uma quanti dade maior do que a estequiometricamente necessária pgra praiizir o EDC e, tipicamente, pode usar-se um excesso compreendido entre cerca de 1 / e cerca de 5 de preferencia menos de 2 Contudo, mesmo quando se usa um excesso de etileno superior a 2 /, para minimizar o cloro por reagir, a quantidade de cloro livre no

5.

Lz efluente está ainda compreendida entre cerca de 1)0 ppm e cerca de 3000 ppm, devendo remover-se substancialmente a sua totalidade antes da conversão do EDC em monómero de cloreto de vinilo. E, economicamente dispendioso usar um excesso de etileno muito superior a 2 $, mas, mesmo nesse caso, a tentativa de eliminação do cloro por reagir mediante a injecção de etileno no efluente não conduz à eliminação do cloro. 0 excesso de etileno liberta-se sob a forma de uma corrente separada durante a recuperação do produto EDC e é reciclada, usualmente para o reactor de oxiclo ração.

EDC é purificado e a seguir submetido a pirólise numa fornalha de craqueamento de EDC, para se obter monómero de cloreto de vinilo (VCM) mediante uma reacção designada por desidrocio ração, cujos pormenores são bem conhecidos, e 0 ácido clorídrico formado na fornalha é reciclado para 0 reactor de oxicloração.

As quantidades muito pequenas de humidade, cloro e ácido clorídrico na corrente separada, a qual é predominantemente constituída por etileno e azoto, nao parecem permitir obter ganhos com a sua recuperação porque o elevado custo desta recuperação, devido aos graves problemas de corrosão, excederia o valor dos componentes recuperados. Mas o ganho obtido com a eliminação da humidade para minimizar a corrosão do equipamento na linha de reciclo para 0 reactor oxi, cujo valor nunca foi compreendido na técnica anterior, adicionado ao ganho da recuperação de etiljg, no e ácido clorídrico recuperados e reciclados para o reactor oxi, justifica o custo da recuperação.

Natecnioa anterfcroobjetivo no processo equilibrado era, a recuperação e reciclo do etileno, cloro e ácido clorídrico do efluente de qualquer fonte disponível, tanto o reactor de cloração directa, condensadores, tanques de armazenagem como similares. Ξ, como é evidente, se se recuperar um tal efluente combi nado, devido ao valor dos seus teores de cloro, ácido clorídrico e etileno, é lógico recielá-lo para o reactor ”oxi”. É dada a maior importânecia à recuperação do etileno, que é usado em grande excesso para minimizar a quantidade de cloro por reagir, não parecendo ter sido atribuída importância ao efeito da humi dade nos materiais do equipamento desses processos, visto que não se efectua a secagem da corrente separada que é reciclada.

Na memória descritiva aberta à inspecção pública da patente de invenção alemã NS 3θ44854 Al publicada em 1 de Julho de 1982 descreve-se um processo desse tipo para a recuperação dos gases separados combinados, contendo etileno, cloro, ácido clorí drico e água e produzidos numa fábrica de 3DC. Os gases efluentes de um reactor de cloração directa, operando sob pressão atmos, férica ou superior, são arrefecidos até uma temperatura compreendida entre 1 e 2°C, mas não mais, de modo a que a água dos gases separados não congele, provocando a obstrução das linhas. Os gases separados que não se condensam são a seguir lavados com água e um álcali para remover o cloro que não reagiu . Ve-se claremen te que não há a intensão de remover água, mas, como é evidente, apenas condensá-la tanto quanto a pressão parcial da água na corrente gasosa separada permita manter uma temperatura acima do pon to de congelação da água.

Na referência citada antes também se descreve que as tentativas para remover uma maior quantidade de produtos condensá1 veis, à temperatura de -20 0, não tiveram êxito porque a, húmida de presente nas linhas congelou, obstruindo-as. Foi esta descobe^ ta que levou os titulares alemães a arrefecer os gases separados, A* ' a uma temperatura superior ao ponto de congelacao da agua e a aceitar a menor proporção de condensados contendo agua, que con tinham para uma temperatura de condensação mais elevada, visto que estavam interessados em reciclar a corrente gasosa separada combinada para o reactor de-vâcloiação , onde a presença de uma quan tidade adicional de humidade não tinha importância. Gomo se sa be, na reacção de oxicloraçãò formam-se quantidades equimolares de água e de EDG, de acordo com a seguinte equação química:

CH₂=CH₂ + 2HC1 + O.5O₂ ClGHgGH^l.+H^

Para os titulares a água não era removida e , no caso pa£ ticular da técnica anterior que referiram, em que os gases separados eram arrefecidos (chilled”), até temperatura abaixo do po& to de congelação (da água), é evidente que a formação de gelo (que provoca a obstrução das linhas e do equipamento) desencora

A# Z «« ja a remoção continua da agua. Portanto, tal separaçao, ao ocor rer, era episódica ou acidental e não tinha em vista a minimização da corrosão no equipamento devida à presença de água nos gases separados. Ε, o que é mais importante, não parece ter sido compreendido que, isolando os gases separados da coluna de z

produto, se evitava o problema da grande quantidade desagua nos gases separados combinados, em todo, a instalação de EDG. Não é por acaso que a escolha dos materiais de construção da sua linha de reciclo e do equipamento parece ter sido feita para obviar o problema da corrosão devida à presença de cloro e de humidade, tan /

to na linha do efluente do reactor HTDG, como na linha de reci

elo para o reactor oxi.

SUMARIO DA INVENÇÃO:

Descobriu-se que os traços de água no produto corrosivo proveniente de um reactor de eloração directa podem ser eliminados numa fase subsequente, a partir de uma corrente gasosa separada da coluna de produto, numa instalação para a produção de EDC. A corrente separada pode ser arrefecida até uma temperatura inferior a 0°C, sem obstrução do equipamento e das linhas devido à formação de gelo, desde que o teor de humidade no cloro húmido na alimentação do reactor HTDC seja inferior a 1 % em peso em relação ao peso de cloro e a quantidade de água na corrente efluente do reactor seja menor do que 3θ0 ppm em relação ao peso total da corrente efluente.

È, portanto, um oojecto da presente invenção proporcionar um processo para a minimisação da corrosão devida > humidade nos gases separados do efluente de um reactor HTDC, os quais são reciclados para um reactor de oxicloração para a produção de EDC , que consiste:

a) na reacção de cloro húmido, tendo um teor de humidade compreendido entre 100 ppm e cerca de 1 % em peso em relação à ali mentação de cloro, com um excesso de etileno, em relação à este quiometria, no seio de um meio hidrocarboneto clorado líquido, a uma temperatura de pelo menos cerca de 50°C, à pressão atmosférica ou sob uma pressão superior a esta, para se obter o produto EDC à saída do reactor HTDC.

b) na separação do produto EDC dos componentes de pontos de ebulição mais elevados da mistura que sai do reactor HTDC, medi

ante a utilização de meios de separação vapor-líquido, tal como uma coluna de destilação de produto;

c) na condensação d©- produto de topo dos referidos meios de separação, num recipiente dè produto de topo, de modo a condensar a maior parte do 3DC , e libertar uma corrente gasosa constituída essencialmente por azoto, etileno, cloro, ácido clorídrico e menos de 1,5 / em peso de água em relação ao peso da cor rente gasosa séparada;

d) no arrefecimento da corrente gasosa separada até uma temperatura compreendida entre cerca de -30°C e 0°C, para condensar os produtos condensáveis e congelar a água;

e) de se separar a água e os produtos condensáveis, dos produtos incondensáveis incluindo azoto, cloro, etileno e ácido clorí drico, sem causa” obstrução com gelo nas linhas; e

f) no reciclo dos referidos produtos incondensáveis, essencialmente isentos de água, para o referido reactor de oxieloração, de modo a minimizar a corrosão na linha de reciclo e no equipamento, devida à presença de água.

BREVE DESCRIÇÃO DO DESENHO

Tanto os objectos e vantagens da presente invenção referidos antes como outros serão tratados mais em pormenor na descrição que se apresenta a seguir em relação ao desenho anexo, o qual ilustra de forma esquemática uma maneira preferida de realizar a invenção. 0 desenho é um diagrama de fluxos esquema'tico simplificado que ilustra a interligação de um reactor de ebulição, que é um caso particular de um reactor de cloração directa a alta temperatura (HTDC), com uma coluna de produtc e os flu

xos ©fluentes de cada um deles, resultando destes fluxos um gás separado na coluna de produto, que é arrefecido (chilled) e dg pois comprimido num compressor de gás separado, para ser recicla do para um reactor oxi”.

DESCRIÇÃO PORMENORIZAI A LAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS

Numa maneira preferida de realização, descreve-seapresente invenção em relação a um reactor HTDC que é um reactor de ebulição, devendo entender-se que a invenção é igualmente aplicá vel a qualquer reactor de cloração directa no qual a reacção de cloro com etileno produza uma corrente efluente de 3DC sucstan cialmente pura (99⁺ /), contendo entre cerca de 100 ppm e ce^ca de 0,5 < em peso de cloro e quantidades relativamente pequenas de azoto, ácido clorídrico, etileno, oxigénio e vapor de água (em relação ao volume de corrente efluente do reactor HTIC). Tipicamente, o teor de etileno está compreendido entre cerca de 500 ppm e cerca de 1,0 o dos compostos policlorados está compreendido entre cerca de 50 ppm e cerca de 0,1 o do HC1 está compreendido entre cerca de 0,5 % e cerca de 7 jí; o do azoto está compreendido entre cerca de 0,4 ;.· e cerca de 20 í e o de oxigénio está compreendido entre cerca de 0,1 % e cerca de 5 Λ em relação aos componentes combinados do efluente do reactor HTDC, juntamente com pequenas quantidades de dióxido de carbono e etano.

Reportando-nos ao desenho, representa-se um diagrama de fluxos esquemático de um reactor HTDC, indicado ger^lraente por (10), no qual, EDC líquido e uma quantidade catalítica de um catalisador de cloração directa tal como feCl^, suficiente para o /

/ -<

fim em vista, são mantidos sob uma pressão elevada compreendida entre cerca de 1 atmosfera e 3 atmosferas, à temperatura de ebulição. Através da linha de alimentação (11), introduz-se no reactor um ligeiro excesso molar de etileno, compreeendido entre cerca de 1 % e cerca de 5 % ^em relação à quantidade estequiometricamente necessária para a reacção com o cloro que conduz à formação de e que se refere como excesso de etileno, ao mesmo tempo que se introduz cloro através da linha de alimentação (12), situando-se as duas linhas junto tfe base do reactor, de tal modo que o etileno e o cloro reajam exotermicamente no seio de hidrocarbonetos clorados líquidos cloro-hidrocarboneto ”CHC líquido), nomeadamente 31., mantidos no reactor como meio de reacção.

CHC líquido normalmente compreende pequenas quantidades de 1,1,2-tncloroetano (triano), 1,1,1,2-tetracloroetano ou 1,1,2,2-tetracloroetano e pentacloroetano, bem como outras impurezas formadas no reactor HTDC devido a reacçoes secundárias.

calor de reacção mantém o E1C em ebulição, sendo a reacção controlada de maneira a que a mistura reaccional seja mantida a uma temperatura compreendida entre cerca de $0 e cerca 120°C e, com maior preferência, entre cerca de 5θ e cerca de 95°C, sob uma pressão compreendida entre cerca de 0,35 kg/cm2 manom, (5 psig) e cerca de 1,76 kg/cm2 manom, (25 psig).

cloro é deliberadamente submetido a uma reacção de doctor (doctored) com oxigénio presente em uma proporção compreendida entre cerca de 0,1 % e cerca de 1 % em peso em relação às correntes combinadas de etileno, cloro e oxigénio, para

aumentar a selectividade para o EDC e inibir as reacções que produzem triano e outros compostos policiorados tendo mais de dois átomos de cloro por molécula. Embora esses compostos policlorados sejam indesejáveis, eles são inevitavelmente formados como subprodutos da reacção, mas como têm pontos de ebulição mais elevados do que o do EEC, tendem a concentrar-se no meio reaccional líquido. Portanto, da base do rea.ctor sai uma corrente (13). A meneira adequada de introduzir o oxigénio consiste na in jecçao de ar, na linha de alimentação de etileno, na linha de ali mentação de cloro ou num pulverizador separado. Esta injecção de ar introduz uma quantidade relativamente grande de azoto, numa comparação em termos de volumes com a quantidade de excesso de etileno presente no efluente, verificando-se a passagem sem inter ferência (rides through) do azoto através do sistema. A presen ça deste oxigénio, embora favoreça a reacção que origina n EDC, agrava a corrosão causada pelo cloro que não reagiu e pela húmida de.

A alimentação de cloro, líquida ou gasosa, não está isenta de água, por qualquer motivo. Tipicamente, a humidade presente devida ao cloro provém de células electrolíticas. 0 teor de humidade é variável, estando compreendido entre cerca de 20 partes por milhão (ppm) e cerca de 1 % em peso em relação ao cloro e com mais frequência entre cerca de 5θ ppm θ cerca de 3θθ ppm. Para além desta água que é introduzida no reactor juntpmente com a alimentação de cloro, há a considerar uma quantidade menor, com preendida entre cerca de 1 ppm e cerca de 50 ppm, que é introduzida juntamente com 0 etileno, dependendo da origem deste. Além disso, pode haver formação de pequenas quantidades de água em re-

.f í acções secundárias no reactor. Toda esta água se distribui, à saída do reactor, pelo efluente de topo, que sai do reactor junto ao topo, através da linha (14) e pelo produto de fundo que sai pela linha (13).

efluente da linha (14) é introduzido próximo do fundo de uma coluna de produto (20). A coluna de produto é uma coluna de destilação equipada com pratos ou outros meios convencionais de separação mediante equilíbrio vapor-líquido em andares (nao indicados). Uma parte do produto de fundo da coluna de produto é reciclada para o reactor (10), através de uma linha de reciclo (21), com o auxílio de uma bomba de reciclo (não indicada), saindo a parte restante pela linha de produto de fundo (22).

produto de topo da coluna de produto (20) sai através da linha de produto de topo (23), é arrefecido num condensador (30) mediante permuta de calor com uma corrente de água de arrefecimento indicada pelo símbolo :,λ e o ETC com pureza comercial (99,5 ⁺ X) escoa-se através da linha (24), sendo recolhido num tanque de condensado (40). Este produto EDC é retirado através da linha (25), enviando-se uma parte como refluxo para junto do topo da coluna de produto, através aa linha (26) e bombando-se a parte restante, através da linha (27), para a armazenagem de produto.

Mão são condensados no condensador (3Q) os gases leves, nomeadamente, etileno, azoto, cloro, HC1, oxigénio e pequenas quantidades de água e de EDC que são separadas no condensador, co mo uma corrente gasosa (31) separada no condensador. Do tanque (40), sai uma corrente de gases não condensados, cuja composição é determinada pelas condições de equilíbrio reinantes no referi-

do tanque, tal como sucede com a composição da corrente gasosa separada no condensador. A corrente gasosa separada no tanque sai deste através da linh? (41) e combina-se com a corrente gasosa (31) separada no condensador, numa linha (42) de corrente gaso sa separada na coluna de produto.

muito importante que 0 teor de água da corrente gasosa separada na coluna de produto seja inferior a 1,5 λ em peso em relação ao peso total da referida corrente, porque esta corrente destina-se a ser arrefecida ('‘chilled’¹) até uma temperatura suficientemente baixa para congelar a água que, se estiver presente em uma proporção maior, provocará a obstrução das linhas que a contenham. Ê preferível controlar o teor de humidade da alimenta ção de cloro, de modo a assegurar que o teor de água da corrente gasosa separada na coluna de produto seja menor do que 830 ppm.

fí aconselhável que, dado que a corrente gasosa separada na coluna de produto se destina a. ser arrefecida, a coluna de produto se|a operada a uma temperatura do prato superior tão baixa quanto o permita a corrente de fluído de arrefecimento utilizada, sé* demasiadas perdas de etileno por dissolução no condensado de EDC. Em condições de Verão, a temperatura da corrente gasosa separada deverá, de preferência, estar compreendida entre cerca de 37,8°C (100°F) e cerca de 54,4°C (130°F), dependendo da temperatij ra de Verão da água de arrefecimento; no Inverno, a temperatura da corrente gasosa separada pode descer até um valor compreendido entre cerca de 21,1°C (70°F) e cerca de 32,2°C (90°F), sendo igual mente determinada pela temperatura da água disponível.

A corrente gasosa separada na coluna de produto e que é a corrente combinada das linhas (31) e (41) na linha (42) é, de preferência, arrefecida em duas fases. Na melhor maneira de realização, s referida corrente passa por um condensador de salmou ra (¢5) onde é arrefecida por uma corrente de salmoura, designada por salmoura”, até uma temperatura compreendida entre cerca de -34,4°C (-30°F) e cerca de -17,8°C (0^o F), de modo que a maior parte do Eito e da água em equilíbrio com ele seja condensada e saia do condensador através da linha (46) a uma temperatura compreendida entre cerca de -6,7°C (20°F) e cerca de 15,ó°C (ÓO°F) e, com maior preferência, compreendida entre cerca de (30°F) e 10°C (50°F).

Numa segunda fase de condensação, os gases não condensados provenientes do condensador de salmoura (45) passam através da linha (47) para um condensador de ácido clorídrico (HC1) (50) onde são arrefecidos por uma corrente fria de HC1, identificada por HCl, a uma temperatura compreendida entre cerca de -1O6,7°C (-160°F) e cerca de -95>6°C (-140°F), de modo a que, novamente,a maior parte do EDC e da água em equilíbrio com ele seja condensada e saia do condensador misturada com, azoto, etileno, HCl e oxi génio não condensados (incondensáveis”) pela linha (51), a uma temperatura compreendida entre cerca de -51_}1°C (-óO°F) e cerca de -23,3°C (-10°F) e, com maior preferência, compreendida entre cerca de -34,4°0 (-30°F) e cerca de -23,3°C (-10°F).

condensado proveniente do condensador de HCl escoa-se para dentro de um balão amortecedor de separação (52) (vent knock-out pot) onde 0 condensado líquido se separa dos inconden sáveis que saem do balão (52) pela linha (53)· θ condensado líquido passa através da linha (54) e junta-se com 0 líquido na linha (46), sendo depois o caudal combinado tombado através da linha (55) /

/

por uma bomba (não representada) para a secção de oxicloração da instalação de EDC, para, o trem de lavagem oxi onde o SDC é purificado.

Os incondenséveis, à pressão atmosférica ou ligeiramente mais elevada, num intervalo compreendido entre 0,0703 kg/cm2 manom, (1 psig) e 0,703 kg/cm manom,(10 psig), na linha (53), passam através da linha (57) para a aspiração de um compressor de gases separados (60), o qual os comprime até uma pressão suficiente para a sua entrada no reactor oxi, de preferência compreendida entre 3,52 kg/cm2 manom, (50 psig) e 10,54 kg/cm2 manom, (15θ Psig), através da linha (61). A linha (56) está provida de um incinerador para onde se pode enviar os incondensáveis, quando o compressor da corrente gasosa separada está fo ra de serviço ou, caso se pretenda, se pode queimar uma parte dos incondensáveis para aproveitar 0 seu poder calorífico.

Os intervalos de concentração de cada um dos componentes de uma corrente gasosa típica, separada na coluna de produto são os seguintes:

Componente

Etileno ;t em volume

Azoto

HC1

Oxigénio

EDC

Et ano

Cloro (ppm)

Agua (ppm)

30-50

30-4-0

5- 8

3- 5

2- 40,1- 1,0

300-2000

100-1500

Dá-se m-ior preferência uma corrente gasosa separada numa coluna de produto, tendo a seguinte composição média:

Componente

Etileno

Azoto

HC1

Oxigénio

EDC

Et ano

Cloro (ppm)

Agua (ppm) λ em volume

4-6

6,7

2,6

0,6

1000

500

Pel18

Claims

1.- Processo para a minimização da corresão provocada pela humidade existente nos gases efluentes de reactores de cloração directa a altas temperaturas (HTDC) para a conversão de etileno em 1,2-dicloroetano ou em dicloreto de etileno (EDC),em que os gases efluentes são reciclados para um reactor de oxiclora ção também para a produção de EDC, caracterizado pelo facto:

a) de se fazer reagir cloro húmido, tendo um teor de humidade compreendido entre 100 ppm e cerca de 1% em peso em relação à alimentação de cloro, com um excesso de etileno, em relação ã estequiometria, no seio de um meio hidrocarboneto clorado líquido, a uma temperatura de pelo menos cerca de 50°C, à pressão atmosférica ou sob uma pressão superior a esta, para se obter o produto EDC ã saída do reactor HTDC;

b) de se separar o produto EDC dos componentes de pontos de ebulição mais elevados da mistura que sai do reactor HTDC, mediante a utilização de meios de separação vapor-líquido;

c) de se condensar o produto de topo dos referidos meios de separação, num balão de produto de topo, de modo a condensar a maior parte do EDC e libertar uma corrente gasosa constituída essencialmente por azoto, etileno, cloro, ácido clorídrico e menos de 1,5 % em peso de água em relação ao peso da corrente gasosa libertada;

d) de se arrefecer a corrente gasosa libertada, até uma temperatura compreendida entre cerca de -30°C e 0°C, para condensar os produtos condensáveis e congelar a água;

e) de se sepamr a água e os produtos condensáveis, dos produtos incondensãveis incluindo azoto, cloro, etileno e ácido clorídrico. / ' sem causar obstrução com gelo nas linhas; e

f) de se reciclar os referidos produtos incondensãveis, essencial mente isentos de ãgua, para o referido reactor de oxicloração, de modo a minimizar a corrosão na linha de reciclo e no equipamento, devida ã presença de ãgua.

2. - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de os referidos meios de separação vapor-líquido consistirem em uma coluna de destilação.

3. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de o reactor HTDC ser um reactor de ebulição, sob uma pressão de trabalho compreendida entre um valor próximo da pressão atmosférica e cerca de 1,76 kg/cm2 manom. (25 psig) e de a referida corrente que sai do reactor ser o efluente gasoso do topo do reactor.

4. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de o referido reactor HTDC não ser um reactor de ebulição, sob uma pressão de trabalho compreendida entre um valor próximo da pressão atmosférica e cerca de 14,06 kg/cm2 manom.

(200 psig) e de a referida corrente que sai do reactor ser uma corrente líquida lateral.

5. - Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo facto de o teor de ãgua.na referida corrente efluente ser inferior a 800 ppm.

6. - Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo facto de a referida corrente efluente compreender a mistura dos gases incondensãveis de topo provenientes de um condensador de topo e de um balão de condensado de topo, a uma temperatura compreendida entre cerca de 21°C (70°F) e cerca de 54°C

i.

(13O°F) e de se condensar a referida corrente efluente em duas fases, uma primeira fase em que os produtos incondensãveis saem a uma temperatura compreendida entre cerca de -6,7°C (2O°F) e cer ca de 15,6°C (6O°F) e uma segunda fase em que os produtos inconden sáveis saem a uma temperatura compreendida entre cerca de -51°C (-6O°F) e cerca de -23,3°C (-1O°F).

Lisboa, 17 de Setembro de 1987

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RESUMO

Processo para a recuperação de etileno, cloro e ácido clorídrico dos gases efluentes de reactores de cloração directa de etileno e para minimização da corrosão provocada pela água presente na mistura gasosa

Descreve-se um processo para a minimização da corrosão provocada pela humidade existente nos gases efluentes de reactores de cloração directa a altas temperaturas (HTDC), para a conversão de etileno em 1,2-dicloroetano ou em dicloreto de etileno (EDC), em que os gases efluentes são reciclados para um reactor de oxiclo ração também para a produção de EDC, que consiste:

a) na reacção de cloro húmido, tendo um teor de humidade compreendido entre 100 ppm e cerca de 1 % em peso em relação à alimentação de cloro, com um excesso de etileno, em relação à estequiometria, no seio de um meio hidrocarboneto clorado líquido, a uma temperatura de pelo menos cerca de 50°C, à.pressão atmosférica ou sob uma pressão superior a esta, para se obter o produto EDC à saída do reactor HTDC; a água deixa o reactor juntamente com o produto EDC, quer sob a forma de vapor de topo (no caso de o reactor HTDC ser um reactor de ebulição), quer sob a forma de uma corrente líquida lateral (nõ caso de o reactor HTDC não ser um reactor de abulição) ;

b) na destilação da corrente que contêm o produto EDC, numa coluna de destilação, da qual a água sai juntamente com o produto de topo;

c) na condensação do produto da referida coluna de destilação, num balão de produto de topo de modo a condensar a maior parte do EDC, e libertar uma corrente gasosa constituída essencialmente por azoto, etileno, cloro, acido clorídrico e menos de 1,5 % em peso de água em relação ao peso da corrente gasosa libertada;

d) no arrefecimento da corrente gasosa libertada, atê uma temperatura compreendida entre cerca de -30°C e 0°C, para condensar os produtos condensáveis e congelar a água;

e) na separação da água e dos produtos condensáveis, dos produtos incondensãveis incluindo azoto, cloro, etileno e ácido clorídrico, sem causar obstrução com gelo nas linhas;

f) no reciclo dos referidos produtos incondensãveis, essencial mente isentos de água’, para o referido reactor de oxicloração, de modo a minimizar a corrosão no compressor de gases efluentes e em outro equipamento de aço ao carbono na linha de reciclo.