RO117313B1 - Procedeu de purificare a clorurii de vinil - Google Patents

Abstract

Prezenta inventie se refera la un procedeu de purificare a clorurii de vinil din amestecul rezultat la scindarea incompleta a 1,2-dicloretanului, in absenta catalizatorilor, prin distilare intr-o prima treapta de distilare a acidului clorhidric gazos si, intr-o a doua treapta de distilare, a clorurii de vinil, care consta in aceea ca, clorura de vinil, evacuata la varful celei de a doua trepte de distilare si lichefiata, se recircula partial ca retur in a doua treapta de distilare, si restul clorurii de vinil, evacuate si lichefiate, se alimenteaza la varful unei zone de degazare, zona din care o parte din clorura de vinil impreuna cu acidul clorhidric gazos, antrenat, se evapora impreuna cu apa continuta in acest amestec si, dupa o indepartare avansata a apei, se recircula in prima treapta de distilare, pana cand, de la baza zonei de degazare, se obtine clorura de vinil pura.

Description

Prezenta invenție se referă la un procedeu de purificare a clorurii de vinii, utilizată în industria polimerilor.

Se cunoaște un procedeu de purificare a clorurii de vinii din amestecul de reacție care se formează la scindarea incompletă a 1,2-dicloretanului la presiune ridicată, de preferință, la 8...40 at și, la temperaturi cuprinse, între 45O...65O°C în absență de catalizatori, amestecul de gaze care părăsește zona de scindare, constituit din clorură de vinii, acid clorhidric gazos, 1,2-dicloretan nereacționat și produse secundare, este condensat parțial într-o primă treaptă de distilare pentru separarea prin distilare a acidului clorhidric gazos și apoi, într-o a doua treaptă de distilare pentru separarea prin distilare a clorurii de vinii, după care produsul de la partea inferioară a celei de a doua trepte de distilare fiind prelucrat în scopul recirculării 1,2-dicloretanului nereacționat și clorură de vinii scoasă la vârful celei de a doua trepte de distilare și lichefiată se repompează parțial, aproximativ la mijlocul treptei întâi de distilare, care constă în aceea că, clorură de vinii lichefiată scoasă ca produs, care mai conține cantități mici de acid clorhidric gazos, se alimentează la vârful unei zone de degazare, din care se evaporă cu ajutorul unui evaporator cu recirculație o parte din clorură de vinii împreună cu cantitatea totală de acid clorhidric gazos antrenat, se condensează și se repompează, aproximativ la mijlocul primei trepte de distilare, prevăzute pentru separarea prin distilare a acidului clorhidric gazos, în timp ce de la fundul zonei de degazare se scoate clorură de vinii cea mai pură (US 3843736).

Se menționează că porțiunile mici de acid clorhidric gazos, care se îndepărtează în zona de degazare, se separau anterior cu ajutorul unor turnuri, care erau umplute cu hidroxid de sodiu.

Procedeul cunoscut este însă dezavantajos, atunci când clorură de vinii alimentată în zona de degazare mai conține cantități mici de apă. Acestea sunt inevitabile în practică; mai ales la pornirea instalației și la întreruperea exploatării se introduc în mod inerent urme de apă. De aceea, s-a lucrat în practică în zona de degazare în așa fel, încât aceste cantități de apă să fie separate pe la partea inferioară a coloanei de degazare, împreună cu acidul clorhidric gazos, pentru aceasta fiind din nou necesare turnurile umplute cu hidroxid de sodiu. Dacă nu s-ar realiza această separare a apei pe la partea inferioară a coloanei de degazare, atunci apa cu clorură de vinii recirculată ar fi condusă în circuit închis și s-ar ajunge la coroziunea părților din instalație care vin în contact cu aceasta. Aceste coroziuni nu sunt acceptabile nu numai din motive economice, ci și din motive de securitate.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, este renunțarea la turnurile multiple umplute cu hidroxid de sodiu, atunci când se exploatează în așa fel coloana de degazare, încât partea cea mai mare din apă se evacuează prin vârf și în mod adecvat, prin uscare. în acest caz clorură de vinii uscată, cu conținut de acid clorhidric gazos, recirculată în proces, nu mai poate provoca fenomene de coroziune.

Procedeul, conform invenției, de purificare a clorurii de vinii din amestecul rezultat la scindarea incompletă a 1,2-dicloretanului la presiune ridicată și temperatură cuprinsă în intervalul 45O...65O°C, în absența catalizatorilor, care cuprinde separarea prin distilare într-o primă treaptă de distilare a acidului clorhidric gazos și într-o a doua treaptă de distilare a clorurii de vinii constă în aceea că, clorură de vinii evacuată la vârful celei de a doua trepte de distilare și lichefiată se recirculă parțial ca retur în a doua treaptă de distilare și restul clorurii de vinii evacuate și lichefiate se

RO 117313 Bl alimentează la vârful unei zone de degazare, zonă din care o parte din clorura de vinii împreună cu acidul clorhidric gazos antrenat se evaporă împreună cu apa conținută în acest amestec și după o îndepărtare avansată a apei se recirculă în prima treaptă de distilare, până când de la baza zonei de degazare se obține clorură de vinii pură. 50

Procedeul,conform invenției, prezintă următoarele avantaje:

- conduce la formarea unor cantități mai mici de săruri și de ape reziduale;

- evită fenomenele de coroziune;

- instalațiile în care se realizează procedeul au o durată mai îndelungată de funcționare. 55

Instalația în care este realizat procedeul este prezentată schematic în fig.1 și este constituită dintr-o zonă de scindare 1, care prezintă o primă treaptă de distilare 2 pentru separarea acidului clorhidric gazos, o a doua treaptă de distilare 3 pentru separarea prin distilare a clorurii de vinii de componentele, cu temperatură de fierbere mai ridicată și o a treia treaptă de distilare 4 pentru separarea acidului clorhidric 60 gazos și a apei din clorura de vinii, un dispozitiv de uscare 5, prin care acidul clorhidric gazos și apa împreună cu clorura de vinii se recirculă în prima treaptă de distilare 2 și în care apa este îndepărtată în mare măsură. De asemenea, instalația de realizare a procedeului, conform invenției, cuprinse un sistem de conducte constituit dintr-o conductă 7 pentru produsele de scindare spre prima treaptă de distilare 2, o 65 conductă 8 pentru acidul clorhidric gazos separat, o conductă 9 pentru produsele cu punct de fierbere mai ridicat spre treapta a doua de distilare 3, o conductă 10 spre un condensator 11 pentru lichefierea clorurii de vinii, o conductă 12 pentru un curent parțial de clorură de vinii lichid, înapoi spre cea de a doua treaptă de distilare 3, o conductă 13 pentru separarea produselor secundare, cu punct de fierbere ridicat, 70 o conductă 14 pentru un al doilea curent parțial al clorurii de vinii lichefiate spre cea de a treia treaptă de distilare 4, o conductă 15 de la cea de a treia treaptă de distilare 4 către zona de uscare 5, o conductă 16 pentru amestecul uscat din acid clorhidric gazos și clorură de vinii reziduală înapoi către prima treaptă de distilare 2, o conductă 17 pentru apa separată și o conductă 18 pentru clorura de vinii pură. 75

La separarea apei, conform invenției, apare în zona de uscare un amestec foarte coroziv din clorură de vinii, acid clorhidric gazos și apă. în astfel de condiții, se cunoaște faptul că ar putea să apară o polimerizare a clorurii de vinii (catalizată de către urme de metal). în mod surprinzător, chiar și la o exploatare mai îndelungată în instalații metalice, nu s-a putut constata nici o depunere de clorură de polivinil. 80

Conform invenției, îndepărtarea în mare măsură a apei poate avea loc în modul cunoscut pentru fluide acide. Aceasta poate avea loc prin condensarea apei, de preferință însă și prin uscare, de exemplu, cu substanțe, care se transformă din punctul de vedere chimic, de exemplu, substanțe de uscare lichide cum ar fi, acid sulfuric concentrat, sau substanțe de uscare solide cum ar fi, pentaoxidul de fosfor 85 sau clorura de calciu. Sunt preferate substanțele de uscare care rețin apa prin adsobție, cum ar fi, sitele moleculare și mai ales gelurile de silice.

Zona de uscare este formată, de preferință, din cel puțin două uscătoare montate în paralel, prin unul conducându-se amestecul cu conținut de apă care trebuie recirculat, pe când celălalt (sau celelalte) se regenerează, respectiv se încarcă din 90 nou. Bineînțeles că este posibilă exploatarea mai multor dispozitive de uscare în serie.

RO 117313 Bl

Substanțele valoroase eliberate la regenerare, clorură de vinii și acidul clorhidric gazos, se pot recircula în proces.

De preferință, dispozitivele de uscare au o astfel de construcție, încât ele se încălzesc la regenerare și se pot spăla cu gaz inert cum ar fi bioxid de carbon, un gaz nobil sau, de preferință, azot. Sunt preferate schimbătoarele de căldură tubulare sau recipiente cu serpentine interioare din țeavă.

Conform invenției, curentul de gaz evacuat prin vârful coloanei de degazare poate fi condensat și condensatul poate fi trecut prin uscător sau uscătoare.

în md corespunzător, uscătoarele se instalează cât mai aproape de zona de degazare, deoarece la vârful acestei coloane există concentrația cea mai mare de apă, mai ales atunci când trebuie să aibă loc uscarea fazei gazoase. în acest caz uscătorul poate fi instalat la începutul coloanei de abur secundar.

Conform invenției, se poate renunța la turnurile cu hidroxid de sodiu și la alte instalații asemănătoare, dar invenția cuprinde bineînțeles și variante de realizare la care, din motive de securitate, se mențin astfel de instalații. în aceste cazuri, dispozitivele respective au o durată mai îndelungată de exploatare și o se formează în mai mică măsură săruri și ape reziduale.

Renunțarea la tratarea ulterioară cu hidroxid de sodiu sau la mijloace cu efect similar, nu conduce numai la economisirea acestor materiale și la renunțarea la instalația necesară, dar și la economisirea cheltuielilor legate de deservirea și întreținerea acestora. în plus, instalația poate fi exploatată în totalitate în sistem închis. în felul acesta se reduc și emisiile, respectiv și măsurile ce trebuie luate la deschiderea, curățarea și încărcarea acestor instalații.

Se dau, în continuare, patru exemple de realizare a procedeului, conform invenției.

Exemplul 1. Se pompează un curent de clorură de vinii de 39 kg/h cu un conținut mediu de apă de 29,5 ppm printr-o țeavă, cu lungimea de 2DO mm și diametrul de 80 mm, umplută cu 740 g silicagel (denumire comercială Blaugel”, adică, gel albastru), cu pori deși, granulație 1...3 mm (presiunea la intrarea în țeavă 16 bar). După 21 h de funcționare silicagelul adsorbe 15,45, g apă, corespunzătoare unei încărcări de 2,1 %în greutate. Conținutul de apă în clorură de vinii ce se scurge este de 7,1 ppm.

Pentru desorbție se introduce în instalație abur de joasă presiune. După 180 min. încărcarea reziduală a silicagelului este sub 0,3 %.

Exemplul 2. într-o instalație tehnică se conduce un curent de clorură de vinii de 39 kg/h, timp de 19 h printr-un recipient cilindric. Dimensionarea și încărcarea corespund în rest cu recipientul descris în exemplul 1. După un timp de funcționare de 19 h încărcarea silicagelului este de 3,07 % în greutate. Conținutul de apă al clorurii de vinii uscate este de 6,5 ppm.

Pentru regenerare se încălzește recipientul, la aproximativ 12O°C (temperatura interioară), trecându-se un curent de azot de 100 l/h prin instalație. După 3 h încărcarea silicagelului este, de 0,25 %.

Exemplul 3. într-o instalație tehnică se pompează un curent de clorură de vinii de 34 kg/h cu un conținut mediu de apă de 30 ppm printr-o țeavă, cu lungimea de 200 mm și diametru de 80 mm, umplut cu o sită moleculară (WESSALITH US 330, produsă de firma Degussa, Hanau) cu o presiune de aproximație 16 bar. După un

RO 117313 Bl timp de funcționare de 88 h sita moleculară adsoarbe 738 g de apă, ceea ce corespunde unei încărcări de 31,9 % în greutate, față de agentul de adsorbție. După 23 h de desorbție, la 25O°C, încărcarea reziduală este.de aproximativ 13 % în greutate.

Exemplul 4. Un curent parțial al curentului de vârf din treapta a treia de distilare de 0,37 kg clorură de vinii și aproximativ 4 g (1000 ppm) de conținut de acid clorhidric gazos și aproximativ 6 mg (16 ppm) conținut de apă se evacuează sub formă gazoasă și se trece printr-un dispozitiv de uscare. Dispozitivul de uscare este constituit dintr-o țeavă cu lungimea de 200 mm și cu un diametrul de 15 mm. Aceasta este umplută cu 35 g silicagel (“Blaugel”, obișnuit din comerț, cu porii deși, granulația 1...3 mm). După ce se trec prin acest uscător 100 I din curentul gazos menționat, încărcarea agentului de uscare este, de 12,8 %în greutate. Gazul care iese conține o cantitate de apă de 0,5 ppm.

Revendicări

Claims (2)

1. Procedeu de purificare a clorurii de vinii din amestecul rezultat la scindarea incompletă a 1,2-dicloretanului la presiune ridicată și temperatură cuprinsă în intervalul 45O...65O°C, în absența catalizatorilor, care cuprinde separarea prin distilare într-o primă treaptă de distilare a acidului clorhidric gazos și într-o a doua treaptă de distilare a clorurii de vinii, caracterizat prin aceea că, clorură de vinii evacuată la vârful celei de a doua trepte de distilare și lichefiată se recirculă parțial ca retur în a doua treaptă de distilare și restul clorurii de vinii evacuate și lichefiate se alimentează la vârful unei zone de degazare, zonă din care o parte din clorură de vinii împreună cu acidul clorhidric gazos antrenat se evaporă împreună cu apa conținută în acest amestec și după o îndepărtare avansată a apei se recirculă în prima treaptă de distilare, până când de la baza zonei de degazare se obține clorură de vinii pură.

2. Procedeu, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, îndepărtarea apei se realizează cu ajutorului unui agent de uscare care absoarbe apa, ales dintre o sită moleculară sau silicagel.