RU2282610C1 - Method for production of 1,2-dichloroethane with nitrogen addition - Google Patents
Method for production of 1,2-dichloroethane with nitrogen addition Download PDFInfo
- Publication number
- RU2282610C1 RU2282610C1 RU2005105078/04A RU2005105078A RU2282610C1 RU 2282610 C1 RU2282610 C1 RU 2282610C1 RU 2005105078/04 A RU2005105078/04 A RU 2005105078/04A RU 2005105078 A RU2005105078 A RU 2005105078A RU 2282610 C1 RU2282610 C1 RU 2282610C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dichloroethane
- nitrogen
- reactor
- chlorine
- ethylene
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретение.The technical field to which the invention relates.
Изобретение относится к способу получения 1,2-дихлорэтана методом высокотемпературного жидкофазного хлорирования этилена с отводом теплоты реакции за счет испарения рабочей среды при кипении.The invention relates to a method for producing 1,2-dichloroethane by high-temperature liquid-phase chlorination of ethylene with removal of the heat of reaction due to evaporation of the working medium during boiling.
Уровень техники.The prior art.
Наиболее близкими способами получения 1,2-дихлорэтана являются высокотемпературное и низкотемпературное жидкофазное хлорирование этилена [1].The closest methods for producing 1,2-dichloroethane are high-temperature and low-temperature liquid-phase chlorination of ethylene [1].
Высокотемпературный процесс проводится при температуре, равной температуре кипения рабочей среды (83,5-110°С в зависимости от давления). Реактор высокотемпературного процесса представляет собой барботажную газлифтную колонну 1, снабженную внутренней циркуляционной трубой 4 (фиг.1). Рабочей средой является жидкий 1,2-дихлорэтан. Катализатором процесса является FeCl3, который находится в реакторе в растворенном виде. Для получения раствора газообразный хлор через распределитель 2 подается в нижнюю часть кольцевого пространства. Реакция осуществляется выше по потоку при вводе в реактор газообразного этилена через распределитель 3. Вследствие разности плотностей сред в циркуляционной трубе и в кольцевом пространстве возникает циркуляция жидкости. В верхней части реактора устанавливаются перфорированные тарелки 6, предназначенные для интенсификации перемешивания. Верхняя часть реактора играет роль сепаратора для отделения капель жидкости от пара. Продукты реакции отводятся в виде паров на стадию ректификации через штуцер в крышке реактора. Вследствие низкой летучести катализатор остается в реакторе. Для поддержания уровня жидкости в нижнюю часть реактора вводится 1,2-дихлорэтан.The high-temperature process is carried out at a temperature equal to the boiling point of the working medium (83.5-110 ° C, depending on pressure). The high-temperature process reactor is a bubble
Важным преимуществом высокотемпературного процесса по сравнению с низкотемпературным является экономичность: выделяющееся тепло расходуется на испарение и ректификацию продуктов, сточные воды отсутствуют, расход катализатора минимален.An important advantage of the high-temperature process in comparison with the low-temperature process is profitability: the heat generated is spent on evaporation and rectification of products, there is no waste water, and the consumption of catalyst is minimal.
Недостатком высокотемпературного процесса является низкая селективность (98,0-98,7%), связанная с увеличением скорости побочных реакций при росте температуры. Побочные продукты - трихлорэтан, трихлоэтилен и другие высшие хлорпроизводные этана - образуются в реакторе в результате реакций заместительного хлорирования. Скорость побочных реакций снижается при уменьшении температуры [2]. При образовании 1 моля 1,2-дихлорэтана выделяется количество теплоты, достаточное для испарения 6 молей 1,2-дихлорэтана.The disadvantage of the high-temperature process is the low selectivity (98.0-98.7%), associated with an increase in the rate of adverse reactions with increasing temperature. By-products - trichloroethane, trichloethylene and other higher chlorine derivatives of ethane - are formed in the reactor as a result of substitution chlorination reactions. The rate of adverse reactions decreases with decreasing temperature [2]. When 1 mole of 1,2-dichloroethane is formed, a sufficient amount of heat is released to evaporate 6 moles of 1,2-dichloroethane.
Низкотемпературный процесс (фиг.2) проводится в барботажной колонне 1, соединенной в верхней и нижней части с выносным кожухотрубчатым теплообменником 5. Рабочей средой в реакторе является продукт реакции - 1,2-дихлорэтан в жидком состоянии. Хлор вводится в нижнюю часть колонны через распределитель 2. Выше в образовавшийся раствор хлора через распределитель 3 вводится этилен. За счет разности плотностей сред в холодильнике и колонне возникает циркуляция рабочей среды с восходящим потоком в колонне. Температура в реакторе составляет 65°С. Отвод синтезированного продукта осуществляется самотеком через перелив. Отделение продукта от катализатора осуществляется на стадии очистки. Катализатор после стадии очистки не подлежит регенерации. Продукты процесса со стадии очистки поступают на ректификацию.The low-temperature process (figure 2) is carried out in a
Достоинством низкотемпературного процесса является высокая селективность (99,6%), объясняющаяся замедлением побочных реакций заместительного хлорирования при снижении температуры. К недостаткам низкотемпературного процесса относятся большой расход сточных вод на стадии очистки продукта от катализатора, значительный расход катализатора на единицу продукции, большие энергетические затраты на охлаждение реакционной массы и нерациональное использование теплоты реакции.The advantage of the low-temperature process is its high selectivity (99.6%), which is explained by the slowdown of the side reactions of substitution chlorination with decreasing temperature. The disadvantages of the low-temperature process include a large flow of wastewater at the stage of purification of the product from the catalyst, a significant consumption of catalyst per unit of production, high energy costs for cooling the reaction mass, and irrational use of the heat of reaction.
Раскрытие изобретения.Disclosure of the invention.
Задачей изобретения является разработка нового способа производства 1,2-дихлорэтана методом жидкофазного хлорирования этилена с добавлением в реагенты азота. Предложено вести процесс жидкофазного хлорирования этилена при температуре ниже температуры кипения дихлорэтана за счет добавления в поступающее в реактор сырье (этилен и хлор) азота. Теплота будет отводиться не при кипении, как при высокотемпературном способе, а за счет испарения 1,2-дихлорэтана в азот. На выходе из реактора азот насыщен парами 1,2-дихлорэтана. Чем больше расход азота, тем меньше температура рабочей среды (фиг.3). График на (фиг.3) построен на основе материального и теплового балансов реактора. В результате снижения температуры выход побочных продуктов уменьшается. Вследствие уменьшения выхода побочных продуктов увеличивается селективность процесса.The objective of the invention is to develop a new method for the production of 1,2-dichloroethane by liquid-phase chlorination of ethylene with the addition of nitrogen in the reagents. It is proposed to carry out the process of liquid-phase chlorination of ethylene at a temperature below the boiling point of dichloroethane by adding nitrogen (ethylene and chlorine) to the feedstock to the reactor. Heat will not be removed during boiling, as in the high-temperature process, but due to the evaporation of 1,2-dichloroethane into nitrogen. At the outlet of the reactor, nitrogen is saturated with 1,2-dichloroethane vapors. The greater the nitrogen flow rate, the lower the temperature of the working medium (figure 3). The graph in (figure 3) is based on the material and thermal balances of the reactor. By reducing the temperature, the yield of by-products decreases. By reducing the yield of by-products, the selectivity of the process increases.
При реализации изобретения могут быть получены следующие результаты:When implementing the invention, the following results can be obtained:
1. Добавление азота в хлор приводит к снижению концентрации хлора в газовой фазе. В результате этого снижается равновесная концентрация хлора в жидкости в соответствии с законом Генри [3]:1. The addition of nitrogen to chlorine leads to a decrease in the concentration of chlorine in the gas phase. As a result of this, the equilibrium concentration of chlorine in the liquid decreases in accordance with Henry's law [3]:
где х* - равновесная концентрация газа в растворе (мол. доли); yA - концентрация хлора в газе (мол. доли); m - константа фазового равновесия.where x * is the equilibrium concentration of gas in solution (mol. fractions); y A is the concentration of chlorine in the gas (mol. fractions); m is the constant of phase equilibrium.
За счет снижения концентрации хлора в 1,2-дихлорэтане уменьшится скорость побочных реакций. Это следует из работы [5], которая показывает, что снижение концентрации растворенного хлора в жидкости ведет к уменьшению скорости образования побочных продуктов в соответствии с уравнением:By reducing the concentration of chlorine in 1,2-dichloroethane, the rate of adverse reactions will decrease. This follows from the work [5], which shows that a decrease in the concentration of dissolved chlorine in a liquid leads to a decrease in the rate of formation of by-products in accordance with the equation:
где W - скорость побочных реакций; k - константа скорости реакции; [C2H4] - концентрация этилена в жидкости; [Cl2] - концентрация хлора в жидкости.where W is the rate of adverse reactions; k is the reaction rate constant; [C 2 H 4 ] is the concentration of ethylene in the liquid; [Cl 2 ] is the concentration of chlorine in the liquid.
2. Подаваемый дополнительно газообразный азот улучшает перемешивание рабочей среды, ликвидируя застойные зоны. В работе [4] показано, что коэффициенты перемешивания в аппаратах с барботажным слоем увеличиваются при возрастании расхода газа.2. Gaseous nitrogen supplied additionally improves mixing of the working medium, eliminating stagnant zones. In [4], it was shown that the mixing coefficients in the apparatus with a bubble layer increase with increasing gas flow.
3. Температура в реакторе поддерживается ниже температуры кипения, это приводит к снижению скорости побочных реакций. Зависимость скорости побочных реакций от температуры приводится в работе [6]:3. The temperature in the reactor is maintained below the boiling point, this leads to a decrease in the rate of adverse reactions. The dependence of the rate of adverse reactions on temperature is given in [6]:
где W - скорость побочных реакций, c-1; R - универсальная газовая постоянная, Дж/(кмоль·К); Т - температура реакционной смеси, К; [C2H4Cl2] - концентрация 1,2-дихлорэтана в жидкости. Увеличение скорости побочных реакций при возрастании температуры подтверждается работой [2].where W is the rate of adverse reactions, c -1 ; R is the universal gas constant, J / (kmol · K); T is the temperature of the reaction mixture, K; [C 2 H 4 Cl 2 ] is the concentration of 1,2-dichloroethane in the liquid. An increase in the rate of adverse reactions with increasing temperature is confirmed by [2].
Таким образом, при добавлении в реагенты азота создаются более благоприятные условия для проведения процесса.Thus, when nitrogen is added to the reagents, more favorable conditions are created for the process.
Краткое описание чертежей.A brief description of the drawings.
Перечень фигур:List of figures:
фиг.1 - барботажный газлифтный реактор высокотемпературного жидкофазного хлорирования этилена;figure 1 - bubble gas lift reactor of high temperature liquid phase chlorination of ethylene;
фиг.2 - барботажный реактор низкотемпературного хлорирования этилена;figure 2 - bubble reactor low-temperature chlorination of ethylene;
фиг.3 - зависимость температуры рабочей среды от расхода азота при расходе хлора 3000 м3/ч при нормальных условиях;figure 3 - dependence of the temperature of the working medium on the flow of nitrogen at a flow of chlorine of 3000 m 3 / h under normal conditions;
фиг.4 - барботажный газлифтный реактор жидкофазного хлорирования этилена с добавлением в реагенты азота;4 is a bubble gas lift reactor of a liquid phase chlorination of ethylene with the addition of nitrogen in the reactants;
Фиг.5 - промышленный барботажный реактор.Figure 5 - industrial bubble reactor.
В фиг.1 и 2 описываются аналоги изобретения. На фиг.З в виде графика представлена зависимость температуры рабочей среды от расхода азота, добавляемого в реагенты. На фиг.4 описывается реактор, в котором может быть осуществлено изобретение. На фиг.5 приводится промышленный реактор, на котором проводились испытания нового способа получения 1,2-дихлорэтана.1 and 2 describe analogues of the invention. In Fig. 3, a graph shows the dependence of the temperature of the working medium on the flow rate of nitrogen added to the reagents. Figure 4 describes a reactor in which the invention may be implemented. Figure 5 shows an industrial reactor, which tested a new method for producing 1,2-dichloroethane.
Осуществление изобретения.The implementation of the invention.
Изобретение осуществляется в барботажном реакторе жидкофазного хлорирования этилена. Температура рабочей среды в реакторе поддерживается в пределах 78-83°С при давлении в верхней части реактора 1 ат. Барботажный реактор производства 1,2-дихлорэтана методом жидкофазного хлорирования этилена с добавлением в реагенты азота (фиг.4) работает следующим образом. Газообразный хлор с азотом через распределитель 2 подается в нижнюю часть кольцевого пространства. Реакция осуществляется выше по потоку при вводе в реактор газообразного этилена с азотом через распределитель 3. Вследствие разности плотностей сред в циркуляционной трубе и в кольцевом пространстве возникает циркуляция жидкости. В верхней части реактора устанавливаются перфорированные тарелки 6, предназначенные для интенсификации перемешивания. Верхняя часть реактора играет роль сепаратора для отделения капель жидкости от пара. В газожидкостном сепараторе 7 происходит отделение азота от жидкого продукта. Часть сконденсировавшегося 1,2-дихлорэтана для поддержания уровня жидкости подается насосом 9 в нижнюю часть реактора, а другая часть в виде готового продукта сливается в сборные емкости. Азот из газожидкостного сепаратора 7 компрессором 8 подается в линию хлора и этилена.The invention is carried out in a bubble reactor of liquid-phase chlorination of ethylene. The temperature of the working medium in the reactor is maintained within 78-83 ° C at a pressure in the upper part of the reactor of 1 at. A bubble reactor for the production of 1,2-dichloroethane by liquid-phase chlorination of ethylene with the addition of nitrogen in the reactants (Fig. 4) works as follows. Gaseous chlorine with nitrogen through the
Результаты промышленных испытаний способа получения 1,2-дихлорэтана с добавлением в реагенты азотаThe results of industrial tests of a method for producing 1,2-dichloroethane with the addition of nitrogen in reagents
Высокая селективность нового способа получения 1,2-дихлорэтана была подтверждена испытаниями на промышленном реакторе (АО "СаянскХимпласт", г.Саянск) с расчетной производительностью по хлору 300 м3/ч. Реактор представляет собой барботажную газлифтную колонну 1 диаметром 1,4 м, снабженную внутренней циркуляционной трубой 4 с наружным диаметром 219 мм и высотой 9600 мм (фиг.5). По всей высоте колонны установлены пять перфорированных тарелок на расстоянии 1000 мм друг от друга с диаметром отверстий 12 мм.The high selectivity of the new method for producing 1,2-dichloroethane was confirmed by tests at an industrial reactor (SayanskKhimplast JSC, Sayansk) with an estimated chlorine output of 300 m 3 / h. The reactor is a bubble
Методика проведения испытаний состояла в следующем. Реактор заполнялся 1,2-дихлорэтаном, после чего через распределительное устройство 2 подавался хлор вместе с азотом, через 3 - этилен. Причем отношение объемного расхода хлора к объемному расходу азота поддерживалось 1:1. Затем после вывода реактора на установившийся режим производились замеры температур в верхней и нижней части реактора, контролировался расход хлора, этилена и азота. Основные режимные параметры приведены в табл. 1.The test procedure was as follows. The reactor was filled with 1,2-dichloroethane, after which chlorine together with nitrogen was supplied through
Температура рабочей среды в реакторе составила 76-77°С при давлении в верху реактора 1 ат, что ниже температуры кипения 1,2-дихлорэтана (83,5°С). Теплота отводилась за счет испарения 1,2-дихлорэтана в азот. Кипения в реакторе не было.The temperature of the working medium in the reactor was 76-77 ° C at a pressure in the top of the reactor of 1 atm, which is lower than the boiling point of 1,2-dichloroethane (83.5 ° C). Heat was removed through the evaporation of 1,2-dichloroethane into nitrogen. There was no boiling in the reactor.
С целью определения селективности процесса производились анализы проб жидкого 1,2-дихлорэтана на выходе из конденсатора 5, состав продукта определялся с помощью газожидкостной хроматографии. Результаты анализов в табл.1.In order to determine the selectivity of the process, samples of
Испытания показали, что селективность процесса получения 1,2-дихлорэтана с добавлением в реагенты азота составила более 99,9% (табл.1). Для сопоставления селективность процесса без добавления азота на том же реакторе с производительностью 300 м3/ч составила 98%. Высокая селективность получена при соотношении расхода хлора к расходу азота 1:1. Таким образом, новый способ получения 1,2-дихлорэтана позволяет увеличить селективность процесса с 98% до 99,90-99,97% по сравнению с высокотемпературным способом, снизить выход побочных продуктов.Tests showed that the selectivity of the process for producing 1,2-dichloroethane with the addition of nitrogen to the reagents was more than 99.9% (Table 1). For comparison, the selectivity of the process without the addition of nitrogen in the same reactor with a capacity of 300 m 3 / h was 98%. High selectivity was obtained with a ratio of chlorine to nitrogen consumption of 1: 1. Thus, a new method for producing 1,2-dichloroethane allows to increase the selectivity of the process from 98% to 99.90-99.97% compared with the high-temperature method, to reduce the yield of by-products.
Источники информацииInformation sources
1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е, пер. М.: Химия, 1975 - 736 с.1. Lebedev N.N. Chemistry and technology of basic organic and petrochemical synthesis. Ed. 2nd, per. M .: Chemistry, 1975 - 736 p.
2. Аветьян М.Г, Сонин Э.В., Зайдман О.А. и др. Исследование процесса прямого хлорирования этилена в промышленных условиях. // Химическая промышленность, 1991, № 12, с.710-713.2. Avetyan M.G., Sonin E.V., Zaydman O.A. et al. Investigation of the process of direct chlorination of ethylene in an industrial environment. // Chemical industry, 1991, No. 12, S. 710-713.
3. Рамм В.М. Абсорбция газов. Изд. М.: Химия, 1966.3. Ramm V.M. Gas absorption. Ed. M .: Chemistry, 1966.
4. Дильман В.В., Айзенбуд М.Б. О коэффициенте продольного перемешивания в проточных барботажных реакторных колоннах. // Химическая промышленность, 1962, № 8, с.607.4. Dilman VV, Eisenbud M.B. On the coefficient of longitudinal mixing in flowing bubbler reactor columns. // Chemical industry, 1962, No. 8, p. 607.
5. Рожков В.И., Зайдман О.А., Сонин Э.В., Кришталь Н.Ф., Аветьян М.Г., Трегер Ю.А., Харитонов В.И., Перевалов А.Ф., Мубараков Р.Г. Закономерности жидкофазного хлорирования этилена. // Хим. пром. 1991. № 7. С.398.5. Rozhkov V.I., Zaydman O.A., Sonin E.V., Krishtal N.F., Avetyan M.G., Treger Yu.A., Kharitonov V.I., Perevalov A.F., Mubarakov R.G. Patterns of liquid-phase chlorination of ethylene. // Chem. prom 1991. No. 7. P.398.
6. Рожков В.И., Зайдман О.А., Сонин Э.В., Аветьян М.Г., Кришталь Н.Ф., Трегер Ю.А., Харитонов В.И. Жидкофазное хлорирование 1,2-дихлорэтана в присутствии хлорного железа. // Хим. пром. 1991. № 5. С.261.6. Rozhkov V.I., Zaydman O.A., Sonin E.V., Avetyan M.G., Krishtal N.F., Treger Yu.A., Kharitonov V.I. Liquid phase chlorination of 1,2-dichloroethane in the presence of ferric chloride. // Chem. prom 1991.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005105078/04A RU2282610C1 (en) | 2005-02-24 | 2005-02-24 | Method for production of 1,2-dichloroethane with nitrogen addition |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005105078/04A RU2282610C1 (en) | 2005-02-24 | 2005-02-24 | Method for production of 1,2-dichloroethane with nitrogen addition |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2282610C1 true RU2282610C1 (en) | 2006-08-27 |
Family
ID=37061275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005105078/04A RU2282610C1 (en) | 2005-02-24 | 2005-02-24 | Method for production of 1,2-dichloroethane with nitrogen addition |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2282610C1 (en) |
-
2005
- 2005-02-24 RU RU2005105078/04A patent/RU2282610C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Аветьян М.Г. и др.: "Исследование процесса хлорирования этилена в промышленных условиях", Химическая промышленность, 1991, № 12, с.710-712. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6277333B2 (en) | Acetic acid production method | |
EP0319208A1 (en) | Process for hydrogenating | |
TW201105625A (en) | Process for preparing α, β-unsaturated C10-aldehydes | |
JPWO2006118071A1 (en) | Urea synthesizer and its modification method | |
Meindersma et al. | Ionic liquids in extractive distillation of ethanol/water: from laboratory to pilot plant | |
CN106608805B (en) | A kind of method of liquid phase selective hydrogenation of C 3 hydrocarbons | |
JP5200024B2 (en) | Method for continuously separating a mixture containing morpholine (MO), monoaminodiglycol (ADG), ammonia and water by distillation | |
BR112012009107B1 (en) | process for synthesizing at least one nitroalkane and apparatus for synthesizing at least one nitroalkane | |
JP2008532934A (en) | Ethylene oxide plant operation | |
EP2917172A1 (en) | Synthesis of methyl carbamate and dimethyl carbonate (dmc) in presence of stripping with inert gas or superheated vapours and a reactor for the same | |
BR102015016125A2 (en) | METHOD FOR PRODUCING DIMETHYL OXALATE | |
JP5200023B2 (en) | Method for continuously separating a mixture containing morpholine (MO), monoaminodiglycol (ADG), ammonia and water by distillation | |
JPWO2006118070A1 (en) | Urea synthesizer | |
RU2282610C1 (en) | Method for production of 1,2-dichloroethane with nitrogen addition | |
RU2501600C1 (en) | Device to produce sulfur | |
JP2004315413A (en) | Reactor for methanol synthesis and method for producing methanol | |
JP5661761B2 (en) | Production method of low odor n-butane | |
US7135597B2 (en) | Process for the preparation of monochloroacetic acid | |
RU2292945C2 (en) | Nozzle reactor for production of 1.2-dichloroethane | |
RU2299876C2 (en) | Method for preparing 1,2-dichloroethane with combined elimination of heat | |
JP6596969B2 (en) | Separation device | |
RU2328339C2 (en) | Bubble kettle for liquid-phase ethylene chlorination with dispensed reagent supply | |
RU2328340C2 (en) | Dish-shaped reactor for producing 1,2-dichloroethane | |
RU2299875C2 (en) | Method for preparing 1,2-dichloroethane with preliminary heating reagents | |
JPWO2018173676A1 (en) | Propylene purification method and purification apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080225 |