RU2784525C1

RU2784525C1 - Method and unit for producing vinyl chloride from 1,2-dichloroethane

Info

Publication number: RU2784525C1
Application number: RU2021130924A
Authority: RU
Inventors: Александер ПОППЕ; Петер КАММЕРОФЕР; Клаус КРЕЙЧИ
Original assignee: Тюссенкрупп Аг; Тюссенкрупп Индастриал Солюшнс Аг; Финнолит Гмбх Унд Ко. Кг
Priority date: 2019-04-30
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2022-11-28

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to a method for producing vinyl chloride by thermocatalytic cleavage of 1,2-dichloroethane, wherein the heat required for thermal cleavage is supplied via a liquid or condensed heat carrier. Method is characterised by the heat carrier (4) being at least occasionally and/or at least partially or fully heated through the released heat from the unit for burning liquid and/or gaseous residues from a chemical plant, characterised by using at least one first heating apparatus (6) operating by burning at least one fuel and, additionally, at least one second heating apparatus (7) operating due to the released heat to heat the liquid or condensed heat carrier. The invention also relates to an apparatus.

EFFECT: possibility of reducing the maintenance costs.

15 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к способу для производства винилхлорида путем термокаталитического расщепления 1,2-дихлорэтана, в котором тепло, необходимое для термического расщепления, подают через жидкий или конденсируемый теплоноситель. Предметом настоящего изобретения также является установка для производства винилхлорида путем термокаталитического расщепления 1,2-дихлорэтана, в которой тепло, необходимое для термического расщепления подают через жидкий или конденсируемый теплоноситель, включающая по меньшей мере один реактор, в котором происходит термическое расщепление, и по меньшей мере одно первое нагревающее устройство, с помощью которого нагревают реакционную среду в реакторе с помощью теплоносителя.The present invention relates to a process for the production of vinyl chloride by thermal catalytic cleavage of 1,2-dichloroethane, in which the heat required for thermal cleavage is supplied through a liquid or condensable heat transfer medium. The subject of the present invention is also a plant for the production of vinyl chloride by thermal catalytic cleavage of 1,2-dichloroethane, in which the heat required for thermal cleavage is supplied through a liquid or condensable heat transfer medium, comprising at least one reactor in which thermal cleavage occurs, and at least one first heating device, with which the reaction medium in the reactor is heated by means of a heat carrier.

Термическое расщепление 1,2-дихлорэтана для производства винилхлорида, который необходим, в частности, для производства поливинилхлорида, проходит в соответствии с уравнением реакции (1), приведенном ниже:The thermal decomposition of 1,2-dichloroethane for the production of vinyl chloride, which is necessary, in particular, for the production of polyvinyl chloride, proceeds in accordance with the reaction equation (1) below:

C₂H₄Cl₂→C₂H₃Cl+HClC ₂ H ₄ Cl ₂ →C ₂ H ₃ Cl+HCl

Это эндотермическая реакции, в которой пиролиз может проводиться либо без катализатора в газовой фазе при высоком давлении от 1 до 3 МПа и температуре от 450 до 600°С, либо также в каталитических способах, которые допускают протекание пиролиза при более низких температурах.This is an endothermic reaction in which pyrolysis can be carried out either without a catalyst in the gas phase at high pressures of 1 to 3 MPa and temperatures of 450 to 600°C, or also in catalytic processes that allow pyrolysis to proceed at lower temperatures.

Уровень техникиState of the art

В частности, способ производства винилхлорида путем термического расщепления 1,2-дихлорэтана описан в ЕР 264065 А1, в котором 1,2-дихлорэтан нагревают в первом контейнере, затем переносят во второй контейнер, в котором он испаряется без дальнейшего нагревания при более низком давлении, чем в первом контейнере, и газообразный 1,2-дихлорэтан подают крекинговую печь, в которой происходит расщепление на винилхлорид и хлористый водород. Температура 1,2-дихлорэтана составляет от 220°С до 280°С при его выходе из второго контейнера. В крекинговой печи трубы, в которых 1,2-дихлорэтан термически расщепляется, нагревают с помощью ископаемого топлива. Газообразный 1,2-дихлорэтан нагревают до 525°С или 533°С в зоне излучения крекинговой печи.In particular, a method for the production of vinyl chloride by thermal cleavage of 1,2-dichloroethane is described in EP 264065 A1, in which 1,2-dichloroethane is heated in a first container, then transferred to a second container, in which it evaporates without further heating at a lower pressure, than in the first container, and gaseous 1,2-dichloroethane is fed to a cracking furnace in which splitting into vinyl chloride and hydrogen chloride takes place. The temperature of 1,2-dichloroethane is from 220°C to 280°C when it leaves the second container. In a cracking furnace, the pipes in which 1,2-dichloroethane is thermally decomposed are heated with fossil fuels. Gaseous 1,2-dichloroethane is heated to 525° C. or 533° C. in the radiation zone of the cracking furnace.

В ЕР 264065 А1 также упоминается, что среда для регулирования температуры может применяться для предварительного нагревания жидкого, свежего 1,2-дихлорэтана, причем указанная среда для регулирования температуры, в свою очередь, нагревается в зоне конвекции крекинговой печи дымовым газом, произведенным горелками, нагревающими крекинговую печь. В качестве среды для регулирования температуры подходят нагретые высококипящие жидкости, такие как минеральное масло, силиконовое масло или расплавленный дифенил. Однако таким образом происходит только предварительное нагревание до температуры от 150 до 220°С, в то время как пиролиз происходит даже при температуре около 530°С. Таким образом, в этом известном способе не предполагается, что пиролиз следует проводить при температурах в диапазоне от 300 до 400°С и что всю необходимую подачу тепла следует проводить с помощью жидкого или газообразного теплоносителя.EP 264065 A1 also mentions that a temperature control medium can be used to preheat liquid, fresh 1,2-dichloroethane, said temperature control medium being in turn heated in the convection zone of a cracking furnace by flue gas produced by burners heating cracking oven. Heated high-boiling liquids such as mineral oil, silicone oil or molten diphenyl are suitable as temperature control medium. However, only preheating to a temperature of 150 to 220°C takes place in this way, while pyrolysis occurs even at a temperature of about 530°C. Thus, in this known method, it is not assumed that the pyrolysis should be carried out at temperatures in the range from 300 to 400°C and that all the necessary heat supply should be carried out using a liquid or gaseous heat transfer medium.

Как правило, комплекс установок для производства винилхлорида состоит из:As a rule, a set of installations for the production of vinyl chloride consists of:

- установки для производства 1,2-дихлорэтана из этена и хлора («прямое хлорирование»), или- installations for the production of 1,2-dichloroethane from ethene and chlorine ("direct chlorination"), or

- установки для производства 1,2-дихлорэтана из этена, хлористого водорода и кислорода («оксихлорирование»),- installations for the production of 1,2-dichloroethane from ethene, hydrogen chloride and oxygen (“oxychlorination”),

- установки для очистки 1,2-дихлорэтана путем перегонки,- installations for purification of 1,2-dichloroethane by distillation,

- установки термического расщепления 1,2-дихлорэтан, очищенного путем перегонки, на винилхлорид и хлористый водород и- installations for the thermal splitting of 1,2-dichloroethane, purified by distillation, into vinyl chloride and hydrogen chloride, and

- установки для дистилляционного отделения хлористого водорода и непрореагировавшего 1,2-дихлорэтана и очистки винилхлорида.- Installations for the distillation separation of hydrogen chloride and unreacted 1,2-dichloroethane and purification of vinyl chloride.

Хлористый водород, полученный путем термического расщепления 1,2-дихлорэтана, может быть возвращен в установку для оксихлорирования, где он снова может реагировать с этеном и кислородом с образованием 1,2-дихлорэтана.The hydrogen chloride produced by the thermal decomposition of 1,2-dichloroethane can be returned to the oxychlorination unit, where it can again react with ethene and oxygen to form 1,2-dichloroethane.

Кроме того, комплекс установок, описанный выше, может содержать установку для сжигания жидких и/или газообразных хлорированных углеводородов. Последние образуются в качестве побочных продуктов в процессе производства винилхлорида и в основном отделяются от 1,2-дихлорэтана в процессе очистки путем перегонки. Хлористый водород, образующийся в процессе сжигания этих веществ, либо передается в другие производственные процессы в виде водного раствора соляной кислоты, либо также возвращается в установку оксихлорирования. В существующих способах используют сбрасываемое тепло, образовавшееся при сжигании, для генерирования пара.In addition, the set of plants described above may include a plant for burning liquid and/or gaseous chlorinated hydrocarbons. The latter are formed as by-products during the production of vinyl chloride and are mainly separated from 1,2-dichloroethane during the purification process by distillation. The hydrogen chloride produced during the combustion of these substances is either transferred to other production processes in the form of an aqueous solution of hydrochloric acid, or is also returned to the oxychlorination plant. Existing methods use waste heat from combustion to generate steam.

В способе, описанном в DE 10252891 А1 для расщепления 1,2-дихлорэтана на винилхлорид и хлористый водород, используют катализатор, который допускает снижение рабочих температур во время эндотермического расщепления. Однако также в этом способе трубчатый реактор работает на первичном источнике энергии, таком как нефть или газ, при этом печь разделена на зону излучения и зону конвекции. В зоне излучения тепло, необходимое для пиролиза, в основном, передается в трубу реактора за счет излучения от стенок печи, которые нагревают горелкой. В зоне конвекции энергосодержание горячих дымовых газов, выходящих из зоны излучения, используется посредством конвективной теплопередачи, в результате чего 1,2-дихлорэтан в качестве исходного материала реакции пиролиза можно предварительно нагреть, испарить или перегреть.In the process described in DE 10 252 891 A1 for the splitting of 1,2-dichloroethane into vinyl chloride and hydrogen chloride, a catalyst is used which allows for lower operating temperatures during endothermic splitting. However, also in this method, the tubular reactor is operated on a primary energy source such as oil or gas, while the furnace is divided into a radiation zone and a convection zone. In the radiation zone, the heat required for pyrolysis is mainly transferred to the reactor tube by radiation from the furnace walls, which are heated by a burner. In the convection zone, the energy content of the hot flue gases exiting the radiation zone is utilized by convective heat transfer, whereby 1,2-dichloroethane as a raw material for the pyrolysis reaction can be preheated, vaporized, or superheated.

Из предшествующего уровня техники известны различные меры по экономии энергии и/или рекуперации тепла в установках по производству 1,2-дихлорэтана. Такие меры приводят к значительному сокращению эксплуатационных расходов и, таким образом, вносят значительный вклад в прибыльность установки и сокращение выбросов СО₂ от установки. Это, например, меры, которые используют теплоту реакции со стадий экзотермической реакции для нагревания теплоотводов в таком способе. В WO 2014/108159 А1 перечислены различные известные меры по рекуперации тепла в установках по производству винилхлорида и указаны соответствующие ссылки на литературу.Various measures are known in the prior art for energy saving and/or heat recovery in 1,2-dichloroethane production plants. Such measures lead to a significant reduction in operating costs and thus make a significant contribution to the profitability of the plant and the reduction of CO ₂ emissions from the plant. These are, for example, measures that use the heat of reaction from the exothermic reaction steps to heat the heat sinks in such a process. WO 2014/108159 A1 lists various known measures for heat recovery in vinyl chloride plants and provides relevant literature references.

В ЕР 0225617 А1 описан способ производства винилхлорида путем термического расщепления 1,2-дихлориэтана, где указано, что, при проведении этого способа в некоторых случаях обеспечивают рекуперацию сбрасываемого тепла от отходящих газов выброса крекинг-печи с образованием водяного пара. Однако такие способы не являются очень экономичными из-за относительно низкой температуры отходящих газов. Термического расщепление 1,2-дихлорэтана также происходит в этом способе при сравнительно высоких температурах. Сначала исходный материал предварительно нагревают до примерно 243°С, затем испаряют частично посредством релаксации и частично посредством применения пара и потом термически расщепляют в крекинг-печи при температурах от 435°С до 497°С без использования катализатора. Нагревание с помощью термомасла не проводят и, к тому же, это невозможно при этих температурах.EP 0225617 A1 describes a process for the production of vinyl chloride by thermal cleavage of 1,2-dichloroethane, where it is stated that, in carrying out this process, in some cases, waste heat from the flue gases of the cracking furnace discharge is recovered with the formation of water vapor. However, such methods are not very economical due to the relatively low temperature of the flue gases. Thermal cleavage of 1,2-dichloroethane also occurs in this process at relatively high temperatures. First, the feedstock is preheated to about 243°C, then evaporated partly by relaxation and partly by the use of steam, and then thermally cracked in a cracking oven at temperatures from 435°C to 497°C without the use of a catalyst. Heating with thermal oil is not carried out and, moreover, it is not possible at these temperatures.

В ЕР 0002021 А1 описан способ каталитического дегидрогалогенирования 1,2-дихлорэтана до винилхлорида, в котором используют цеолитные катализаторы, которые были обработаны кислотой Льюиса. При использовании таких катализаторов можно проводить реакцию при повышенном давлении и температурах в диапазоне от 200°С до 400°С и, таким образом, значительно более низких температурах, чем при обычном пиролизе 1,2-дихлорэтана.EP 0002021 A1 describes a process for the catalytic dehydrohalogenation of 1,2-dichloroethane to vinyl chloride using zeolite catalysts that have been treated with a Lewis acid. Using such catalysts, it is possible to carry out the reaction at elevated pressures and temperatures in the range from 200° C. to 400° C. and thus at significantly lower temperatures than in conventional pyrolysis of 1,2-dichloroethane.

Цель настоящего изобретения заключается в создании улучшенного способа производства винилхлорида путем термического расщепления 1,2-дихлорэтана, в котором достигается снижение эксплуатационных расходов.The purpose of the present invention is to provide an improved process for the production of vinyl chloride by thermal decomposition of 1,2-dichloroethane, in which a reduction in operating costs is achieved.

Решение указанной выше проблемы обеспечивается с помощью способа производства винилхлорида путем термокаталитического расщепления 1,2-дихлорэтана указанного выше типа, имеющего признаки, указанные в п. 1 формулы изобретения.The solution to the above problem is provided by a method for the production of vinyl chloride by thermocatalytic cleavage of 1,2-dichloroethane of the above type, having the characteristics indicated in paragraph 1 of the claims.

Согласно настоящему изобретению, жидкий или конденсируемый теплоноситель нагревают по меньшей мере эпизодически и/или по меньшей мере частично или полностью с помощью сбрасываемого тепла от установки для сжигания жидких и/или газообразных остатков химической установки. Это создает возможность по меньшей мере периодической доступности тепла, необходимого для термического расщепления, от недорогого сбрасываемого тепла. Используя катализаторы для термического расщепления 1,2-дихлорэтана, можно сдвигать температурный диапазон, в котором происходит реакция, к более низким температурам, в частности, в диапазон от примерно 200°С до примерно 400°С, так что реактор может быть нагрет с помощью теплоносителя вместо прямого розжига с помощью ископаемых топлив, как было ранее. Вместо трубчатой крекинг-печи, в качестве реактора можно использовать, например, кожухотрубчатый теплообменник, в котором трубы теплообменника наполнены катализатором, и теплоноситель протекает через пространство кожуха, предпочтительно в контуре.According to the present invention, a liquid or condensable heat transfer medium is heated at least sporadically and/or at least partially or completely with waste heat from a plant for burning liquid and/or gaseous residues of a chemical plant. This allows at least intermittent availability of the heat required for thermal cleavage from inexpensive waste heat. Using catalysts for thermal cleavage of 1,2-dichloroethane, it is possible to shift the temperature range in which the reaction occurs to lower temperatures, in particular in the range from about 200°C to about 400°C, so that the reactor can be heated with coolant instead of direct ignition with fossil fuels, as was the case before. Instead of a tubular cracking furnace, for example, a shell-and-tube heat exchanger can be used as a reactor, in which the heat exchanger tubes are filled with a catalyst and the heat transfer medium flows through the shell space, preferably in a circuit.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, тепло, необходимое для реакции, делается доступным по меньшей мере эпизодически и/или по меньшей мере частично посредством нагревания теплоносителя с помощью сбрасываемого тепла из химической установки. Этот предпочтительный вариант способа обеспечивает то, что тепло, необходимое для реакции, обычно делают доступным через первое нагревающее устройство, которое может быть нагрето, например, с помощью ископаемых топлив, но присутствует и второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле, которое может использоваться по меньшей мере эпизодически. В этих случаях, первое нагревающее устройство может быть дросселировано или возможно перекрыто полностью в течение некоторого периода времени, или теплоноситель может быть направлен так, что поток теплоносителя обходит первое нагревающее устройство.According to another preferred embodiment of the method of the present invention, the heat required for the reaction is made available at least sporadically and/or at least partially by heating the heat transfer medium with waste heat from the chemical plant. This preferred method ensures that the heat required for the reaction is usually made available through a first heating device, which can be heated, for example, with fossil fuels, but there is also a second waste heat heating device, which can be used at least sporadically. In these cases, the first heating device may be throttled or possibly shut off completely for some period of time, or the heat transfer medium may be directed so that the flow of the heat transfer medium bypasses the first heating device.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, тепло, необходимое для реакции, по меньшей мере эпизодически делается доступным с помощью сбрасываемого тепла от установки для сжигания жидких и/или газообразных хлорированных углеводородов, таких как полученные в качестве побочных продуктов в установке по производству винилхлорида.According to another preferred embodiment of the process of the present invention, the heat required for the reaction is at least sporadically made available by waste heat from the combustion plant for liquid and/or gaseous chlorinated hydrocarbons, such as produced as by-products from the vinyl chloride plant.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, жидкий или конденсируемый теплоноситель нагревают, по меньшей мере эпизодически, частично посредством сжигания по меньшей мере одного топлива и частично путем нагревания с использованием сбрасываемого тепла от химической установки. Применение жидкого или конденсируемого теплоносителя для обеспечения всего тепла реакции, которое необходимо для пиролитического расщепления 1,2-дихлорэтана, делает возможным проведение реакции в присутствии подходящих катализаторов, которые позволяют значительно снизить температуру реакции по сравнению с обычными способами без катализа. При использовании таких катализаторов температуры реакции могут быть снижены, например, от температур, обычных в обычных способах, порядка величины от примерно 430°С до примерно 530°С до температур в диапазоне от практически примерно 200°С до 400°С. Нагревание до температур в указанном диапазоне возможно, например, при использовании термомасла или, возможно, расплавленной соли. Вещества, такие как упомянутые выше в указанном выше ЕР 0002021 А1, могут рассматриваться как катализатор.According to another preferred embodiment of the method of the present invention, the heat transfer fluid or condensate is heated at least intermittently, partly by burning at least one fuel and partly by heating using waste heat from a chemical plant. The use of a liquid or condensable heat transfer fluid to provide all the heat of reaction required for the pyrolytic cleavage of 1,2-dichloroethane makes it possible to carry out the reaction in the presence of suitable catalysts which allow the reaction temperature to be significantly lowered compared to conventional methods without catalysis. By using such catalysts, reaction temperatures can be reduced, for example, from temperatures common in conventional processes of the order of about 430°C to about 530°C to temperatures in the range of substantially about 200°C to 400°C. Heating up to temperatures in this range is possible, for example, using thermal oil or possibly molten salt. Substances such as those mentioned above in the above-mentioned EP 0002021 A1 can be considered as a catalyst.

Способ чисто термического (некатализируемого в пиролизной печи) или термокаталитического расщепления ДХЭ (с подводом тепла при использовании катализатора) обычно состоит из следующих под стадий:The process for purely thermal (not catalyzed in a pyrolysis oven) or thermocatalytic cleavage of DCE (with heat input using a catalyst) usually consists of the following sub-steps:

- предварительное нагревание жидкого 1,2-дихлорэтана до температуры испарения при заданном давлении,- preheating liquid 1,2-dichloroethane to the evaporation temperature at a given pressure,

- испарение предварительно нагретого 1,2-дихлорэтана,- evaporation of preheated 1,2-dichloroethane,

- при необходимости, перегрев газообразного 1,2-дихлорэтана вплоть до диапазона температуры реакции (если предшествующее испарение происходило не в диапазоне температуры реакции),- if necessary, superheating of gaseous 1,2-dichloroethane up to the reaction temperature range (if the previous evaporation did not take place in the reaction temperature range),

- реакция расщепления (чисто термическая или термическая с использованием катализатора) с подводом тепла.- splitting reaction (purely thermal or thermal with the use of a catalyst) with heat input.

Предметом изобретения является способ, который, помимо нагревания реакции термокаталитического расщепления с помощью жидкого или конденсируемого теплоносителя, также обеспечивает выше по потоку предварительное нагревание, испарение или перегрев 1,2-дихлорэтана, нагреваемого этим теплоносителем. Не все из этих стадий должны нагреваться с помощью теплоносителя. Способ по настоящему изобретению включает нагревание по меньшей мере одной из подстадий вплоть до любой комбинации указанных выше подстадий, при этом отдельные подстадий могут быть, в свою очередь, подразделены (в отношении устройства) на отдельные стадии.The subject of the invention is a process which, in addition to heating the catalytic reaction with a liquid or condensable heat transfer medium, also provides upstream preheating, evaporation or superheating of the 1,2-dichloroethane heated by this heat transfer medium. Not all of these stages need to be heated with a heat transfer medium. The method of the present invention includes heating at least one of the sub-stages up to any combination of the above sub-stages, while the individual sub-stages can be, in turn, subdivided (in relation to the device) into separate stages.

«Нагревание» в контексте способа по настоящему изобретению означает перенос тепла к исходному материалу 1,2-дихлорэтану и/или реакционной смеси с помощью теплоносителя. Исходный материал 1,2-дихлорэтан может быть нагрет, испарен или перегрет. В реакционную смесь в реакторе может подаваться тепло при постоянном уровне температуры (методика изотермической реакции). Реакционная смесь также может дополнительно нагреваться, при этом тепло, подаваемое путем нагревания, частично используют для покрытия потребности в тепле для реакции и частично для дальнейшего нагревания реакционной смеси. Наконец, подачу тепла в реакционную смесь можно регулировать путем нагревания, так что ощутимое теплосодержание реакционной смеси по меньшей мере частично используется для покрытия потребности в тепле для реакции, и реакционная смесь охлаждается в реакторе по сравнению с температурой на входе реактора. Нагревание, а также передачу тепла исходному материалу 1,2-дихлорэтану проводят с помощью жидкого теплоносителя при этом с охлаждением теплоносителя или снижением его ощутимого теплосодержания и/или с помощью конденсируемого теплоносителя, который предварительно испарился с помощью нагревающего устройства."Heating" in the context of the method of the present invention means the transfer of heat to the source material 1,2-dichloroethane and/or the reaction mixture using a heat carrier. The starting material 1,2-dichloroethane can be heated, vaporized or superheated. Heat may be supplied to the reaction mixture in the reactor at a constant temperature level (isothermal reaction technique). The reaction mixture can also be further heated, with the heat supplied by heating partly used to cover the heat requirement for the reaction and partly to further heat the reaction mixture. Finally, the heat input to the reaction mixture can be controlled by heating so that the sensible heat content of the reaction mixture is at least partially used to cover the heat requirement for the reaction and the reaction mixture is cooled in the reactor relative to the reactor inlet temperature. Heating, as well as heat transfer to the source material 1,2-dichloroethane, is carried out using a liquid heat carrier, while cooling the heat carrier or reducing its sensible heat content and/or using a condensable heat carrier that has previously evaporated using a heating device.

Нагревающие устройства для теплоносителя в контексте способа по настоящему изобретению представляют собой, с одной стороны, устройства (нагреватели и/или испарители, или устройства, в которых объединены функции нагревателя и испарителя), которые могут быть нагреты с помощью ископаемого топлива, такого как печное топливо или предпочтительно природный газ. С другой стороны, они представляют собой электрические устройства теплопередачи (нагреватели и/или испарители или устройства, в которых объединены функции нагревателя и испарителя), которые нагреваются за счет сбрасываемого тепла от установки для сжигания побочных продуктов химической установки, предпочтительно установки для сжигания побочных продуктов комплекса установок по производству винилхлорида. Такие устройства известны специалистам в данной области техники.The heating devices for the heating medium in the context of the method according to the present invention are, on the one hand, devices (heaters and/or evaporators, or devices in which the functions of a heater and an evaporator are combined) that can be heated using fossil fuels such as heating oil or preferably natural gas. On the other hand, they are electrical heat transfer devices (heaters and/or evaporators or devices in which the functions of a heater and an evaporator are combined) that are heated by waste heat from a by-product incinerator of a chemical plant, preferably a by-product incinerator of a complex plants for the production of vinyl chloride. Such devices are known to those skilled in the art.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, по меньшей мере одно первое нагревающее устройство, работающее за счет сжигания по меньшей мере одного топлива, и дополнительно по меньшей мере одно второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле от установки для сжигания побочных продуктов от химической установки, используют для нагревания жидкого или конденсируемого теплоносителя.According to another preferred embodiment of the method of the present invention, at least one first heating device powered by the combustion of at least one fuel and further at least one second heating device powered by waste heat from a plant for burning by-products from a chemical plant , are used to heat a liquid or condensable coolant.

Потребность в тепле установки для термокаталитического крекинга 1,2-дихлорэтана обычно может лишь частично покрываться за счет сжигания побочных продуктов комплекса установок по производству винилхлорида. Таким образом, в предпочтительном режиме работы, теплоноситель изначально нагревается с помощью сбрасываемого тепла от сжигания побочных продуктов, а оставшееся количество необходимого тепла подается за счет сжигания ископаемого топлива во второй нагревающей системе.The heat demand of a 1,2-dichloroethane catalytic cracker can usually only be partly covered by the combustion of by-products from the vinyl chloride plant complex. Thus, in the preferred mode of operation, the heat carrier is initially heated by waste heat from the combustion of by-products, and the remaining amount of heat required is supplied by combustion of fossil fuels in the second heating system.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, жидкий теплоноситель проводится в контуре, при этом по меньшей мере одно первое нагревающее устройство и по меньшей мере одно второе нагревающее устройство, работающее от электричества, интегрированы в этот контур.According to another preferred embodiment of the method of the present invention, the heat transfer fluid is conducted in a circuit, wherein at least one first heating device and at least one second electrically powered heating device are integrated into this circuit.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, по меньшей мере одно первое нагревающее устройство и по меньшей мере одно второе нагревающее устройство, работающее за счет сбрасываемого тепла, соединены последовательно в этом контуре. Тогда теплоноситель протекает в линейном контуре сначала через второе нагревающее устройство, работающее за счет сбрасываемого тепла, и затем ниже по потоку от него через первое нагревающее устройство или, однако, протекает через эти два нагревающих устройства в обратном порядке. Альтернативно, можно также расположить два нагревающих устройства параллельно, как они есть, то есть линейный контур, в который интегрированы нагревающие устройства, соединен, и соответствующие линии могут перекрываться, например, с помощью клапанов, так что теплоноситель может протекать через второе нагревающее устройство, при этом не протекая через первое нагревающее устройство, и наоборот.According to another preferred embodiment of the method of the present invention, at least one first heating device and at least one second waste heat heating device are connected in series in this circuit. The heat transfer fluid then flows in a linear circuit first through the second heating device operating on the waste heat and then downstream from it through the first heating device or, however, flows through these two heating devices in reverse order. Alternatively, it is also possible to arrange two heating devices in parallel as they are, i.e. a line circuit in which the heating devices are integrated is connected and the respective lines can be closed, for example by means of valves, so that a heat medium can flow through the second heating device, with without flowing through the first heating device, and vice versa.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, теплоноситель перемещается в контуре, в который интегрирован реактор, в котором проводят термокаталитическое расщепление 1,2-дихлорэтана, где происходит теплообмен между реакционной средой реактора и теплоносителем.According to another preferred embodiment of the method of the present invention, the heat transfer fluid is transported in a circuit in which a reactor is integrated in which the thermocatalytic splitting of 1,2-dichloroethane is carried out, where heat exchange takes place between the reaction medium of the reactor and the heat transfer fluid.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, теплоноситель перемещается в контуре в противотоке относительно потока реакционной среды через реактор или через устройства для предварительного нагревания, и/или испарения, и/или перегрева реакционной среды. Преимуществом этого варианта является эффективная теплопередача. В качестве альтернативы, возможен также поток теплоносителя в потоке, параллельном потоку реакционной среды.According to another preferred embodiment of the method of the present invention, the heat transfer medium moves in a circuit in countercurrent with respect to the flow of the reaction medium through the reactor or through devices for preheating and/or evaporation and/or superheating of the reaction medium. The advantage of this option is the efficient heat transfer. As an alternative, it is also possible for the heat carrier to flow in a flow parallel to the flow of the reaction medium.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, второе нагревающее устройство, работающее за счет сбрасываемого тепла, работает по меньшей мере эпизодически за счет сбрасываемого тепла, полученного от установки для сжигания побочных продуктов из установки по производству винилхлорида. Преимущество этого варианта состоит в том, что сбрасываемое тепло используют, как оно есть, от части установки из того же комплекса установок, улучшая таким образом энергетический баланс способа.According to another preferred embodiment of the process of the present invention, the second waste heat heating device operates at least intermittently with waste heat obtained from the by-product incinerator from the vinyl chloride plant. The advantage of this variant is that waste heat is used as it is from part of the plant from the same set of plants, thus improving the energy balance of the process.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле, работает постоянно при полной нагрузке. Остаток энергии, необходимой для термического расщепления, может подаваться к теплоносителю путем нагревания установки, нагреваемой с помощью ископаемых топлив. В этом варианте способа предусматривают, что второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле, предпочтительно постоянно находится при рабочей температуре.According to another preferred embodiment of the method of the present invention, the second waste heat heating device operates continuously at full load. The remainder of the energy required for thermal splitting can be supplied to the heat carrier by heating the plant heated with fossil fuels. In this variant of the method, it is provided that the second heating device operating on waste heat is preferably constantly at the operating temperature.

Согласно другому предпочтительному воплощению способа по настоящему изобретению, термическое расщепление 1,2-дихлорэтана проводят в диапазоне температур от 200°С до 400°С. Это предпочтительный температурный диапазон, который можно легко реализовать с использованием жидких теплоносителей, например, термомасел.According to another preferred embodiment of the method according to the present invention, the thermal cleavage of 1,2-dichloroethane is carried out in the temperature range from 200°C to 400°C. This is a preferred temperature range that can easily be implemented using heat transfer fluids such as thermal oils.

Предметом настоящего изобретения также является установка для производства винилхлорида путем термокаталитического расщепления 1,2-дихлорэтана, в которой тепло, необходимое для предварительного нагревания, испарения и перегрева и для термического расщепления 1,2-дихлорэтана подается через жидкий или конденсируемый теплоноситель, где установка включает по меньшей мере один реактор, в котором проходит термическое расщепление, и по меньшей мере одно первое нагревающее устройство, с помощью которого нагревают реакционную среду в реакторе с помощью жидкого теплоносителя, при этом установка по настоящему изобретению также содержит по меньшей мере одно второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле, для нагревания реакционной среды. В этом случае предпочтительно, чтобы теплоноситель сначала протекал через второе нагревающее устройство, работающее за счет сбрасываемого тепла. Остаток тепла, необходимого для расщепления 1,2-дихлорэтана, а также для его предварительного нагревания для его испарения и/или перегрева, может подаваться с помощью нагревающей системы, нагреваемой с помощью ископаемых топлив.The subject of the present invention is also a plant for the production of vinyl chloride by thermal catalytic decomposition of 1,2-dichloroethane, in which the heat necessary for preheating, evaporation and superheating and for thermal decomposition of 1,2-dichloroethane is supplied through a liquid or condensable heat transfer medium, where the plant includes at least one reactor in which thermal splitting takes place, and at least one first heating device, with which the reaction medium in the reactor is heated using a heat carrier liquid, while the installation of the present invention also contains at least one second heating device operating on the discharged heat, for heating the reaction medium. In this case, it is preferable that the heat transfer fluid first flows through the second heating device, which is powered by the waste heat. The remainder of the heat needed to break down the 1,2-dichloroethane, as well as to preheat it to vaporize and/or superheat it, can be supplied by a fossil fuel heated heating system.

В предпочтительном воплощении этого изобретения предусматривается, что реактор интегрирован в контур теплоносителя, при этом по меньшей мере по меньшей мере второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле, также интегрировано в этот контур.In a preferred embodiment of this invention, it is provided that the reactor is integrated into the coolant circuit, wherein at least at least the second waste heat heating device is also integrated into this circuit.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, по меньшей мере одно первое нагревающее устройство, работающее на топливе, и, кроме того, по меньшей мере одно второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле, интегрированы в контур теплоносителя. В этом случае, последовательность потока предпочтительно такова, что поток сначала идет через второе нагревающее устройство. Термины «первое» и «второе» нагревающее устройство, используемые в данной заявке, таким образом, используют только для обозначения функционально различного типа нагревающего устройства, но не указывают порядок, в котором через них проходит теплоноситель.According to a preferred embodiment of the present invention, at least one first fuel-fired heater and further at least one second waste-heat heater are integrated into the heat transfer circuit. In this case, the flow sequence is preferably such that the flow first goes through the second heating device. The terms "first" and "second" heating device used in this application, therefore, are used only to indicate a functionally different type of heating device, but do not indicate the order in which the coolant passes through them.

Согласно предпочтительному варианту настоящего изобретения, контур теплоносителя включает насос, интегрированный в линейную систему, по меньшей мере одно первое нагревающее устройство, работающее на топливе, по меньшей мере одно второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле, и реактор, где предусмотрены средство для перемещения тепла от теплоносителя к реакционной среде, протекающей через реактор или размещенной в реакторе.According to a preferred embodiment of the present invention, the heat transfer circuit includes a pump integrated in the in-line system, at least one first heating device operating on fuel, at least one second heating device operating on waste heat, and a reactor, where means are provided for moving heat from the coolant to the reaction medium flowing through the reactor or placed in the reactor.

В более предпочтительном воплощении этого изобретения предусматривается, что, первое нагревающее устройство, работающее на топливе, и второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле, расположены последовательно или, альтернативно, параллельно в контуре теплоносителя.In a more preferred embodiment of this invention, it is provided that the first fuel-fired heater and the second waste-heat heater are arranged in series or alternatively in parallel in the heat transfer circuit.

В другом предпочтительном воплощении изобретения предложено, что реактор содержит кожухотрубчатый теплообменник, трубы которого наполнены катализатором, и который предпочтительно имеет пространство кожуха, через который теплоноситель протекает в контуре.In another preferred embodiment of the invention, it is proposed that the reactor comprises a shell-and-tube heat exchanger whose tubes are filled with catalyst and which preferably has a shell space through which the coolant flows in the loop.

Настоящее изобретение более подробно описано ниже с использованием типовых воплощений со ссылкой на прилагаемые чертежи.The present invention is described in more detail below using typical embodiments with reference to the accompanying drawings.

На фиг. 1 схематически показана упрощенная схема установки согласно настоящему изобретению по производству винилхлорида путем термокаталитического расщепления 1,2-дихлорэтана.In FIG. 1 schematically shows a simplified diagram of the installation according to the present invention for the production of vinyl chloride by thermal catalytic decomposition of 1,2-dichloroethane.

Ниже сделана ссылка на фиг. 1, и типовой вариант воплощения способа по настоящему изобретению проиллюстрирован более подробно на основе этого чертежа. Представление на фиг. 1 сильно упрощено схематически и показаны только те элементы установки, которые важны в контексте настоящего изобретения. Установка содержит реактор 1, в который подают входящий в реактор поток 1,2-дихлорэтана (ДХЭ), например, через по меньшей мере одну линию 2, при этом 1,2-дихлорэтан подвергается пиролизу в реакторе 1 под действием тепла с образованием мономерного винилхлорида (ВХМ), при этом, помимо винилхлорида, образуется хлористый водород. Указанные продукты способа покидают ректор 1 в выходящем из реактора потоке 3.Reference is made below to FIG. 1 and an exemplary embodiment of the method of the present invention is illustrated in more detail based on this drawing. The representation in FIG. 1 is greatly simplified schematically and shows only those elements of the installation that are important in the context of the present invention. The plant comprises a reactor 1, into which a stream of 1,2-dichloroethane (ECE) entering the reactor is fed, for example, through at least one line 2, while 1,2-dichloroethane is pyrolyzed in the reactor 1 under the action of heat to form monomeric vinyl chloride (VCM), while, in addition to vinyl chloride, hydrogen chloride is formed. Said process products leave the reactor 1 in the reactor effluent 3.

Реактор 1 интегрирован в поток 4 контура теплоносителя, так что тепло подают в реактор посредством жидкого теплоносителя, например, термомасла, которое предпочтительно протекает в противотоке относительно реакционной среды, чтобы нагревать реакционную среду, протекающую через реактор, до температуры, например, от 300°С до 400°С, при которой в реакторе 1 происходит термокаталитическое расщепление 1,2-дихлорэтана в винилхлорид.The reactor 1 is integrated into the flow 4 of the coolant loop so that heat is supplied to the reactor by means of a heat transfer fluid, for example thermal oil, which preferably flows in countercurrent to the reaction medium in order to heat the reaction medium flowing through the reactor to a temperature of, for example, 300° C. up to 400°C, at which in the reactor 1 there is a thermocatalytic splitting of 1,2-dichloroethane into vinyl chloride.

Поток 4 контура теплоносителя объясняется более подробно ниже. Линия контура 4 теплоносителя включает насос 5 для перемещения теплоносителя в контуре, где он сначала протекает через первое нагревающее устройство 6, расположенное ниже по потоку от насоса 5, при этом первое нагревающее устройство работает на ископаемом топливе, например, чтобы нагреть теплоноситель. После этого, теплоноситель 4 протекает через второе нагревающее устройство 7, в котором теплоноситель, если второе нагревающее устройство 7 находится в работе, может быть нагрет с помощью тепловой энергии от сбрасываемого тепла из химической установки, например, из установки по производству винилхлорида.The coolant circuit flow 4 is explained in more detail below. The coolant circuit 4 line includes a pump 5 for moving the coolant in a circuit where it first flows through a first heating device 6 located downstream of the pump 5, the first heating device running on fossil fuel, for example, to heat the coolant. Thereafter, the heat transfer fluid 4 flows through the second heating device 7, in which the heat transfer fluid, if the second heating device 7 is in operation, can be heated with thermal energy from waste heat from a chemical plant, such as a vinyl chloride plant.

В этом воплощении, первое нагревающее устройство 6 и второе нагревающее устройство 7 расположены друг за другом в направлении потока в линейной системе потока 4 контура теплоносителя и, таким образом, соединены последовательно. Альтернативно, однако, оба нагревающих устройства могут также быть соединены параллельно друг другу, то есть отлично от того, что показано на фиг. 1, два нагревающих устройства интегрированы в линейную систему, так что теплоноситель может протекать через по меньшей мере только одно из двух нагревающих устройств, обходя соответствующее другое нагревающее устройство.In this embodiment, the first heating device 6 and the second heating device 7 are located one behind the other in the direction of flow in the linear flow system 4 of the heating medium circuit and are thus connected in series. Alternatively, however, both heating devices can also be connected in parallel to each other, i.e. different from what is shown in FIG. 1, two heating devices are integrated in a line system so that the heat transfer medium can flow through at least only one of the two heating devices, bypassing the corresponding other heating device.

В варианте, показанном на фиг. 1, с расположением обоих нагревающих устройств последовательно, а также в не показанном варианте с параллельным соединением, краны, не показанные на фиг. 1, могут быть обеспечены для включения и выключения нагревающих устройств или для закрытия линий в подходящих точках в линейном контуре 4. Кроме того, может быть обеспечено одно или более устройств управления (также не показаны на фиг. 1) для управления соответствующей тепловой мощностью, подаваемой первым и/или вторым нагревающим устройством в соответствии с необходимостью в тепле для нагревания реакционной среды в реакторе 1.In the embodiment shown in FIG. 1, with both heating devices in series, and also in a parallel connection, not shown, the taps not shown in FIG. 1 may be provided to turn heating devices on and off or to close lines at suitable points in the line loop 4. In addition, one or more control devices (also not shown in FIG. 1) may be provided to control the respective heat output supplied the first and/or the second heating device in accordance with the need for heat to heat the reaction medium in the reactor 1.

Другой вариант, не показанный на фиг. 1, включает устройство, в котором входящий в реактор поток 3 может быть предварительно нагрет, испарен и перегрет за счет-теплоемкости потока 4, в котором эти опции не обязательно должны быть реализованы, но могут быть реализованы в любой комбинации.Another option, not shown in Fig. 1 includes a device in which the reactor inlet stream 3 can be preheated, vaporized and superheated by the heat capacity of stream 4, in which these options do not have to be implemented, but can be implemented in any combination.

Список ссылочных обозначенийList of reference designations

1 реактор1 reactor

2 входящий в реактор поток2 reactor inlet stream

3 выходящий из реактора поток3 reactor effluent

4 поток контура теплоносителя4 flow heating medium circuit

5 циркулирующий насос5 circulation pump

6 первое нагревающее устройство6 first heating device

7 второе нагревающее устройство, работающее на сбрасываемом тепле.7 is a second heating device operating on waste heat.

Claims

1. Method for the production of vinyl chloride by thermal catalytic cleavage of 1,2-dichloroethane, in which the heat required for thermal cleavage is supplied through a liquid or condensable coolant, characterized in that the coolant (4) at least sporadically and/or at least partially or is completely heated with waste heat from a plant for burning liquid and/or gaseous residues from a chemical plant, characterized in that at least one first heating device (6) operating by burning at least one fuel, and additionally at least one second heating device (7), operating due to the waste heat, is used to heat the liquid or condensable heat carrier.

2. The method according to p. 1, characterized in that 1,2-dichloroethane is preheated, evaporated and superheated using a heat carrier (4).

3. The method according to any one of paragraphs. 1 or 2, characterized in that the coolant is heated at least sporadically and/or at least partially by burning at least one fuel and partially by heating it with waste heat.

4. The method according to p. 1, characterized in that the heat medium (4) is carried out in a circuit, and at least one first heating device (6) and at least one second heating device (7), operating due to the waste heat, are integrated into this circuit.

5. The method according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that at least one first heating device (6) and at least one second heating device (7) operating due to waste heat are connected in series in the circuit.

6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the coolant (4) is carried out in a circuit in which the reactor (1) is integrated, in which the thermal catalytic splitting of 1,2-dichloroethane is carried out, while heat exchange occurs between the reaction medium of the reactor (1) and the coolant.

7. The method according to p. 6, characterized in that the heat carrier (4) is carried out in a circuit in countercurrent to the flow of the reaction medium through the reactor (1).

8. The method according to any one of paragraphs. 5-7, characterized in that the second heating device (7), which operates due to waste heat, operates at least sporadically due to energy obtained from waste heat from the plant for producing vinyl chloride.

9. The method according to any one of paragraphs. 1-8, characterized in that the thermal cleavage of 1,2-dichloroethane is carried out in the temperature range from 200°C to 400°C.

10. Installation for the production of vinyl chloride by thermal catalytic splitting of 1,2-dichloroethane, in which the heat required for preheating, evaporation, superheating and thermal splitting of 1,2-dichloroethane is supplied through a liquid or condensable heat carrier, including at least one reactor ( 1), in which thermal splitting occurs, and at least one first heating device (6), with which the reaction medium is heated in the reactor with the help of a coolant (4), characterized in that this system additionally, for heating the reaction medium, includes at least one second heating device (7) operating due to waste heat from the plant for burning liquid and/or gaseous residues from the chemical plant, and characterized in that the reactor is integrated into the coolant circuit (4), while additionally at least the second heating device (7) operating from the waste heat is integrated into this ntur.

11. Installation according to claim 10, characterized in that at least one first heating device (6) operating on fuel, as well as at least one second heating device (7) operating due to waste heat, are integrated into the heat carrier circuit (four).

12. Installation according to any one of paragraphs. 10 or 11, characterized in that the coolant circuit (4) includes a pump (5) integrated into the linear system, at least one first heating device (6) operating on fuel, at least one second heating device (7), operating due to the waste heat, and a reactor (1) in which means are provided for transferring heat from the coolant (4) to the reaction medium flowing through the reactor (1).

13. Installation according to any one of paragraphs. 10-12, characterized in that the first fuel-operated heating device (6) and the second heating device (7) operating at the expense of waste heat are located in the coolant circuit (4) in series or in parallel.

14. Installation according to any one of paragraphs. 10-13, characterized in that the reactor (1) contains a shell-and-tube heat exchanger, the tubes of which are filled with a catalyst, while the coolant preferably flows through the space of the reactor shell (1) in the circuit.

15. Installation according to any one of paragraphs. 10-14, characterized in that at least one device for preheating and/or evaporation and/or overheating of 1,2-dichloroethane is integrated into the heat carrier circuit.