SK282662B6 - Spôsob výroby 1,2-dichlóretánu priamou chloráciou a zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu - Google Patents

Abstract

Výroba 1,2-dichlóretánu (EDC) dávkovaním etylénu a chlóru do obiehajúceho EDC (priama chlorácia) sa vedie tak, aby reakčná zmes vrela, pričom sa z plynného priestoru odvádza reakčné teplo. Ďalej je predmetom riešenia zariadenie na vykonávanie tohto spôsobu.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka výroby 1,2-dichlóretánu (EDC) priamou chloráciou dávkovaním etylénu a chlóru do obiehajúceho EDC. Ďalej sa týka zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Výroba 1,2-dichlóretánu (ďalej „EDC“) reakciou etylénu s chlórom, ktorá sa všeobecne nazýva „priama chlorácia“, prebieha za uvoľňovania reakčného tepla. Na lepšie riadenie reakcie a na odvádzanie reakčného tepla zvyčajne slúži obiehajúci kvapalný EDC. Na to sa z reakčného priestoru odťahuje reakčná zmes, prípadne surový EDC a reakčné teplo sa využíva pomocou tepelného výmenníka, napríklad na prevádzkovanie destilačných kolón. Takéto spôsoby sú známe napríklad zEP-A-471 987 (ZA 91/6491), DE-A-40 29 314 a DE-A-41 33 810. Z týchto prameňov je tiež známe zaistenie obzvlášť intenzívneho premiešavania reakčných zložiek s obiehajúcim EDC vhodnými zariadeniami ako statické miešadlá. US-4 873 384 opisuje spôsob výroby EDC z etylénu a chlóru v kvapalnom EDC, pričom para reakčného média slúži na to, aby sa získavala späť časť latentného tepla.

Podstata vynálezu

Vynález sa týka spôsobu výroby EDC dávkovaním etylénu a chlóru do obiehajúceho EDC za intenzívneho premiešavania a spätného získavania tepla, vyznačujúci sa tým, že sa reakcia vykonáva pri teplote 65 až 125 °C a absolútnom tlaku 50 až 320 kPa, pričom sa tlak a teplota volia tak, aby reakčná zmes vrela a reakčné teplo sa odvádza z plynového priestoru a uvádza sa do tepelného výmenníka.

Vynález sa ďalej týka zariadenia na vykonávanie spôsobu, ktoré je schematicky zobrazené na obrázku 1. Na tomto obrázku majú vzťahové značky nasledujúci význam.

reaktor miešacie zariadenie hladina kvapalného EDC obehové potrubie na kvapalný EDC čerpadlo dávkovanie chlóru, prípadne etylénu dávkovanie chlóru, prípadne etylénu odvádzacie potrubie na plynnú reakčnú zmes potrubie k tepelnému výmenníku 10 tepelný výmenník spätné vedenie z tepelného výmenníka 10 k reaktoru 1 potrubie k destilačnej kolóne (nie je znázornené) potrubie k prípadnému spotrebiču tepla potrubie k prípadnému spotrebiču tepla

Výhodné vyhotovenie spôsobu podľa vynálezu a zariadenie budú ďalej bližšie vysvetlené.

Jeden variant spôsobu spočíva v tom, že sa z plynného priestoru odťahuje plynná reakčná zmes, EDC kondenzuje v tepelnom výmenníku a kvapalný EDC sa uvádza späť do reaktora.

Ďalšie vyhotovenie vynálezu spočíva vtom, že sa plynná reakčná zmes uvádza bočné do destilačnej kolóny, z ktorej sa ccz hlavu odťahujú inertné plynové podiely a nezreagovaný etylén, pod miestom dávkovania sa odoberá z boku čistý EDC a z päty kolóny sa oddeľujú vedľajšie produkty s vyšším bodom varu. Výhodne sa môže táto destilačná kolóna prevádzkovať pomocou reakčného tepla z plynového priestoru reaktora. Teplota v spodnej časti destilačnej kolóny je pritom o niečo nižšia ako teplota v reakčnom priestore. Je zvyčajne okolo 90 °C, ak sa reakcia vykonáva pri teplote 105 °C.

Vhodné zariadenie pre toto vyhotovenie vynálezu je zobrazené na obrázku 2. Tu majú vzťahové čísla 1 až 14 uvedený význam, ostatné znamenajú:

destilačná kolóna potrubie na ľahko prchavé produkty kondenzátor obehové potrubie zásobník na spätný tok čerpadlo potrubie na odvádzanie ľahko prchavých produktov sušička potrubie na odplyň kondenzátor čerpadlo potrubie na EDC potrubie na vysokovriace produkty

Ľahko prchavé produkty prechádzajú cez hlavu destilačnej kolóny 15 potrubím 16 a kondenzátorom 17 cez obehové potrubie 18 do zásobníka 10 (zásobník na spätný tok). Kondenzované kvapalné produkt}' sa uvádzajú obehovým potrubím 18 a čerpadlom 20 do sušičky 22, ktorá bráni, aby sa zavlečená voda v tomto okruhu neobohacovala a nespôsobovala koróziu. Potrubím 21 sa môžu oddelene odvádzať produkty s nižším bodom varu.

Zo zásobníka 19 sa odvádzajú plynné produkty, v podstate nezreagovaný etylén a inertné podiely, cez ďalší kondenzátor 24 a čerpadlo 25 k zhodnoteniu odplynov.

Sušička 22 môže byť vytvorená zvyčajným spôsobom a fungovať napríklad známymi fyzikálnymi a/alebo chemickými metódami. Pokiaľ obsahuje sušička 22 sušiaci prostriedok, sú vhodné chemické sušiace prostriedky ako oxid fosforečný alebo fyzikálne sušiace prostriedky ako molekulové sito alebo kremičitý gél. Výhodne sa sušenie vykonáva ako je uvedené v US-A-5 507 920.

Pri inom vyhotovení vynálezu sa destilačná kolóna prevádzkuje pri zníženom tlaku. Táto forma vyhotovenia je znázornená na obrázku 3. Tu majú vzťahové čísla 1 až 21 (sušička 22 odpadá) a 23 až 27 uvedený význam a 28 je potrubie na spätný tok z kondenzátora 24 k zásobníku 19.

Pritom je v zásobníku 19 nižší tlak ako v kolóne 15 (napríklad v kolóne 15 80 kPa absolútne, v zásobníku 19 26 kPa absolútne). Regulácia tlaku sa tu vykonáva jedným alebo niekoľkými čerpadlami, napríklad čerpadlom 25 (so zodpovedajúcimi ventilmi, ktoré na obrázku nie sú zobrazené). Pri tejto forme vyhotovenia sa v zásobníku 19 odtlakujú produkty privedené cez chladič 17. Plynná fáza sa uvádza potrubím 23 do chladiča 24, z ktorého tečú skvapalnené produkt}' potrubím 28 späť do zásobníka 19. Kvapalná fáza - čistý EDC - sa za čerpadlom 20 delí na prúd produktu (potrubím 26) a spätný prúd 18.

Spôsob sa vykonáva s bežnými katalyzátormi. Vhodne sú kombinácie Lewisových kyselín ako chlorid železitý a halogenidov kovov prvej alebo druhej hlavnej skupiny periodického systému prvkov, predovšetkým chlorid sodný, v najrôznejších molárnych pomeroch (NL-A-6 901 398, US-A-4 774 373 alebo DE-A-41 03 281) a obzvlášť katalyzátorovým systémom podľa WO-A-94/17019 (ZA 94/0535), pri ktorom zostáva počas celej reakcie molámy pomer chloridu sodného k chloridu železitému pod 0,5, výhodne v oblasti 0,45 až 0,3. Pri tomto spôsobe sa získa EDC s tak vysokou čistotou, že možno dosiahnuť obzvlášť dlhú životnosť tepelného výmenníka.

Vykonávanie spôsobu podľa vynálezu prináša celý rad výhod.

Reakcia sa môže viesť veľmi bezpečne a vždy ju možno dobre riadiť. Tým je možné udržiavať nízku reakčnú teplotu, čo potláča tvorbu vedľajších produktov. Tým, že sa reakčné teplo odvádza z plynnej reakčnej zmesi, môžu byť tepelné výmenníky, napríklad obehový odparovač, dimenzované menšie, pretože sa zároveň využíva kondenzačné teplo EDC. Výhodné je tiež, že tepelný výmenník sa neznečisťuje strhnutým katalyzátorom a vedľajšími produktmi s vyšším bodom varu.

Využitie reakčného a kondenzačného tepla je veľmi efektívne a umožňuje celý rad konštrukčných riešení spôsobu. Tepelný výmenník alebo tepelné výmenníky sa môžu umiestniť bezprostredne do susedstva reaktora a rovnako aparáty využívajúce teplo môžu byť priestorovo umiestnené bezprostredne v susedstve alebo okolo tepelného výmenníka alebo tepelných výmenníkov. Tým možno zamedziť konštrukčným nákladom a stratám tepla spôsobeným dlhým potrubím a ušetriť cenné miesto v zariadení.

Pri uvedených formách vyhotovenia vynálezu, pri ktorých sa odstraňujú inertné podiely plynu a nezreagovaný etylén, sa môže etylén oddeliť od inertných podielov známym spôsobom a uviesť ich späť do procesu. Takéto plynové podiely ako kyslík alebo dusík sa prípadne zavlečú chlórom, pričom sa tu kyslík pokladá pri objemovej koncentrácii pod hranicou výbušnosti (3 %) za inertný. Spätné uvádzanie odplynov pri priamej chlorácii sa opisuje vo WO-A-96/03361 (ZA 95/6058).

Vykonávanie reakcie sa deje známym spôsobom, pričom sa odkazuje na uvádzanú literatúru, i z hľadiska detailov aparátového vyhotovenia.

Spôsob podľa vynálezu bude bližšie vysvetlený nasledujúcimi príkladmi.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Príklad 1 (obrázky 1 a 2)

Do reaktora na priamu chloráciu 1 sa statickým miešadlom 2 s potrubím 6 dávkuje chlór a potrubím 7 etylén. Reaktor sa naplní kvapalným EDC až po hladinu kvapaliny 3 a prečerpáva sa potrubím 4 a čerpadlom 5. Zmes plynov vystupujúca z plynného priestoru reaktora potrubím 8 (v podstate EDC, ale tiež stopy nezreagovaného etylénu, kyslíka, dusíka a zložiek s nižšou teplotou varu ako EDC) sa z väčšej časti (asi 85 %) uvádza potrubím 9 do kolónového varáku 10 (výmenník tepla), tak kondenzuje a potrubím 11 sa vedie opäť do reaktora 1. Kondenzačná energia sa potrubím 13 a 14 uvádza do destilačnej kolóny 15, pripadne sa odvádza.

Menšia časť plynovej zmesi sa potrubím 12 bočné uvádza do destilačnej kolóny 15, v ktorej sa cez hlavu kolóny (potrubie 16) oddelí nezreagovaný etylén, kyslík, dusík a stopy vedľajších produktov s nižšou teplotou varu, ako etylchlorid a voda. Čistý EDC sa z kolóny 15 odťahuje potrubím 26 (pod dávkovacím potrubím 12).

Neskondenzovateľné látky ako etylén, kyslík a dusík sa vedú potrubím 16 kondenzátorom 17, potrubím 18 cez zásobník 19 a potrubím 23 do kondenzátora odplynu 24 a potom do kompresora 25, ktoiý ich tlakuje do zariadenia na spracovanie odplynu.

Kondenzovateľné látky ako ľahko vriace vedľajšie produkty a azeotropická zmes EDC a vody sa najprv vedú potrubím 16, kondenzátorom 17 a obehovým potrubím 18 do zásobníka na spätný tok 19, odtiaľ ale potom cez dávkovacie čerpadlo 20 k sušičke 22, ktorá bráni obohacovaniu stôp vnesenej vody v hlave kolóny. Vysušený kondenzát potom preteká obehovým potrubím 18 do destilačnej kolóny 15.

Príklad 2 (obrázok 3)

Postupuje sa ako v príklade 1, prvý odsek, potom nasledovne:

Menšia časť plynovej zmesi sa uvádza potrubím 12 do destilačnej kolóny 15. Čistý EDC spolu s nezreagovaným etylénom, kyslíkom a dusíkom a stopami nižšie vriacich zložiek sa uvádza potrubím 16 do kondenzátora EDC 17 a potom potrubím 18 do zásobníka na spätný tok 19. Vákuovým čerpadlom 25 (jediným) sa v kolóne 15 nastaví tlak 80 kPa absolútne a v zásobníku na spätný tok 19 26 kPa absolútne, aby sa oddelil nezreagovaný etylén rozpustený v EDC a kyslík a dusík. V chladiči odplynu 24 kondenzuje pri teplote +1 °C ďalší EDC a odplyň sa vedie potrubím 23 do zariadenia na spracovanie odplynu. Čistý EDC zo zásobníka na spätný tok 19 sa uvádza potrubím 26 do štiepiacej pece na EDC.

Claims (9)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Spôsob výroby 1,2-dichlóretánu (EDC) dávkovaním etylénu a chlóru do obiehajúceho EDC za intenzívneho premiešavania a spätného získavania tepla, vyznačujúci sa tým, že sa reakcia vykonáva pri teplote 65 až 125 °C a absolútnom tlaku 50 až 320 kPa, pričom sa tlak a teplota volí tak, aby reakčná zmes vrela a reakčné teplo sa odvádza z plynného priestoru a uvádza sa do najmenej jedného tepelného výmenníka.
2. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že sa z plynného priestoru odťahuje časť plynnej reakčnej zmesi, EDC kondenzuje v tepelnom výmenníku a kvapalný EDC sa uvádza späť do reaktora.
3. 3. Spôsob podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúci sa tým, že sa časť plynnej reakčnej zmesi uvádza bočné do destilačnej kolóny, z ktorej sa cez hlavu odťahujú inertné plynové podiely a nezreagovaný etylén, pod miestom dávkovania sa odoberá z boku čistý EDC a z päty kolóny sa oddeľujú vedľajšie produkty s vyšším bodom varu.
4. 4. Spôsob podľa nároku 3, vyznačujúci sa t ý m , že sa destilačná kolóna prevádzkuje reakčným teplom z plynného priestoru reaktora.
5. 5. Spôsob podľa jedného alebo niekoľkých predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa intenzívne premiešavanie dosahuje statickým miešadlom.
6. 6. Spôsob podľa jedného alebo niekoľkých predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa ako katalyzátor použije chlorid sodný a chlorid železitý v molámom pomere pod 0,5.
7. 7. Zariadenie na vykonávanie spôsobu podľa nárokov laž 6, vyznačujúce sa tým, že pozostáva z reaktora (1), opatreného miešacím zariadením (2), na ktorom je pod hladinou kvapalného EDC (3) usporiadané obehové potrubie na kvapalný EDC (4), čerpadlo (5) a dávkovacie zariadenie chlóru, prípadne etylénu (6, 7), v ktorého hornej časti je usporiadané odvádzacie potrubie pre plynnú reakčnú zmes (8), potrubie (9) k tepelnému výmenníku (10), spätné potrubie (11) z tepelného výmenníka (10) k reaktoru (1) a potrubie (12) k destilačnej kolóne, pričom tepelný výmenník je opatrený potrubím (13, 14) k prípadnému spotrebiču tepla.
8. 8. Zariadenie podľa nároku 7, vyznačujúce sa t ý m , že pozostáva z destilačnej kolóny (15), z ktorej hornej časti je vedené potrubie na ľahko prchavé produkty (16) ku kondenzátoru (17), za ktorým je zaradené obehové potrubie (18), zásobník na spätný tok (19), čerpadlo (20) a potrubie na odvádzanie ľahko prchavých produktov (21) , pričom za čerpadlom (20) je odbočené obehové potrubie (18) a sušička (22) na spätný tok a z hornej časti zásobníka na spätný tok je vedené potrubie na odplyň (23) ku kondenzátoru (24) a čerpadlu (25), zo strednej časti destilačnej kolóny (15) je vedené potrubie na EDC (26) a z jej spodnej časti je vedené potrubie na produkty (27) s vyšším bodom varu (27).
9. 9. Zariadenie podľa nároku 8, vyznačujúce sa t ý m , že pri ňom odpadá sušička (22) a ktoré je opatrené spätným potrubím (28) od kondenzátora (24) k zásobníku (19).