TWI327995B - Vorrichtung und verfahren zur herstellung von vinylchlorid durch thermische spaltung von 1,2-dichlorethan - Google Patents

Description

1327995 六、發明說明· . 【發明所屬之技術領域】 本創作是有關由1，2-二氣乙烷（E D c )熱裂解來製 造氣乙烯之一種方法，和習知技藝（參閱表丄）相比，此法 業已能改善能源平衡以及裂解爐與/或氯乙烯作業工場之 作業時間（維護時間）。 【先前技術】 DE 34 40 685專利案中已公開以熱裂解來製造氣乙烯 之方法，該專利揭示在裂解爐對流區中將丨，2-二氣乙烷加 熱’在。一個外換熱器（E D c蒸發器）中以蒸氣將其蒸發，並 在/95C溫度與1.3 MPa壓力（低壓法)狀況下以氣體形式將 其輸入裂_内，紐再輪人待處理之裂解氣。在整個系 '先:1個會產生不利影響之UMPa低系統壓力，在去 ，氣化氫時需要—種高凝結能源，乃因在極低溫度下須使 ^體凝結’此外，冑裂解氣蒸氣離開裂解爐(494。〇時未利 用向熱能源。 該方法的缺點主要包括： •古在製造凝結所f的冷卻能源時，每偏標虞」 而同耗電量及需去除副產氯化氫； 能源（5 )在被輸入裂解爐前’ EDC蒸發需消耗高度0 ;與 C進入裂解爐，因 (c )只有195 °C左右低温的£ D 而裂解爐内需要較大的能源。 3/16 1327995 區及在該區溫度約496 °C之氣態蒸氣）部份為換熱器所利 用’其業已通過裂解爐對流區並已被加熱之E d◦被蒸 發，然而’ _位於賴爐後急料之蒸氣熱能源未蚊 用。此外’裂解爐内的壓力較高(大於2.5Mpa、高壓裂解）， 因此輕微的溫度波動會導致極大的壓力波動。例如，會影 響二氣乙烷在裂解爐反應時間及停留時間之裂解爐内上游 E D C洛發器壓力波動不能被調節。 【發明内容】 本創作的目的在提供由1,2-二氣乙烷（E D c )熱裂解 來製造氯乙烯之一種裝置與一種方法，和習知技藝相比， 其經濟效益已被改善。 本創作是有關由1，2-二氯乙烷熱裂解來製造氯乙烯之 —種裝置，包括至少一個裂解爐、一個急冷塔以及一個淨 化裝置。1，2-二氯乙烷經由輸送管線被輸入裂解爐之輻射= 内並確保範圍從1.4至3.5、1.5至3.5或“至2·5丄：

預定壓力。同時至少裝設一個第一換熱器，EDc蒸發作 業之壓力波動與溫度波動在此可獲得調節。 …X …本創作也有關在裂解爐内自i，m燒熱裂解來製 造氣乙烯之一種方法，系統内保持從一個丨4 5 衣 •土 MPa 之 中等壓力，同時裝設一個可外部加熱與可單獨調整之換熱 器，系統内之壓力波動與溫度波動在此可獲得調節。、‘、’、 本創作之其他最佳實施例將於請求專利部份、說明 份與圖示部份顯示之。 ^ — 在本創作裝置與方法之一個實施例中，在裂解爐之輻 射區内反應前，以急冷塔廢氣熱能將丨，2_二氣乙烷加熱，; 廢氣係指急冷塔上方蒸氣之廢熱能。根據一個最佳實= 4/16 加一乙烷加熱，其特點gED C加熱系統將力口梦 线氣熱L其將經由祕爐之對越引導並湘裂解墟 十第一換熱器也可稱為調節換熱器，除了調節壓力外， t可充虽-種外部蒸氣式換熱器 時之熱能需求。 裂解 也能被用來微調！，2•二氯乙燒溫度之第一換熱器

Li!置於使用急冷塔上部蒸氣廢氣之—個第二換熱器與和 裂解爐對流區結合之_個第三換熱器之間。 μ外部能源供應業已證明有利於裂解爐内壓力之較佳調 即/生’亦即藉著外部能源之供應，可使E D C蒸發作業内 ，力波動與輸人管線内壓力波動可獲得調節。本案的優點 為设置能測定E D C蒸發作業之—個自動控制系統，同時 田[力改^ ’會自動或手動地改變外部加熱第一換熱器 的溫度，因此壓力可回復到預定值。 在本創作個最佳貫施例中，^2-二氣乙烧以三階段被 加熱至幾乎彿騰ό纟溫度，朗㈣解爐之㈣解氣與煙氣 所含的能量： 步驟-：在使用急冷塔廢熱能的第二換執器中， 開上部急冷塔之飽和蒸氣私物（通常包括氯乙婦、氯化 風與未反應ι，2_二氯乙燒），將液態❻二氯 】20-150°C左右； 步驟二：在第一換熱器令（調節換熱器， /或微調E D C裂解裝置熱量 "用以满即與 氣再度外部加熱液態㈣式換熱器），以蒸 5/16 1327.995 …=.在裂解爐對流區< —個第三換熱器中，仍為 U，2·二氣乙垸由裂解爐之煙氣加熱至脈之贼。 /經3段加熱過賴，仍為液態】，2•二氣乙烧在—個外部 。斤叫的EDC蒸發器内被裂解爐所產生溫度為45〇一55〇 c之熱裂解氣的廢氣，在14至3.5Mpa壓力下，最好為14 至2.5 MP=以及尤其是1.6至2.2 MPa壓力下蒸發。 然後氣態】，2·二氣乙统通過裂解爐輻射區並於50-10 秒内’最好為6-7秒内被加熱至450。(：以上，供應至裂解 爐之能量最好分佈如下： 第一燃燒器列（£ D C入口） 30-70¾ 第二中間燃燒器列 2〇_4〇% 第二燃燒器列（裂解氣出口） 1 〇·2〇〇/^ =ED C在裂解爐輻射區内總停留時間應為15 — 3〇秒， 最好為18^23秒，溫度從衫叱至wc之熱裂解氣通過 外E D C蒸叙益，然後以一種丨,2_二氣乙烧、氣乙埽與溶解 氯化氫之液態混合物，在急冷塔内以直接冷卻的方式將該 熱裂解氣冷卻至飽和的蒸氣溫度，急冷塔内壓力為14_ 2.0MPa，最好為 l.5-1.7MPa。 急冷塔之上部蒸氣能被用來預熱液態i,2_二氯乙烷，然 後以冷卻水或氣冷器將蒸氣冷卻至5〇 —60°C。然後來自急 冷系統之氣態蒸氣與液態蒸氣被輸入加以蒸館，以分離氣 化氫、氯乙烯與未反應的1，2-二氣乙烷。在第一階段，氣化 氫從氯乙婦與1，2-二氯乙烧被分離至塔頂，由於1.5 —I? MPa之急冷壓力，第一蒸餾塔是在頂部以ι·2 MPa與-25°C 狀況下作業。 在裂解爐對流區之頂部，能獲得蒸氣與/或裂解爐之 6/16 1327995 燃燒氣能被預熱，同時煙氣被同步冷卻。 很令人驚訝地發現，根據特定的操作參數，尤其是 1.6-1.9MPa之裂解盤管壓力，以至於輻射區第一部1，2-二氯 乙烷之快速加熱等，根據個別裂解爐之前述停留時間與/ 或特定之燃燒狀況，節片（segments)可大量地減少副產品之 形成也能延長爐操作時間，藉著第一蒸餾塔内壓力使回流 材料液化所需之於柬輸出量僅為目標產品之35.4kW/t。 根據前述方法所獲得之EDC生產率（依據未反應純 1,2-二氯乙烷之氯乙烯生產率為99.5%，和其他習知方法相 比，由於1，2-二氯乙烷進入裂解爐輻射區之高進入溫度，裂 解爐内主要能源之消耗量極低。 下表顯示本創作和前述習知技藝DE 34 40 685和EP 0 264 065比較結果。 表1 :測試結果評估 7/16 本創作· 類似的 * DE 34 40 685 類似的 EP 〇 264 065 每噸目標產品副產 品形成量（公斤） 11 17 10 I2·二氣乙烷生產 率（重量0/〇) 99.52 99.3 99.54 D E C裂解總能源 消耗量（氣乙烯 kW/t) 904 890 943 D E C蒸發能源消 耗量（氣乙烯kW/t) 201 (以裂解 210 (以裂解氣） 235 (以蒸氣） 清理期間爐操作時 間（月） 19 10 20 使HC1(氣化氩）塔 頂部氣化氫液化之 冷卻輸出量（目標 產品k\V/t 35.4 33.7 92.5 1327.995 定義： 副產品形成量=導致！,2_二氯乙烧裂解之所有副產品 總和。 U-二氯乙烧生產率=根據純未反應二氯乙烧之氯 乙稀生產率。 θ總能量消耗量：使用於裂解爐(管狀反應器)之總主要能 量，以加熱氣或加熱油形式呈現之。 E D C糾作業之能源》肖耗量：用以將ε D c蒸發器 8/16 1327995 内1，2-二氯乙烷加熱至沸騰溫度並使丨2二& _ 全蒸發至裂解爐(管狀反應器）。如係壓=乙，蒸氣完 開管狀反細4，它從㈣缝錄；離 能源是由蒸氣從外部被供應。 、·1裂解％， 爐作業時間=在反應必須停止以清理裂解 應器）後之時間。 取C s狀反 使HC1塔内氣化氫液化之冷卻輸出量= ，以凝結在第-論塔（HC；丨塔）_流材料所需氯化氮 I之電能。 表列資料明顯地顯示本創作所揭示的方法可使其在第 一時間獲得低壓裂解三項決定性的優點，高生產率、低副 產品形成與長時間操作裂解爐，同時其能源消耗量和高壓 裂解類似。 本發明更將以方法流程圖以及製造氯乙烯裝置之圖解 佈置圖加以說明。 【實施方式】 煩請參閱第一及第二圖所示。在第一圖中’顯示主要 是使用裂解氣態蒸氣皮氣之裂解爐與蒸發裝置；在第二圖 中’可看見急冷塔與至淨化裝置之輸送管線。 可依照以下方式執行方法： 在1 2 (TC溫度下，42t/h之1，2-二氯乙炫經由輸送管 線1 3輸送至泵浦1(第二圖）’該泵浦1施加3.6 MPa之壓 力於此1,2-二氣乙烷，接著以來自急冷塔6 (第二圖）之飽和 蒸氣的氣態蒸氣加熱之第二換熱器7 (第二圖）以及用來調 節E D C蒸氣器内壓力之第〆換熱器2 (第一圖）將此丨，2-二氯乙烷預熱至1 6 0 °C左右並將其輸送至裂解爐1 0 0 9/16 1327995 (第一圖）之對流區3(第一圖）？在對流區3之第三換熱器 3 1 (第一圖）中，以煙氣將】，2-二氣乙烷加熱至2 3 0°C， 端依外1,2 -二氣乙烷蒸發器之裝填狀況而定，然後經由調節 閥使其進入E D C蒸發器4(第一圖）。以溫度約4 9 0°C及 流經外1，2-二氯乙烷蒸發器管子之含氯乙烯熱裂解氣，將 1，2-二氣乙烷加熱至沸騰溫度並在2.2MPa壓力下使其蒸 發。溫度為2 3 2 t之熱1,2-二氣乙烷經由調節閥被輸入裂 解爐1 0 0之輻射區5上部（第一圖），以1270Nm3/h之天 然氣燃燒裂解爐10 0，4排燃燒器之加熱氣分布如下： 第1排上（E D C入口）約40%天然氣總量； 第2排上/中約30%天然氣總量； 第3排下/中約18%天然氣總量； 第4排下（裂解氣出口）約12%天然氣總量； 在實例中1，2-二氣乙烷對氯乙烯之總轉換比為55.9%。 包含氯乙烯、1,2-二氣乙烷、氯化氫與副產品之裂解氣 態蒸氣，在溫度約4 9 0°C狀況下，從裂解爐1 0 0之輻 射區外流入外E D C蒸發器。 以E D C蒸發作業方式在蒸發器將該蒸氣冷卻至2 6 0°C並將其輸入一個急冷塔6内，急冷塔6頂部内的壓力 為1.6MPa。業經1，2-二氯乙烷、氯乙烯與氯化氫液態混合 物所飽和之裂解氣態蒸氣，在一個氣冷器8 (第二圖）内被部 份凝結。在調節其水平面時，以一部泵浦將液體從再循環 槽9 (第二圖）抽至一個塔内’在該塔頂部H C 1從V CM (氯乙烯單體）、未反應ED C與副產品中被分離出來，同時 未凝結氣態蒸氣在另一個換熱器1 0(第二圖）内被冷卻，也 同樣地以前述蒸餾分離法加以處理。 10/16 來自备A + (第二離㈣f·部蒸氣輸入-個-段式閃蒸器11 氣在換熱器i 2 ^閃蒸器11内不含固體物之上部蒸 閃蒸哭1 1 · 圖）被喊結並被抽入前述為·顧塔内’而 $φ内不含氣乙烯與不含氯化氫之底部蒸氣被輸送 至U置叫用蒸餾方式進行EDC淨化處理。 將？ 乂口平衡為例所揭示之整個系統功能如下： ’t一氣乙烷輸入裂解爐1 0 ◦之分析； 1至氧氣化I置之氯化氳蒸氣分析； HC，至氣乙烯塔之底部蒸氣分析； ，器至真空塔之底部蒸氣分析。 貝鉍例1之副產品在55·9%裂解轉換率狀況下，每噸目 標產品(氯乙婦)產生η公斤之副產品，❼以二氯乙烧生 產率為99.52%(以重量計）。 裂解爐1 0 0之操作時間至下次清理操作為19個月。 能源消耗量如下： -ED C裂解之能源消耗量：氯乙烯之904kW/t ; -以裂解氣體蒸發1，2 -二氯乙烷之能源消耗量（已包含 於 904 kW); -將第一蒸德塔頂部上氯化氫液化之電能：氯乙烯之 35.4 kW/t。 根據本創作方法另一實施例，除了用以將E D C加熱 外，裂解爐1〇 〇之對流區3是用來雇生蒸氣與/或將燃 燒氣加熱。 本創作又一實施例揭示，以熱裂解氣體和以逆流方式 被噴入急冷塔内之被冷卻的液態E D c、氣乙烯與氣化氫 直接接觸方式’使裂解氣體在急冷塔6内大部份地區產生 1327.995 冷卻作用。 本創作再一實施例揭示，裂解氣體在塔板上急冷塔6 内大部份地區產生冷卻作用’該地區從頂部充滿及以逆流 方式被輸送至裂解氣體之被冷卻液態E D C。 本創作方法另一實施例之特徵為，裂解爐1 〇 〇至燃 燒器個別裂之熱載體分佈量是以測量每個裂解爐節片產。 溫度及調節燃燒供應量方式加以調節之。 本創作方法又-實施例之特徵為，在去除氣化氮之第 -蒸德階段祕聽壓力從u至13_錢結溫度從、 2 2 C至-2 6 °C狀況下操作之。 本創作方法再一實施例之特徵為，從急冷塔6底部所 釋放出來含高彿化物與固體物的蒸氣在一個一段式哭 内被錄固體物，同時被录浦輸入塔内以去除氯化i ^ 去除乳乙稀與氯化氫之含滞化物與固體物 蒸餾以回收1，2-二氣乙烷。 铷入 本創作方法另-實施例之特徵為，從各a 釋放出來含高彿化物與固體物的玄以7〜6底。_ ☆化 x 魃物的蒸軋在一個沈澱容器内赫 淨匕二去除粗固體顆粒，然後在一個蒸顧塔内被 一種由大部份所構成之EDC益1成 氣，-種含有全比例氣化氫 =已=固體物之蒸館蒸氣經泵浦輪人塔内以:： 氯乙婦與氯化氫之含滞化物與固體物的蒸氣， 被輸入瘵餾以回收U-二氯乙烷。 ，，、虱 本創作方法又—實施例之特徵為，你各& 釋放出來含高彿化物與固體物二從急松6底部所 内被去體物的，m個兩段式蒸發哭. 内被去除〜物，同時被泵浦輪人塔内以分離氯化氫= 12/16 1327995 沸化物與固體物的蒸氣’被輸入 -種另一實施例之特徵為，在第-蒸餾階段， 除，同時1種合物:以蒸餾物方式在頂部被去 被去除。、、，、I，2-一氯乙烷之混合物經由塔底部 換教ΐ創::二之—個實施例之特徵為，其包括-個調節 m二二對流區與—她射區UDM解 空氣與/水^卩設有—個換熱器之急冷塔6、—個 接收器、一個：下;:上凝結器、至 進入蒸«用以冷卻急冷'工氣態^ & T凝，,11與一個在 經由本案物糊作，錢 解之能量平銜，όΤΆ , * σ ，厶一虱乙院熱裂 制副產品之形成與延==内二停留時間’可限 間之時程。 ★衣祕之％作時間，即兩個維護期 一種^作2=二二氣乙燒熱裂解來製造氣乙场之 時間與/她，私量平衡、辑爐之操作 —:ED:下二解離盤管之壓力設定為Μ至 之廢熱被利用。 疋離開急冷塔頂部氣態氣體 综上所述，本創作實為一 產業上之_性、新 ^靖之發日作，極具 請要件，爰依法提出^及= = 2專利申 保障創作者權益。 千置亚賜準本案專利，以 13/16 1327995 惟以上所述僅為本發明之衩佳可行實施例，非因此拘 限本創作之專利範圍，故舉凡運用本創作說明書及圖示内 容所為之等效結構變化，均同理包含於本創作之範圍内。 【圖式簡單說明】 第一圖為本發明之第一實施例，係使用裂解氣態蒸氣 皮氣之裂解爐與蒸發裝置示意圖；以及 第二圖為第一圖之實施例中的急冷塔與至淨化裝置之 輸送管線圖。 【主要元件符號說明】 裂解爐 10 泵浦 1 第一換熱器 2 對流區 3 第三換熱器 3 1 蒸發器 4 幸昌射區 5 急冷塔 6 第二換熱器 7 氣冷器 8 再循環槽 9 換熱器 10 閃蒸器 11 換熱器 12 輸送管線 13 14/16

Claims (1)

1. 本 公告本 • 七、申請專利範圍： 丄、一種由1，2-二氯乙烷熱裂解來製造氣乙烯之方法， 該方法為·· E D C (1,2-二氣乙院）經由一輸送管線被輸入一裂解 爐之輻射區’裂解爐内保持從一個1.4至2.5 MPa之中等壓 力，同時裴設一個可外部加熱與可單獨調整之第一換熱 器’裂解爐内之壓力波動與溫度波動在此可獲得調節，其 中 ’、 裂解爐之輻射區上的裂解盤管内之溫度是從45〇至550 ED C疋在5至10秒内在裂解爐内被加熱到至少450 °C，EDC在裂解爐之輻射區内總停留時間是從15至3〇 秒； 一使用急冷塔之廢熱的第二換熱器以附加方式設置於 輸送管線上加熱EDC，而急冷塔内之壓力是從1.4至2 MPa ； 一使用裂解爐之對流區之煙氣廢熱的第三換熱器以附 加方式設置於輸送管線上加熱EDC。 2、 如申请專利範圍第1項所述之由1,2-二氯乙烧熱裂 解來製造氯乙烯之一種方法，其第二換熱器使E D c溫度 達 120-150°C 。 3、 如申請專利範圍第1項所述之由1，2-二氯乙烷熱裂 解來製造氯乙烯之一種方法，其在輸送管線之第二換熱器 是用來將即將被導入第一換熱器之E 〇 C加熱之。 ° 4、 如申專利範圍第1項所述之由ι，2_二氣乙燒熱裂 解來製造氯乙烯之任一種方法，其第三換熱器將E D c溫 15/16 1327995 度加熱至200_250°C。 . 5、 如申請專利範圍第1項所述之由1,2-二氣乙烷熱裂 解來製造氣乙烯之任一種方法，其在裂解爐之輻射區上裂 解盤管内之壓力是從1.6至2.2 MPa。 6、 如申請專利範圍第1項所述之由1，2_二氯乙烷熱裂 解來製造氯乙烯之任一種方法，其在裂解爐之輻射區上裂 解盤管内之壓力是從1.8至2.1 MPa。 7、 如申請專利範圍第1項所述之由1,2-二氣乙烷熱裂 解來製造氯乙烯之任一種方法，其E D C是以氣態形式被 導入裂解爐内。 8、 如申請專利範圍第1項所述之由1,2-二氣乙烷熱裂 解來製造氯乙烯之任一種方法，其裂解爐之能源供應是在 三個燃燒器列階段實施，各階段可包括一或二個燃燒器， 在E D C入口之第一燃燒器列階段提供30至70%，第二中 間燃燒器列階段提供20至40%，同時在裂解氣體出口之第 三燃燒器列階段則提供10至20%。 16/16