WO2020221640A1 - Verfahren und anlage zur herstellung von vinylchlorid aus 1,2-dichlorethan - Google Patents

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WO2020221640A1
WO2020221640A1 PCT/EP2020/061203 EP2020061203W WO2020221640A1 WO 2020221640 A1 WO2020221640 A1 WO 2020221640A1 EP 2020061203 W EP2020061203 W EP 2020061203W WO 2020221640 A1 WO2020221640 A1 WO 2020221640A1
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heat transfer
heating device
plant
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PCT/EP2020/061203
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Alexander POPPE
Peter Kammerhofer
Klaus Krejci
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Thyssenkrupp Ag
Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
Vinnolit Gmbh & Co. Kg
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Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of vinyl chloride by catalytic thermal cleavage of 1,2-dichloroethane, in which the heat required for thermal cleavage is supplied via a liquid or condensing heat transfer medium.
  • the present invention also relates to a plant for the production of vinyl chloride by catalytic thermal cleavage of 1,2-dichloroethane, in which the heat required for the thermal cleavage is supplied via a liquid or condensing heat transfer medium, comprising at least one
  • EP 264 065 A1 for example, a process for the production of vinyl chloride by thermal cleavage of 1,2-dichloroethane is described, in which 1,2-dichloroethane is heated in a first container, then transferred to a second container by it without further heating is evaporated under lower pressure than in the first container and the gaseous 1,2-dichloroethane is fed into a cracking furnace, in which the cleavage takes place to vinyl chloride and hydrogen chloride.
  • the temperature of the 1,2-dichloroethane is 220 ° C to 280 ° C when it leaves the second container.
  • pipes in which the 1,2-dichloroethane is thermally cracked are heated using a fossil fuel.
  • the gaseous 1,2-dichloroethane is heated to 525 ° C or 533 ° C in the radiation zone of the cracking furnace.
  • EP 264 065 A1 also mentions that a temperature control medium can be used to preheat the liquid, fresh 1,2-dichloroethane, which in turn is heated in the convection zone of the cracking furnace with the flue gas that the burners heating the cracking furnace produce .
  • Heated high-boiling liquids such as mineral oil, silicone oil or molten diphenyl are suitable as the temperature control medium.
  • preheating to a temperature of 150 to 220 ° C takes place, while the pyrolysis takes place even at temperatures of around 530 ° C. In this known method, there is therefore no provision for the pyrolysis to be carried out at tempera tures in the range of 300 to 400 ° C.
  • a plant complex for the production of vinyl chloride consists of a plant for the production of 1,2-dichloroethane from ethene and chlorine ("direct chlorination"), or
  • the hydrogen chloride obtained by thermal cleavage of the 1,2-dichloroethane can be returned to the oxychlorination plant and reacted there with ethene and oxygen to form 1,2-dichloroethane.
  • the plant complex described above can include a plant for burning liquid and / or gaseous chlorinated hydrocarbons.
  • the latter occur as by-products in the process of producing vinyl chloride and are mainly separated off from 1,2-dichloroethane in the purification by distillation.
  • the hydrogen chloride produced during the combustion of these substances is either given off to other production processes as aqueous hydrochloric acid or also returned to the oxychlorination plant.
  • Existing processes use the waste heat from combustion to generate steam.
  • a catalyst is used which allows the operating temperature to be reduced during the endothermic cleavage.
  • the tubular reactor is fired with a primary energy source such as oil or gas, the furnace being divided into a radiation zone and a convection zone.
  • the heat required for pyrolysis is mainly transferred to the reaction tube by radiation from the furnace walls, which are heated by the burner.
  • the energy content of the hot, from the radiation zone emerging flue gases are used by convective heat transfer, whereby the 1,2-dichloroethane as a starting material of the pyrolysis reaction can be preheated, evaporated or superheated.
  • EP 0 225 617 A1 describes a process for the production of vinyl chloride by thermal cleavage of 1,2-dichloroethane, whereby it is mentioned that when this process is carried out, in some cases, waste heat is recovered from the flue gases of a cracking furnace with generation of steam is provided. However, because of the relatively low flue gas temperature, such processes are not very economical.
  • the thermal cleavage of 1,2-dichloroethane also takes place in this process at comparatively high temperatures.
  • the starting material is preheated to about 243 ° C, then evaporated partly by letting down and partly by applying steam and then thermally split in a cracking furnace at temperatures between 435 ° C and 497 ° C without using a catalyst. Heating by means of a heat transfer oil is not provided and also not possible at these temperatures.
  • EP 0 002 021 A1 describes a process for the catalytic dehydrohalogenation of 1,2-dichloroethane to vinyl chloride in which zeolitic catalysts which have been treated with a Lewis acid are used. When using such catalysts, it is possible to carry out the reaction at elevated pressure and temperatures in the range from 200 ° C. to 400 ° C. and thus considerably lower temperatures than in the conventional pyrolysis of 1,2-dichloroethane.
  • the object of the present invention is to provide an improved process for the production of vinyl chloride by thermal cleavage of 1,2-dichloroethane available, in which a reduction in operating costs is achieved.
  • the liquid or condensing heat transfer medium is heated to at least temporarily and / or at least partially or completely with means of the waste heat of a plant for the combustion of liquid and / or gaseous residues of a chemical plant.
  • catalysts for the thermal cleavage of 1,2-dichloroethane the temperature range in which the reaction takes place can be shifted to lower temperatures, in particular in the range from about 200 ° C. to about 400 ° C., so that the reactor takes place as before by direct firing with fossil fuels, can be heated germediums by means of a nickelträ.
  • a tube bundle heat exchanger can be used as the reactor, in which the tubes are filled with catalyst and the shell space is flowed through by the heat transfer medium preferably circulated.
  • the heat required for the reaction is made available at least temporarily and / or at least partially by heating the heat transfer medium by means of the waste heat of a chemical plant.
  • This preferred variant of the method provides that the heat required for the reaction is usually made available via a first heating device that can be heated by means of fossil fuels, for example, but a second heating device operated by waste heat is available that can be used at least temporarily. In these cases you can throttle the first heating device or, if necessary, for a certain time Shut down the room completely or guide the heat transfer medium in such a way that it bypasses the first heating device in terms of flow.
  • the heat required for the reaction is at least temporarily partially se by means of the waste heat from a plant for the combustion of liquid and / or gaseous chlorinated hydrocarbons, such as those incurred as by-products in a plant for the manufacture of vinyl chloride Provided.
  • the liquid or condensing heat transfer medium is heated up, at least temporarily, partly by burning at least one fuel and partly by heating using the waste heat of a chemical plant.
  • a liquid or condensing heat transfer medium for the provision of the entire heat of reaction that is required for the pyrolytic cleavage of 1,2-dichloroethane is made possible by carrying out the reaction in the presence of suitable catalysts which significantly lower the reaction temperature compared to conventionally enable chen processes without catalysis.
  • the reaction can be reduced, for example, from the temperatures customary in conventional processes in the order of about 430 ° C. to about 530 ° C. to temperatures in the range of in particular about 200 ° C.
  • a process for purely thermal (uncatalyzed in a pyrolysis furnace) or thermal-catalytic EDC cleavage (with the supply of heat when using a catalyst) usually consists of the sub-steps:
  • the invention relates to a method which, in addition to heating the catalytic-thermal cleavage reaction by a liquid or condensing heat transfer medium, also enables the upstream preheating, evaporation or overheating of the 1,2-dichloroethane to be heated by this heat transfer medium. Not all of these steps have to be heated by means of the heat transfer medium.
  • the method according to the invention comprises the heating of at least one up to any combination of the above-mentioned sub-steps, wherein the individual sub-steps can in turn be subdivided (in terms of apparatus) into individual steps.
  • Heating in the context of the process according to the invention means the transfer of heat to the starting material 1,2-dichloroethane and / or the reaction mixture by a heat transfer medium.
  • the starting material 1,2-dichloroethane can be heated, vaporized or superheated tion mixture in the reactor, heat can be supplied at a constant temperature level (isothermal reaction procedure).
  • the reaction mixture can also heat up further, with the heat supplied by the heating being used partly to cover the reaction heat requirement and partly to further heat the reaction mixture be adjusted to the reaction mixture by heating so that at least partially the sensible heat content of the reaction mixture is used to cover the reaction heat requirement and the reaction mixture cools down in the reactor compared to the reactor inlet temperature.
  • the heating and also the transfer of heat to the The starting material 1,2-dichloroethane is carried out by a liquid heat transfer medium with cooling of the heat transfer medium or with a decrease in its sensible heat content and / or by a condensing heat transfer medium that has previously been evaporated by means of a heating device.
  • Heating devices for the heat transfer medium in the context of the method according to the invention are, on the one hand, devices (heaters and / or evaporators or devices in which a heater and an evaporator function are combined) that can be heated by means of a fossil fuel such as heating oil or preferably natural gas.
  • these are heat transfer devices (heaters and / or evaporators or devices in which a heater and an evaporator function are combined) that are heated by means of the waste heat from a plant for the incineration of byproducts of a chemical plant, preferably a plant for the incineration of byproducts of a plant complex for the production of vinyl chloride ).
  • Such devices are known to those skilled in the art.
  • At least one first heating device operated by combustion of at least one fuel and additionally at least one second heating device operated via the waste heat from a plant for the combustion of byproducts of a chemical plant are used to heat the liquid or condensing heat transfer medium.
  • the heat demand of a plant for the catalytic-thermal cracking of 1,2-dichloroethane can only partially be covered by the combustion of by-products of the plant complex for the production of vinyl chloride.
  • the liquid or condensing heat transfer medium is conducted in a circuit and the at least one first heating device via combustion of a fossil fuel and the at least one second heating device operated via waste heat are integrated into this circuit.
  • at least one first heating device and at least one second heating device operated using waste heat are connected in series in the circuit.
  • the heat transfer medium then flows through a line circuit first the second Beauchungsvorrich operated via waste heat and then downstream of this the first heating device or these two heating devices are flowed through in reverse order.
  • the heat transfer medium is conveyed in a circuit in which a reactor is integrated in which the catalytic thermal cleavage of 1,2-dichloroethane is carried out, with heat exchange between the reaction medium of the reactor and the heat transfer medium he follows.
  • the heat transfer medium is conveyed in the circuit in countercurrent to the flow of the reaction medium through the reactor.
  • This variant is advantageous for effective heat transfer.
  • a flow of the heat transfer medium in cocurrent to the flow of the reaction medium is also possible.
  • the second heating device operated via waste heat is operated at least temporarily by means of the waste heat from a system for burning the by-products of a system for producing vinyl chloride.
  • This variant has the advantage that the waste heat is used, as it were, from a part of the system in the same system complex, and thus the energy balance of the process can be improved.
  • the second heating device operated using waste heat is operated permanently at full load. The rest of the energy required for the thermal fission can be supplied to the heat transfer medium by a heating system heated by fossil fuels.
  • the second heating device operated using waste heat is preferably permanently at operating temperature.
  • the thermal cleavage of the 1,2-dichloroethane is carried out in a temperature range from 200.degree. C. to 400.degree. This is a preferred temperature range, which can be easily realized with liquid heat transfer media, for example heat transfer oils.
  • the present invention also provides a system for the produc- tion of vinyl chloride by catalytic thermal cleavage of 1,2-dichloroethane, in which the heat required for preheating, evaporation and superheating and for the thermal cleavage of 1,2-dichloroethane is preferred a liquid or condensing heat transfer medium is supplied, comprising at least one reactor in which the thermal cleavage takes place and at least one first heating device, by means of which the reaction medium is heated in the reactor by means of the liquid heat transfer medium, the system according to the invention still having at least one second heating device operated via waste heat for heating the reaction medium comprises. In this case, it is preferred that the second heating device operated with waste heat is first flowed through by the heat transfer medium.
  • the remainder of the heat required for the cleavage of 1,2-dichloroethane, but also for preheating it in order to evaporate and / or overheat it, can be supplied by a heating system heated by fossil fuels.
  • a preferred development of the invention provides that the reactor is integrated into a circuit of the heat transfer medium, wherein in the Circuit continues at least the second heating device operated by waste heat is involved.
  • At least one first heating device operated by a fuel and furthermore at least one second heating device operated by heat from the circuit of the heat transfer medium is integrated into the circuit.
  • the sequence of flow is preferably such that flow is initially through the second heating device.
  • first and second heating device used here thus only designate the functionally different type of heating devices, but do not specify the order in which the heat transfer medium flows.
  • the circuit of the heat transfer medium comprises a pump integrated in a line system, at least one first heating device operated via fuel, at least one second heating device operated via waste heat and the reactor, with means for transferring heat from the heat transfer medium to a reaction medium flowing through the reactor or located in the reactor are provided.
  • a preferred development of the invention provides that the first heating device operated by fuel and the second heating device operated by waste heat are arranged in series or alternatively in parallel in the circuit of the heat transfer medium.
  • the reactor comprises a tube bundle heat exchanger, the tubes of which are filled with a catalyst and which preferably has a shell space through which the circulating heat transfer medium flows.
  • FIG. 1 shows a schematically simplified system scheme of a system according to the invention for producing vinyl chloride by catalytic thermal cleavage from 1,2-dichloroethane.
  • the plant comprises a reactor 1 to which a reactor inlet stream of 1,2-dichloroethane (EDC) is fed, for example via at least one line 2, which is pyrolyzed in the reactor 1 under the action of heat to form monomeric vinyl chloride (VCM), wherein In addition to the vinyl chloride, hydrogen chloride is formed.
  • EDC 1,2-dichloroethane
  • VCM monomeric vinyl chloride
  • the mentioned products of the process leave the reactor 1 in a reactor outlet stream 3.
  • the reactor 1 is bound in a circulating stream 4 of a heat transfer medium in such a way that heat is supplied to the reactor via the liquid heat transfer medium, for example a heat transfer oil, which preferably flows in countercurrent to the reaction medium, in order to bring the reaction medium flowing through the reactor to a temperature of for example 300 ° C to 400 ° C, at which the catalytic thermal cleavage of 1,2-dichloroethane to vinyl chloride in reactor 1 takes place.
  • a heat transfer medium for example a heat transfer oil
  • the circulating flow 4 of the heat transfer medium is explained in more detail below.
  • the line circuit 4 of the heat transfer medium includes a pump 5 to convey the heat transfer medium in the circuit, this first flowing through a first heating device 6 downstream of the pump 5, which is fired with a fossil fuel, for example, in order to heat the heat transfer medium. Thereafter, the heat transfer medium 4 flows through a second heating device 7 in which the heat transfer medium, provided that the second heating device 7 is in operation, can be heated with the help of thermal energy from the waste heat of a chemical plant, for example from a plant for the production of vinyl chloride.
  • the first heating device 6 and the second heating device 7 are arranged one behind the other in the conduit system of the heat transfer medium circulating flow 4 in the direction of flow and are thus connected in series.
  • both heating devices can also be connected in parallel to one another, that is to say that, unlike shown in FIG. 1, the two heating devices are integrated into a line system in such a way that the heat transfer medium can flow through at least one of the two heating devices at a time Bypassing the other heating device.
  • valves not shown in Figure 1 can be provided to switch the heating devices on and off or the lines in the line circuit 4 on cordon off suitable places.
  • one or more regulating devices can be provided (also not shown in FIG. 1) in order to regulate the respective heat output supplied by the first and / or the second heating device according to the need for heating the reaction medium in the reactor 1.
  • FIG. 1 Another variant, not shown in FIG. 1, comprises a device in which the reactor inlet stream 3 can be preheated, evaporated and superheated by means of the heat content of the stream 4, whereby these options do not necessarily have to be implemented, but can be implemented in any combination .

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, bei dem die für die thermische Spaltung erforderliche Wärme über ein flüssiges oder kondensierendes Wärmeträgermedium zugeführt wird, wobei erfindungsgemäß das Wärmeträgermedium (4) mindestens teilweise über Abwärme einer Anlage zur Verbrennung von flüssigen und/oder gasförmigen Rückständen einer Chemieanlage aufgeheizt wird. Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, umfassend mindestens einen Reaktor (1), in dem die thermische Spaltung erfolgt sowie mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung (6), mittels derer eine Erwärmung des Reaktionsmediums in dem Reaktor (1) mittels des Wärmeträgermediums erfolgt, wobei die Anlage weiterhin mindestens eine zweite mittels Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung (7) für die Erwärmung des Reaktionsmediums umfasst. Dies schafft die Möglichkeit, mindestens temporär die für die thermische Spaltung erforderliche Wärme aus preisgünstig verfügbarer Abwärme zur Verfügung zu stellen. Beispielsweise kann man temporär die Aufheizung des Wärmeträgermediums ausschließlich über die zweite mittels Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung (7) vornehmen, wobei es sich beispielsweise um Abwärme einer Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid handeln kann.

Description

Verfahren und Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid aus 1,2-Dichlorethan
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlo rid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, bei dem die für die thermische Spaltung erforderliche Wärme über ein flüssiges oder kon densierendes Wärmeträgermedium zugeführt wird. Gegenstand der vorlie genden Erfindung ist weiterhin eine Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, bei dem die für die thermische Spaltung erforderliche Wärme über ein flüssiges oder konden- sierendes Wärmeträgermedium zugeführt wird, umfassend mindestens einen
Reaktor, in dem die thermische Spaltung erfolgt sowie mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung, mittels derer eine Erwärmung des Reaktionsmediums in dem Reaktor mittels des Wärmeträgermediums erfolgt. Die thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan zur Herstellung von Vinylchlo rid, welches insbesondere zur Herstellung von Polyvinylchlorid benötigt wird, folgt der nachstehend wiedergegebenen Reaktionsgleichung (1):
Figure imgf000004_0001
Es handelt sich um eine endotherme Reaktion, wobei die Pyrolyse entweder katalysatorfrei in der Gasphase unter hohem Druck von 1 bis 3 MPa und bei einer Temperatur von 450 bis 600 °C erfolgen kann oder aber auch in katalyti schen Verfahren, die es erlauben, die Pyrolyse bei niedrigeren Temperaturen durchzuführen.
Stand der Technik
In der EP 264 065 Al wird beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan beschrieben, bei dem 1,2-Dichlorethan in einem ersten Behälter erwärmt wird, dann in einen zweiten Behälter überführt wird, indem es ohne weitere Erwärmung unter geringerem Druck als in dem ersten Behälter verdampft wird und das gasför mige 1,2-Dichlorethan in einen Spaltofen eingespeist wird, in dem die Spal tung zu Vinylchlorid und Chlorwasserstoff erfolgt. Die Temperatur des 1,2- Dichlorethans beträgt bei Verlassen des zweiten Behälters 220 °C bis 280 °C. In dem Spaltofen werden Rohre, in denen das 1,2-Dichlorethan thermisch gespalten wird, mittels eines fossilen Brennstoffs erhitzt. In der Strahlungszo ne des Spaltofens wird das gasförmige 1,2-Dichlorethan auf 525 °C bzw. 533 °C erhitzt.
In der EP 264 065 Al wird auch erwähnt, dass man zur Vorwärmung des flüs sigen, frischen 1,2-Dichlorethans ein Temperiermedium verwenden kann, das seinerseits in der Konvektionszone des Spaltofens mit dem Rauchgas, das die den Spaltofen heizenden Brenner erzeugen, erwärmt wird. Als Temperiermedium sind hierfür erhitzte hochsiedende Flüssigkeiten wie Mine ralöl, Siliconöl oder geschmolzenes Diphenyl geeignet. Jedoch erfolgt auf die se Weise nur eine Vorwärmung auf eine Temperatur von 150 bis 220 °C, wäh rend die Pyrolyse selbst bei Temperaturen von etwa 530 °C erfolgt. Bei diesem bekannten Verfahren ist es somit nicht vorgesehen, die Pyrolyse bei Tempera turen im Bereich von 300 bis 400 °C durchzuführen und die gesamte dabei notwendige Erwärmung mit Hilfe eines flüssigen Wärmeträgermediums vor zunehmen. In der Regel besteht ein Anlagenkomplex zur Produktion von Vinylchlorid aus einer Anlage zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan aus Ethen und Chlor („Direktchlorierung"), oder
einer Anlage zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan aus Ethen, Chlor wasserstoff und Sauerstoff („Oxichlorierung"),
einer Anlage zur destillativen Reinigung von 1,2-Dichlorethan, einer Anlage zur thermischen Spaltung des destillativ gereinigten 1,2- Dichlorethans zu Vinylchlorid und Chlorwasserstoff und
einer Anlage zur destillativen Abtrennung des Chlorwasserstoffs und nicht umgesetzen 1,2-Dichlorethans sowie zur Reinigung des Vinyl chlorids.
Der durch thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans gewonnene Chlorwas serstoff kann in die Oxichlorierungsanlage zurückgeführt und dort mit Ethen und Sauerstoff erneut zu 1,2-Dichlorethan umgesetzt werden.
Weiterhin kann der oben beschriebene Anlagenkomplex eine Anlage zur Ver brennung flüssiger und/oder gasförmiger chlorierter Kohlenwasserstoffe um fassen. Letztere fallen im Prozess der Herstellung von Vinylchlorid als Neben produkte an und werden hauptsächlich bei der destillativen Reinigung von 1,2-Dichlorethan abgetrennt. Der bei der Verbrennung dieser Substanzen ent stehende Chlorwasserstoff wird entweder als wässrige Salzsäure an andere Produktionsprozesse abgegeben oder ebenfalls in die Oxichlorierungsanlage zurückgeführt. Die Abwärme der Verbrennung wird bei bestehenden Verfah ren zur Dampferzeugung genutzt.
Bei dem in der DE 102 52 891 Al beschriebenen Verfahren zur Spaltung von 1,2-Dichlorethan in Vinylchlorid und Chlorwasserstoff wird ein Katalysator verwendet, der es erlaubt, die Betriebstemperatur bei der endothermen Spal tung zu senken. Jedoch wird auch bei diesem Verfahren der Rohrreaktor mit einem Primärenergieträger wie Öl oder Gas befeuert, wobei der Ofen in eine Strahlungszone und eine Konvektionszone aufgeteilt ist. In der Strahlungszone wird die für die Pyrolyse erforderliche Wärme vor allem durch Strahlung der brennerbeheizten Ofenwände auf das Reaktionsrohr übertragen. In der Kon vektionszone wird der Energieinhalt der heißen, aus der Strahlungszone aus- tretenden Rauchgase durch konvektive Wärmeübertragung genutzt, wodurch das 1,2-Dichlorethan als Edukt der Pyrolysereaktion vorgewärmt, verdampft oder überhitzt werden kann.
Aus dem Stand der Technik sind diverse Maßnahmen zur Energieeinsparung bzw. Wärmerückgewinnung in Anlagen zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan bekannt. Solche Maßnahmen führen zu einer deutlichen Senkung der Be triebskosten und tragen damit ganz wesentlich zur Wirtschaftlichkeit der An lage sowie zur Verringerung des C02-Ausstoßes der Anlage bei. Dies sind bei spielsweise Maßnahmen, welche die Reaktionswärme der exothermen Reak tionsschritte nutzen, um Wärmesenken im Prozess zu beheizen. In der WO 2014/108159 Al werden verschiedene bekannte Maßnahmen zur Wärme rückgewinnung in Anlagen zur Herstellung von Vinylchlorid aufgezählt und dabei die entsprechenden Literaturstellen genannt.
In der EP 0 225 617 Al wird ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan beschrieben, wobei erwähnt wird, dass bei der Durchführung dieses Verfahrens in einigen Fällen eine Rückgewinnung von Abwärme aus den Rauchgasen einer Spaltofenbefeue rung unter Erzeugung von Wasserdampf vorgesehen ist. Wegen der relativ niedrigen Rauchgastemperatur sind derartige Verfahren jedoch wenig wirt schaftlich. Die thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans erfolgt auch bei diesem Verfahren bei vergleichsweise hohen Temperaturen. Zunächst wird das Edukt vorgewärmt auf etwa 243 °C, dann teils durch Entspannen und teils durch Beaufschlagen mit Dampf verdampft und danach in einem Spaltofen bei Temperaturen zwischen 435 °C und 497 °C ohne Verwendung eines Katalysa tors thermisch gespalten. Eine Aufheizung mittels eines Wärmeträgeröls ist nicht vorgesehen und bei diesen Temperaturen auch nicht möglich.
In der EP 0 002 021 Al wird ein Verfahren zur katalytischen Dehydrohalogenierung von 1,2-Dichlorethan zu Vinylchlorid beschrieben, bei dem man zeolithische Katalysatoren verwendet, die mit einer Lewis-Säure behandelt wurden. Bei Verwendung derartiger Katalysatoren gelingt es, die Reaktion bei erhöhtem Druck und Temperaturen im Bereich von 200 °C bis 400 °C und somit erheblich niedrigeren Temperaturen als bei der herkömmli chen Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan durchzuführen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Ver fahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch thermische Spaltung von 1,2- Dichlorethan zur Verfügung zu stellen, bei dem eine Verringerung der Be triebskosten erzielt wird.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe liefert ein Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß wird das flüssige oder kondensierende Wärmeträgermedi um zumindest temporär und/oder mindestens teilweise oder vollständig mit tels der Abwärme einer Anlage zur Verbrennung von flüssigen und/oder gas förmigen Rückständen einer Chemieanlage aufgeheizt. Dies schafft die Mög lichkeit, mindestens temporär die für die thermische Spaltung erforderliche Wärme aus preisgünstig verfügbarer Abwärme zur Verfügung zu stellen. Durch Verwendung von Katalysatoren zur thermischen Spaltung von 1,2- Dichlorethan kann der Temperaturbereich, in dem die Reaktion stattfindet so weit zu niedrigeren Temperaturen, insbesondere im Bereich von etwa 200 °C bis etwa 400 °C verschoben werden, so dass der Reaktor, statt wie bisher durch Direktbefeuerung mit fossilen Brennstoffen, mittels eines Wärmeträ germediums beheizt werden kann. Als Reaktor kann statt eines Spaltrohrofens beispielsweise ein Rohrbündel-Wärmeüberträger verwendet werden, bei dem die Rohre mit Katalysator gefüllt sind und der Mantelraum von dem vorzugs weise im Kreislauf geführten Wärmeträgermedium durchströmt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird die für die Reaktion benötigte Wärme mindestens temporär und/oder mindestens teilweise durch Erwärmung des Wärmeträgermediums mittels der Abwärme einer Chemieanlage zur Verfügung gestellt. Diese bevor zugte Variante des Verfahrens sieht vor, dass man im Regelfall über eine erste mittels beispielsweise fossiler Brennstoffe beheizbare Beheizungsvorrichtung die für die Reaktion erforderliche Wärme zur Verfügung stellt, jedoch eine zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung vorhanden ist, die man zumindest zeitweise nutzen kann. In diesen Fällen kann man die erste Beheizungsvorrichtung drosseln oder gegebenenfalls für einen gewissen Zeit- raum vollständig herunterfahren oder das Wärmeträgermedium so führen, dass es die erste Beheizungsvorrichtung strömungstechnisch umgeht.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird die für die Reaktion benötigte Wärme mindestens temporär teilwei se mittels der Abwärme einer Anlage zur Verbrennung von flüssigen und/oder gasförmigen chlorierten Kohlenwasserstoffen, wie sie in einer Anlage zur Her stellung von Vinylchlorid als Nebenprodukte anfallen, zur Verfügung gestellt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird das flüssige oder kondensierende Wärmeträgermedium zumindest temporär teilweise durch Verbrennung mindestens eines Brennstoffs und teilweise durch Erwärmung mittels der Abwärme einer Chemieanlage aufge heizt. Die Verwendung eines flüssigen oder kondensierenden Wärmeträger mediums für die Bereitstellung der gesamten Reaktionswärme, die man zur pyrolytischen Spaltung des 1,2-Dichlorethans benötigt, wird dadurch möglich, dass man die Reaktion in Gegenwart geeigneter Katalysatoren durchführt, die eine erhebliche Absenkung der Reaktionstemperatur gegenüber herkömmli chen Verfahren ohne Katalyse ermöglichen. Bei Verwendung derartiger Kata lysatoren kann die Reaktion beispielsweise von den bei herkömmlichen Ver fahren üblichen Temperaturen in der Größenordnung von etwa 430 °C bis etwa 530 °C auf Temperaturen im Bereich von insbesondere etwa 200 °C bis 400 °C abgesenkt werden. Eine Aufheizung auf Temperaturen in diesem Be reich ist beispielsweise bei Verwendung eines Wärmeträgeröls oder gegebe nenfalls einer Salzschmelze möglich. Als Katalysator kommen zum Beispiel Substanzen in Betracht, wie sie in der oben erwähnten EP 0 002 021 Al ge nannt sind.
Ein Verfahren zur rein thermischen (unkatalysiert in einem Pyrolyseofen) oder thermisch-katalytischen EDC-Spaltung (unter Wärmezufuhr bei Verwendung eines Katalysators) besteht in der Regel aus den Teilschritten:
- Vorwärmung flüssigen 1,2-Dichlorethans bis zur Verdampfungstempe ratur bei dem jeweils gegebenen Druck
- Verdampfung des vorgewärmten 1,2-Dichlorethans - gegebenenfalls Überhitzung des dampfförmigen 1,2-Dichlorethans bis zum Bereich der Reaktionstemperatur (falls die vorherige Verdamp fung nicht im Bereich der Reaktionstemperatur stattfand)
Spaltungsreaktion (rein thermisch oder thermisch unter Einsatz eines Katalysators) unter Wärmezufuhr.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, das neben der Beheizung der katalytisch-thermischen Spaltungsreaktion durch ein flüssiges oder kondensie rendes Wärmeträgermedium auch die Beheizung der vorgelagerten Vorwärmung, Verdampfung oder Überhitzung des 1,2-Dichlorethans durch dieses Wärmeträgermedium ermöglicht. Dabei müssen nicht zwingend alle diese Schritte mittels des Wärmeträgermediums beheizt werden. Das erfin dungsgemäße Verfahren umfasst die Beheizung zumindest eines bis hin zu beliebigen Kombinationen der oben angeführten Teilschritte, wobei die ein zelnen Teilschritte wiederum (apparativ) in einzelne Schritte unterteilt sein können.
„Beheizung" im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens bedeutet die Über tragung von Wärme an den Ausgangsstoff 1,2-Dichlorethan und/oder das Reaktionsgemisch durch ein Wärmeträgermedium. Dabei kann der Ausgangs stoff 1,2-Dichlorethan erwärmt, verdampft oder überhitzt werden. Dem Reak tionsgemisch im Reaktor kann Wärme auf gleichbleibendem Temperaturni veau (isotherme Reaktionsführung) zugeführt werden. Das Reaktionsgemisch kann sich auch weiter erwärmen, wobei die durch die Beheizung zugeführte Wärme teilweise zur Deckung des Reaktionswärmebedarfs und teilweise zur weiteren Aufheizung des Reaktionsgemisches verwendet wird. Schließlich kann die Wärmezufuhr zum Reaktionsgemisch durch Beheizung so eingestellt werden, dass zur Deckung des Reaktionswärmebedarfs zumindest teilweise der fühlbare Wärmeinhalt des Reaktionsgemisches verwendet wird und sich das Reaktionsgemisch im Reaktor im Vergleich zur Reaktoreintrittstemperatur abkühlt. Die Beheizung und auch die Übertragung von Wärme an den Aus gangsstoff 1,2-Dichlorethan erfolgt durch ein flüssiges Wärmeträgermedium unter Abkühlung des Wärmeträgermediums bzw. unter Abnahme dessen fühlbaren Wärmeinhalts und/oder durch ein kondensierendes Wärmeträger medium, das vorher mittels einer Beheizungsvorrichtung verdampft wurde. Beheizungsvorrichtungen für das Wärmeträgermedium im Sinne des erfin dungsgemäßen Verfahrens sind einerseits Vorrichtungen (Beheizer und/oder Verdampfer oder Vorrichtungen, in denen eine Beheizer - und eine Verdampferfunktion kombiniert sind), die mittels eines fossilen Brennstoffs wie Heizöl oder vorzugsweise Erdgas beheizt werden können. Andererseits sind dies mittels der Abwärme einer Anlage zur Verbrennung von Nebenpro dukten einer Chemieanlage, vorzugsweise einer Anlage zur Verbrennung von Nebenprodukten eines Anlagenkomplexes zur Herstellung von Vinylchlorid beheizte Wärmeübertragungsvorrichtungen (Beheizer und/oder Verdampfer oder Vorrichtungen, in denen eine Beheizer- und eine Verdampferfunktion kombiniert sind). Dem Fachmann sind solche Vorrichtungen bekannt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens werden zur Aufheizung des flüssigen oder kondensierenden Wärmeträ germediums mindestens eine erste durch Verbrennung mindestens eines Brennstoffs betriebene Beheizungsvorrichtung sowie zusätzlich mindestens eine zweite über die Abwärme einer Anlage zur Verbrennung von Nebenpro dukten einer Chemieanlage betriebene Beheizungsvorrichtung verwendet.
In der Regel kann der Wärmebedarf einer Anlage zur katalytisch-thermischen Spaltung von 1,2-Dichlorethan nur teilweise durch die Verbrennung von Ne benprodukten des Anlagenkomplexes zur Herstellung von Vinylchlorid ge deckt werden. In einer bevorzugten Betriebsweise wird das Wärmeträgerme dium daher zunächst mittels der Abwärme der Verbrennung von Nebenpro dukten beheizt und die restliche erforderliche Wärmemenge wird durch Ver brennung eines fossilen Brennstoffs in einer zweiten Beheizungsanlage zuge führt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird das flüssige oder kondensierende Wärmeträgermedium in einem Kreislauf geführt und in diesen Kreislauf sind die mindestens eine erste über Verbrennung eines fossilen Brennstoffs Beheizungsvorrichtung und die min destens eine zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung einge bunden. Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens sind mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung und mindestens eine zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung in dem Kreislauf in Reihe geschaltet. Das Wärmeträgermedium durchströmt dann in einem Lei tungskreislauf erst die zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrich tung und danach stromabwärts von dieser die erste Beheizungsvorrichtung oder aber diese beiden Beheizungsvorrichtungen werden in umgekehrter Rei henfolge durchströmt. Alternativ dazu ist es aber auch möglich die beiden Beheizungsvorrichtungen quasi in Parallelschaltung anzuordnen, das heißt der Leitungskreislauf, in den die Beheizungsvorrichtungen eingebunden sind, ist so verschaltet und die entsprechenden Leitungen lassen sich beispielsweise über Ventile so absperren, dass die zweite Beheizungsvorrichtung von dem Wärmeträgermedium durchströmt werden kann, ohne dass dieses auch die erste Beheizungsvorrichtung durchströmt sowie gegebenenfalls umgekehrt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird das Wärmeträgermedium in einem Kreislauf gefördert, in den ein Reaktor eingebunden ist, in dem die katalytische thermische Spaltung von 1,2- Dichlorethan durchgeführt wird, wobei ein Wärmetausch zwischen dem Reak tionsmedium des Reaktors und dem Wärmeträgermedium erfolgt.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird das Wärmeträgermedium in dem Kreislauf im Gegenstrom zur Strömung des Reaktionsmediums durch den Reaktor gefördert. Diese Variante ist für eine effektive Wärmeübertragung vorteilhaft. Alternativ dazu ist aber gegebenenfalls auch eine Strömung des Wärmeträgermediums im Gleich strom zur Strömung des Reaktionsmediums möglich.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird die zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung min destens temporär mittels der Abwärme einer Anlage zur Verbrennung der Nebenprodukte einer Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid betrieben. Bei dieser Variante ergibt sich der Vorteil, dass die Abwärme quasi aus einem An lagenteil des gleichen Anlagenkomplexes verwendet wird und somit die Ener giebilanz des Verfahrens verbessert werden kann. Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird die zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung per manent bei Volllast betrieben. Der Rest der für die thermische Spaltung erfor derlichen Energie kann dem Wärmeträgermedium durch eine mittels fossilen Brennstoffen beheizte Beheizungsanlage zugeführt werden. Bei dieser Varian te des Verfahrens ist vorgesehen, dass sich die zweite über Abwärme betrie bene Beheizungsvorrichtung bevorzugt dauerhaft auf Betriebstemperatur befindet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfah rens wird die thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans in einem Tempera turbereich von 200 °C bis 400 °C durchgeführt. Dies ist ein bevorzugter Tem peraturbereich, welcher sich mit flüssigen Wärmeträgermedien, beispielswei se Wärmeträgerölen ohne weiteres realisieren lässt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist weiterhin eine Anlage zur Herstel lung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2- Dichlorethan, bei der bevorzugt die für die Vorwärmung, Verdampfung und Überhitzung sowie für die thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans erfor derliche Wärme über ein flüssiges oder kondensierendes Wärmeträgermedi um zugeführt wird, umfassend mindestens einen Reaktor, in dem die thermi sche Spaltung erfolgt sowie mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung, mittels derer eine Erwärmung des Reaktionsmediums in dem Reaktor mittels des flüssigen Wärmeträgermediums erfolgt, wobei die Anlage erfindungsge mäß weiterhin mindestens eine zweite über Abwärme betriebene Behei zungsvorrichtung für die Erwärmung des Reaktionsmediums umfasst. In die sem Fall ist es bevorzugt, dass die zweite mit Abwärme betriebene Behei zungsvorrichtung zuerst von dem Wärmeträgermedium durchströmt wird. Der Rest der erforderlichen Wärme für die Spaltung des 1,2-Dichlorethans, aber auch für dessen Vorwärmung, um dieses zu Verdampfen und/oder zu Überhitzen, kann durch eine mittels fossilen Brennstoffen beheizte Behei zungsanlage zugeführt werden.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Reaktor in einen Kreislauf des Wärmeträgermediums eingebunden ist, wobei in den Kreislauf weiterhin mindestens die zweite über Abwärme betriebene Behei zungsvorrichtung eingebunden ist.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung ist in den Kreislauf des Wärmeträgermediums mindestens eine erste über einen Brennstoff betriebe ne Beheizungsvorrichtung und weiterhin mindestens eine zweite über Ab wärme betriebene Beheizungsvorrichtung eingebunden. Dabei ist die Reihen folge der Durchströmung bevorzugt so, dass zunächst die zweite Beheizungs vorrichtung durchströmt wird. Die hier verwendeten Bezeichnungen„erste" bzw.„zweite" Beheizungsvorrichtung bezeichnen somit nur die funktionell unterschiedliche Art der Beheizungsvorrichtungen, legen jedoch nicht die Rei henfolge deren Durchströmung durch das Wärmeträgermedium fest.
Gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung umfasst der Kreislauf des Wärmeträgermediums eine in ein Leitungssystem eingebundene Pumpe, mindestens eine erste über einen Brennstoff betriebene Beheizungsvorrich tung, mindestens eine zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrich tung und den Reaktor, wobei Mittel zur Übertragung von Wärme von dem Wärmeträgermedium auf ein den Reaktor durchströmendes oder im Reaktor befindliches Reaktionsmedium vorgesehen sind.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in dem Kreislauf des Wärmeträgermediums die erste über einen Brennstoff betriebene Behei zungsvorrichtung und die zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvor richtung in Reihe oder alternativ dazu parallel angeordnet sind.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Reaktor ei nen Rohrbündel-Wärmeüberträger umfasst, dessen Rohre mit einem Kataly sator befüllt sind und welcher vorzugsweise einen Mantelraum aufweist, wel cher von dem im Kreislauf geführten Wärmeträgermedium durchströmt wird.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben.
Dabei zeigt: Figur 1 ein schematisch vereinfachtes Anlagenschema einer erfindungsgemä- ßen Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung aus 1,2-Dichlorethan.
Nachfolgend wird auf die Figur 1 Bezug genommen und anhand dieser wird eine beispielhafte Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert. Die Darstellung gemäß Figur 1 ist schematisch stark verein facht und es sind nur diejenigen Anlagenkomponenten dargestellt, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung von Bedeutung sind. Die Anlage umfasst einen Reaktor 1, dem beispielsweise über wenigstens eine Leitung 2 ein Reak tor-Eintrittsstrom von 1,2-Dichlorethan (EDC) zugeführt wird, welches in dem Reaktor 1 unter Einwirkung von Wärme zu monomerem Vinylchlorid (VCM) pyrolysiert wird, wobei neben dem Vinylchlorid Chlorwasserstoff entsteht. Die genannten Produkte des Verfahrens verlassen den Reaktor 1 in einem Reak tor-Austrittsstrom 3.
Der Reaktor 1 ist in einen Kreislaufstrom 4 eines Wärmeträgermediums ein gebunden, derart, dass dem Reaktor Wärme über den vorzugsweise im Gegenstrom zum Reaktionsmedium strömenden flüssigen Wärmeträger, bei spielsweise ein Wärmeträgeröl, zugeführt wird, um das den Reaktor durch strömende Reaktionsmedium auf eine Temperatur von beispielsweise 300 °C bis 400 °C aufzuheizen, bei der die katalytische thermische Spaltung des 1,2- Dichlorethans zu Vinylchlorid im Reaktor 1 erfolgt.
Nachfolgend wird der Kreislaufstrom 4 des Wärmeträgermediums näher er läutert. Der Leitungskreislauf 4 des Wärmeträgers umfasst eine Pumpe 5, um das Wärmeträgermedium im Kreislauf zu fördern, wobei dieses stromabwärts der Pumpe 5 zunächst eine erste Beheizungsvorrichtung 6 durchströmt, wel che beispielsweise mit einem fossilen Brennstoff befeuert wird, um so das Wärmeträgermedium aufzuheizen. Danach durchströmt das Wärmeträger medium 4 eine zweite Beheizungsvorrichtung 7, in welcher das Wärmeträ germedium, sofern die zweite Beheizungsvorrichtung 7 in Betrieb ist, mit Hilfe von Wärmeenergie aus der Abwärme einer Chemieanlage, beispielsweise aus einer Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid erwärmt werden kann. Die erste Beheizungsvorrichtung 6 und die zweite Beheizungsvorrichtung 7 sind in dem Ausführungsbeispiel im Leitungssystem des Wärmeträgermedi- um-Kreislaufstroms 4 in Strömungsrichtung hintereinander angeordnet und somit in Reihe geschaltet. Alternativ dazu können aber beide Beheizungsvor richtungen auch zueinander parallel geschaltet sein, das heißt, dass anders als in Figur 1 dargestellt, die beiden Beheizungsvorrichtungen so in ein Leitungs system eingebunden sind, dass das Wärmeträgermedium zumindest auch jeweils nur eine der beiden Beheizungsvorrichtungen durchströmen kann, unter Umgehung der jeweils anderen Beheizungsvorrichtung.
Bei der in Figur 1 dargestellten Variante mit Anordnung beider Beheizungsvor richtungen in Reihe und auch bei der nicht dargestellten Variante mit Parallel schaltung können in Figur 1 nicht eingezeichnete Ventile vorgesehen sein, um die Beheizungsvorrichtungen zu- und abzuschalten bzw. die Leitungen im Lei tungskreislauf 4 an geeigneten Stellen abzusperren. Außerdem können eine oder mehrere Regeleinrichtungen vorgesehen sein (ebenfalls in Figur 1 nicht dargestellt), um die jeweils von der ersten und/oder der zweiten Beheizungs vorrichtung gelieferte Wärmeleistung entsprechend dem Bedarf für die Auf heizung des Reaktionsmediums im Reaktor 1 zu regeln.
Eine weitere, in Figur 1 nicht dargestellte Variante umfasst eine Vorrichtung, bei der der Reaktor-Eintrittsstrom 3 mittels des Wärmeinhalts des Stromes 4 vorgewärmt, verdampft und überhitzt werden kann, wobei diese Optionen nicht zwingend alle realisierten müssen, sondern in beliebigen Kombinationen realisiert werden können.
Bezugszeichenliste
1 Reaktor
2 Reaktor-Eintrittsstrom
3 Reaktor-Austrittsstrom
4 Wärmeträgermedium-Kreislaufstrom
5 Umwälzpumpe
6 erste Beheizungsvorrichtung
7 zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermi sche Spaltung von 1,2-Dichlorethan, bei dem die für die thermische Spaltung erforderliche Wärme über ein flüssiges oder kondensierendes Wärmeträgermedium zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (4) zumindest temporär und/oder mindestens teilweise oder vollständig mittels der Abwärme einer Anlage zur Ver brennung von flüssigen und/oder gasförmigen Rückständen einer Che mieanlage aufgeheizt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Wärmeträgermediums (4) das 1,2-Dichlorethan vorgewärmt und/oder verdampft und/oder überhitzt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium zumindest temporär und/oder mindes tens teilweise durch Verbrennung mindestens eines Brennstoffs und teilweise durch Erwärmung über Abwärme aufgeheizt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufheizung des flüssigen Wärmeträgermediums mindestens ei ne erste durch Verbrennung mindestens eines Brennstoffs betriebene Beheizungsvorrichtung (6) sowie zusätzlich mindestens eine zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung (7) verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärme trägermedium (4) in einem Kreislauf geführt wird und in diesen Kreislauf die mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung (6) und die mindes tens eine zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung (7) eingebunden sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine erste Beheizungsvorrichtung (6) und mindestens eine zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung (7) in dem Kreislauf in Reihe geschaltet sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium (4) in einem Kreislauf gefördert wird, in den ein Reaktor (1) eingebunden ist, in dem die katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan durchgeführt wird, wobei ein Wärme tausch zwischen dem Reaktionsmedium des Reaktors (1) und dem Wärmeträgermedium erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärme trägermedium (4) in dem Kreislauf im Gegenstrom zur Strömung des Reaktionsmediums durch den Reaktor (1) gefördert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite über Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung (7) mindestens temporär mittels aus der Abwärme einer Anlage zur Herstel lung von Vinylchlorid gewonnener Energie betrieben wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Spaltung des 1,2-Dichlorethans in einem Tempera turbereich von 200 °C bis 400 °C durchgeführt wird.
11. Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid durch katalytische thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan, bei der die für die Vorwärmung, Ver dampfung, Überhitzung und/oder die thermische Spaltung des 1,2- Dichlorethans erforderliche Wärme über ein flüssiges oder kondensie rendes Wärmeträgermedium zugeführt wird, umfassend mindestens ei nen Reaktor (1), in dem die thermische Spaltung erfolgt sowie mindes tens eine erste Beheizungsvorrichtung (6), mittels derer eine Erwär mung des Reaktionsmediums in dem Reaktor mittels des Wärmeträ germediums (4) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage wei terhin mindestens eine zweite mittels Abwärme einer Anlage zur Ver brennung von flüssigen und/oder gasförmigen Rückständen einer Che- mieanlage betriebene Beheizungsvorrichtung (7) für die Erwärmung des Reaktionsmediums umfasst.
12. Anlage nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor in einen Kreislauf des Wärmeträgermediums (4) eingebunden ist, wobei in den Kreislauf weiterhin mindestens die zweite mittels Abwärme betrie bene Beheizungsvorrichtung (7) eingebunden ist.
13. Anlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kreislauf des Wärmeträgermediums (4) mindestens eine erste über einen Brenn stoff betriebene Beheizungsvorrichtung (6) und weiterhin mindestens eine zweite mittels Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung (7) ein gebunden ist.
14. Anlage nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreislauf des Wärmeträgermediums (4) eine in ein Leitungssys tem eingebundene Pumpe (5), mindestens eine erste über einen Brenn stoff betriebene Beheizungsvorrichtung (6), mindestens eine zweite mit tels Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung (7) und den Reaktor (1) umfasst, wobei Mittel zur Übertragung von Wärme von dem Wärme trägermedium (4) auf ein den Reaktor (1) durchströmendes Reaktions medium vorgesehen sind.
15. Anlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kreislauf des Wärmeträgermediums (4) die erste über einen Brennstoff betriebene Beheizungsvorrichtung (6) und die zweite mittels Abwärme betriebene Beheizungsvorrichtung (7) in Reihe oder parallel angeordnet sind.
16. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 15 dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktor (1) einen Rohrbündel-Wärmeüberträger umfasst, bei dem die Rohre mit Katalysator gefüllt sind, wobei vorzugsweise ein Mantelraum des Reaktors (1) von dem im Kreislauf geführten Wärme trägermedium durchströmt wird.
17. Anlage nach einem der Ansprüche 11 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kreislauf des Wärmeträgermediums wenigstens eine Vor- richtung zur Vorwärmung und/oder Verdampfung und/oder Überhit zung des 1,2-Dichlorethans eingebunden ist.
PCT/EP2020/061203 2019-04-30 2020-04-22 Verfahren und anlage zur herstellung von vinylchlorid aus 1,2-dichlorethan WO2020221640A1 (de)

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US17/607,262 US11845706B2 (en) 2019-04-30 2020-04-22 Method and plant for preparing vinyl chloride from 1,2-dichloroethane
KR1020217039319A KR102722020B1 (ko) 2019-04-30 2020-04-22 1,2-디클로로에탄으로부터 비닐 클로라이드를 제조하기 위한 방법 및 플랜트
EP20729945.4A EP3962886A1 (de) 2019-04-30 2020-04-22 Verfahren und anlage zur herstellung von vinylchlorid aus 1,2-dichlorethan
JP2021564858A JP7403557B2 (ja) 2019-04-30 2020-04-22 １，２－ジクロロエタンから塩化ビニルを製造するための方法およびプラント
MX2021013079A MX2021013079A (es) 2019-04-30 2020-04-22 Procedimiento e instalacion para la produccion de cloruro de vinilo a partir de 1,2-dicloroetano.
CN202080032224.4A CN114127034A (zh) 2019-04-30 2020-04-22 由1,2-二氯乙烷制备氯乙烯的方法和装置
BR112021021642A BR112021021642A2 (pt) 2019-04-30 2020-04-22 Processo e instalação para a produção de cloreto de vinila a partir de 1,2-dicloroetano
ZA2021/07806A ZA202107806B (en) 2019-04-30 2021-10-14 Method and plant for preparing vinyl chloride from 1,2-dichloroethane

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU102998B1 (de) * 2022-08-29 2024-02-29 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Verfahren und Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid aus 1,2-Dichlorethan
WO2024046801A1 (de) * 2022-08-29 2024-03-07 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und anlage zur herstellung von vinylchlorid aus 1,2-dichlorethan

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1468827A1 (de) * 1964-08-05 1969-12-11 Pechiney Saint Gobain Indirekt beheizter Reaktor,vorzugsweise zur Krackung von Dichloraethan
EP0002021A1 (de) 1977-11-18 1979-05-30 The B.F. GOODRICH Company Verfahren zur katalytischen Dehydrohalogenierung
EP0225617A1 (de) 1985-12-06 1987-06-16 Wacker-Chemie GmbH Verbessertes Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan
EP0264065A1 (de) 1986-10-10 1988-04-20 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan
DE10252891A1 (de) 2002-11-12 2004-05-27 Uhde Gmbh Verfahren zur Herstellung ungesättigter halogenhaltiger Kohlenwasserstoffe sowie dafür geeignete Vorrichtung
WO2014108159A1 (de) 2013-01-10 2014-07-17 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren zur wärmerückgewinnung in vinylchlorid-monomeranlagen oder im anlagenverbund dichlorethan/vinylchlorid und dafür geeignete vorrichtung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3061238D1 (en) * 1979-02-23 1983-01-13 Hoechst Ag Process for the recovery of pyrolysis energy in the preparation of vinyl chloride by incomplete thermal splitting of 1,2-dichloroethane
JPS6013006B2 (ja) * 1981-02-26 1985-04-04 日立造船株式会社 塩ビモノマ−の製造における廃熱回収方法
DE3702438A1 (de) * 1987-01-28 1988-08-11 Hoechst Ag Verfahren zur herstellung von vinylchlorid durch thermische spaltung von 1,2-dichlorethan
JP3804690B2 (ja) * 1996-03-11 2006-08-02 鹿島塩ビモノマー株式会社 １，２−ジクロロエタンの熱分解工程における熱回収方法及び熱回収装置
DE102008048526A1 (de) * 2008-09-23 2010-04-01 Uhde Gmbh Verfahren zur Nutzung der im Herstellungsprozess von 1,2-Dichlorethan aus Ethylen in einem Wirbelschichtreaktor anfallenden Reaktionswärme
DE102008049262B4 (de) * 2008-09-26 2016-03-17 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von ethylenisch ungesättigten halogenierten Kohlenwasserstoffen
DE102011120479A1 (de) * 2011-12-08 2013-06-13 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren zur Wärmerückgewinnung in Vinylchlorid-Monomeranlagen oder im Anlagenverbund Vinylchlorid / Polyvinylchlorid und dafür geeignete Vorrichtung
DE102012007339A1 (de) * 2012-04-13 2013-10-17 Thyssenkrupp Uhde Gmbh Verfahren zur Wärmerückgewinnung in Vinylchlorid-Monomeranlagen oder im Anlagenverbund Vinylchlorid / Polyvinylchlorid und dafür geeignete Vorrichtung
EP2712857A1 (de) * 2012-09-26 2014-04-02 Solvay SA Verfahren zur Herstellung von EDC oder VCM ausgehend von Ethanol

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1468827A1 (de) * 1964-08-05 1969-12-11 Pechiney Saint Gobain Indirekt beheizter Reaktor,vorzugsweise zur Krackung von Dichloraethan
EP0002021A1 (de) 1977-11-18 1979-05-30 The B.F. GOODRICH Company Verfahren zur katalytischen Dehydrohalogenierung
EP0225617A1 (de) 1985-12-06 1987-06-16 Wacker-Chemie GmbH Verbessertes Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan
EP0264065A1 (de) 1986-10-10 1988-04-20 Hoechst Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Vinylchlorid durch thermische Spaltung von 1,2-Dichlorethan
DE10252891A1 (de) 2002-11-12 2004-05-27 Uhde Gmbh Verfahren zur Herstellung ungesättigter halogenhaltiger Kohlenwasserstoffe sowie dafür geeignete Vorrichtung
WO2014108159A1 (de) 2013-01-10 2014-07-17 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren zur wärmerückgewinnung in vinylchlorid-monomeranlagen oder im anlagenverbund dichlorethan/vinylchlorid und dafür geeignete vorrichtung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LU102998B1 (de) * 2022-08-29 2024-02-29 Thyssenkrupp Ind Solutions Ag Verfahren und Anlage zur Herstellung von Vinylchlorid aus 1,2-Dichlorethan
WO2024046801A1 (de) * 2022-08-29 2024-03-07 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren und anlage zur herstellung von vinylchlorid aus 1,2-dichlorethan

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