Способ получения винилхлорида

 

Изобретение относится к циклическим ненасыщенным соединениям, в частности к получению винилхлорида, который используется при получении полимерных материалов. Цель - повышение степени расщепления 1,2-дихлорэтана и сокращение энергозатрат. Получение включает испарение жидкого 1,2-дихлорэтана при 202 - 275°С, подачу испаренного 1,2-дихлорэтана для термического отщепления хлористого водорода в пиролизную печь, имеющую зоны излучения и конвекции. Из зоны конвекции выходит горячий винилхлоридсодержащий газ. Испаренный 1,2-дихлорэтан, содержащий минимально 95 мас.% 1,2-дихлорэтана, дополнительно косвенно нагревают до 290 - 367°С горячим винилхлоридсодержащим газом с 480 - 523°С и давлением 0,63 - 2,1 МПа в теплообменнике. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s С 07 С 21/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ВЖ00631:

1Ю Лло-. 7ИФР.". . 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

-":-! БЛ! 1О Г. (21) 4355075/04 (22) 27.01.88 (31) P 3702438.8 (32) 28.01.87 (33) 0Е (46) 23,07.91. Бюл, М 27 (71) Хехст АГ и Уде ГмбХ (0Е) (72) Герхард Линк, Вальтер Фрелих, Райнхард Крумбек, Георг Прантль и Иво Шаффельхофер (ОЕ) (53) 547.4.12.2.07 (088.8) (56) Патент СССР N .591132, кл. С 07 С 21/06, опублик, 1974. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛХУ;ОРИДА (57) Изобретение относится к циклическим ненасыщенным соединениям, в частности

Изобретение относится к способу получения винилхлорида термическим расщеплением 1,2-дихлорэтана, который находит применение как мономер при получении полимерных материалов, Целью изобретения является повышение степени расщепления 1,2-дихлорэтана и сокращение энергозатрат, На фиг,1 — 4 схематично представлено устройство для осуществления способа, Пример 1. Из сборника для подачи насосом (перекачки) 1 (фиг.1) ежечасно отводят 826 кг жидкого продукта с содержанием

1,2-дихлорэтана 99,3 мас.% с температурой 130 С и с помощью насоса 2 при 125 С эакачивают в конвекционную зону 3 реакционной печи. При 260 С продукт, содержащий 1,2-дихлорзтан, полностью испаряется, .„.. ЖÄÄ 1665874 АЗ

/ к получению винилхлорида, который используется при получении полимерных материалов. Цель — повышение степени расщепления 1,2-дихлорэтана и сокращение энергозатрат. Получение включает испарение жидкого 1,2-дихлорэтана при

202 — 275 С, подачу испаренного 1,2-дихлорэтана для термического отщепления хлористого водорода в пиролизную печь, имеющую зоны излучения и конвекции.

Из зоны конвекции выходит горячий винилхлоридсодержащий газ. Испаренный 1,2дихлорэтан, содержащий минимально 95 мас.% 1,2-дихлорэтана, дополнительно косвенно нагревают до 290 — 367 С горячим винилхлоридсодержащим газом с температурой 480 — 523 С и давлением 0,63—

2,1 МПа втеплообменнике. 2 з,п, ф-лы,4 ил, газообразным выводится из конвекционный зоны через трубопровод 4, вне печи в теплообменнике 5 нагревается до 350 С и по трубопроводу 6 вводится в зону излучения реакционной печи. Зона 7 излучения обогревается благодаря четырем расположенным друг над другом рядам горелок, в которые через трубопровод 8 подается

0,0876 нм горючего (метана) на 1 кг получаемого винилхлорида. В зоне 7 излучения большая часть 1,2-дихлорэтана.термически расщепляется до винилхлорида и хлороводорода. Горячая, с температурой 518 С, содержащая винилхлорид газовая смесь, которая выходит из зон 7 расщепления, по трубопроводу 9 подается в теплообменник

5 и покидает его по трубопроводу 10 с температурой 433 С. По трубопроводу 10 газ, 1665874 вводится в теплообменник 11 и выходит из него с темпсратурой 220 С через трубопро- . вод 12. В теплообменник 11 по трубопрово40

50 содержащий винилхлорид, попадает в следующий теплообменник 11, из которого он выходит с температурой 220 С через трубопровод 12. Затем его, как обычно, охлаждают и перегоняют, Давление, с которым содержащий винилхлорид горячий газ выходит по трубопроводу 9 из зоны 7 излучения, составляет 1,8 МПа, Он поступает в голо( вную часть колонны, в которой отгоняется хлороводород, В теплообменник 11 по трубопроводу 13 подается питательная вода котла с температурой 100 С, из нее получается 90 кг/ч водяного пара с давлением .0,9 МПа и температурой 1750С, что соответ,ствует количеству теплоты 679,5 кДж/кг ви|нилхлорида или 0,0191 нм горючего (метан) на 1 кг полученного винилхлорида. Эффективный расход горючего (метана) таким об,разом снижается до 0,0685 нм метана на ,1 кг полученного винилхлорида. Водяной . пар покидает теплообменник 11 по трубопроводу 14. Получают 313 кг/ч винилхлорида, степень расщепления составляет 607;, срок службы реакционной печи составляет 7 мес, Сравнительный опыт аналогичен примеру 1, Из сборника для подачи насосом 1 перекачки с помощью насоса 2 (фиг.2) в конвекционную зону 3 реакционной печи подают 904 кг/ч продукта с содержанием

1;2-дихлорэтана 99,3 мас.;, с температурой

125 С, там дихлорэтан испаряется и газообразным подается в печь далее по тру-. бопроводу 15 B зону 7 излучения. Из 30Hb3 7 содержащий винилхлорид горячий газ с температурой 530 С через трубопровод 16 ду 13 подается питательная вода котла с температурой 100 С и из него отводится

142 кг/ч водяного пара с давлением 0,9 МПа и температурой 175 С по трубопроводу 14.

Это соответствует теплоте 1100 кДж/кг винилхлорида соответственно количеству горючего 0,03 нм метана на 1 кг полученного винилхлорида. Четыре ряда горелок в реакционной печи снабжаются через трубопровод 8 0,109 нм метана на 1 кг полученного винилхлорида. Эффективный расход горючего составляет 0,079 нм метана на 1 кг полученного винилхлорида, это на 15,3 больше, чем в примере 1. Получают 313 кг/ч винилхлорида, степень расщепления составляет 55;, срок службы реакционной печи составляет 4 мес. Этот сравнительный опыт осуществлялся аналогично известному способу.

Пример 2. Из сборника для подачи насосом 1 (фиг.З) ежечасно отводят 798,5 кг

1,2-дихлорэтана и с помощью насоса 2 при

ЗО

125 С накачивают в подобласть 3 конвекционной зоны реакционной печи. В подобласти 3 1,2-дихлорэтан нагревается до 240 С и жидким подается по трубопроводу 4 в испаритель 5, из которого он попадает по нисходящим трубопроводам 6 в аппарат 7 и из него по восходящим трубопроводам 8 в круговом процессе снова попадает в испаритель 5, Газообразный продукт с содержанием 1,2-дихлорэтана 95,8 мас, выходит из испарителя 5 с температурой 2600С и по трубопроводу 9 подается в теплообменник

10, который он покидает с температурой

367 С по трубопроводу 11 и вводится в зону

12 излучения реакционной печи. Через ответвление 13, которое содержит регулировочный клапан, регулируемый уровнем высоты жидкости в испарителе 5, газообразный 1,2-дихлорэтан из испарителя 5 может прямо вводиться в зону 12 излучения реакционной печи. Количество газообразного

1,2-дихлорэтана по сравнению с количеством, которое вводится через теплообменник

10, незначительно и служит лишь для выравнивания энергии при колебаниях процесса.

Из зоны 12 излучения горячий, содержащий винилхлорид газ с температурой 523 С подается по трубопроводу 13 в теплообменник

10 и покидает его с температурой 422 С через трубопровод 14, который идет в аппаратуру 7, где жидкий 1,2-дихлорэтан, циркулирующий из испарителя 5, косвенно нагревается за счет содержащего винилхлорид горячего газа вплоть до кипения. Содер- . жащий винилхлорид газ по трубопроводу

15 выходит из аппарата 7 с температурой

2650С, затем как обычно охлаждается и обрабатывается путем перегонки, причем в головной части дистилляционной колонны, в которой отгоняется хлороводород, давление устанавливается таким образом, что содержащие винилхлорид горячие газы покидают зону 12 излучения реакционной печи по трубопроводу 13 с давлением

1,9 МПа.

По трубопроводу 16 из аппаратуры 7 ежечасно отводятся 28 кг 1,2-дихлорэтана, который содержит частицы твердого вещества, в другом месте процесса освобождается от твердых веществ и снова . используется. Через трубопровод 17 к четырем рядам горелок реакционной печи в целом подводится 0,075 нм горючего(метана) на 1 кг получаемого винилхлорида. В верхней части 18 конвекционной зоны реакционной печи (в водяном подогревателе)

475 дм /ч питательной воды котла (дав3 ление 2,5 МПа), которая подается по трубопроводу 19 с температурой 100 С, нагреваются до 150 С, отводятся по трубопро1665874

25

35

45

55 воду 19 и используются в другом месте процесса. Таким образом, рекуперируются

317,7 кДж/кг винилхлорида энергии соответственно количеству горючего (метана)

0,009 нм на 1 кг получаемого винилхлорида. Эффективный расход горючего снижается таким образом до 0,066 нм на 1 кг полученного винилхлорида.

Получают 330 кг/ч винилхлорида, степень превращения при расщеплении составляет 68, срок службы реакционной печи составляет 12 мес.

Сравнительный опыт аналогичен примеру 2. Из сборника для подачи насосом 1 (фиг.4) ежечасно отводят 834 кг 1,2-дихлорэтана и с помощью насоса 2 с температурой

125 С через теплообменник 3 и трубопроводу 4 транспортируют в испаритель 5. Теплообменник 3 нагревается с помощью 25 кг/ч пара высокого давления (2,1 МПа) по трубопроводу 6, Через измерение высоты уровня жидкого 1,2-дихлорэтана в испарителе 5 в качестве регулируемой величины регулируется подача пара высокого давления в теплообменник 3, 1,2-Дихлорэтан выходит из теплообмен ника 3 с температурой 161 С.

Горячий, содержащий винилхлорид, газ выходит из зоны 7 излучения реакционной печи по трубопроводу 8 с температурой

533 С, проходит аппарат 9 и выходит из него с температурой 245 С через трубопровод 10, Затем содержащий винилхлор: д газ обычным способом далее охлаждается и в колонне отгоняется хлороводород. Давление в головной части этой колонны устанавливается так, чтобы горячий, содержащий винилхлорид газ выходил из зоны 7 излучения реакционной печи под давлением

1,9 МПа. В тр.убо проводах 11 и 12 жидкий 1,2-дихлорэтан, как и описано в примере 2, вводится в циркуляцию. Газообразный продукт, содержащий 95,8 мас, 1,2-дихлорэтана по трубопроводу 13 из испарителя 5 подается в зону 7 излучения реакционной печи.

Из аппарата 9 через трубопровод 14 отводятся 30 кг/ч жидкого 1,2-дихлорэтана, освобождаются от твердых веществ и снова используются в другом месте процесса. Расположенные друг над другом четыре ряда горелок реакционной печи снабжаются по трубопроводу 15 в целом 0,1074 нм горючего (метана) на 1 кг полученного винилхлорида. В верхней части 16 конвекционной зоны реакционной печи, в водяном подогревателе, 330 дм /ч питательной воды котла (давление 2,5 МПа), которая подается по трубопроводу 17 с температурой 80 С, нагреваются до 150 С и частично по трубопроводу 18 вводятся в котел 19, частично по трубопроводу 20 снова используются в другом месте процесса получения винилхлорида, Жидкость из котла 19 по трубопроводу

21 подается в нижнюю часть 22 конвекционной зоны реакционной печи, там нагревается и по трубопроводу 23 подводится к котлу

19. Часть получаемого в котле 19 пара используется для нагрева теплообменника 3.

Большая часть этого пара, а именно

167 кг/ч, отводится по трубопроводу 24 и используется в других местах процесса получения винилхлорида. Таким образом рекуперируют 1236,2 кДж/кг винилхлорида энергии. По трубопроводу подают 136 дм /ч питательной воды котла с температурой

150 С для дальнейшего применения, благодаря чему регенерируют 121 кДж/кг винилхлорида энергии. Общее регенерированное количество энергии составляет

1236,2 + 121 = 1357,2 кДж/кг винилхлорида, это соответствует количеству горюче.го (метана) 0,038 нм /кг винилхлорида.

Эффективный расход горючего газа таким образом снижается до 0,0694 нм /кг, это на

5 больше, чем требовалось в примере 2.

Срок службы реакционной печи составляет 9 мес, получаются 330 кг/ч винилхлорида, степень превращения при расщеплении 1,2дихлорэтана составляет 65 .

Во всех примерах и сравнительных опытах используется технический .1,2-дихлорэтан, который .содержит 99,7 мас. чистого

1,2-дихлорзтана, остальное представляет собой обычные побочные продукты, как трихлорэтан, бензол, 1,1-дихлорэтан, трихлорзтилен, тетрахлорэтилен, хлороформ, четыреххлористый углерод, хлоропрен.

Пример 3. Из насосного сборника 1 (фиг.3) каждый час откачивается 785 кг 1,2дихлорэтана и посредством насоса 2 с температурой 100 С прокачивается через участок 3 конвекционной зоны реакционной печи. На этом участке 3 1,2-дихлорэтан разогревается до 265 С и через трубопровод 4 в жидком виде подается в испаритель 5. Из испарителя продукт через нисходящий трубопровод 6 направляется в аппарат 7, из него через восходящие трубопроводы 8 — в циркуляционный контур и опять в испарит ель 5.

Газообразный продукт, содержащий

97,5 мас. 1,2-дихлорэтана, покидает испаритель 5 с температурой 275 С и через трубопровод 9 подводится к теплообменнику

10, из которого он направляется в трубопровод 11 с температурой 330 С и поступает в зону 12 излучения реакционной печи. С помощью вспомогательного отвода 13, который имеет регулировочный клапан, c помощью которого регулируется уровень

1665874 жидкости в испарителе 5, газообразный 1,2дихлорэтан из испарителя 5 может непосредственно подаваться в зону 12 излучения реакционной печи. Количество этого газообразного 1,2-дихлорэтана по сравнению с количеством его, которое направлено через теплообменник 5, очень незначительно и служит исключительно для компенсации энергии при колебаниях процесса.

Из зоны 12 излучения горячий газ, содержащий винилхлорид с температурой

48G0C через трубопровод 13 поступает в теплообменник 10, откуда он выходит с температурой 415 С через трубопровод 14, который входит в аппарат 7, где жидкий

1,2-дихлорэтан циркулирует из испарителя

5, косвенно разогревается газом, содержащим горячий винилхлорид, до кипения, В инилхлоридсодержащий газ через трубопровод 15 выходит из аппаратуры 7 с температурой 290 С, после чего охлаждается обычным способом и подвергается дистилляции, причем в голове дистилляционной колонны, в которой будет осуществлена отгонка хлористого водорода, давление устанавливается таким образом, чтобы горячие газы покидали зону 12 излучения реакционной печи через трубопровод 13 с давлением

2,1 МПа.

Через трубопровод 16 из аппаратуры 7 будет отводиться каждый час 25 кг 1,2-дихлорзтана, который содержит частицы твердых веществ, он будет очищаться от этих твердых частиц на другом участке процесса и после чего снова вводится, Через трубопровод 17 в реакционную печь на четыре ряда горелок подается в целом 0,075 нм горючих веществ (метан) на каждый 1 кг получаемого винилхлорида, В верхней части 18 конвекционной зоны реакционной печи имеется экономайзер, в который подается 400 дм /ч йитательной воды для котлов через трубопровод 19 с температурой 100 Ñ, где вода подогревается до 155 С и отводится по трубопроводу для использования на других участках процесса. Благодаря этому используется вторичная энергия 296 кДж/кг винилхлорида, что в пересчете на количество горючих веществ (метан) составляет 0,008 нм на каждый килограмм выработанного винилхлорида. Эффективный расход горючих веществ благодаря этому снижается на

0,067 нм на 1 xr вырабатываемого винилхЯ лорида. Получают 311,9 кг/ч винилхлорида, выход при расщеплении составляет 65$, срок службы реакционной печи около

15 мес..

Пример 4. Жидкий 1,2-дихлорэтан подогревается на участке 3 реакционной пе50 чи до 192 С. Газообразный продукт, содержащий 98,7 мас. 1,2-дихлорэтана, выходит иэ испарителя 5 с температурой 202 С и через трубопровод подается в теплообменник 10, из которого он выходит с температурой 290 С через трубопровод 11.

Из зоны 12 излучения газ, содержащий горячий винилхлорид с температурой

500 С, через трубопровод 13 подается в теплообменник 10 и выходит из него с температурой 440 С. Винилхлоридсодержащий газ через трубопровод 15 проходит через аппаратуру 7 и выходит из нее с температурой

217оС

В голове дистилляционной колонны, где осуществляется отгонка хлористого водорода, давление устанавливается таким образом, чтоб горячие винилхлоридсодержащие газы покидают зону 12 излучения реакционной печи через трубопровод 13 с давлением 0,63 МПа.

Через трубопровод 17 в реакционную печь на четыре ряда горелок подается в целом 0,064нм горючих веществ{метан) на 1 кг получаемого винилхлорида. В верхней части конвекционной зоны реакционной печи не осуществляется подогрев воды для AN" тания котлов (температура дымовых газов для этой цели недостаточна), . Получают

316,8 кг/ч винилхлорида, выход при. расщеплении составляет 66, срок службы реакционной печи около 13 мес.

Предлагаемый способ позволяет получить более высокую степень расщепления

1,2-дихлорэтана, а также увеличение срока службы печи пиролиза. Использование содержащейся в горячих винилхлоридсодержащих газах теплоты приводит к значительному сокращению энергозатрат.

Ф ормул а изобретения

1. Способ получения винилхлорида, вк рочающий испарение жидкого 1,2-дихлорэтана при 202-275 С, подачу испаренного

1,2-дихлорэтана для термического отщеплеHN$! хлористого водорода в пиролиэную печь, имеющую зону конвекции и излучения, из которой выходит горячий винилхлоридсодержащий газ. отличающийся тем, что, с целью повышения степени расщепления 1,2-дихлорэтана и сокращения энергозатрат, испаренный 1,2-pyxnopsтан, содержащий минимально 95 мас. )ь

1,2-дихлорэтана, дополнительно косвенно нагревают до 290-367 С горячим винилх55 лоридсодержащим газом с температурой

480-523 С и давлением 0,63-2,1 МПа в теплообменнике.

2, Способ по п.1, î т л и ч а ю шийся . тем, что испаренный содержащий минимально 95 мас.$ 1,2-дихлорэтан получают

1665874

10 из жидкого 1,2-дихлорэтана в конвективной зоне пиролизной печи за счет непрямого контакта с дымовыми газами, 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячий содержащий винилхлорид газ после стадии косвенного нагрева испаренного 1,2-дихлорэтана, содержащего минимально 95 мас.ф 1,2-дихлорэтана, используют для нагрева в испарителе жидкого

1,2-дихлорэтана до получения газообраз5 ного испаренного, содержащего 95 мас,g

1,2-дихлорэтана.

1665874

Составитель H. Гоэалова

Редактор А, Мотыль Техред M,Mñpãeèòàë Корректор Т, Колб

З 2а02 Тираж 257 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбина Т)атент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101