Способ хлорирования парафиновых углеводородов

 

Изобретение относится к технике хлорирования парафиновых углеводородов газообразным хлором. Хлорирование проводят в непрерывном режиме в противоточном колонном секционированном реакторе в присутствии инициаторов цепных процессов. Противоточный реактор состоит из пяти секций, снабженных газораспределителем, внешним навесным теплообменником и переливной трубой для стока реакционной массы. Соотношение диаметра к высоте секций 1 : 2,2. Жидкую фазу подают непрерывно сверху реактора, а выводят снизу. Тепло реакции снимают во внешнем навесном теплообменнике каждой секции при естественной рециркуляции реакционной массы. Хлорирование жидких парафиновых углеводородов проводят при температуре 85 - 120^oС и атмосферном давлении, а хлорирование твердых парафиновых углеводородов в растворе четыреххлористого углерода проводят при температуре 70 - 85^oС и давлении на 30 - 50 кПа выше атмосферного. В результате увеличивается производительность оборудования и упрощается технология оформления процесса хлорирования. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к технике хлорирования жидких парафиновых углеводородов и твердых парафиновых углеводородов в среде растворителя, например, четыреххлористого углерода.

Известны способы хлорирования парафиновых углеводородов в периодическом и непрерывном режимах в реакторах с перемешиванием. Описан промышленный процесс непрерывного противоточного хлорирования парафиновых углеводородов в каскаде 9 реакторов при температуре 90-100^oC (Nat. Petrol. News, 37, N 45, 1945). Однако, описанные в литературе способы имеют существенные недостатки, такие как периодичность процесса и низкая конверсия хлора, сложность технологического оформления процесса хлорирования в каскаде реакторов как в периодическом, так и в непрерывном режимах, низкая производительность оборудования.

Наиболее близким к настоящему изобретению является способ хлорирования жидких парафиновых углеводородов в каскаде из трех реакторов (Европейский патент 0005378, 1979). Способ характеризуется более высокой производительностью оборудования, высокой степенью конверсии хлора. К недостаткам способа относятся периодичность процесса, необходимость перекачки продукта из одного реактора в другой, а также сравнительно сложное технологическое оформление процесса.

Задачей данного изобретения является увеличение производительности оборудования, упрощение технологического оформления и обслуживания процесса.

Поставленная задача решается тем, что хлорирование проводят газообразным хлором в непрерывном режиме в противоточном колонном секционированном реакторе в присутствии инициаторов цепных процессов. Противоточный реактор состоит из пяти секций, снабженных газораспределителем, внешним навесным теплообменником и переливной трубой для стока реакционной массы. Соотношение диаметра к высоте секции 1:2,2. Жидкую фазу подают непрерывно сверху реактора и выводят снизу. Газ подают снизу реактора, а выводят сверху. Тепло реакции снимают во внешнем навесном теплообменнике каждой секции при естественной рециркуляции реакционной массы. Хлорирование жидких парафиновых углеводородов проводят при температуре 85-120^oC и атмосферном давлении, а хлорирование твердых парафиновых углеводородов в растворе четыреххлористого углерода проводят при температуре 70-85^oC и давлении на 30-50 кПа выше атмосферного.

Предложенный способ хлорирования позволяет сконструировать автоматизированный реактор большой мощности для хлорирования и сульфохлорирования жидких парафиновых углеводородов, а также для хлорирования и сульфохлорирования твердых парафиновых углеводородов и полимеров в растворе четыреххлористого углерода. Способ хлорирования компактный, надежный в работе и легко управляемый.

Конструкционными материалами для создания хлоратора могут служить эмалированная сталь, графит, фторопласт.

Сущность изобретения иллюстрируется чертежом.

Изготовленная из стекла колонка d = 42 мм разделена на пять секций, каждая из которых снабжена газораспределителем 1, переливной трубкой 2, внешним навесным теплообменником 3, через который происходит естественная рециркуляция реакционной массы для охлаждения или подогрева и термометром (не показано). Высота секций II-V равна 95 мм. Высота секции I - 130 мм, в которой под газораспределителем расположен змеевиковый теплообменник 5 для подогрева реакционной массы. Высота реакционного слоя в каждой секции 75 мм. Исходный углеводород подают в секцию V по трубке 6 и по переливным трубкам 2 подают в секции I-IV. Хлор подают по трубке 7 в секцию I.

Перед началом хлорирования все секции заполняют углеводородом и включают непрерывную подачу хлора. После достижения в реакционной массе секции I заданного содержания хлора включают непрерывную подачу углеводородов в реактор по трубке 6 и непрерывный отбор хлорированных углеводородов по трубке 9 через гидрозатвор, поддерживающий определенный уровень реакционной массы в секции I.

Температуру реакции поддерживают охлаждением или подогревом реакционной массы в теплообменниках 3 рециркуляцией воды из термостата. Отходящий из секции V хлористый водород подают в теплообменник 4 и через фазоразделитель 4а по трубке 8 отводят на абсорбцию, а конденсат подают в секцию V.

Секционирование колонки, предотвращающее перемешивания реакционной массы по вертикали, и противоток хлор-углеводород обеспечивают практически полную конверсию хлора.

Пример 1.

1. По трубке 6 реактор заполняют нагретыми до 85^oC н-парафинами C₁₂-C₁₈, включают рециркуляцию воды при 85^oC из термостата через теплообменники 3, включают непрерывную подачу хлора по трубке 7. Расход хлора контролируют реометром. Через несколько минут индукционного периода начинается реакция хлорирования. Образующийся хлористый водород из реактора отводят через теплообменник 4 и фазоразделитель 4а по трубке 8 на абсорбцию. После достижения в реакционной массе секции I содержания хлора ~40% включают непрерывную подачу н-парафинов с инициатором в реактор по трубке 6 дозирующим насосом и вывод подогретых до 90^oC хлорпарафинов по трубке 9 через гидрозатвор, поддерживающий определенный уровень в секции I. Подогрев осуществляют циркуляцией через змеевиковый теплообменник 5 воды из термостата при температуре 90^oC. В результате происходит полное отреагирование растворенного хлора и частичная отпарка растворенного в хлорпарафине хлористого водорода. Контроль за ходом непрерывного хлорировании осуществляют периодическим отбором жидких и газообразных проб из каждой секции через пробоотборники 10 и 11 для определения содержания хлора. После установившегося непрерывного режима хлорирования получены результаты анализов, приведенные в табл. 1.

Полученный хлорпарафин после отдувки растворенного хлористого водорода азотом представляет собой бесцветную вязкую массу, содержание хлора 47,54% (мас.).

Пример 2.

Аналогично примеру 1 проведено непрерывное хлорирование твердых парафинов C₂₂-C₃₂ в растворе четыреххлористого углерода при температуре в секциях I-V - 70^oC. Температура раствора XII на выходе из реактора - 75^oC. Инициатор (азобисизобутиронитрил) вводят в V секцию совместно с раствором парафина и во вторую секцию - в растворе четыреххлористого углерода. Общий расход инициатора - 0,5% от массы парафина. Результаты анализов см. в табл. 2.

После удаления растворителя получен почти бесцветный кристаллический хлорпарафин.

Предпочтительно хлорирование в растворе четыреххлористого углерода проводят при давлении выше атмосферного до 50 кПа, что снижает унос растворителя с хлористым водородом.

Таким образом предложенная нами технология хлорирования парафиновых углеводородов значительно проще, чем в аналоге, по своему технологическому оформлению и обслуживанию. Сокращается количество оборудования - вместо трех аппаратов периодического действия имеется один аппарат непрерывного действия.

Формула изобретения

1. Способ хлорирования парафиновых углеводородов газообразным хлором, отличающийся тем, что хлорирование проводят в непрерывном режиме в противоточном колонном секционированном реакторе в присутствии инициаторов цепных процессов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что противоточный реактор состоит из пяти секций, снабженных газораспределителем, внешним навесным теплообменником и переливной трубой для стока реакционной массы, соотношение диаметра к высоте секции 1 : 2,2.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что жидкую фазу подают непрерывно сверху реактора, а выводят снизу, газ подают снизу реактора, а выводят сверху.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что тепло реакции снимают во внешнем навесном теплообменнике каждой секции при естественной рециркуляции реакционной массы.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорирование жидких парафиновых углеводородов проводят при температуре 85 - 120^oC и атмосферном давлении, а хлорирование твердых парафиновых углеводородов в растворе четыреххлористого углерода проводят при температуре 70 - 85^oC и давлении на 30 - 50 кПа выше атмосферного.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3