DE1212055B - Device for the production of AEthyl chloride from AEthylene, AEthane and chlorine - Google Patents

Description

Vorrichtung zur Herstellung von Äthylchlorid aus Äthylen, Äthan und Chlor Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Äthylchlorid durch Chlorierung von Äthan und Chlorwasserstoffanlagerung an Äthylen unter Verwendung des bei der Chlorierung von Äthan entstehenden Chlorwasserstoffes.Device for the production of ethyl chloride from ethylene, ethane and Chlorine The subject of the present invention is a device for the production of ethyl chloride by chlorination of ethane and addition of hydrogen chloride to ethylene using the hydrogen chloride formed during the chlorination of ethane.

Die industrielle Herstellung von Äthylchlorid beschränkt sich zur Zeit im wesentlichen auf die Chlorwasserstoffanlagerung an Äthylen Die Chlorierung von Äthan bietet zwar infolge der leichten Zugänglichkeit dieses Kohlenwasserstoffes gewisse Vorteile, jedoch gehen bei dieser Umsetzung 5001o des wertvollen Chlors durch Bildung von Chlorwasserstoff verloren. The industrial production of ethyl chloride is limited to Time essentially depends on the addition of hydrogen chloride to ethylene. The chlorination of ethane offers due to the easy accessibility of this hydrocarbon certain advantages, but 5001o of the valuable chlorine go with this conversion lost due to the formation of hydrogen chloride.

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung, die die vollständige Kombination der Äthanchlorierung mit der Chlorwasserstoffanlagerung an Äthylen unter Gewinnung von Äthylchlorid, und zwar in automatisch gesteuerter, kontinuierlicher Weise ermöglicht. The aim of the invention is a device that the complete combination the chlorination of ethane with the addition of hydrogen chloride to ethylene with extraction of ethyl chloride, in an automatically controlled, continuous manner.

Diese Vorrichtung besteht aus einem Hydrochlorierungsreaktor (470), einer Zuleitung (452) für die Äthylenbeschickung mit einem Fließregler (454), einer Zuleitung (422) für die Äthanbeschickung mit einem Fließregler (444), einer Zuleitung (510) für das Chlor mit einem Fließregler (512), einer Zuleitung (472) für den Chlorwasserstoff aus dem Chlorierungsreaktor (500), einer Destilliervorrichtung (480) zur Trennung des Hydrochlorierungsproduktes in flüssiges Äthylchlorid und gasförmiges Äthan, einer Leitung (474) für die Abführung des Kopfproduktes aus dem Hydrochlorierungsreaktor (470) zur Destilliervorrichtung (480), der Äthylchloridableitung (482) und den Leitungen (484), (485) und (502) sowie den Leitungen (486), (532) mit dem Fließregler (534), zur Abführung von gasförmigem Äthan aus der Destilliervorrichtung (480) in den Chlorierungsreaktor (500) bzw. zur Entfernung aus dem System. This device consists of a hydrochlorination reactor (470), a feed line (452) for the ethylene feed with a flow regulator (454), one Feed line (422) for the ethane charge with a flow regulator (444), a feed line (510) for the chlorine with a flow regulator (512), a feed line (472) for the hydrogen chloride from the chlorination reactor (500), a distillation device (480) for separation of the hydrochlorination product into liquid ethyl chloride and gaseous ethane, a line (474) for removing the overhead product from the hydrochlorination reactor (470) to the distillation device (480), the ethyl chloride discharge line (482) and the lines (484), (485) and (502) as well as the lines (486), (532) with the flow regulator (534), for discharging gaseous ethane from the distillation device (480) into the chlorination reactor (500) or for removal from the system.

Es wurde festgestellt, daß die bei einer Kombination der Chlorierung von Äthan mit der Chlorwasserstoffanlagerung an Äthylen erforderliche genaue Verfahrenskontrolle durch Anwendung eines wesentlichen Äthanüberschusses von gewöhnlich mehr als etwa 15 Molprozent und vorzugsweise von mehr als 20 Molprozent über die in der Chlorierungszone (500) umgesetzte Äthanmenge erreicht werden kann. Zur Erzielung dieses Überschusses kann Äthan aus dem Hydrochlorierungsreaktor (470), das im Abstreifer (480) vom Äthylchlorid getrennt wird, über die Leitungen (484), (485) und (502) in den Chlorierungsreaktor (500) geführt werden. Dabei kann es erforderlich sein, das Äthan aus dem Hydrochlorierungsreaktor (470) vor seiner Einführung in den Chlorierungsreaktor (500) zu entmethanisieren. Wenn man eine getrennte Entmethanisierung vermeiden will, führt man das Äthan aus dem Hydrochlorierungsreaktor (470) über die Leitung (530) der Äthanfrischbeschickung zu und entmethanisiert es gemeinsam mit dieser. Der Methangehalt der zum Chlorierungsreaktor (500) geführten Äthanbeschickung soll weniger als 20°/o und vorzugsweise weniger als 1001o betragen. It has been found that the combination of chlorination of ethane with the addition of hydrogen chloride to ethylene required precise procedural control by using a substantial excess of ethane, usually more than about 15th Mole percent and preferably greater than 20 mole percent over that in the chlorination zone (500) converted amount of ethane can be achieved. To achieve this excess can ethane from the hydrochlorination reactor (470), which in the stripper (480) from the ethyl chloride is separated, via lines (484), (485) and (502) into the chlorination reactor (500). It may be necessary to remove the ethane from the hydrochlorination reactor (470) to demethanize before it is introduced into the chlorination reactor (500). If you want to avoid separate demethanization, use ethane the hydrochlorination reactor (470) via line (530) of the fresh ethane charge and demethanizes it together with this. The methane content of the chlorination reactor (500) guided ethane charge should be less than 20% and preferably less than 1001o.

Auch die Beschickung für den Hydrochlorierungsreaktor (470) wird zweckmäßig entmethanisiert.The feed to the hydrochlorination reactor (470) also becomes appropriate demethanized.

Zur Herstellung von Äthylchlorid wird im Chlorierungsreaktor (500) im allgemeinen ein Molverhältnis von Chlor zu Äthan von etwa 0,2 bis 0,5 angewendet. To produce ethyl chloride, the chlorination reactor (500) generally a molar ratio of chlorine to ethane of about 0.2 to 0.5 is used.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Hiernach enthält sie eine Leitung 412 für die Zuführung einer vorwiegend aus Äthylen bestehenden Beschickung und eine Leitung 422 für die Zuführung einer vorwiegend aus Äthan bestehenden Beschickung. Der Gesamtäthangehalt der beiden Beschickungsströme liegt, wie oben ausgeführt, über dem für die Chlorierung benötigten. Die beiden Beschickungen werden durch Steuerung über die Ventile 414 und 424 zu den Türmen 410 bzw. 420 geführt, wobei die Ventile 411 und 413 geschlossen sind, um eine Umgehung der Türme 410 und 420 zu verhindern. In diesen Türmen werden alle Kohlenwasserstoffe, die in den Beschickungsströmen enthalten und leichter sind als Äthan und Äthylen, z. B. The device according to the invention is explained with reference to the drawing. It then contains a line 412 for the supply of a predominantly ethylene existing feed and a line 422 for the feed of a predominantly feed consisting of ethane. The total ethane content of the two feed streams is, as stated above, above that required for the chlorination. The two Loads are directed to the towers by control via valves 414 and 424 410 and 420, respectively, with valves 411 and 413 closed to bypass of towers 410 and 420 to prevent. In these towers are all hydrocarbons, contained in the feed streams and lighter than ethane and ethylene, z. B.

Methan, entfernt. Zur Durchführung dieser Trennung eignen sich Anlagen verschiedener Art, jedoch arbeitet man vorzugsweise bei einem Druck von 28 bis 42 atü bei Temperaturen von gewöhnlich zwischen -12 und -600C. Das flüssige Äthylen bzw. Äthan wird am Boden der Türme 410 und 420 durch die Leitung 416 bzw. 421 in einen Sammeltank 430 bzw. 440 abgezogen, der vorzugsweise so eingerichtet ist, daß Schwankungen der in die Türme eingeführten Beschickungen ausgeglichen werden, und mit einer Kontrollvorrichtung fürden Flüssigkeitsstand 434 bzw. 446 versehen ist. Die flüssigen Kohlenwasserstoffe werden darauf in den Entspannungsvorrichtungen 450 bzw. 460, die als Wärmeaustauscher zur Vorkühlung der aus den Türmen 410 und 420 abgezogenen leichten Kohlenwasserstoffe dienen können, in gasförmigen Zustand gebracht. Anschließend werden sie dem Hydrochlorierungsreaktor 470 bzw. dem Chlorierungsreaktor 500 zugeführt, wobei mit dem Chlorwasserstoff aus dem Chlorierungsreaktor 500 durch die Leitung 472 zusätzliches Äthan in den Hydrochlorierungsreaktor 470 gelangt.Methane, removed. Systems are suitable for performing this separation of various types, but it is preferable to work at a pressure of 28 to 42 atü at temperatures usually between -12 and -600C. The liquid ethylene and ethane is supplied at the bottom of towers 410 and 420 by conduit 416 and 421, respectively, in withdrawn a collection tank 430 or 440, which is preferably set up so that Fluctuations in the feeds introduced into the towers are compensated for, and is provided with a liquid level control device 434 and 446, respectively. The liquid hydrocarbons are then placed in the expansion devices 450 and 460, which are used as heat exchangers for precooling the towers 410 and 420 withdrawn light hydrocarbons can serve in gaseous state brought. They are then transferred to the hydrochlorination reactor 470 and the chlorination reactor, respectively 500 supplied, with the hydrogen chloride from the chlorination reactor 500 through line 472 passes additional ethane into hydrochlorination reactor 470.

Der Strom des in die Leitung 452 fließenden Äthylens wird durch den Strömungsregler 454 gesteuert, der mit der Analysiervorrichtung 455 in Verbindung steht. The flow of ethylene flowing into line 452 is through the Controlled flow regulator 454, which is connected to the analyzer 455 stands.

Diese ermittelt den Äthylengehalt der Beschickung in der Leitung 452 und stimmt die Strömungsgeschwindigkeit der Äthylenbeschickung so auf den Durchfluß der Äthanbeschickung durch das Ventil 488 in den Chlorierungsreaktor 500 ab, daß in der Anlage ein konstantes Mengenverhältnis von Äthan zu Äthylen aufrechterhalten wird. Die Genauigkeit der Einstellung kann leicht durch den am Sammeltank 430 angebrachten Flüssigkeitsstandregler 434 überwacht werden. Das Kopfprodukt aus dem Hydrochlorierungsreaktor 470, das vorwiegend Äthylchlorid und Äthan enthält, wird vom Äthylchlorid befreit. Zu diesem Zweck wird das am Kopf abströmende Material durch die Leitung 474 in den Abstreifer 480 geleitet, wo im wesentlichen das gesamte Äthylchlorid verflüssigt und vom Boden des Abschneiders durch die Leitung 482 zu nicht dargestellten Reinigungsvorrichtungen abgezogen wird. Für die Abscheidung des Äthylchlorids kommt auch das Waschen mit Lösungsmitteln, die vorzugsweise Äthylchlorid lösen, das Behandeln mit Adsorptionsmitteln, wie Aktivkohle, in Frage.This determines the ethylene content of the feed in line 452 and so adjusts the flow rate of the ethylene feed to the flow rate the ethane feed through valve 488 into the chlorination reactor 500 from that Maintain a constant proportion of ethane to ethylene in the plant will. The accuracy of the adjustment can easily be made by the attached to the collection tank 430 Liquid level regulator 434 are monitored. The overhead product from the hydrochlorination reactor 470, which contains mainly ethyl chloride and ethane, is freed from ethyl chloride. For this purpose, the material flowing off the head is fed through the line 474 into the Stripper 480 where substantially all of the ethyl chloride liquefies and from the bottom of the cutter through conduit 482 to cleaning devices, not shown is deducted. Washing is also included for the separation of the ethyl chloride Solvents that preferably dissolve ethyl chloride, treatment with adsorbents, like activated carbon, in question.

Der Abstreifer 480 wird vorzugsweise bei einem Druck, der etwas unter dem im Hydrochlorierungsreaktor 470 herrschenden liegt, betrieben, -gewöhnlich bei einem Druck von etwa 6,3 bis 13 atü. Die Temperatur im Abscheider kann zwischen etwa -40 und +40° C liegen. Die am Kopf des Abstreifers 480 strömenden Dämpfe werden durch die Leitung 484 entfernt und zum Teil durch die Leitung 485 in den Chlorierungsreaktor 500 geleitet. Die Chlorwasserstoffanalysierungsvorrichtung 483 zeigt die Menge des bei der Hydrochlorierung nicht umgesetzten Chlorwasserstoffs an. Das Druckverminderungsventil 481 reguliert den im Abstreifer 480 herrschenden Druck. The wiper 480 is preferably at a pressure that is slightly below the one prevailing in the hydrochlorination reactor 470 is usually operated a pressure of about 6.3 to 13 atmospheres. The temperature in the separator can be between between -40 and + 40 ° C. The one at the head of the scraper 480 flowing vapors removed through line 484 and in part through line 485 into the chlorination reactor 500 headed. The hydrogen chloride analyzer 483 shows the amount of the unreacted hydrogen chloride in the hydrochlorination. The pressure reducing valve 481 regulates the pressure prevailing in the scraper 480.

Der in der Leitung 422 fließende Äthanstrom wird durch den Strömungsregler 444 gesteuert und mit dem Äthan in der Leitung 485 kombiniert, wobei die Strömungsgeschwindigkeit, wie oben angegeben, durch den Strömungsregler 488 bestimmt wird. Das Chlor gelangt durch die Leitung 510 in den Chlorierungsreaktor. Seine Strömungsgeschwindigkeit wird durch den Strömungsregler 512 eingestellt und nach ihm der Strömungsregler 454 abgestellt, um ein konstantes Verhältnis von Äthylenstrom zu Chlorstrom aufrechtzuerhalten, ebenso über die Kontrollvorrichtung 516 der Strömungsregler 488 für die Äthanbeschickung. The ethane stream flowing in line 422 is controlled by the flow regulator 444 controlled and combined with the ethane in line 485, the flow rate, as indicated above, is determined by the flow controller 488. The chlorine gets there through line 510 into the chlorination reactor. Its flow rate is set by the flow controller 512 and after it the flow controller 454 shut down in order to maintain a constant ratio of ethylene flow to chlorine flow, likewise, via the control device 516, the flow regulator 488 for the ethane charging.

Der am Kopf des Chlorierungsreaktors 500 abfließende Strom wird über den Kompressor 504 zum Chlorwasserstoffabstreifer 520 geleitet. Mit dem Kompressor 504 wird der Druck im Chlorwasserstoffabstreifer 520 so erhöht, daß er über dem im Hydrochlorierungsreaktor 470 herrschenden liegt. Der Abstreifer 520 wird bei Temperaturen gehalten, die das Äthylchlorid und/oder andere chlorierte Äthane verflüssigen, worauf sie durch die Leitung 522 zu einer geeigneten Reinigungsvorrichtung abgezogen werden. The stream flowing off at the top of the chlorination reactor 500 is over the compressor 504 is directed to the hydrogen chloride stripper 520. With the compressor 504, the pressure in the hydrogen chloride stripper 520 is increased so that it is above the is prevailing in the hydrochlorination reactor 470. The scraper 520 is at Maintained temperatures that liquefy the ethyl chloride and / or other chlorinated ethanes, whereupon it is withdrawn through line 522 to a suitable cleaning device will.

Das vorwiegend aus Äthan und Chlorwasserstoff bestehende Kopfprodukt wird durch die Leitung 472 zum Hydrochlorierungsreaktor 470 geführt.The overhead product consisting mainly of ethane and hydrogen chloride is passed through line 472 to hydrochlorination reactor 470.

Das Abgas aus dem Abstreifer 480 wird durch die Leitung 486 und 530 zum Turm 410 oder 420 zurückgeführt oder durch die Leitung 532 und den Regler 534 aus dem Verfahren entfernt. The exhaust gas from the wiper 480 is passed through line 486 and 530 returned to tower 410 or 420 or through line 532 and regulator 534 removed from the proceedings.

Der zu den Türmen 410 und 420 zurückfließende Äthanstrom wird durch den Kompressor 540 auf den erforderlichen Druck gebracht. In die Leitung kann ein Ventil eingebaut sein, um gegebenenfalls nur einen Teil des Äthans zurückzuführen. Auf diese Weise kann die zum Chlorierungsreaktor 500 geführte Äthanbeschickung konstant gehalten werden. The ethane stream flowing back to towers 410 and 420 is passed through brought the compressor 540 to the required pressure. A Valve be built in to return only part of the ethane if necessary. In this way, the ethane feed to the chlorination reactor 500 can be kept constant being held.

Wenn Kohlenwasserstoffbeschickungen verwendet werden, deren Äthangehalt zusammen um mindestens etwa 1501o höher ist als der Äthangehalt des im Chlorierungsreaktor 500 umgesetzten Äthans, werden die Entmethanisierungstürme 410 und 420 gewöhnlich umgangen und die Beschickungsströme unmittelbar zu den Reaktoren 470 und 500 geleitet. Überschüssiges Äthan kann gegebenenfalls durch Ablassen aus der Anlage entfernt werden. Im Sinne der Erfindung besteht eine vorwiegend Äthylen enthaltende Beschickung aus mindestens etwa 500/o Äthylen und nicht mehr als 50/, Methan und eine vorwiegend Äthan enthaltende Beschickung aus mindestens etwa 6001o Äthan und nicht mehr als etwa 50/o Methan. If hydrocarbon feeds are used, their ethane content together is at least about 1501o higher than the ethane content in the chlorination reactor 500 converted Ethans, the demethanization towers 410 and 420 become common bypassed and the feed streams passed directly to reactors 470 and 500. If necessary, excess ethane can be removed from the system by draining it will. For the purposes of the invention, there is a predominantly ethylene-containing feed of at least about 500 / o ethylene and not more than 50 / o methane and one predominantly Ethane-containing feed of at least about 60010 ethane and no more than about 50 / o methane.

BeiVerwendung derartiger Beschickungsströme bleiben die Ventile 543 und 541 geschlossen, und die Ventile 411 und 413 werden geöffnet, so daß die Entmethanisierungstürme 410 und 420 umgangen werden. Der in der Leitung 412 befindliche Äthylenstrom fließt dann durch die Leitung 452 direkt zum Hydrochlorierungsreaktor 470. In gleicher Weise fließt der Äthanstrom direkt durch das Ventil 413 und den Strömungsregler 444, wo er anschließend mit dem Äthanstrom aus Leitung 485 vereinigt wird. Das Abgas aus dem Abstreifer 480 wird gewöhnlich abgelassen oder durch Leitung 532 aus dem Verfahren entfernt. Unter diesen Bedingungen bleiben die Ventile 542 und 546 geschlossen, so daß keine Rückführung von Abgas aus Leitung 530 erfolgt.When using such feed streams, valves 543 remain and 541 are closed, and valves 411 and 413 are opened, so that the demethanization towers 410 and 420 are bypassed. The ethylene stream in line 412 flows then through line 452 directly to the hydrochlorination reactor 470. In the same The ethane stream flows directly through valve 413 and the flow regulator 444, where it is then combined with the ethane stream from line 485. That exhaust The stripper 480 is usually drained or through line 532 out of the Procedure removed. Under these conditions, valves 542 and 546 remain closed, so that there is no recirculation of exhaust gas from line 530.

Bei der praktischen Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Beschickungsgeschwindigkeit zweier Reaktionsteilnehmer auf die Beschikkungsgeschwindigkeit des dritten Reaktionsteilnehmers abgestellt. Am einfachsten ist es, die Äthylenbeschickung, die der Chlorwasserstoff- und damit der Chlorbeschickung zum Chlorierungsreaktor 500 direkt proportional sein muß, in Abhängigkeit von dieser einzustellen und die Äthanbeschickung ebenfalls durch die Chlorbeschickung zu steuern. In the practical application of the device according to the invention the feed rate of two reactants versus the feed rate of the third respondent turned off. The easiest way is to load the ethylene that of the hydrogen chloride and thus the chlorine feed to the chlorination reactor 500 must be directly proportional to adjust depending on this and the Ethane feed can also be controlled by the chlorine feed.

Die in der Leitung 452 angebrachte Kontrollvorrichtung für die Äthylenbeschickung besteht vorteilhaft aus einem Infrarotanalysator 455 und einer Registriervorrichtung 454 für den Gesamtdurchfluß, die zusammen eine die Äthylenzufuhr zum Hydrochlorierungsreaktor 470 angebende Vorrichtung steuern. The ethylene feed control device located in line 452 consists advantageously of an infrared analyzer 455 and a recording device 454 for the total flow, which together make up the ethylene feed to the hydrochlorination reactor Control 470 indicating device.

Die Zufuhr der Äthanbeschickung zum Chlorierungsreaktor 500 kann in gleicher Weise kontrolliert und gesteuert werden, d. h. mittels eines Infrarotanalysators und einer Vorrichtung zur Bestimmung des Gesamtdurchflusses, die eine die zugeführte Äthanmenge anzeigende Vorrichtung steuern. The supply of the ethane feed to the chlorination reactor 500 can be monitored and controlled in the same way, d. H. by means of an infrared analyzer and a device for determining the total flow, one of which is supplied Control device indicating the amount of ethane.

Das Mengenverhältnis von Äthylen zu Äthan in dem zum Hydrochlorierungsreaktor 470 geleiteten Strom kann dadurch verhältnismäßig konstant gehalten werden, daß nach Bedarf, d. h. bei erhöhter Äthylenzufuhr, der Frischbeschickung für den Chlorierungsreaktor 500 zurückgeführtes Äthan über die Leitung 502 bzw. der Äthylenfrischbeschickung über die Leitungen 530 und 548 zugemischt wird. Bei verringerter Athylenzufuhr läßt man dagegen Äthan ab und verringert gleichzeitig die Äthanzufuhr zum Chlorierungsreaktor 500. Der bei verringerter Äthylenzufuhr und gleichbleibender Chlor- und Äthanzufuhr auftretende Chlorwasserstoffüberschuß wird durch den Chlorwasserstoffanalysator 483 festgestellt. Bei Einstellung der Chlor- und Äthanzufuhr in Abhängigkeit von der Äthylenzufuhr wird mittels des Analysators 483 die Chlorkontrollvorrichtung 512 gesteuert, die ihrerseits über die Kontrollvorrichtung 516 und den Strömungsregler 488 den Äthanfluß steuert. The ratio of ethylene to ethane in the hydrochlorination reactor 470 conducted current can be kept relatively constant that as needed, d. H. with increased ethylene supply, the fresh feed for the chlorination reactor 500 returned ethane via line 502 or the fresh ethylene feed is admixed via lines 530 and 548. With reduced ethylene supply leaves on the other hand, ethane is removed and the supply of ethane to the chlorination reactor is reduced at the same time 500. That with a reduced supply of ethylene and a constant supply of chlorine and ethane Any excess hydrogen chloride is detected by the hydrogen chloride analyzer 483 found. When setting the chlorine and ethane supply depending on the ethylene supply is controlled by the analyzer 483 the chlorine control device 512 controlled, which in turn via the control device 516 and the flow regulator 488 controls the river of ethane.

Die Hydrochlorierung im Reaktor 470 wird in üblicher Weise in Gegenwart eines Katalysators, wie Aluminiumchlorid, Eisenchlorid oder anderen Friedel-Crafts-Katalysatoren, bei Temperaturen zwischen etwa 20 und 200 C und Drücken zwischen etwa 2 und 30 Atmosphären durchgeführt. Die Art des verwendeten Reaktors hängt von den jeweils angewendeten Bedingungen ab sowie davon, ob die Hydrochlorierung in der Gas- oder in flüssiger Phase durchgeführt wird. The hydrochlorination in reactor 470 is carried out in the usual manner in the presence a catalyst such as aluminum chloride, iron chloride or other Friedel-Crafts catalysts, at temperatures between about 20 and 200 C and pressures between about 2 and 30 atmospheres carried out. The type of reactor used depends on the particular one used Conditions depend on whether the hydrochlorination is in the gas or in the liquid Phase is carried out.

Der beste Wirkungsgrad in bezug auf das eingesetzte Äthylen und den Katalysator wird erreicht, wenn man einen Chlorwasserstoffüberschuß von mindestens 1 0/o und vorzugsweise 2 bis 1501o anwendet. Dieser Chlorwasserstoffüberschuß ist daher genau einzuhalten. Vorteilhaft ist es ferner, den Katalysator in einer Menge von 0,1 bis 1 und vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Äthylen, zu verwenden. The best efficiency in terms of the ethylene used and the Catalyst is achieved if you have an excess of hydrogen chloride of at least 10 / o and preferably 2 to 15010 applies. This excess hydrogen chloride is therefore to be strictly adhered to. It is also advantageous to use the catalyst in an amount from 0.1 to 1 and preferably from 0.1 to 0.5 percent by weight, based on the Ethylene, to be used.

Die Chlorierung kann in bekannter Weise photochemisch oder thermisch durchgeführt werden. Vor- zugsweise wendet man die thermische Methode unter Benutzung eines Wirbelschichtreaktors an. Bei Verfahren, in denen vorwiegend Äthylchlorid erzeugt werden soll, arbeitet man vorteilhaft unter adiabatischen Bedingungen. Die Chlorierung wird zweckmäßig bei Drücken zwischen 2 und 35, besser zwischen 5 und 20 Atmosphären, durchgeführt. Am günstigsten erwiesen sich Drücke zwischen 7 und 15 Atmosphären. The chlorination can be carried out photochemically or thermally in a known manner be performed. Before- alternatively, the thermal method is applied using of a fluidized bed reactor. In processes in which mainly ethyl chloride is to be generated, one works advantageously under adiabatic conditions. the Chlorination is expedient at pressures between 2 and 35, better between 5 and 20 atmospheres. The most favorable were pressures between 7 and 15 atmospheres.

Die Chlorierungstemperatur hängt vom angewendeten Druck ab. Im allgemeinen sollte sie zwischen etwa 300 und 650 C betragen. Wenn vorwiegend Äthylchlorid hergestellt wird, wird vorteilhaft eine Temperatur zwischen etwa 400 und 450 C angewendet. The chlorination temperature depends on the pressure used. In general it should be between about 300 and 650 C. When mainly made of ethyl chloride is, a temperature between about 400 and 450 C is advantageously used.

Wie bereits erwähnt, hängt die Art des Chlorierungsproduktes vom Mengenverhältnis Chlor zu Äthan ab, das im allgemeinen zwischen 0,15: 1 bis 2: 1 liegt. Bei der Herstellung von vorwiegend Äthylchlorid sollte das Mengenverhältnis zwischen etwa 0,1:1 und 0,5: 1 liegen. As already mentioned, the type of chlorination product depends on the Amount ratio of chlorine to ethane, which is generally between 0.15: 1 to 2: 1 lies. When producing predominantly ethyl chloride, the proportion should be be between about 0.1: 1 and 0.5: 1.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung stellt die Methanmenge im Chlorierungsreaktor die einzige, nicht automatisch kontrollierte Veränderliche dar. In the device according to the invention, the amount of methane in the chlorination reactor represents is the only variable that is not automatically controlled.

Die Methankonzentration im Chlorierungsreaktor sollte unter etwa 15%, vorzugsweise unter etwa 10%, der gesamten, zur Chlorierung geleiteten Kohlenwasserstoffbeschickung liegen. Gegebenenfalls kann die Methankonzentration durch Regelung des Mengenverhältnisses von Äthan zu Äthylen beeinflußt werden.The methane concentration in the chlorination reactor should be below about 15%, preferably below about 10% of the total hydrocarbon feed sent to chlorination lie. If necessary, the methane concentration can be adjusted by regulating the quantitative ratio be influenced by ethane to ethylene.

Überschüssiges Methan, das durch einen Methananalysator festgestellt werden kann, wird abgelassen und/oder einer Entmethanisiervorrichtung zugeführt.Excess methane detected by a methane analyzer can be drained and / or fed to a demethanizer.

Der Methananalysator wird vorzugsweise in der zum Chlorierungsreaktor 500 führenden Leitung oder in der Rückführungsleitung 530 angebracht. Hierfür eignen sich die bekannten Analysatoren, vor allem Infrarotanalysatoren.The methane analyzer is preferably used in the chlorination reactor 500 leading line or mounted in the return line 530. Suitable for this the well-known analyzers, especially infrared analyzers.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Anwendung in Verfahren gedacht, bei denen eine im wesentlichen vollständige Umsetzung von Äthylen mit Chlorwasserstoff in einem einzigen Durchgang erreicht wird. Sie eignet sich jedoch in gleicher Weise für Verfahren, in denen verhältnismäßig inaktive Hydrochlorierungskatalysatoren oder verhältnismäßig niedrige Katalysatorkonzentrationen angewendet werden. Das Kontrollsystem ist das gleiche, es wird lediglich das im Hydrochlorierungsprodukt enthaltene nicht umgesetzte Äthylen über den Chlorierungsreaktor zum Hydrochlorierungsreaktor zurückgeleitet. The device according to the invention is particularly suitable for use in Process thought in which an essentially complete conversion of ethylene is achieved with hydrogen chloride in a single pass. She is suitable but equally for processes in which relatively inactive hydrochlorination catalysts or relatively low catalyst concentrations are used. That Control system is the same, it just becomes that in the hydrochlorination product Contained unreacted ethylene via the chlorination reactor to the hydrochlorination reactor returned.

Bei einer solchen Verfahrensweise geht beim Ablassen des überschüssigen Äthans allerdings etwas Äthylen verloren. Es ist deshalb vorzuziehen, die überschüssigen Gase, die nicht dem Chlorierungsreaktor zugeführt werden, zur Wiederverwendung über eine Entmethanisiervorrichtung zu führen.Such a procedure involves draining the excess Ethans, however, lost some ethylene. It is therefore preferable to use the excess Gases that are not fed to the chlorination reactor are sent for reuse to lead a demethanizer.

Die praktische Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird an Hand der folgenden Beispiele erläutert. The practical application of the device according to the invention is on Hand of the following examples.

Beispiel 1 Ein vorwiegend Äthylen enthaltender Kohlenwasserstoffstrom wird durch Leitung 412 zum Hydrochlorierungsreaktor 470 geleitet. Pro Stunde wurden die folgenden Mengen in den Reaktor eingeführt: Mol/Stunde Methan ......................... 1 Äthylen ................... ...... 95 Äthan ........................... 4 Gleichzeitig mit der Frischbeschickung wird ein Chlorwasserstoff enthaltender Strom folgender Zusammensetzung durch die Leitung 472 in den Hydrochlorierungsreaktor 470 geleitet: Mol/Stunde Methan ......................... 82 Äthylen ......................... 1,8 Äthan ........................... 241 Chloswasserstoff .................. 103,4 Die Hydrochlorierung wird in Gegenwart katalytischer Mengen Aluminiumchlorid, das in Äthylchlorid gelöst ist, durchgeführt. Der Reaktor besteht aus einem länglichen, senkrecht stehenden zylindrischen Gehäuse mit einer Zuleitung am unteren Ende und einer Ableitung für den Produktstrom am oberen Ende. Das Reaktionsgemisch wird bei einem Druck von etwa 10 Atmosphären auf einer Temperatur von 56°C gehalten. Beim Durchfließen der Reaktorflüssigkeit vereinigen sich Äthylen und Chlorwasserstoff unter Bildung von Äthylchlorid. Bei der im Reaktor herrschenden Temperatur wird das gebildete Äthylchlorid verdampft und als Kopfprodukt durch die Leitung 474 entfernt. Es hatte die folgende Zusammensetzung und Fließgeschwindigkeit: Mol/Stunde Äthan ........................... 244 Äthylchlorid ..................... 85,5 Methan ......................... 83 Chlorwasserstoff .................. 6,3 Das Kopfprodukt wurde in den Äthanabstreifer 480 geleitet, wo das Äthylchlorid am Boden des Abstreifers entfernt und dann zu einer geeigneten Reinigungs- und Gewinnungsvorrichtung, z. B. zu Fraktioniertürmen, geführt wurde. Das Kopfprodukt aus dem Äthanabstreifer wurde bei einer Temperatur von etwa -37°C und einem Druck von etwa 8 Atmosphären abgezogen. Ein Teil davon wurde durch die Leitung 485 zum Chlorierungsreaktor 500 geleitet. Example 1 A hydrocarbon stream containing predominantly ethylene is passed through line 412 to hydrochlorination reactor 470. Were per hour the following quantities introduced into the reactor: moles / hour methane ......................... 1 Ethylene ................... ...... 95 Ethane ..................... ...... 4 Simultaneously with the fresh feed, a stream containing hydrogen chloride becomes the following Composition passed through line 472 into hydrochlorination reactor 470: Mol / hour methane ......................... 82 ethylene ................... ...... 1.8 Ethane ........................... 241 Hydrogen ................. 103.4 The hydrochlorination is carried out in the presence of catalytic amounts of aluminum chloride, the is dissolved in ethyl chloride, carried out. The reactor consists of an elongated, vertical cylindrical housing with a supply line at the lower end and a derivation for the product stream at the upper end. The reaction mixture is at maintained at a pressure of about 10 atmospheres at a temperature of 56 ° C. At the When the reactor liquid flows through, ethylene and hydrogen chloride combine with the formation of ethyl chloride. At the temperature prevailing in the reactor the ethyl chloride formed is evaporated and removed as overhead product through line 474. It had the following composition and flow rate: moles / hour ethane ........................... 244 ethyl chloride ..................... 85.5 methane ......................... 83 Hydrogen chloride .................. 6.3 The top product was in the ethane stripper 480 where the ethyl chloride is removed at the bottom of the scraper and then to a suitable cleaning and recovery device, e.g. B. to fractionation towers, was conducted. The overhead product from the ethane stripper was at a temperature of about -37 ° C and a pressure of about 8 atmospheres. A part of it was passed through line 485 to chlorination reactor 500.

Er hatte die folgende Zusammensetzung und Fließgeschwindigkeit: Mol/Stunde Methan ......................... 66,5 Äthan ........................... 190 Chlorwasserstoff .................. 4,8 Die Abgase aus dem Chlorwasserstoffabscheider 480 wurden über das Ventil 534 abgelassen. Der Strom in der Leitung 485 wurde mit vorwiegend aus Äthan bestehender Frischbeschickung aus Leitung 422 vereinigt und dann über den Strömungsregler 488 dem Chlorierungsreaktor 500 zugeführt, Durch Leitung 510 wurde ferner Chlor (103 Mol je Stunde) in den Chlorierungsreaktor geleitet. Der aus der Leitung 422 zum Chlorierungsreaktor 500 fließende Äthanstrom wird mit jeder Veränderung der über den Regler 516 erfolgenden Chloreinstellung ebenfalls geändert. Die Chlorierung erfolgt unter Anwendung einer Graphitwirbelschicht bei einem Druck von etwa 7 Atmosphären bei einer Temperatur von 450"C. Der zum Chlorierungsreaktor fließende Chlor- und Äthanstrom stand im Gesamt-Molverhältnis Chlor zu Äthan von 0,3:1. Der aus dem Chlorierungsreaktor 500 abfließende Strom hatte folgende Zusammensetzung und Fließgeschwindigkeit: Mol/Stunde Methan ......................... 82 Äthylen ...,... ...... 1,8 Äthan ........................... 241,0 Äthylchlorid ..................... 92,0 Chlorwasserstoff .................. 104,5 1,1-Dichloräthan ................. 3,8 Andere Stoffe ................... 0,4 Er wurde unter einem Druck von etwa 12 Atmosphären verdichtet und zum Chlorwasserstoffabstreifer 520 geleitet, aus dem das Äthylchlorid vom Boden des Abstreifers durch Leitung 522 entfernt und danach auf bekannte Weise gereinigt wurde. Das vom Kopf des Chlorwasserstoffabstreifers abgezogene nichtkondensierte Äthan, Methan und der Chlorwasserstoff werden durch die Leitung 472 zum Hydrochlorierungsreaktor 470 geleitet.It had the following composition and flow rate: moles / hour Methane ......................... 66.5 Ethane .................... ....... 190 hydrogen chloride .................. 4.8 The exhaust gases from the hydrogen chloride trap 480 were Drained through valve 534. The current on line 485 was predominantly with fresh feed consisting of ethane from line 422 combined and then over The flow regulator 488 is fed to the chlorination reactor 500, through line 510 chlorine (103 moles per hour) was also passed into the chlorination reactor. Of the from the line 422 to the chlorination reactor 500 flowing ethane is with each Changes to the chlorine setting made via controller 516 also changed. The chlorination is carried out using a graphite fluidized bed with pressure of about 7 atmospheres at a temperature of 450 "C. That to the chlorination reactor flowing chlorine and ethane stream stood in the total molar ratio of chlorine to ethane of 0.3: 1. The one from the chlorination reactor 500 outflowing stream had the following composition and flow rate: moles / hour methane ......................... 82 ethylene ..., ... ...... 1.8 Ethane ........................... 241.0 Ethyl chloride .. ................... 92.0 hydrogen chloride .................. 104.5 1,1-dichloroethane ................. 3.8 Other substances ................... 0.4 He was under a pressure of about 12 Atmospheres compressed and directed to hydrogen chloride stripper 520 from which the ethyl chloride is removed from the bottom of the stripper through line 522 and thereafter cleaned in a known manner. The one from the head of the hydrogen chloride stripper withdrawn uncondensed ethane, methane and the hydrogen chloride are through line 472 passed to hydrochlorination reactor 470.

In diesem Verfahren blieben die Ventile 542 und 546 in den Leitungen 544 und 548 geschlossen, da kein Äthan durch die Leitung 530 zurückgeführt wurde. In this procedure, valves 542 and 546 remained in the lines 544 and 548 closed as no ethane was returned through line 530.

Alles überschüssige Abgas wurde durch das Ventil 534 und die Leitung 532 abgelassen.Any excess exhaust gas was released through valve 534 and line 532 drained.

Beispiel 2 Im Verfahren dieses Beispiels war das Mengenverhältnis von Äthan zu Äthylen in der Gesamtbeschickung (Kohlenwasserstoffstrom in Leitung 412 und 422) nicht so hoch, daß der für das Verfahren erwünschte Äthanüberschuß von mehr als etwa 15% vorhanden war. Es mußte daher ein Teil des Abgases aus dem Äthanabstreifer 480 in die Leitung 422 zurückgeführt werden, um den Äthangehalt zu erhöhen. Example 2 In the procedure of this example, the proportion was from ethane to ethylene in total feed (hydrocarbon stream in line 412 and 422) not so high that the ethane excess desired for the process greater than about 15% was present. It therefore had to be a part of the exhaust gas from the Ethane stripper 480 can be returned to line 422 to remove the ethane content to increase.

Ein Kohlenwasserstoffstrom mit dem Hauptbestandteil Äthylen wurde durch die Leitung 412 zur Entmethanisiervorrichtung 410 geleitet, die bei einem Druck von 38,7 kg/cma betrieben wurde. Die Beschickung hatte folgende Zusammensetzung und Fließgeschwindigkeit: Mol/Stunde Äthylen ......................... 45 Äthan ........................... 17 Methan ......................... 29 Wasserstoff ...................... 9 Im Turm 410 wurden Methan und andere niedrigsiedende Verunreinigungen als Kopfprodukt entfernt und die verflüssigte Äthan-Äthylen-Fraktion in den Sammeltank 430 geleitet. Durch die Leitung 422 wurde gleichzeitig ein Kohlenwasserstoffstrom folgender Zusammensetzung zur Entmethanisiervorrichtung 420 geführt: Mol/Stunde Äthylen ....... ...... Spur Äthan ........................... 29,5 Methan ......................... 93 Wasserstoff ...................... 25,1 Der Fließregler 454 wurde so eingestellt, daß der in den Hydrochlorierungsreaktor 470 fließende Äthylenstrom der einströmenden Frischbeschickung entspricht und gelegentlich in bezug auf den Pegelregler 434 geprüft wird. Mittels des Ventils 444 wird der Strom des Kohlenwasserstoffs für den Chlorierungsreaktor 500 so gesteuert, daß beträchtlich mehr Äthan, als zur Chlorierung erforderlich ist, einfließt. Gleichzeitig mit der Frischbeschickung wird durch Leitung 472 Chlorwasserstoff und Äthan der folgenden Zusammensetzung zum Hydrochlorierungsreaktor 470 geleitet: Mol/Stunde Äthylen ......................... 0,9 Äthan ........................... 114 Methan ......................... 14 Chlorwasserstoff .................. 49 Die Hydrochlorierung wurde in Gegenwart katalytischer Mengen Aluminiumchlorid in flüssiger Phase bei einer Temperatur von 56°C und einem Druck von etwa 11 Atmosphären durchgeführt. Eine bestimmte Menge Äthylchlorid wurde kontinuierlich zurückgeführt. Der durch die Leitung 474 abfließende Kopfstrom hatte folgende Zusammensetzung: Mol/Stunde Äthylen ......................... Spur Äthan ........................... 131 Methan ......................... 15 Äthylchlorid ..................... 40,5 Chlorwasserstoff .................. 3 Er wurde in den Äthanabstreifer bzw. Äthylchloridabscheider 480 geleitet. Das Äthylchlorid wurde aus dem unteren Teil des Abstreifers abgezogen und zu einer geeigneten Reinigungs- und Gewinnungsanlage, z. B. zu Fraktioniertürmen, geleitet. Das Kopfprodukt aus dem Äthanabstreifer wurde bei einer Temperatur von etwa 38 C und einem Druck von etwa 10 Atmosphären entfernt. Ein Teil des Kopfprodukts wurde durch die Leitung 485 zum Chlorierungsreaktor 500 geleitet. Er hatte die folgende Zusammensetzung: Mol/Stunde Äthylen ......... ...... ...... Spur Äthan ........................... 131 Methan ......................... 15 Chlorwasserstoff .................. 3,0 Nach seiner Verunreinigung mit der Frischbeschickung und dem Passieren des Fließreglers 488 hatte er die folgende Zusammensetzung: MoliStunde Äthylen ......................... Spur Äthan ........................... 160,5 Methan ......................... 14,4 Chlorwasserstoff .................. 3,0 Die Abgase aus dem Abscheider 480 wurden durch die Leitung 530 abgezogen und durch die Leitung 544 und das Ventil 542 in die Leitung 422 zurückgeführt Im Verfahren dieses Beispiels war das Ventil 546 geschlossen, und es wurden ferner keine Gase durch die Leitung 532 abgelassen. In den Chlorierungsreaktor 500 wurde Chlor (47,6 Mol je Stunde) geleitet und die Chlorierung bei einer Temperatur von 450°C in einer Graphitwirbelschicht durchgeführt. Der angewendete Druck betrug etwa 7 Atmosphären. Das aus dem Chlorierungsreaktor 500 abströmende Gas hatte die folgende Zusammensetzung: Mol/Stunde Äthylen ......................... 0,9 Methan ......................... 14,4 Äthan ........................... 114 Äthylchlorid ..................... 43,6 Chlorwasserstoff .................. 49,6 1,1-Dichloräthan ................ 1,8 Andere Stoffe ................. 0,19 Das Äthylchlorid (43,6 Mol je Stunde) wurde aus dem unteren Teil des Chlorwasserstoffabstreifers 520 abgezogen und darauf in bekannter Weise gereinigt. A hydrocarbon stream with the main component ethylene was passed through line 412 to demethanizer 410, which at a Pressure of 38.7 kg / cma was operated. The composition of the feed was as follows and flow rate: mol / hour ethylene ......................... 45 ethane ........................... 17 Methane ..................... .... 29 hydrogen ...................... 9 In tower 410 methane and other low-boiling impurities were found as an overhead product removed and the liquefied ethane-ethylene fraction passed into the collection tank 430. A hydrocarbon stream of the following composition was simultaneously passed through line 422 led to demethanizer 420: moles / hour ethylene ....... ...... trace Ethane ........................... 29.5 Methane .................. ....... 93 hydrogen ...................... 25.1 The flow regulator 454 was set so that the in ethylene stream flowing through the hydrochlorination reactor 470 of the incoming fresh feed and occasionally with respect to level control 434 checked will. The flow of the hydrocarbon to the chlorination reactor is stopped by means of the valve 444 500 controlled so that considerably more ethane than required for chlorination is, flows in. Simultaneously with the fresh feed, hydrogen chloride is supplied through line 472 and ethane of the following composition to the hydrochlorination reactor 470: Mol / hour ethylene ......................... 0.9 ethane ................. .......... 114 Methane ......................... 14 Hydrogen chloride .................. 49 The Hydrochlorination was carried out in the presence of catalytic amounts of aluminum chloride in liquid Phase carried out at a temperature of 56 ° C and a pressure of about 11 atmospheres. A certain amount of ethyl chloride was continuously recycled. The through the overhead stream flowing off line 474 had the following composition: moles / hour Ethylene ......................... trace of ethane ...................... ..... 131 methane ......................... 15 ethyl chloride ..................... 40, 5 hydrogen chloride .................. 3 It was in the ethane scraper or ethyl chloride separator 480 headed. The ethyl chloride was withdrawn from the lower part of the stripper and to a suitable purification and recovery plant, e.g. B. to fractionation towers, directed. The top product from the ethane stripper was at a temperature of about 38 C and a pressure of about 10 atmospheres. Part of the top product was passed through line 485 to chlorination reactor 500. He had the following Composition: Mol / hour ethylene ......... ...... ...... trace of ethane ..................... ...... 131 Methane ......................... 15 Hydrogen chloride .................. 3.0 After its contamination with the fresh batch and passing the flow regulator In 488 it had the following composition: MoliHour Äthylen ......................... Trace of ethane ........................... 160.5 methane ................. ........ 14.4 Hydrogen chloride .................. 3.0 The exhaust gases from separator 480 were withdrawn through line 530 and through line 544 and valve 542 in the Line 422 Recirculated In the procedure of this example, valve 546 was closed, and no gases were vented through line 532 either. Into the chlorination reactor 500 chlorine (47.6 mol per hour) was passed and the chlorination at one temperature carried out at 450 ° C in a graphite fluidized bed. The pressure applied was about 7 atmospheres. The gas flowing out of the chlorination reactor 500 had the the following composition: mol / hour ethylene ......................... 0.9 methane ......................... 14.4 ethane ..................... ...... 114 ethyl chloride ..................... 43.6 Hydrogen chloride .................. 49.6 1.1- Dichloroethane ................ 1.8 Other substances ................. 0.19 The ethyl chloride (43.6 Moles per hour) was withdrawn from the bottom of the hydrogen chloride stripper 520 and then cleaned in a known manner.

Das Kopfprodukt wurde, wie oben angegeben, durch die Leitung 472 zum Hydrochlorierungsreaktor 470 geführt.The overhead product was, as indicated above, through line 472 to the Hydrochlorination reactor 470 led.

Claims (1)

Patentanspruch: Vorrichtung zur Herstellung von Äthylchlorid aus Äthylen, Äthan und Chlor, bestehend aus einem Hydrochlorierungsreaktor (470), einer Zuleitung (452) für die Äthylenbeschickung mit einem Fließregler (454), einer Zuleitung (422) für die Äthanbeschickung mit einem Fließregler (444), einer Zuleitung (510) für das Chlor mit einem Fließregler (512), einer Zuleitung (472) für den Chlorwasserstoff aus dem Chlorierungsreaktor (500), einer Destilliervorrichtung (480) zur Trennung des Hydrochlorierungsproduktes in flüssiges Äthylchlorid und gasförmiges Äthan, einer Leitung (474) für die Abführung des Kopfproduktes aus dem Hydrochlorierungsreaktor (470) zur Destilliervorrichtung (480), der Äthylchloridableitung (482) und den Leitungen (484), (485) und (502) sowie den Leitungen (486), (532) mit dem Fließregler (534), zur Abführung von gasförmigem Äthan aus der Destilliervorrichtung (480) in den Chlorierungsreaktor (500) bzw. zur Entfernung aus dem System. Claim: Device for the production of ethyl chloride Ethylene, ethane and chlorine, consisting of a hydrochlorination reactor (470), one Feed line (452) for the ethylene feed with a flow regulator (454), a feed line (422) for the ethane feed with a flow regulator (444), a supply line (510) for the chlorine with a flow regulator (512), a feed line (472) for the hydrogen chloride from the chlorination reactor (500), a distillation device (480) for separation of the hydrochlorination product into liquid ethyl chloride and gaseous ethane, a line (474) for removing the overhead product from the hydrochlorination reactor (470) to the distillation device (480), the ethyl chloride discharge line (482) and the lines (484), (485) and (502) as well as the lines (486), (532) with the flow regulator (534), for discharging gaseous ethane from the distillation device (480) into the chlorination reactor (500) or for removal from the system.