JP2000319208A - １，２ジクロルエタンを作製する方法と設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直接塩素置換の反応エンタルピーを可変して
利用でき、そのために従来の技術に見られるジクロルエ
タンを作製する方法と設備の難点を甘受する必要のない
解決策を提供する。 【解決手段】 作製された１，２ジクロルエタンから高
沸点蒸留塔２内で、そして次に真空蒸留塔９内で高沸点
物を分離し、熱を回収して蒸留塔の残渣溜を加熱するた
め、直接塩素変換からの１，２ジクロルエタンをその時
の残渣溜製品と間接的に熱交換する熱交換機５，１１に
その都度導き、液相でエチレンと塩素を反応（直接塩素
置換）させて１，２ジクロルエタン（ＥＤＣ）を作製す
る方法にあって、蒸留塔の残渣溜を加熱するため、少な
くとも一つの降下流蒸発機１６，１７を使用し、この降
下流蒸発機の上側の液体配分機２０にそれぞれの残渣溜
製品を導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、作製された１，
２ジクロルエタンから高沸点蒸留塔内で、そして次に真
空蒸留塔内で高沸点物を分離し、熱を回収して蒸留塔の
残渣溜を加熱するため、直接塩素変換からの１，２ジク
ロルエタンをその時の残渣溜製品と間接的に熱交換する
熱交換機にその都度導き、液相でエチレンと塩素を反応
（直接塩素置換）させて１，２ジクロルエタン（ＥＤ
Ｃ）を作製する方法および直接塩素置換反応容器と、こ
の反応容器に後置されている高沸点蒸留塔と、この高沸
点蒸留塔に後置されている真空蒸留塔とを備え、蒸留塔
の残渣溜を加熱するため、加熱媒質として直接塩素置換
反応容器からの１，２ジクロルエタンが導入されるそれ
ぞれ一つの熱交換機を備えて上記方法を実施する設備に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液相の１，２ジクロルエタン（ＥＤＣ）
から塩化ビニール（ＶＣＭ）を得ることは塩化水素（Ｈ
ＣＬ）を分解して行われる。その場合、この気相処理で
は原理的に塩化水素を触媒分解または熱分解することが
可能である。しかし、塩化水素を触媒分解する実際の応
用は触媒の寿命が短すぎるため今まで失敗している。

【０００３】そのため、純粋な乾燥した１，２ジクロル
エタンを熱分解炉中で約 500℃にして分解して塩化ビニ
ールと塩化水素にする熱分解が行われている。この場
合、１，２ジクロルエタンの通常の分解率は 50 〜 65
％の間にある。熱分解から変換されなかった１，２ジク
ロルエタンは、塩化水素を吸熱分解する時に生じる不純
物を含む。次いで、分解した塩化水素を他のプロセス工
程、所謂水酸化塩素置換の工程でエチレンと酸素を用い
て１，２ジルロルエタンに変換される。

【０００４】熱分解に必要な残りの１，２ジクロルエタ
ンは、所謂直接塩素置換処理によりエチレンと塩素を液
状の１，２ジクロルエタンに変換して作製される。この
反応は発熱性で、反応温度を維持するために著しい冷却
出力が必要である。

【０００５】熱分解炉に導入される１，２ジクロルエタ
ンの純度は、一方で熱分解管を汚す副反応を抑制するた
め、また他方で塩化ビニールを高品質にするため、非常
に高くなっていなければならない。それ故、熱分解炉か
らの変換されていない１，２ジクロルエタン、水酸化塩
素置換からの１，２ジクロルエタン、および、必要であ
れば、直接塩素置換からの１，２ジクロルエタンは電力
経費のかかる１，２ジクロルエタンの蒸留で純化され
る。

【０００６】この方法では、直接塩素置換反応容器は冷
却エネルギに対する最大の消費体の一つであり、高沸点
物を分離する蒸留塔はＥＤＣ／ＶＣＭ設備内の加熱エネ
ルギに対する最大の消費体の一つである。それ故、経済
的な検討からエネルギ消費を低減するため既に幾つかの
方法が提案されている。これ等の方法では直接塩素置換
の反応熱が直接または間接加熱によるＥＤＣ蒸留の加熱
のために利用されるか、あるいはＥＤＣの蒸留で蒸発濃
縮を伴う精留を使用して加熱エネルギが節約されている
が、これ等の方法には実質上以下の難点がある。

【０００７】直接塩素置換反応容器の製品の蒸気を高沸
点蒸留塔の残渣溜に入れ、これにより高沸点蒸留塔を直
接加熱することは、例えばドイツ特許第 29 35 884号明
細書あるいはドイツ特許第 24 27 045号明細書により原
理的に知られている。しかし、これは高沸点の蒸留塔の
直径や戻し凝縮機の面を非常に大きくする必要があるこ
とになる。何故なら、外部冷却なしに単位当たり直接塩
素置換で新たに形成された１，２ジクロルエタンの発熱
性の沸騰反応では大量の１，２ジクロルエタンを蒸発さ
せ、加えて他の１，２ジクロルエタンの流れと共に高沸
点蒸留塔内で精留させるからである。更に、同時に高沸
点蒸留塔の残渣溜から液状の１，２ジクロルエタン（直
接塩素置換反応容器内で新たに形成された大量のジクロ
ルエタンも）を反応容器に戻す必要があるので、必ず反
応容器内に高沸点の副産物のレベルが上昇し、これが一
方で触媒作用に対して不利に作用し、更に他方で他の副
産物の形成も促進し、これが結局収率の悪化となること
が難点である。このため、直接塩素置換の反応熱はＥＤ
Ｃの蒸留の真空蒸留塔を直接加熱するために利用されな
い。何故なら、残渣溜の中の高沸点物の濃度が 90 ％以
上であるからである。

【０００８】この直接加熱の外に、高温の反応容器循環
の１，２ジクロルエタンもしくは直接塩素置換反応容器
からの蒸気状の１，２ジクロルエタンによりＥＤＣ蒸留
の蒸留塔のリボイラーを加熱して同類の間接加熱方法も
知られている。このため、例えばドイツ特許第 41 33 8
10号明細書、ドイツ特許第 40 39 960号明細書あるいは
欧州特許第 0 075 742号明細書に開示されているこれ等
の方法では、熱交換機として自然循環蒸発装置が使用さ
れている。これは、存在する材料システム、１，２ジク
ロルエタンで確実に加熱するため約 20 〜 25 ℃の作動
温度差を保証することが必要になる。これは以下の不利
な結果となる。反応熱を間接的に自然循環蒸発機に移す
ためＥＤＣ蒸留の蒸留塔の残渣溜温度に比べて反応容器
の反応温度をかなり高くしなければならない。これは、
塩素やエチレンの収率を悪化させ、副産物の形成を多く
する。

【０００９】反応容器の反応熱は反応温度が低い場合で
もＥＤＣ蒸留のリボイラーへ排出される。もっとも、そ
の時には蒸留塔を真空にする必要がある。これは、取り
分け高沸点蒸留塔の直径や回収凝縮機を非常に大きく
し、真空を維持するためエネルギの需要を大きくする必
要があるという結果になる。これも、この方法の経済性
に不利に作用する。

【００１０】最後に、蒸気圧縮部を有する精留方法も知
られている。この場合、高沸点の蒸留塔のヘッド蒸気が
圧縮機および同じ蒸留塔の残渣溜加熱部用の加熱手段と
して蒸気を使用して圧縮される（ドイツ特許第 34 40 6
85号明細書）。しかし、回転部分のある圧縮機を使用す
る必要があり、これは購入価格を高くし、維持費やスペ
ヤーパーツの費用の原因となる。その場合、高沸点蒸留
塔に対して蒸気と冷却水の経費を節約するが、これには
電力のコストを著しく大きくする。更に、他の難点とし
て上記の構想では直接塩素置換反応容器の反応熱を組み
入れることが配慮されていない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】それ故、この発明の課
題は、直接塩素置換の反応エンタルピーを可変して利用
でき、そのために従来の技術に見られるジクロルエタン
を作製する方法と設備の難点を甘受する必要のない解決
策を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類の方法にあって、蒸留塔の残
渣溜を加熱するため、少なくとも一つの降下流蒸発機を
使用し、この降下流蒸発機の上側の液体配分機にそれぞ
れの残渣溜製品を導入することによって解決されてい
る。

【００１３】更に、上記の課題は、この発明により、冒
頭に述べた種類の設備にあって、熱交換機が降下流蒸発
機１６，１７として形成されていることによって解決さ
れている。

【００１４】この発明による他の有利な構成は特許請求
の範囲の従属請求項に記載されている。

【００１５】

【発明の実施の形態】降下流蒸発機は他の応用で基本的
に知られていて、温度差が大きくても、また理論的に任
意に小さくても運転できる点で優れている。そのような
降下流蒸発機では、液体や蒸気が平行流れとなって下へ
流れる。加熱面を液体で均一にしかも充分加湿すること
が乱れのない運転にとって重要な役目を演ずる。ＥＤＣ
蒸留塔の残渣溜の汚れが降下流蒸発機の壊れやすい液体
分配機を詰まらせ、加熱管の不均一な液体分配となるこ
とを恐れて、今まで専門分野ではＥＤＣ蒸留で降下流蒸
発機を残渣溜加熱機として使用することに対して先入観
があった。つまり、降下流蒸発機内の不均一な液体配分
は詰まり個所、固まりとなり、個々の管が完全に詰まる
ことになる。

【００１６】驚くことに、低い温度差で運転される降下
流蒸発機を使用すると、物質の移動に関しても利点が得
られることが分かった。つまり、熱流密度が低い場合の
分離作用は所定の熱流の時に大部分の易揮発性成分が蒸
気相に移行するように改善されることが見出されてい
る。これは、取り分け真空蒸留塔を運転するのに重要な
特徴である。何故なら、この方法で真空蒸留塔の残渣溜
排出物中の製品（＝ＥＤＣ）の割合が低減するからであ
る。この残渣溜排出物は大部分高沸点物質であり、残留
物燃焼で処理されるなければならない。

【００１７】更に、既存の先入観に対して、降下流蒸発
機の加熱面の汚れ抵抗は今まで使用されきた自然循環蒸
発機に比べて小さいことも驚くべきことに分かった。通
常、産業上の残渣溜蒸発機は分離ユニットの所定の外部
収支の時に大抵一定の熱流で運転されている。汚れのた
め熱通過係数が小さくなると、系は動作している温度差
を大きくして反応する。加熱蒸気圧の時間経過は熱接触
面上の被覆物形成の進行の指示となる。自然循環蒸発機
と降下流蒸発機での汚れ抵抗の比較は、時間経過が定性
的に同じことを説明しているが、絶対的な数値は降下流
蒸発機で小さいことが見出されている。

【００１８】この発明による方法の上記の利点の外に、
環境保護にも寄与している。何故なら、真空蒸留塔の残
渣溜でより多くの１，２ジクロル画端を回収でき、蒸発
機の熱伝導面の汚れが少ないからである。更に、装置ユ
ニット当たりに一つの降下流蒸発機を用いると、今まで
使用している自然循環蒸発機よりも著しく大きい熱伝導
面を実現できる。これは、大きな設備効率の場合、ＥＤ
Ｃ蒸留塔の残渣溜加熱がただ一つの降下流蒸発機ユニッ
トで行え、自然循環蒸発機を使用する場合、多数のユニ
ットを必要とすることを意味する。これは投資コストや
所要占有場所を節約する。更に、降下流蒸発機は自然循
環蒸発機に比べて液体の量が少なく、それ故に大変自然
な制御特性がある。これも、真空蒸留塔の残渣溜内で低
沸点物（＝ＥＤＣ）の残留濃度を小さくするこに非常に
有利である。

【００１９】他の有利な構成では、直接塩素置換が 75
〜 125℃の温度と 0.8〜 3バールの圧録で行われる。蒸
留塔の蒸発機（降下流蒸発機）内の蒸発圧力は加熱すべ
き蒸留塔の残渣溜の圧力より最大で 50 ミリバール大き
いだけにすぎない。更に、蒸発側の熱移動係数は運転温
度差に殆ど無関係である（加熱すべき蒸留塔の残渣溜圧
力が指定されている場合、３℃と 25 ℃の運転温度差の
蒸発側の熱移動係数の差は３％より小さい）。

【００２０】

【実施例】以下、好適実施例に基づき図面を参照してこ
の発明による方法を説明する。

【００２１】図１には、設備のうちでこの発明にとって
主要な部分のみが示してある。

【００２２】ＥＤＣ精留では、水酸化塩素置換によるＥ
ＤＣと熱分解炉からの変換されていないＥＤＣがエネル
ギのかかるＥＤＣ精留内で浄化される。必要な場合、直
接塩素置換のＥＤＣもＥＤＣ精留内で浄化される。

【００２３】水酸化塩素置換のＥＤＣは、図示していな
い脱水・低沸点蒸留塔で先ず水と低沸点物から分離され
る。次いで、高沸点物を含む水酸化塩素置換のＥＤＣは
導管１を経由して高沸点蒸留塔２に導入される。図示し
ていない熱分解炉からの未変換ＥＤＣも高沸点物を含
み、導管３を介して高沸点蒸留塔２に導入される。この
高沸点蒸留塔２内では、導入された物質流が分留されて
精留される。

【００２４】浄化されたＥＤＣは高沸点蒸留塔２の頭部
で導管４を介して排出され、熱交換機５内で凝縮し、導
管６または導管７を経由して純粋なＥＤＣとして得られ
る。戻し流は導管８を経由して高沸点蒸留塔２に導入さ
れる。

【００２５】高沸点蒸留塔の残渣溜では高沸点物が濃縮
される。導管８を経由して残渣溜の流れを真空蒸留塔９
に導入して、高沸点蒸留塔２の残渣溜を浄化することを
強めることができる。浄化されたＥＤＣは真空蒸留塔９
の頭部で導管１０を経由して取り出され、熱交換機１１
で凝縮され、導管１２を経由して純粋なＥＤＣとして得
られる。戻し流は導管１３を介して真空蒸留塔へ導入さ
れる。

【００２６】真空蒸留塔９の残渣溜取出物１４は高沸点
物質と少量のＥＤＣである。

【００２７】この発明によれば、蒸留塔２，９の加熱は
以下のようである。即ち、導管１５を経由してＥＤＣの
液体流かＥＤＣの蒸気流は図示していない直接塩素置換
反応容器から高沸点蒸留塔２の残渣溜加熱に使用する降
下流蒸発機１６と真空蒸留塔９の残渣溜加熱に使用する
降下流蒸発機１７へ加熱媒質として導入して排出され
る。高沸点蒸留塔の残渣溜１８からおよび真空蒸留塔の
残渣溜１９からそれぞれ液体が降下流蒸発機１６または
１７の頭部にある特別な液体配分機２０に供給される。
この液体配分機２０は汚れが生じた時に不均一な液体配
分となったり、乾燥個所、固化となり、その結果管の詰
まりが生じないように設計されている。

【００２８】蒸発機本体の頭部から液体がそれぞれ重力
のため降下流蒸発機１６，１７の加熱管の内側に均一に
配分されて沸騰する膜となって排出され一部蒸発する。
加熱側の平均温度２１または２２および蒸留塔２または
９の残渣溜温度２３または２４として定義される蒸発の
有効動作温度差は任意に小さくでき、自然循環蒸発機の
場合のように小さい温度差に関する制限を受けない。

【００２９】以下、図面を参照して特別な処理例に基づ
きこの発明を説明する。

【００３０】例 １ 導管３を介して図示していない熱分解炉からの未変換Ｅ
ＤＣを 23.1 to/h（毎時トン）および導管１を介して水
酸化塩素置換からのＥＤＣを 16.2 to/h高沸点蒸留塔２
に導入した。両方の流れは高沸点物を含み、分留して精
留する必要があった。

【００３１】この場合、蒸留塔２の溜温度は圧力が 1.5
バールの時に 100℃であり、頭部の温度は 1.2バールの
時に 87 ℃であった。蒸留塔２をＲ＝ 0.5の帰還割合で
運転した。

【００３２】降下流蒸発機１６には、加熱のために、導
管１５により図示していない直接塩素置換反応容器から
のＥＤＣ液体流を加えた。この場合、循環量は 870 to/
h で、前残渣溜温度は 115℃で、戻し温度は 103℃であ
った。

【００３３】例 ２ 蒸留塔２を例１と同じ条件で運転したが、この場合には
降下流蒸発機１６を加熱するため図示していない直接塩
素置換反応容器のＥＤＣ蒸気流を使用した。降下流蒸発
機１６への導入導管１５では凝縮するＥＤＣ蒸気の運転
条件は 108℃で、1.9 バールであり、全体として 50.5
to/hのＥＤＣ蒸気が流れた。

【００３４】例 ３ 導管８を介して 2.8 to/h の高沸点物を含むＥＤＣを真
空蒸留塔９に導入した。この場合、蒸留塔９の残渣溜温
度は圧力 0.4バールで 89 ℃であり、頭部の温度は圧力
0.26 バールで 45 ℃であった。この場合、蒸留塔９は
1.0の戻し率で運転した。真空蒸留塔の残渣溜流１４は
0.3 to/h の高沸点物であり、ただ３％のＥＤＣをしか
含んでいなかった。降下流蒸発機１７には加熱のために
導管１５により直接塩素置換反応容器のここには図示し
ていない放出容器からのＥＤＣ蒸気を印加した。

【００３５】降下流蒸発機１７の導入導管１５では、凝
縮するＥＤＣ蒸気の運転条件は 98℃で、 1.6バール
で、全部で 8.1 to/h のＥＤＣ蒸気が流れた。

【００３６】当然なことであるが、この発明は図示する
実施例に限定されない。基本的な構想から逸脱すること
なく他の構成も可能である。

【００３７】

【発明の効果】以上、説明したように、この発明による
方法と設備により、直接塩素置換の反応エンタルピーを
可変して利用でき、そのために従来の技術に見られるの
ジクロルエタンを作製する方法と設備の難点を甘受する
必要がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による方法を実施する設備の単純化
された処理流れ図である。

【符号の説明】

１，３，４，６，７，８，１０，１２，１３，１５
導管 ２，１８ 高沸点蒸留塔 ５，１１ 熱交換機 ９，１９ 真空蒸留塔 １４ 残渣溜取出部 １６，１７ 降下流蒸発機 ２０ 液体分配機 ２１，２２ 加熱側の平均温度 ２３，２４ 蒸留塔の残渣溜温度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作製された１，２ジクロルエタンから高
   沸点蒸留塔内で、そして次に真空蒸留塔内で高沸点物を
   分離し、熱を回収して蒸留塔の残渣溜を加熱するため、
   直接塩素変換からの１，２ジクロルエタンをその都度そ
   の時の残渣溜製品と間接的に熱交換する熱交換機にその
   都度導き、液相でエチレンと塩素を反応（直接塩素置
   換）させて１，２ジクロルエタン（ＥＤＣ）を作製する
   方法において、 蒸留塔の残渣溜を加熱するため、少なくとも一つの降下
   流蒸発機を使用し、この降下流蒸発機の上側の液体配分
   機にそれぞれの残渣溜製品を導入することを特徴とする
   方法。
2. 【請求項２】 直接塩素置換は 75 〜125 ℃の温度で、
   0.8 〜3 バールの圧力で行われることを特徴とする請求
   項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 直接塩素置換反応容器と、この反応容器
   に後置されている高沸点蒸留塔と、この高沸点蒸留塔に
   後置されている真空蒸留塔とを備え、蒸留塔の残渣溜を
   加熱するため、加熱媒質として直接塩素置換反応容器か
   らの１，２ジクロルエタンが導入されるそれぞれ一つの
   熱交換機を備え、請求項１または２の方法を実施する設
   備において、 熱交換機が降下流蒸発機（１６，１７）として形成され
   ていることを特徴とする設備。