PL185021B1 - Sposób wytwarzania 1,2-dichloroetanu przez bezpośrednie chlorowanie i urządzenie do wytwarzania 1,2-dichloroetanu przez bezpośrednie chlorowanie - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania 1,2-dichloroetanu przez bezposrednie chorowanie etylenu chlo- rem na katalizatorze chlorek sodu - chlorek zelaza (III), znamienny tym, ze podczas calej reakcji stosunek molowy chlorku sodu do chlor- ku zelaza (III) pozostaje w zakresie od 0,3 do ponizej 0,5. 9. Urzadzenie do wytwarzania 1,2-dichlo- roetanu przez bezposrednie chlorowanie, zna- mienne tym, ze zawiera reaktor 1, przewody 2 i 3 do doprowadzenia etylenu i chloru, prze- wód 5 prowadzacy od reaktora 1 do zbiornika rozprezania 6, jak równiez wychodzacy z prze- wodu 5 przewód 11 do zawracania czesci strumienia produktu do reaktora 1, przy czym zbiornik rozprezania ma przewód 7 do odpro- wadzania odparowanego produktu i przewód 8 do zawracania nie odparowanego produktu, a do przewodu 8 podlaczony jest zbiornik do rozpuszczania 9. Fig. 1. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania 1,2-dichloroetanu przez bezpośrednie chlorowanie i urządzenie do wytwarzania 1,2-dichloroetanu przez bezpośrednie chlorowanie. W sposobie tzw. bezpośredniego chlorowania wytwarza się 1,2-dichloroctan, poniżej określany skrótem EDC, w wyniku reakcji etylenu z chlorem. Ta reakcja addycji jest katalizowana przez halogenki metali, które mają charakter kwasu Lewisa, i halogenek metalu pierwszej grupy głównej układu okresowego.

Według sposobu podanego w opisie NL-A 6901398, halogenkiem metalu o charakterze kwasu Lewisa jest korzystnie chlorek żelaza (III). Metal pierwszej grupy układu okresowego

185 021 ma korzystnie liczbę atomową najwyżej 12 (sód) i korzystnie jest to lit. Stosunek molowy halogenku o charakterze kwasu Lewisa do na halogenku metalu pierwszej grupy układu okresowego znajduje się w zakresie od 1:2 do 2:1.

W opisie EP 0 111 203 B2 scharakteryzowano sposób, w którym jako katalizator stosuje się bezwodny czterochlorożelazian, np. czterochlorożelazian sodu, albo odpowiednie składniki w ilościach stechiometrycznych.

Obecnie stwierdzono, że bezpośrednie chlorowanie etylenu na katalizatorze chlorek sodu - chlorek żelaza (III) przebiega szczególnie korzystnie, jeśli podczas całej reakcji stosunek molowy chlorku sodu do chlorku żelaza (III) pozostaje w zakresie od 0,3 do poniżej 0,5. Zachowanie tego warunku umożliwia takie prowadzenie reakcji, w którym otrzymuje się EDC o tak wysokiej czystości, że można stosować go bezpośrednio w reakcji rozszczepiania do chlorku winylu, bez usuwania wysokowrzących składników, na drodze destylacji. Ponadto, sposób według wynalazku wymaga nieznacznych nakładów aparaturowych i energetycznych. Korzystne warianty wynalazku i związane z nimi korzyści będą dokładniej objaśnione w dalszej części opisu.

Jako środowisko reakcji stosuje się korzystnie ciekły EDC, przy czym substancje biorące udział w reakcji wprowadza się do przepompowywanego EDC. Korzystnie jako środowisko reakcji stosuje się znajdujący się w obiegu 1,2-dichloroetan. Nie jest przy tym konieczne stosowanie chloru w postaci ciekłej, ponieważ sposób według wynalazku prowadzi się w tak zachowawczych warunkach reakcji, a zwłaszcza pod tak niskimi ciśnieniami, że można stosować chlor gazowy. Ciśnienie wynosi korzystnie najwyżej 1 · 10²kPa nadciśnienia, a zwłaszcza od 0,4 · 10² kPa - 0,6 · 10² kpa nadciśnienia, które to nadciśnienie nastawia się korzystnie za pomocą dodawania gazu obojętnego, a zwłaszcza za pomocą dodawania azotu.

Temperatura reakcji wynosi od 50 do 105°C, korzystnie od 70 do 90°C. Ciśnienie i temperatura są tak wzajemnie dobierane, aby reakcja przebiegała poniżej temperatury wrzenia EDC.

W sposobie według wynalazku wprowadza się cały EDC lub korzystnie część jego strumienia do znajdującego się pod zmniejszonym ciśnieniem zbiornika rozprężania, przy czym entalpia strumienia EDC powoduje odparowanie części EDC. Odparowany EDC nie zawiera katalizatora i po kondensacji ma czystość co najmniej 99,9%, dzięki czemu może być doprowadzany bezpośrednio do reakcji rozszczepiania do chlorku winylu. Można pominąć płukanie wodą konieczne w przypadku znanych sposobów bez rozprężania, względnie bez odparowania EDC w celu oddzielenia katalizatora, jak również pominąć następne destylacyjne suszenie EDC.

Ciśnienie bezwzględne w zbiorniku rozprężania wynosi celowo od 0,2 · 102 kPa do 0,7 102 kPa. To podciśnienie wytwarza się i utrzymuje przy pomocy zwykłych dmuchaw lub pomp, nazywanych dalej pompą próżniową. Jeśli ta pompa próżniowa nie ma służyć także do przesyłania gazowego EDC, to EDC kondensuje się za pomocą odpowiedniego urządzenia, zwanego dalej chłodnicą i gromadzi w zbiorniku.

Wykorzystanie ciepła reakcji do częściowego odparowania EDC i prowadzenie reakcji w wymienionym korzystnym zakresie temperatury powoduje znaczną oszczędność środka chłodzącego.

Zawierającą katalizator część EDC nie odparowanego w zbiorniku rozprężania zawraca się do obiegu EDC. Jest to możliwe dzięki temu, że w reakcji tworzy się tylko bardzo mała ilość produktów ubocznych i zawracany strumień EDC zawiera tylko nieznaczną ilość chlorowodoru.

Gaz odlotowy prawie nie zawiera chloru. Szczególnie korzystne prowadzenie reakcji, w którym tylko część strumienia - korzystnie stosunkowo nieznaczna część - jest doprowadzana do zbiornika rozprężania, ma dodatkowo tę zaletę, że nie jest konieczny dodatkowy reaktor do przereagowania pozostającego etylenu. Jednakże urządzenia do oddzielania i zawracania etylenu mogą być także wprowadzane do tej korzystnej odmiany wynalazku, ponieważ nie powodują dużych nakładów. Można zatem zwiększyć dodatkowo wydajność etylenu, względnie zmniejszyć dodatkowo straty etylenu, przez zawracanie do reakcji gazu odlotowego zawierającego etylen ze zbiornika rozprężania po pompie próżniowej, za pomocą

185 021 odpowiedniej sprężarki, korzystnie sprężarki strumieniowej, która celowo jest umieszczona na dnie reaktora i przez ponowną reakcję etylenu z chlorem. Jako strumień napędowy wybranej sprężarki służy korzystnie częściowy strumień przepompowanego EDC.

Pozostającą ilość etylenu można jednak wykorzystać także energetycznie w wyniku spalania gazów odlotowych, korzystnie podczas odzyskiwania chlorowodoru.

Z tego powodu wynalazek dotyczy także urządzenia, które nadaje się szczególnie do wykonywania sposobu według niniejszego wynalazku. Urządzenie to - w jego korzystnym wariancie przedstawiono na rysunku (fig. 1).

Urządzenie według wynalazku zawiera reaktor 1; doprowadzenia 2 i 3 etylenu i chloru, jak również korzystnie doprowadzenie 4 gazu obojętnego; przewód 5 do zbiornika rozprężania 6, który znajduje się pod zmniejszonym ciśnieniem i ma przewód 7 do odprowadzania odparowanego produktu i przewód 8 do zawracania nie odparowanego produktu, do którego jest podłączony zbiornik do rozpuszczania 9, i który korzystnie prowadzi przez pompę 10; przewód 11 do zawracania części strumienia produktu, który korzystnie prowadzi przez pompę 12 i chłodnicę względnie wymiennik ciepła 13.

Przewód 7 na parę EDC prowadzi celowo przez chłodnicę 14 do pompy próżniowej 15. Przewód 16 prowadzi od chłodnicy 14 do zbiornika 17 na skroplony EDC.

Urządzenie zawiera ponadto korzystnie przewód 18 od strony tłoczenia pompy próżniowej 15, prowadzący przez sprężarkę 19 do reaktora 1 i służący do zawracania resztek nie przereagowanego etylenu. Przewody 20 i 21 służą do odprowadzania gazów odlotowych.

Jeśli sposób jest wykonywany w ciągu dłuższego czasu, to należy zwracać uwagę na zachowanie stosunku chlorku sodu do chlorku żelaza (III) według wynalazku. Jeśli np. w wyniku korozji zesłanie zawleczony do instalacji chlorek żelaza (III), to jest konieczne wprowadzanie dodatkowego chlorku sodu, celowo ze zbiornika do rozpuszczania 9, ponieważ w przeciwnym razie pogarsza się czystość oddestylowanego EDC względnie zwiększa się ilość powstających produktów ubocznych.

Znajdujący się w obiegu EDC ma średnią czystość ponad 99%, jest przezroczysty, to znaczy nie występują w nim widoczne cząstki stałe i jest tylko lekko zabarwiony. Z tego powodu zwykle nie jest konieczne oddzielanie części strumienia w celu usunięcia zanieczyszczeń.

Wynalazek objaśniono bliżej w poniższych przykładach.

Przykłady od I do IV

Bezpośrednie chlorowanie prowadzono w reaktorze 1 o objętości 14,6 m³ i przy napełnieniu 81% obj. Utrzymywano temperaturę 75°C. Nadciśnienie 0,54 · 10²kPa nastawiano za pomocą dodawania gazu obojętnego przewodem A. Jako środowisko reakcji stosowano ciekły EDC zawierający 700 ppm chlorku żelaza (III).

Do środowiska reakcji wprowadzono chlorek sodu przez zbiornik do rozpuszczania 9, aż do osiągnięcia pożądanego stosunku molowego chlorku do chlorku żelaza (III) (patrz poniższa tabela). Ten stosunek molowy utrzymywano podczas całej reakcji. Do reaktora 1 wprowadzano etylen przewodem 2 w ilości 2000 Nm³ na godzinę i odpowiednią do stechiometrii reakcji ilość gazowego chloru przewodem 3. Część strumienia i produktu odprowadzano przewodem 5 do podłączonego kolejno zbiornika rozprężania 6 o ciśnieniu bezwzględnym równym 0,3 · 102 kPa. W nim odparowywano na godzinę 8,90 t EDC i odprowadzano go przewodem 7. Ten EDC nie zawiera katalizatora i ma czystość podaną w tabeli, co pozwala na bezpośredni przerób EDC na chlorek winylu. W tabeli podano także zawartość produktu ubocznego, 1,1,2-trichloroetanu.

EDC nie odparowany w zbiorniku rozprężania 6 zawraca się przez przewód 8 i pompę do reaktora 1. Główny strumień produktu doprowadza się przez przewód 11 i pompę 12 do przewodu 8, i - jeśli to jest pożądane przez chłodnicę 13 - zawraca się do reaktora 1.

Przykład I w tabeli jest przykładem porównawczym (bez dodatku NaCl), przykłady

- IV są przykładami według wynalazku.

185 021

Tabela

Przykład	Stosunek molowy NaCl:FeClj	Zawartość w produkcie
		EDC, % wagowych, 1,1,2-trichloroetan, % wagowych
I	0	99,78	0,157
II	0,35:1	99,90	0,064
III	0,40:1	99,95	0,025
IV	0,45:1	99,94	0,035

185 021

Fie.i.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (10)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania 1,2-dichloroetanu przez bezpośrednie chorowanie etylenu chlorem na katalizatorze chlorek sodu - chlorek żelaza (III), znamienny tym, że podczas całej reakcji stosunek molowy chlorku sodu do chlorku żelaza (III) pozostaje w zakresie od 0,3 do poniżej 0,5.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek molowy chlorku sodu do chlorku żelaza (III) pozostaje w zakresie od 0,3 do 0,45.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że reakcję prowadzi się w temperaturze od 50 do 105°C, korzystnie w zakresie od 70 do 90°C.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że reakcję prowadzi się pod nadciśnieniem do 1 · 10² kPa, korzystnie pod nadciśnieniem od 0,4 · 10² kPa - 0,6 · 10² kPa.

5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że nadciśnienie nastawia się za pomocą dodawania gazu obojętnego.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że 1,2-dichloroetan w całości lub częściowo doprowadza się do zbiornika rozprężania znajdującego się pod zmniejszonym ciśnieniem, przy czym oddziela się odparowany produkt a resztę 1,2-dichloroetanu zawraca się do procesu.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako środowisko reakcji stosuje się znajdujący się w obiegu 1,2-dichloroetan.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że chlor wprowadza się w postaci gazowej lub ciekłej.

9. Urządzenie do wytwarzania 1,2-dichloroetanu przez bezpośrednie chlorowanie, znamienne tym, że zawiera reaktor 1, przewody 2 i 3 do doprowadzenia etylenu i chloru, przewód 5 prowadzący od reaktora 1 do zbiornika rozprężania 6, jak również wychodzący z przewodu 5 przewód 11 do zawracania części strumienia produktu do reaktora 1, przy czym zbiornik rozprężania ma przewód 7 do odprowadzania odparowanego produktu i przewód 8 do zawracania nie odparowanego produktu, a do przewodu 8 podłączony jest zbiornik do rozpuszczania 9.

10. Urządzenie według zastrz. 9, znamienne tym, że ma przewód 4 do doprowadzania gazu obojętnego do reaktora 1, pompę 10 na przewodzie 8 oraz pompę 12 na przewodzie 11, a pomiędzy pompą 12 a reaktorem 1 ma chłodnicę względnie wymiennik ciepła 13, a na przewodzie 7 chłodnicę 14, od której prowadzi przewód 16 do zbiornika 1,2-dichloroetanu 17, na przewodzie 7 za chłodnicą 14 ma pompę próżniową 15 oraz przewód 18 od pompy próżniowej 15 przez sprężarkę 19 do reaktora 1 i przewody 20 i 21 do odprowadzania gazów odlotowych.