SK6297A3 - Process and device for preparing 1,2-dichloroethane by direct chlorination with waste gas recirculation - Google Patents

Abstract

The invention concerns a process for preparing 1,2-dichloroethane (EDC) by feeding chlorine and ethylene into circulated EDC which contains a catalyst. A partial stream of the reaction mixture is fed to a flash vaporization system and the vaporized EDC is separated from its light volatile components which are returned to the reaction.

Description

SPÔSOB VÝROBY 1,2-DICHLÓRETÁNU PRIAMOU CHLORÁCIOU ZA SPÄTNÉHO VEDENIA ODPLYNOV A ZARIADENIE NA VYKONÁVANIE TOHTO SPÔSOBUMETHOD OF MANUFACTURING 1,2-DICHLOROETHANE BY DIRECT CHLORATION FOR RETURN AND DETERMINATION OF THESE METHOD

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu výroby 1,2-dichlóretánu, ďalej nazývaný EDO, uvádzaním chlóru a etylénu do EDC vedeného v obehu a zariadenia na vykonávanie tohto spôsobu.The present invention relates to a process for the production of 1,2-dichloroethane, hereinafter referred to as EDO, by circulating chlorine and ethylene into the EDC, and to an apparatus for carrying out the process.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Spôsob výroby EDC reakciou chlóru a etylénu je známy pod názvom priama chlorácia. Takéhoto postupu sa napríklad týka spôsob podľa DEA41 33 810, pri ktorom sa s pomocou expanzného odparenia využíva reakčná entalpia. Tento známy spôsob sa vykonáva pri teplote od asi 75 do 200 °C a za tlaku 0,1 až 1,5 MPa.The process for producing EDC by the reaction of chlorine and ethylene is known as direct chlorination. Such a process relates, for example, to the process of DEA 41 33 810, in which reaction enthalpy is used by means of expansion evaporation. The known process is carried out at a temperature of from about 75 to 200 ° C and at a pressure of from 1 to 1.5 MPa.

Bol už navrhnutý spôsob výroby EDC reakciou etylénu s chlórom s katalyzátorom chlorid sodný - chlorid železitý, ktorý sa vyznačuje tým, že počas celej reakcie zostáva mólový pomer chloridu sodného k chloridu železitému pod 0,5. Tento spôsob sa s výhodou vykonáva pri teplote 50 až 105 C a za pretlaku až do 0,1 MPa. V ďalšej výhodnej forme vyhotovenia sa uvádza EDC celkom alebo čiastočne do podtlakového zásobníka, pričom sa oddestilovaný produkt oddelí a zvyšný EDC sa uvádza späť do procesu. Ako účelné vyhotovenie sa ďalej navrhuje kvôli zníženiu strát etylénu uvádzať späť odplyň obsahujúci etylén z expanznej nádoby za vákuovým čerpadlom (ktoré je potrebné na udržanie podtlaku v expanznej nádobe) pomocou vhodného kompresora, s výhodou prúdového kvapalinového čerpadla, ktoré sa účelne umiestni v päte reaktora, sa uvedie späť do reakcie a etylén znova reaguje s chlórom. Pritom slúži ako hnací prúd pre výhodnú kompresiu s výhodou dielči prúd prečerpaného EDC (nemecká patentová prihláška P 43 18 609.2 zo dňaA process for the production of EDC by reacting ethylene with chlorine with a sodium chloride-ferric chloride catalyst has already been proposed, characterized in that the molar ratio of sodium chloride to ferric chloride remains below 0.5 during the entire reaction. This process is preferably carried out at a temperature of 50 to 105 ° C and an overpressure of up to 0.1 MPa. In another preferred embodiment, the EDC is fed wholly or partially into a vacuum container, wherein the distilled product is separated and the remaining EDC is returned to the process. In a preferred embodiment, in order to reduce ethylene losses, it is also proposed to recycle the ethylene-containing gas from the expansion vessel downstream of the vacuum pump (which is necessary to maintain vacuum in the expansion vessel) using a suitable compressor, preferably a jet fluid pump. is reacted and ethylene reacts again with chlorine. The drive current for the advantageous compression is preferably the partial flow of the EDC pumped (German patent application P 43 18 609.2 of

4. júna 1993).June 4, 1993).

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Predmetom predloženého vynálezu je spôsob výroby 1,2-dichlóretánu uvádzaním chlóru a etylénu do EDC vedeného v obehu, ktorý zahrňuje katalyzátorový systém z chloridu železitého a halogenidu kovu z prvej alebo druhej hlavnej skupiny periodického systému prvkov a ďalej obsahuje nepatrné množstvo kyslíka, pričom sa dielči prúd reakčnej zmesi uvádza k expanznému odpareniu, odparený EDC sa oddelí a izoluje, ktorý sa vyznačuje tým, že sa menované ľahko prchavé zložky uvádzajú späť do reakcie, pričom kombinácia nasledujúcich charakteristických znakov procesu je výnimočná: kovový chlorid v katalyzátorovom systéme je chlorid sodný, pričom počas celej reakcie zostáva mólový pomer chloridu sodného k chloridu železitému pod 0,5, expanzné odparenie sa vykonáva v podtlakovej nádobe a odplyň obsahujúci etylén sa pomocou kompresora uvádza späť do reakcie.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for the production of 1,2-dichloroethane by circulating chlorine and ethylene into an EDC, which comprises a catalyst system of ferric chloride and a metal halide from the first or second main group of the Periodic System of Elements. the reaction mixture stream is for expansion evaporation, the evaporated EDC is separated and isolated, characterized in that the said slightly volatile components are reacted, the combination of the following process characteristics being exceptional: the metal chloride in the catalyst system is sodium chloride, throughout the reaction, the molar ratio of sodium chloride to ferric chloride remains below 0.5, the expansion evaporation is carried out in a vacuum vessel, and the ethylene-containing offgas is returned to the reaction by means of a compressor.

Spôsob podľa vynálezu je mimoriadne mnohostranný: reakcia sa môže vykonávať v oblasti teplôt od asi 50 do 200 °C a pri tlaku od 0,1 MPa do pretlaku 1,5 MPa. Tlak v expanznej nádobe musí byť priemerne nižší a leží absolútne v oblasti 0,02 až 0,35 MPa. V jednej forme vyhotovenia spôsobu je tento tlak v expanznej nádobe absolútne viac ako 0,07 MPa.The process according to the invention is extremely multifaceted: the reaction can be carried out in a temperature range of from about 50 to 200 ° C and at a pressure of from 1 to 10 bar. The pressure in the expansion vessel must be on average lower and lie absolutely in the range of 0.02 to 0.35 MPa. In one embodiment of the method, the pressure in the expansion vessel is absolutely more than 0.07 MPa.

Kovový halogenid v katalyzátorovom systéme je s výhodou chlorid lítny, chlorid draselný alebo chlorid horečnatý a obzvlášť chlorid sodný. Mólový pomer kovového halogenidu a chloridu železitého môže kolísať v určitých hraniciach a u známych spôsobov je medzi 0,5 : 1 a 2 : 1 (NL-A 6901398, DEA41 03 281).The metal halide in the catalyst system is preferably lithium chloride, potassium chloride or magnesium chloride, and in particular sodium chloride. The molar ratio of metal halide to ferric chloride may vary within certain limits, and in the known processes is between 0.5: 1 and 2: 1 (NL-A 6901398, DEA41 03 281).

Použitý chlór sa môže uvádzať v kvapalnej alebo v plynnej forme. Rovnako nie je nutné používať chlór najvyššej kvality: vhodnou voľbou kompresora, napríklad v navrhovanom spôsobe uvedeného prúdového kvapalinového čerpadla sa môže použiť technický chlór, ktorý obsahuje nepatrné podiely kyslíka. Inou možnosťou je použitie zodpovedajúceho kompresora iného druhu v nevýbušnom vyhotovení alebo zaisteného proti tlakovým rázom.The chlorine used may be mentioned in liquid or gaseous form. It is also not necessary to use chlorine of the highest quality: by means of a suitable choice of compressor, for example in the proposed method of the above mentioned fluid jet pump, technical chlorine can be used, which contains low proportions of oxygen. Another possibility is to use a corresponding compressor of a different kind in a non-explosive version or secured against pressure surges.

Pri voľbe prúdového kvapalinového čerpadla slúži tiež pri spôsobe podľa vynálezu ako prúdový lúč s výhodou dielči prúd prečerpaného EDC, obzvlášť dielči prúd EDC uvádzaného späť do reaktora a s výhodou ochladeného.In the process according to the invention, in the choice of the jet liquid pump, the EDC pumped stream is preferably used as the jet stream, in particular the EDC feed stream recycled to the reactor and preferably cooled.

Vysvetlenie obrázku na výkreseExplanation of the figure in the drawing

Spôsob podľa vynálezu sa s výhodou vykonáva v aparatúre podľa obrázku. Toto zariadenie obsahuje:The process according to the invention is preferably carried out in the apparatus according to the figure. This device includes:

reaktor 1, prívody 2 a 3 pre etylén, prípadne chlór a s výhodou 4 pre inertný plyn, vedenie 5 k expanznej nádobe 6, ktorá je pod tlakom a má vedenie 7 na odvod odpareného produktu a vedenie 8 k spätnému uvádzaniu neodpareného produktu, na ktorú je s výhodou pripojená rozpúšťacia nádoba 9 a ktorá s výhodou vedie cez čerpadlo 10, vedenie 11 k spätnému uvádzaniu jedného dielčeho prúdu produktu, ktoré s výhodou vedie cez čerpadlo 12 a chladič, prípadne tepelný výmenník 13.Reactor 1, inlets 2 and 3 for ethylene or chlorine, and preferably 4 for inert gas, line 5 to an expansion vessel 6 which is pressurized and has a line 7 for evacuated product evacuation and a line 8 for the return of the non-vaporized product to which preferably a connected dissolution vessel 9 and which preferably leads through the pump 10, the line 11 to the return of one partial product stream, which preferably passes through the pump 12 and the cooler or heat exchanger 13.

Vedenie 7 pre pary EDC vedie účelne cez chladič k vákuovému čerpadlu 15. Od chladiča 14 vedie vedenie 16 k zbernej nádobe 17 pre skvapalnený EDC.Suitably, the EDC vapor line 7 leads via a condenser to a vacuum pump 15. From the condenser 14, the conduit 16 leads to a collecting vessel 17 for liquefied EDC.

Zariadenie ďalej obsahuje vedenie 18 od tlakovej strany vákuového čerpadla 15 cez kompresor 19 k reaktoru 1 kvôli spätnému uvádzaniu zvyškových množstiev nezreagovaného etylénu. 20 a 21 sú vedenia na zneškodňovanie odplynov.The apparatus further includes a conduit 18 from the pressure side of the vacuum pump 15 through the compressor 19 to the reactor 1 to recover the residual amounts of unreacted ethylene. 20 and 21 are lines for the disposal of off-gases.

Vynález bude bližšie vysvetlený na nasledujúcom príklade.The invention will be explained in more detail in the following example.

Príklad vyhotovenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Kvôli priamej chlorácii sa reaktor 1. s objemom 14,6 m^ plní etylénom v množstve 3 000 Nm^/hod. vedením 2. Vedením 3 sa dávkuje ekvivalentné množstvo chlóru. Tlak sa pomocou vedenia 4_udržiava dusíkom na pretlaku 0,08 MPa a teplote vo výške 90 ’C. Ako reakčné médium slúži kvapalný EDC s obsahom chloridu železitého 780 ppm.For direct chlorination, the 14.6 m @ 3 reactor is charged with 3000 Nm @ 2 / h of ethylene. by line 2. Line 3 dispenses an equivalent amount of chlorine. The pressure is maintained through a line 4 of nitrogen at a positive pressure of 0.08 MPa and a temperature of 90 ° C. Liquid EDC with a ferric chloride content of 780 ppm serves as the reaction medium.

Do reakčného média sa cez rozpúšťaciu nádobu 9 nadávkuje toľko chloridu sodného, až sa dosiahne požadovaná koncentrácia asi 170 ppm a táto sa udržiava.So much sodium chloride is metered into the reaction medium through the dissolution vessel 9 until a desired concentration of about 170 ppm is reached and maintained.

Dielči prúd produktu sa vedením 5 vedie do ďalej zaradenej expanznej nádoby 6 s tlakom absolútne 0,07 až 0,08 MPa. Tu sa za hodinu odparuje 13,3 t EDC a odťahuje sa vedením 7. Tento EDC neobsahuje katalyzátor a vykazuje čistotu 99,92 %.The partial stream of the product is passed through line 5 to the downstream expansion vessel 6 at an absolute pressure of 0.07 to 0.08 MPa. Here, 13.3 t of EDC is evaporated per hour and withdrawn through line 7. This EDC does not contain a catalyst and has a purity of 99.92%.

EDC neodparený v expanznej nádobe 6 sa vedením 8 a čerpadlom 10 uvádza späť do reaktora T Hlavný prúd produktu sa vháňa pomocou vedenia 11 a čerpadla 12 do vedenia 8 a cez chladič 13 sa uvádza späť do reaktora LThe EDC not evaporated in the expansion vessel 6 is fed back to the reactor T via line 8 and the pump 10. The main product stream is blown via line 11 and the pump 12 into line 8 and fed back to the reactor L via the cooler 13.

Vedením pre odplyň 21 sa odvádza na spálenie za hodinu 50 Nm³/hod. odplynu s obsahom etylénu 6 % objemových. To zodpovedá strate etylénu 3 Nm³/hod. Vedenie pre odplyň 20 je uzatvorené.The off-gas line 21 discharges 50 Nm ³ / hour for combustion per hour. % off-gas with an ethylene content of 6% vol. This corresponds to a loss of ethylene of 3 Nm ³ / h. The line for off-gas 20 is closed.

Ak sa oproti tomu na spaľovanie odvádza vedením odplynu 21 prúd o 28 NmS/hod. s obsahom 6 % objemových etylénu a vedením odplynu 20 prúd o 26 Nm³/hod. s obsahom 16 % objemových etylénu, zodpovedá to celkovo väčšej strate etylénu 5,9 Nm³/hod. alebo 2,9 Nm³/hod. ako pri spôsobe prevádzky podľa vynálezu. Spôsob podľa vynálezu s uzatvoreným vedením odplynu 20 a spätným uvádzaním prúdu plynu vedením 18 tak prakticky o polovicu zmenšuje straty etylénu na asi 0,1 % použitého množstva etylénu.If, on the other hand, a stream of 28 NmS / h is discharged to the combustion line for combustion. containing 6% by volume of ethylene and leading the offgas stream 20 by 26 Nm ³ / h. with an ethylene content of 16% by volume, this corresponds to an overall greater ethylene loss of 5.9 Nm ³ / h. or 2.9 Nm ³ / hr. as in the method of operation according to the invention. Thus, the process of the invention with closed off-gas line 20 and back-flow of gas through line 18 virtually halves the losses of ethylene to about 0.1% of the amount of ethylene used.

Claims (3)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Spôsob výroby 1,2-dichlóretánu uvádzaním chlóru a etylénu do 1,2dichlóretánu vedeného v obehu, ktorý zahrňuje katalyzátorový systém z chloridu železitého a halogenidu kovu z prvej alebo druhej hlavnej skupiny periodického systému prvkov a ďalej obsahuje nepatrné množstvo kyslíka, pričom sa dielči prúd reakčnej zmesi uvádza na expanzné odparenie, odparený EDO sa oddelí a izoluje, vyznačujúci sa tým, že sa menované ľahko prchavé zložky uvádzajú späť do reakcie, pričom kombinácia nasledujúcich charakteristických znakov procesu je výnimočná: kovový chlorid v katalyzátorovom systéme je chlorid sodný, pričom počas celej reakcie zostáva mólový pomer chloridu sodného k chloridu železitému pod 0,5, expanzné odparenie sa vykonáva v podtlakovej nádobe a odplyň obsahujúci etylén sa pomocou kompresora uvádza späť do reakcie.A process for the production of 1,2-dichloroethane by circulating chlorine and ethylene in a circulating 1,2-dichloroethane, comprising a catalyst system of ferric chloride and a metal halide of the first or second main group of the Periodic System of Elements and further comprising a small amount of oxygen, the reaction mixture stream is subjected to expansion evaporation, the evaporated EDO is separated and isolated, characterized in that said easily volatile components are reacted, the combination of the following process features being exceptional: the metal chloride in the catalyst system is sodium chloride, during which the molar ratio of sodium chloride to ferric chloride remains below 0.5, the expansion evaporation is carried out in a vacuum vessel, and the ethylene-containing gas is returned to the reaction by means of a compressor. 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa reakcia vykonáva za teploty od asi 50 do 200 °C a pri tlaku od 0,1 MPa do pretlaku 1,5 MPa.Process according to claim 1, characterized in that the reaction is carried out at a temperature of from about 50 to 200 ° C and at a pressure of from 1 to 10 bar. 3. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa tým, že sa expanzné odparenie vykonáva pri absolútnom tlaku 0,02 až 0,35 MPa.Method according to claim 2, characterized in that the expansion evaporation is carried out at an absolute pressure of 0.02 to 0.35 MPa.