WO1994019099A1 - Vorrichtung zur oxichlorierung - Google Patents

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WO1994019099A1
WO1994019099A1 PCT/EP1994/000407 EP9400407W WO9419099A1 WO 1994019099 A1 WO1994019099 A1 WO 1994019099A1 EP 9400407 W EP9400407 W EP 9400407W WO 9419099 A1 WO9419099 A1 WO 9419099A1
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tubes
gas
fluidized bed
nozzles
catalyst
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PCT/EP1994/000407
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Reinhard Krumböck
Jürgen Eichler
Wenzel KÜHN
Thomas Wild
Manfred Stöger
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Hoechst Aktiengesellschaft
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
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    • B01J8/1827—Feeding of the fluidising gas the fluidising gas being a reactant
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07C17/15—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens with oxygen as auxiliary reagent, e.g. oxychlorination
    • C07C17/152—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens with oxygen as auxiliary reagent, e.g. oxychlorination of hydrocarbons
    • C07C17/156—Preparation of halogenated hydrocarbons by replacement by halogens with oxygen as auxiliary reagent, e.g. oxychlorination of hydrocarbons of unsaturated hydrocarbons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00106—Controlling the temperature by indirect heat exchange
    • B01J2208/00115—Controlling the temperature by indirect heat exchange with heat exchange elements inside the bed of solid particles
    • B01J2208/00141—Coils

Definitions

  • Oxychlorination means the reaction of ethylene with hydrogen chloride and oxygen or an oxygen-containing gas, where
  • EDC 1,2-dichloroethane
  • the hydrogen chloride obtained in the thermal cleavage of EDC to vinyl chloride is usually used as the hydrogen chloride.
  • catalysts which contain metal halides, preferably copper chloride, on dust-fine supports such as aluminum oxide.
  • the catalyst particles here have an average diameter of about 50 ⁇ m and form a fluidized bed which is either carried only by the reaction gas streams, if appropriate with portions of inert gas, or additionally by a recycle gas stream. In this process, the heat of reaction is distributed in the fluidized bed and dissipated on cooling surfaces, as a result of which a uniform temperature distribution in the fluidized bed reactor is achieved.
  • the catalyst particles must have a high abrasion resistance. This property is essentially given by the carrier material, for which silica, kieselguhr or pumice stone are used in addition to the aluminum oxide already mentioned.
  • the catalyst particles are ground, in particular by the Gas jets of the gas introduction device, and the catalyst carrier dust thus occurring is discharged from the oxychlorination reactor by the upward gas stream. This not only causes a loss of catalyst, but also creates increased abrasion in the equipment.
  • the stability of the catalyst particles and the abrasion caused by them must also be ensured that the catalyst particles do not agglomerate, since clumping as a result leads to disruption of the fluidized bed.
  • the consequences would be an uneven temperature distribution in the fluidized bed with a correspondingly more unfavorable reaction and possibly blockages at narrow points in the apparatus, for example in cyclones for dust separation above the fluidized bed or in downpipes for returning the dust from these cyclones to the fluidized bed.
  • this tendency to clump depends in particular on the concentration of the reaction gases in the fluidized bed.
  • the invention relates to a device for oxychlorination, which is characterized by a Improved introduction of at least one of the gaseous reactants to be converted, at least one of the reactants being guided in such a way that the gas jet has a horizontal component (transverse to the flow direction leading upward in the entire fluidized bed). Due to its shape, the device according to the invention enables the reactor internals to be protected and the resulting long idle times, largely avoids clumping in due to its favorable gas distribution
  • Fluidized catalyst bed and allows such a favorable reaction that the yield of EDC is significantly increased by suppressing the formation of by-products and the undesirable combustion of ethylene with oxygen.
  • the distribution of the gas flows entering the fluidized bed over the entire reactor cross-section takes place via nozzles.
  • a pressure loss which is controlled in these nozzles is important in such a way that the gas quantities of the reactants flowing in are kept as constant as possible at any point in the cross section.
  • the speeds in the nozzles are necessarily so high to maintain the mentioned pressure loss that a high material removal takes place at these nozzles in a short time when there is carrier dust in the gas stream, which in turn is ground in a sharp gas jet at the nozzle outlet. This phenomenon occurs particularly with simple ones
  • Perforated plates with perforated pipes and with nozzles, which are arranged at the end of gas supply pipes.
  • the device for oxychlorination according to the invention is characterized by
  • nozzles (5) open into tubes (6) which give the emerging gas stream a horizontal component in the flow direction, preferably by at the end of the tubes (6) baffles (7) with outlet openings (8) are arranged, and
  • a special embodiment of the device according to the invention is characterized by pipes (10) which are passed through the boundary (2), in which nozzles (11) are arranged below the boundary (2) but above the lower end of (10).
  • FIG. 1 shows a reactor according to the invention with the special configuration of the tubes (6) described above in cross section, which is shown in detail in FIG.
  • FIG. 3 shows a corresponding reactor in which the horizontal component in the gas flow direction is imparted by ends of the tubes (6) lying in front of or behind the plane of the drawing, as is shown, for example, in detail in FIG.
  • the deflection device (7) can be designed as a flat plate or curved, for example conical, so that the gas jets are deflected obliquely downwards.
  • the tubes (6) themselves or the outlet openings (8) of adjacent tubes (6) are expediently arranged in such a way that the outflowing gas jets do not meet head-on and / or do not meet an adjacent tube (6).
  • the gas inlet (9) - as shown in FIGS. 1 and 3 - can be a tube directed towards the reactor floor, which is preferably curved. However, this embodiment is not essential to the invention.
  • the gas can also be introduced in another form, for example by leading the gas inlet (9) vertically through the reactor floor and distributing it in the lower part of the reactor by means of a deflection device, for example a baffle plate. In any case, care must be taken to ensure that the reaction component (s) introduced or introduced by (9) reaches the fluidized bed (3) as evenly as possible through the inflow floor (2).
  • a device as shown in FIGS. 1 and 3 is preferred.
  • the arrangement of the nozzles (11) in the tubes (10) is advantageously carried out on the basis of simple preliminary tests. An arrangement below half the height of the tubes (10) is preferred.
  • the oxychlorination reaction can take place due to the reduced
  • the reaction can also be carried out very safely.
  • the hydrogen chloride can be added to one of the two components or both.
  • the oxygen or the oxygen-containing gas optionally in a mixture with hydrogen chloride, can be introduced through (9), again above (2) first forming a mixing zone with the catalyst in the fluidized bed (3) before contact with the other Mixing zone is possible, which is formed by the gas jets emerging from (6) or (8).
  • an inert gas or cycle gas can be metered in in a manner known per se — expediently through the introduction pipe (9).
  • the inert gas, a recycle gas or, for example, the hydrogen chloride as a separate component to the reactor (1) via separate inlet devices.
  • FIGS. 1 and 2 An apparatus according to FIGS. 1 and 2 is used.
  • the reactants preheated to 160 ⁇ C are introduced in gaseous form into a reactor vessel (1) 0.5 m in diameter and 24 m high: a mixture of 190.5 kg / h of hydrogen chloride (HCl) and 45.2 kg / h of oxygen (0 2 ) flows through the line (4) via the nozzles (5) into the distributor pipes (6). From there, this gas mixture reaches the catalyst bed via the openings (8).
  • the baffle plates (7) cause this to be deflected Horizontal gas flow.
  • the openings (8) are arranged on the circumference of the distributor pipes in such a way that the gas stream emerging from the openings (8) in the fluidized bed does not cause any abrasion on the devices located therein.
  • Distributed reactor cross section and mixing zones are formed between the individual reactants and the catalyst.
  • the reactants flow from bottom to top in the reactor. In this way they meet and react with the participation of the existing one
  • the gas stream at the reactor head consisting of the reaction products and the cycle gas, leaves the reaction vessel (1) via two cyclones for further Processing.
  • the two cyclones connected in series serve to separate the entrained catalyst dust from the gas stream at the reactor head above the catalyst fluidized bed.
  • the distribution pipes for the introduction of hydrogen chloride and oxygen are arranged at the lower end of the cooling coils (12).
  • the oxychlorination reaction begins here, and the heat generated in this way can be dissipated from here via the cooling coils (12). In this way it is excluded that higher temperatures occur in the fluidized bed below the cooling coil (12) if the reaction has already started there.
  • a uniform temperature distribution throughout the reactor has a favorable effect on ethylene utilization and thus the EDC yield.
  • FIGS. 3 and 4 An apparatus according to FIGS. 3 and 4 is used.
  • the reactants preheated to 160 # C are introduced in gaseous form into a reactor vessel (1) 2.8 m in diameter and 26 high: a mixture of 2 525 kg / h of ethylene (C 2 H 4 ) and 6 230 kg / h of hydrogen chloride (HCl ) via the lines (4) with the nozzles (5) and via the distributor pipes (6). 9,400 kg / h of air are passed through the reactor vessel (1) 2.8 m in diameter and 26 high: a mixture of 2 525 kg / h of ethylene (C 2 H 4 ) and 6 230 kg / h of hydrogen chloride (HCl ) via the lines (4) with the nozzles (5) and via the distributor pipes (6). 9,400 kg / h of air are passed through the
  • the reactants flow from bottom to top in the reactor (1).
  • hydrogen chloride and ethylene meet with the air and react with the help of the catalyst to EDC and water.
  • the resulting heat of reaction of 238.5 kJ / mol is dissipated via the fluidized bed (3) to the cooling coil (12), in which water evaporates at 189 ° C.
  • the reaction temperature is 226 * C at an overpressure of 3.2 bar in the reactor.
  • the gas stream at the reactor head consisting of the reaction products and the nitrogen, leaves the reaction vessel (1) via three
  • Cyclones and a line for further processing are used to separate the entrained catalyst dust from the gas stream at the reactor head above the catalyst fluidized bed.
  • the distributor pipes (6) which are directed downwards at an angle of 45 "to the vertical, for introducing the hydrogen chloride / ethylene mixture, result in a good distribution of this gas mixture over the
  • the distributor tube (6) is across the cross section of the reactor distributed and offset from one another so that the gas stream emerging from the distributor tubes (6) in the fluidized bed does not cause any abrasion at the devices located therein.
  • the energy of these gas jets swirls in the fluidized bed and causes an intimate mixing of the gases with the catalyst. This results in longer runtimes of the reactor between two shutdowns. While with conventional gas distribution systems this erosion limited the service life to an average of six months, the device according to FIGS. 3 and 4 results in service life of more than five years.

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Abstract

Die Umsetzung von Ethylen mit Chlorwasserstoff und Sauerstoff zu 1,2-Dichlorethan (Oxichlorierung) verläuft mit hohen Ausbeuten, wenn die reaktiven Komponenten Ethylen und Sauerstoff im Kreuzstrom in das Katalysator-Fließbett eingeleitet werden und einem der in das Fließbett austretenden Gasströme eine horizontale Komponente aufgeprägt wird. Vorteilhaft wird hierbei dafür gesorgt, daß die ausströmenden Gasstrahlen nicht frontal aufeinandertreffen und nicht eine benachbarte Gaseinleitungsvorrichtung treffen.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur Oxichlorierung
Unter "Oxichlorierung" wird die Umsetzung von Ethylen mit Chlorwasserstoff und Sauerstoff oder einem Sauerstoffhaltigen Gas verstanden, wobei
1,2-Dichlorethan (EDC) entsteht. Als Chlorwasserstoff wird hierbei üblicherweise der bei der thermischen Spaltung von EDC zu Vinylchlorid anfallende Chlorwasserstoff genutzt.
Für die Oxichlorierung werden unter anderem Katalysatoren eingesetzt, die auf staubfeinen Trägern wie Aluminiumoxid Metallhalogenide, vorzugsweise Kupferchlorid, enthalten. Die Katalysatorteilchen haben hierbei einen mittleren Durchmesser von etwa 50 μm und bilden ein Fließbett aus, das entweder nur von den Reaktionsgasströmen, gegebenenfalls mit Inertgasanteilen, oder zusätzlich von einem Kreislaufgasstrom getragen wird. Bei diesem Verfahren wird die Reaktionswärme im Fließbett verteilt und an Kühlflächen abgeführt, wodurch eine gleichmäßige Temperaturverteilung im Fließbettreaktor erreicht wird. Hierbei müssen die Katalysatorteilchen eine hohe Abriebfestigkeit besitzen. Diese Eigenschaft wird im wesentlichen durch das Trägermaterial gegeben, wofür neben dem bereits genannten Aluminiumoxid auch Kieselsäure, Kieselgur oder Bimsstein eingesetzt werden. Bei ungenügender Abriebfeεtigkeit werden die Katalysatorteilchen zerrieben, insbesondere durch die Gasstrahlen der Gaseinleitungsvorrichtung, und der so auftretende Katalysatorträgerstaub wird vom aufwärtsgerichteten Gasstrom aus dem Oxichlorierungsreaktor ausgetragen. Hierdurch wird nicht nur ein Katalysatorverlust bewirkt, sondern auch eine erhöhte Abrasion in der Apparatur erzeugt.
Die Verwendung eines abriebfesten Trägermaterials bringt andererseits einen verstärkten Verschleiß der Gaseinleitvorrichtungen mit sich, der zu deren häufigem Auswechseln führt, was einen erheblichen Aufwand und zusätzliche Kosten durch die Produktionsunterbrechung bedeutet.
Neben der erforderlichen Abwägung zwischen der
Stabilität der Katalysatorteilchen und der dadurch bedingten Abrasion muß auch noch darauf geachtet werden, daß die Katalysatorteilchen nicht agglomerieren, da hierdurch bedingte Verklumpungen zur Störung des Fließbettes führen. Die Folgen wären eine ungleichmäßige Temperaturverteilung im Fließbett mit entsprechend ungünstigerer Reaktionsführung sowie gegebenenfalls Verstopfungen an Engstellen in der Apparatur, beispielsweise in Zyklonen zur Staubabscheidung oberhalb des Fließbettes oder in Fallrohren zur Rückführung des Staubes aus diesen Zyklonen in das Fließbett. Diese Verklumpungsneigung hängt neben der Beschaffenheit des Katalysators und seiner Verteilung auf dem Katalysatorträger insbesondere von der Konzentration der Reaktionsgase im Fließbett ab.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Oxichlorierung, die gekennzeichnet ist durch eine verbesserte Einleitung mindestens eines der umzusetzenden gasförmigen Reaktionsteilnehmer, wobei mindestens einer der Reaktionsteilnehmer so geführt wird, daß der Gasstrahl eine horizontale Komponente (quer zur im gesamten Fließbett nach oben führenden Strömungsrichtung) aufweist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht durch ihre Formgebung eine Schonung der Reaktoreinbauten und daraus resultierende lange Standzeiten, vermeidet weitestgehend durch ihre günstige Gasverteilung die Verklumpung im
Katalysatorfließbett und erlaubt eine so günstige Reaktionsführung, daß durch Unterdrückung der Bildung von Nebenprodukten und der unerwünschten Verbrennung des Ethylens mit dem Sauerstoff die Ausbeute an EDC deutlich erhöht wird.
Die Verteilung der in das Fließbett eintretenden Gasströme über den gesamten Reaktorquerschnitt erfolgt über Düsen. Insbesondere bei größeren Reaktordurchmessern ist in diesen Düsen ein derart kontrollierter Druckverlust wichtig, daß die Gasmengen der zuströmenden Reaktanden an jeder Stelle des Querschnittes möglichst gleichgehalten werden. Die Geschwindigkeiten in den Düsen sind zur Aufrechterhaltung des genannten Druckverlustes notwendigerweise so hoch, daß in kurzer Zeit ein hoher Materialabtrag an diesen Düsen stattfindet, wenn sich im Gaεstrom Trägerstaub befindet, der seinerseits im scharfen Gasstrahl am Düsenaustritt zerrieben wird. Diese Erscheinung tritt insbesondere bei einfachen
Lochböden, bei perforierten Rohren und bei Düsen auf, die am Ende von Gaszuleitungsrohren angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Oxichlorierung ist gekennzeichnet durch
- einen Reaktor (1) ,
- eine untere Begrenzung (2) für einen Fließbett■- Katalysator (3) ,
- eine Gaseinleitung (Verteilerrohr) (4) , die Düsen (5) enthält,
- wobei die Düsen (5) in Rohre (6) münden, die dem austretenden Gasstrom eine horizontale Komponente in der Strömungsrichtung verleihen, vorzugsweise indem am Ende der Rohre (6) Ablenkvorrichtungen (7) mit Austrittsöffnungen (8) angeordnet sind, und
- eine Gaseinleitung (9) unterhalb der Begrenzung (2) .
Eine besondere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gekennzeichnet durch Rohre (10) , die durch die Begrenzung (2) hindurchgeführt sind, in denen Düsen (11) unterhalb der Begrenzung (2) , aber oberhalb dem unteren Ende von (10) angeordnet sind.
Die Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Reaktor mit der vorstehend beschriebenen besonderen Ausgestaltung der Rohre (6) im Querschnitt, die in Figur 2 im Detail dargestellt ist.
Die Figur 3 zeigt einen entsprechenden Reaktor, bei dem die horizontale Komponente in der Gasströmungsrichtung durch vor oder hinter der Zeichenebene liegende Enden der Rohre (6) verliehen wird, wie sie beispielsweise im Detail in der Figur 4 dargestellt ist.
Die Umlenkvorrichtung (7) kann als plane Platte oder gewölbt ausgeführt sein, beispielsweise kegelförmig, so daß die Gasstrahlen schräg nach unten umgelenkt werden. Zweckmäßig werden die Rohre (6) selbst oder die Austrittsöffnungen (8) benachbarter Rohre (6) so angeordnet, daß die ausströmenden Gasstrahlen nicht frontal aufeinandertreffen und/oder nicht ein benachbartes Rohr (6) treffen.
Die Gaseinleitung (9) kann - wie in Figur 1 und 3 dargestellt - ein auf den - vorzugsweise gewölbt ausgeführten - Reaktorboden gerichtetes Rohr sein. Diese Ausführungsform ist jedoch nicht erfindungswesentlich. Die Gaseinleitung kann auch in anderer Form erfolgen, beispielsweise indem die Gaseinleitung (9) durch den Reaktorboden lotrecht hindurchgeführt und durch eine Umlenkvorrichtung, beispielsweise eine Prallplatte, im unteren Reaktorteil verteilt wird. In jedem Fall ist dafür zu sorgen, daß die Reaktionskomponente(n) , die durch (9) eingeführt wird beziehungsweise werden, möglichst gleichmäßig durch den Anströmboden (2) in das Fließbett (3) gelangen. Bevorzugt ist eine Vorrichtung, wie sie in der Figur 1 und 3 dargestellt ist.
Die Anordnung der Düsen (11) in den Rohren (10) erfolgt zweckmäßig anhand einfacher Vorversuche. Bevorzugt ist eine Anordnung unterhalb der halben Höhe der Rohre (10) .
Es ist nicht zweckmäßig, die Rohre (10) über die Begrenzung (2) hinaus in den Fließbett-Raum zu verlängern, da hierdurch keine bessere Gasverteilung erreicht wird und eine erhöhte Erosion auftreten kann. Bei einer Anordnung der Düsen (11) gemäß Figur 1 und 3 bildet der Teil des Rohres (10) unterhalb der Düse (11) eine Einlaufstrecke, welche zur Ausrichtung und Vergleichmäßigung der Strömung beiträgt. Die Dimensionierung der Düsen (5) im Rohr (4) sowie die Länge der Rohre (6) werden so aufeinander abgestimmt, daß der dadurch bewirkte Druckabfall eine gleichmäßige Verteilung des Gases über den Querschnitt des Reaktors (1) gewährleistet. Diese Dimensionierung ist im Einzelfall anhand einfacher Berechnungen leicht zu ermitteln.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Oxichlorierungsreaktion aufgrund der herabgesetzten
Abrasion beziehungsweise Erosion mit langen Standzeiten laufen. Insbesondere in der bevorzugten Ausführungsform gemäß Figur 1 und 3 mit den Rohren (10) und den darin angeordneten Düsen (11) kann die Reaktion auch sehr sicher geführt werden. Dadurch, daß die durch die untere Begrenzung (2) eintretende Komponente zunächst eine Mischzone mit dem Katalysator (3) ausbildet, bevor sie mit der Komponente beziehungsweise mit den Komponenten, die durch das Verteilerrohr (4) eingeführt wird beziehungsweise werden, in Kontakt tritt, können Explosionen sicher verhindert werden. Wird also beispielsweise durch (9) das Ethylen eingeführt, so bildet es oberhalb von (2) zunächst mit dem Katalysator-Fließbett (3) eine Mischungszone aus, bevor es in Kontakt mit dem durch (4) eingeleiteten
Sauerstoff oder sauerstoffhaltigen Gas in Berührung kommt. In diesen Fällen kann der Chlorwasserstoff jeweils einer der beiden Komponenten oder auch beiden zugemischt werden. Andererseits kann man durch (9) den Sauerstoff oder das Sauerstoffhaltige Gas, gegebenenfalls im Gemisch mit Chlorwasserstoff, einleiten, wobei wieder oberhalb von (2) zunächst eine Mischungszone mit dem Katalysator im Fließbett (3) ausgebildet wird, bevor ein Kontakt mit der weiteren Mischungszone möglich ist, die durch die aus (6) beziehungsweise (8) austretenden Gasstrahlen gebildet wird.
In jedem der genannten Fälle kann in an sich bekannter Weise - zweckmäßig durch das Einleitungεrohr (9) - ein Inertgas oder Kreislaufgas zudosiert werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Inertgas, ein Kreislaufgas oder beispielsweise den Chlorwasserstoff als separate Komponente über eigene Einleitungsvorrichtungen dem Reaktor (1) zuzuführen.
Durch die erfindungsgemäße besonders günstige Einleitung der Gase in das Katalysatorfließbett werden sehr gleichmäßige Reaktionsbedingungen über das gesamte Fließbett gewährleistet und dadurch höhere Ausbeuten erzielt.
In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert.
Beispiel 1
Es wird eine Apparatur gemäß Figur 1 und 2 verwendet.
In ein Reaktorgefäß (1) von 0,5 m Durchmesser und 24 m Höhe werden die auf 160 βC vorgewärmten Reaktanden gasförmig eingeleitet: Eine Mischung aus 190,5 kg/h Chlorwasserstoff (HCl) und 45,2 kg/h Sauerstoff (02) strömt durch die Leitung (4) über die Düsen (5) in die Verteilerrohre (6) . Von dort gelangt dieses Gasgemisch über die Öffnungen (8) in das Katalysatorbett. Die Prallplatten (7) bewirken dabei eine Umlenkung dieses Gasstromes in die Horizontale. Die Öffnungen (8) sind am Umfang der Verteilerrohre so angeordnet, daß der aus den Öffnungen (8) austretende Gasstrom im Fließbett keine Abrasion an den darin befindlichen Einrichtungen hervorruft. Die Energie dieser Gasstrahlen verwirbelt also im Fließbett und bewirkt dort eine innige Vermischung der Gase mit dem Katalysator. 75,9 kg/h Ethylen (C2H4) fließen über die Leitung (9) und die Rohre (10) mit den Düsen (11) durch den Verteilerboden (2) . Im Reaktorgefäß (1) befindet sich als Katalysator Kupfer(II)Chlorid auf einem Aluminiumoxid-Träger in der Form einer Fließbettschüttung (3) . In dieses Fließbett werden die obengenannten Reaktanden eingeführt. Zur Fluidisierung des Fließbettes strömt zusätzlich ein Kreisgasstrom von 280 kg/h über die Leitung (9) und die Rohre (10) durch den Verteilerboden (2) von unten in das Reaktorgefäß (1).
Im Fließbett werden die Reaktanden über den
Reaktorquerschnitt verteilt und es bilden sich Mischungszonen zwischen den einzelnen Reaktanden und dem Katalysator. Die Reaktanden strömen im Reaktor von unten nach oben. Auf diesem Weg treffen sie aufeinander und reagieren unter Mitwirkung des vorhandenen
Katalysators zu EDC und Wasser. Die dabei auftretende Reaktionswärme von 238,5 kJ/mol wird über das Fließbett (3) an die Kühlschlange (12) abgeführt, in der Wasser bei 183 °C verdampft. Die Reaktionstemperatur beträgt 225 °C bei einem Überdruck von 3 bar im Reaktor.
Der Gasstrom am Reaktorkopf, bestehend aus den Reaktionsprodukten und dem Kreisgas, verläßt das Reaktionsgefäß (1) über zwei Zyklone zur weiteren Verarbeitung. Die beiden in Reihe geschalteten Zyklone dienen zur Abscheidung des mitgerissenen Katalysatorstaubes aus dem Gasstrom am Reaktorkopf oberhalb des Katalysator-Fließbettes.
Die Verteilerrohre zur Einleitung von Chlorwasserstoff und Sauerstoff sind am unteren Ende der Kühlschlangen (12) angeordnet. Hier beginnt beim Zusammentreffen aller bereits mit Katalysator gemischten Reaktanden die Oxichlorierungsreaktion, und die dabei entstehende Wärme kann ab hier über die Kühlschlangen (12) abgeführt werden. Auf diese Weise wird ausgeschlossen, daß höhere Temperaturen im Fließbett unterhalb der Kühlschlange (12) auftreten, wenn dort bereits die Reaktion begonnen hat. Eine gleichmäßige Temperaturverteilung im ganzen Reaktor wirkt sich günstig auf die Ethylenausnutzung und damit die EDC-Ausbeute aus.
Beispiel 2
Es wird eine Apparatur gemäß Figur 3 und 4 verwendet.
In ein Reaktorgefäß (1) von 2,8 m Durchmesser und 26 Höhe werden die auf 160 #C vorgewärmten Reaktanden gasförmig eingeleitet: eine Mischung aus 2 525 kg/h Ethylen (C2H4) und 6 230 kg/h Chlorwasserstoff (HCl) über die Leitungen (4) mit den Düsen (5) und über die Verteilerrohre (6) . 9 400 kg/h Luft werden über die
Leitung (9) durch die Rohre (10) mit den Düsen (11) und den Verteilerboden (2) in das Fließbett (3) geführt. Im Reaktorgefäß (1) befindet sich der Katalysator Kupfer(II)Chlorid auf einem Aluminiumoxid-Träger in der Form einer Fließbettschüttung (3). In dieses Fließbett werden die obengenannten Reaktanden eingeführt. Der Gasstrom der Reaktanden und der im Luftstrom enthaltene Stickstoffanteil bewirken eine Fluidisierung des Fließbettes. In diesem Fließbett werden die Reaktanden über den Reaktorquerschnitt verteilt und es bilden sich Mischungszonen aus dem Chlorwasserstoff-Ethylen-Gemisch und dem Katalysator (3).
Die Reaktanden strömen im Reaktor (1) von unten nach oben. Auf diesem Weg treffen Chlorwasserstoff und Ethylen mit der Luft zusammen und reagieren unter der Mitwirkung des Katalysators zu EDC und Wasser. Die dabei auftretende Reaktionswärme von 238,5 kJ/mol wird über das Fließbett (3) an die Kühlschlange (12) abgeführt, in der Wasser bei 189 *C verdampft. Die Reaktionstemperatur beträgt 226 *C bei einem Überdruck von 3,2 bar im Reaktor. Der Gasstrom am Reaktorkopf, bestehend aus den Reaktionsprodukten und dem Stickstoff, verläßt das Reaktionsgefäß (1) über drei
Zyklone und eine Leitung zur weiteren Verarbeitung. Die drei in Reihe geschalteten Zyklone dienen zur Abscheidung des mitgerissenen Katalysatorstaubes aus dem Gasstrom am Reaktorkopf oberhalb des Katalysator- Fließbettes.
Die unter einem Winkel von 45" zur Lotrechten nach unten gerichteten Verteilerrohre (6) zur Einbringung des Chlorwasserstoff-Ethylen-Gemisches bewirken eine gute Verteilung dieses Gasgemisches über den
Reaktorquerschnitt ohne nennenswerte Erosion durch das Gas-Katalysator-Gemisch an den Verteilerrohren (6) oder am Verteilerboden (2) . Zu diesem Zweck sind die Verteilerröhre (6) so über den Querschnitt des Reaktors verteilt und gegeneinander versetzt angeordnet, daß der aus den Verteilerrohren (6) austretende Gasstrom im Fließbett keine Abrasion an den darin befindlichen Einrichtungen hervorruft. Die Energie dieser Gasstrahlen verwirbelt also im Fließbett und bewirkt dort eine innige Vermischung der Gase mit dem Katalysator. Daraus resultieren längere Laufzeiten des Reaktors zwischen zwei Abstellungen. Während bei herkömmlichen Gasverteilersystemen diese Erosion die Standzeiten auf durchschnittlich sechs Monate begrenzte, ergeben sich mit der Vorrichtung nach Figur 3 und 4 Standzeiten von mehr als fünf Jahren.

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zur Oxichlorierung, gekennzeichnet durch
- einen Reaktor (1) ,
- eine untere Begrenzung (2) für einen Fließbett- Katalysator (3) ,
- eine Gaseinleitung (Verteilerrohr) (4) , die Düsen (5) enthält,
- wobei die Düsen (5) in Rohre (6) münden, die dem austretenden Gasstrom eine horizontale Komponente in der Strömungsrichtung verleihen, und
- eine Gaseinleitung (9) unterhalb der Begrenzung (2).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Rohre (6) Ablenkvorrichtungen (7) mit Austrittsöffnungen (8) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6) schräg nach oben oder in horizontale Richtung oder schräg nach unten zeigen und diese Rohre (6) frei im Katalysatorbett (3) enden.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohre (6) beziehungsweise die Austrittsöffnungen (8) benachbarter Rohre (6) so angeordnet sind, daß die ausströmenden Gasstrahlen nicht frontal aufeinandertreffen und/oder nicht ein benachbartes Rohr (6) treffen.
5. Vorrichtung, vorzugsweise nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch durch die Begrenzung (2) hindurchgeführte
Rohre (10) , in denen Düsen (11) unterhalb der Begrenzung (2) , aber oberhalb dem unteren Ende von (10) angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11) unterhalb der halben Länge der Rohre (10) angebracht sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (11) in der Entfernung von etwa eines Durchmessers der Rohre (10) vom unteren Ende der Rohre (10) angebracht sind.
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