Спосіб одержання 1,2-дихлоретану та установка для здійснення способу

1 Спосіб одержання 1,2-дихлоретану (етилендихлориду, ЕДХ) шляхом введення етилену і хлору у циркулюючий ЕДХ при інтенсивному перемішуванні та регенерації тепла, який відрізняється тим, що взаємодію етилену і хлору проводять при температурі 65-125 °С та абсолютному тиску 0,5-3,2 бар, причому тиск і температуру обирають таким чином, щоб забезпечити кипіння реакційної суміші, а теплоту реакції відводять із заповненого газами простору і направляють щонайменше в один теплообмінник 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що із заповненого газами простору відводять частину газоподібної реакційної суміші, ЕДХ конденсують в теплообміннику і рідкий ЕДХ повертають в реактор 3 Спосіб за п 1 або 2, який відрізняється тим, що частину газоподібної реакційної суміші вводять збоку в дистиляційну колону, з якої зверху відводять інертні компоненти газу та непрореагований етилен, збоку нижче місця уведення реакційної суміші відбирають чистий ЕДХ, а з куба ВІДДІЛЯЮТЬ ВИСОКОКИПЛЯЧІ побічні продукти 4 Спосіб за п 3, який відрізняється тим, що для роботи дистиляційної колони використовують теплоту реакції із заповненого газами простору реактора 5 Спосіб за одним або кількома попередніми пунктами, який відрізняється тим, що здійснюють інтенсивне перемішування за допомогою мішалки без додаткових перемішувальних пристроїв 6 Спосіб за одним або кількома попередніми пунктами, який відрізняється тим, що реакцію проводять з використанням каталітичної системи, що складається з кислоти Льюіса та галогеніду металу першої або другої головних груп Періодичної системи елементів 7 Спосіб за п 6, який відрізняється тим, що як каталізатор застосовують хлорид натрію і хлорид заліза (III) у молярному співвідношенні менше 0,5 8 Установка для здійснення способу за пп 1-7, яка відрізняється тим, що вона має реактор (1), мішалки (2), рівень (3) рідкого ЕДХ, циркуляційний трубопровід (4) для рідкого ЕДХ, насос (5), ПІДВІДНІ трубопроводи (6, 7) для хлору, ВІДПОВІДНО етилену, ВІДВІДНИЙ трубопровід (8) для газоподібної реакційної суміші, трубопровід (9) до теплообмінника (10), теплообмінник (10), зворотний трубопровід (11) від теплообмінника (10) до реактора (1), трубопровід (12) до дистиляційної колони і трубопроводи (13, 14) до споживача тепла, ВІДПОВІДНО ВІД споживача тепла 9 Установка за п 8, яка відрізняється тим, що вона має дистиляційну колону (15), трубопровід (16) для легколетких продуктів, конденсатор (17), циркуляційний трубопровід (18), резервуар (19) для флегми, насос (20), трубопровід (21) для відводу низькокиплячих продуктів, сушарку (22), трубопровід (23) для ВІДХІДНИХ газів, конденсатор (24), насос (25), трубопровід (26) для ЕДХ і трубопровід (27) для висококиплячих продуктів 10 Установка за п 9, яка відрізняється тим, що в ній відсутня сушарка (22) і передбачено зворотний трубопровід (28) від конденсатора (24) до резервуара (19) О 1 ю 57740 Даний винахід відноситься до способу одержання 1,2-дихлоретану прямим хлоруванням Одержання 1,2-дихлоретану (або етилендихлориду, ЕДХ) реакцією взаємодії етилену і хлору, що називається звичайно прямим хлоруванням, відбувається з виділенням теплоти 3 метою поліпшити контроль за ходом проходження реакції та для відведення теплоти реакції звичайно використовують циркулюючий рідкий ЕДХ 3 цією метою з реакційного простору відводять рідку реакційну суміш, ВІДПОВІДНО сирий ЕДХ, а теплоту реакції використовують, відбираючи її через теплообмінник, наприклад, для роботи дистиляційної колони Такі способи ВІДОМІ, наприклад, з ЕР-А-471987 (ZA 91/6491), DE-A-4029314 і DE-A-4133810 3 цих публікацій відоме також застосування відповідної апаратури, такої, як мішалки без додаткових перемішувальних пристроїв, для забезпечення особливо інтенсивного перемішування реагентів з циркулюючим ЕДХ В US 4873384 описаний спосіб одержання ЕДХ з етилену і хлору в рідкому ЕДХ, при цьому пари реакційного середовища використовують для регенерації частини захованої теплоти Даний винахід відноситься до способу одержання ЕДХ шляхом уведення етилену і хлору у циркулюючий ЕДХ при інтенсивному перемішуванні та регенерації тепла Цей спосіб відрізняється тим, що взаємодію проводять при температурі 65-125°С та абсолютному тиску від 0,5 до 3,2бар, причому тиск і температуру обирають таким чином, щоб забезпечити кипіння реакційної суміші, а теплоту реакції відводять з газового потоку і подають у теплообмінник Винахід далі відноситься до установки для здійснення запропонованого способу, схема якої показана на фіг 1 На цьому кресленні під ВІДПОВІДНИМИ ПОЗИЦІЯМИ позначені наступні елементи 1 - реактор, 2 - мішалка, 3 - рівень рідкого ЕДХ, 4 - циркуляційний трубопровід для рідкого ЕДХ, 5 - насос, 6 - ПІДВІДНИЙ трубопровід для хлору, ВІДПОВІД НО етилену, 7 - ПІДВІДНИЙ трубопровід для етилену, ВІДПОВІДНО хлору, 8 - ВІДВІДНИЙ трубопровід для газоподібної реакційної суміші, 9 -трубопровід до теплообмінника 10, 10 -теплообмінник, 11 - зворотний трубопровід від теплообмінника 10 до реактора 1, 12 -трубопровід до дистиляційної колони (на показана), 13 - трубопровід до споживача тепла, ВІДПОВІДНО ВІД споживача тепла, 14-трубопровід від споживача тепла, ВІДПОВІДНО до споживача тепла Більш прийнятні варіанти здійснення запропонованого ВІДПОВІДНО до винаходу способу, ВІДПОВІДНО варіанти виконання запропонованої ВІДПОВІДНО до винаходу установки більш докладно описані нижче Згідно З ОДНИМ З варіантів здійснення способу із заповненого газами простору відводять газоподібну реакційну суміш, ЕДХ конденсують у теплообміннику і рідкий ЕДХ повертають в реактор ВІДПОВІДНО ДО ІНШОГО варіанту здійснення ви находу газоподібну реакційну суміш уводять збоку в дистиляційну колону, з якої зверху відводять інертні компоненти газу та непрореагований етилен, збоку нижче місця уведення реакційної суміші відбирають чистий ЕДХ, а з куба ВІДДІЛЯЮТЬ ВИСОКОКИПЛЯЧІ побічні продукти Для роботи цієї дистиляційної колони більш прийнятне використовувати теплоту реакції, що відводиться із заповненого газами простору реактора Температура у нижній частині дистиляційної колони при цьому є дещо нижчою за температуру у реакційному просторі Наприклад, вона складає 90°С, якщо реакцію проводять при105°С Установка, придатна для здійснення цього варіанта винаходу, показана на фіг 2 На цьому кресленні позиціями 1-14 позначені вищезазначені елементи, а іншими позиціями позначені наступні елементи 15 - дистиляційна колона, 16 - трубопровід для легколетких продуктів, 17 - конденсатор, 18 - циркуляційний трубопровід, 19 - резервуар для флегми, 20 - насос, 21 - трубопровід для відведення легкокиплячих продуктів, 22 - сушарка, 23-трубопровід для ВІДХІДНОГО газу, 24 - конденсатор, 25 - насос, 26-трубопровід для ЕДХ, 27 - трубопровід для висококиплячих продуктів Легколеткі продукти з верхньої частини дистиляційної колони 15 по трубопроводу 16 і через конденсатор 17 надходять по циркуляційному трубопроводу 18 у резервуар 19 (резервуар для флегми) РІДКІ продукти, що скондесувалися, подаються далі насосом 20 по циркуляційному трубопроводу 18 у сушарку 22, яка запобігає збиранню в цьому циркуляційному контурі винесеної води, що викликає корозію По трубопроводу 21 легколеткі продукти можна відводити роздільно З резервуара 19 газоподібні продукти, головним чином непрореагований етилен та інертні компоненти, подаються насосом 25 ще через один конденсатор 24 на переробку ВІДХІДНИХ газів Сушарка 22 може бути виконана звичайним чином і функціонувати, наприклад, на основі відомих фізичних і/або ХІМІЧНИХ принципів Сушарка 22 може також містити осушувач, за який можна використовувати або ХІМІЧНІ осушувачі, такі, як п'ятиокис фосфору, або фізичні осушувачі, такі, як молекулярні сита чи силікагелі Сушіння більш прийнятно здійснювати за методом, описаним в US 5507920 В іншому варіанті здійснення винаходу дистиляційна колона працює при пониженому тиску Цей варіант показаний на фіг 3 На кресленні позиціями 1-21 (сушарка 22 відсутня) та 23-27 позна 57740 чені вищевказані елементи, а позицією 28 позначений зворотний трубопровід від конденсатора 24 до резервуара 19 При цьому резервуар 19 перебуває під більш низьким тиском порівняно з колоною 15 (наприклад, абсолютний тиск у колоні 15 складає 0,8бар, а в резервуарі 19 абсолютний тиск дорівнює 0,26бар) Тиск регулюють при цьому за допомогою одного або декількох насосів, наприклад, за допомогою насоса 25 (використовуючи ВІДПОВІДНІ клапани, які на кресленні не показані) У цьому варіанті в резервуарі 19 відбувається декомпресія продуктів, які надходять до неї з холодильника 17 Газова фаза надходить по трубопроводу 23 у холодильник 24, з якого зріджені продукти по трубопроводу 28 повертаються назад в резервуар 19 Рідка фаза, тобто чистий ЕДХ, після проходження насоса 20 поділяється на потік кінцевих продуктів (що відводиться по трубопроводу 26) і потік 18 продуктів, що повертаються у цикл Спосіб здійснюють з використанням звичайних каталізаторів При цьому можна застосовувати кислоти Льюіса, такі, як хлорид заліза (III), у сполученні з галогенідами металів першої або другої головних груп Періодичної системи елементів, насамперед з хлоридом натрію, у найрізноманітніших молярних співвідношеннях (NL-A-6901398, US 4774373 або DE-A-4103281), зокрема можна застосовувати каталітичну систему, описану у WO 94/17019 (ZA 94/0535), у якій молярне співвідношення між хлоридом натрію і хлоридом заліза (III) у ході всієї реакції залишається нижче 0,5, більш прийнятно складає від 0,45 до 0,3 У цьому способі ЕДХ одержують такої чистоти, що істотно збільшується термін служби теплообмінників При здійсненні способу ВІДПОВІДНО до даного винаходу досягається цілий ряд переваг, серед яких можна особливо відзначити наступне Реакція може проходити з високим ступенем надійності та із забезпеченням ефективного контролю за ходом и проходження у будь-який момент часу Завдяки цьому температуру реакції можна підтримувати на низькому рівні, що приглушує утворення побічних продуктів Крім того, завдяки відведенню теплоти реакції з газоподібної реакційної суміші теплообмінники, наприклад, змієвикові випарники, можна виконати, невеликими за габаритами, оскільки при цьому використовується також теплота конденсації ЕДХ Ще одна перевага полягає утому, що теплообмінники не засмічуються винесеним з потоком каталізатором та висококиплячими побічними продуктами 6 Високоефективне використання теплоти реакції і конденсації допускає більш вільний вибір у конструктивному оформленні способу При цьому не тільки теплообмінник або теплообмінники можна розташувати безпосередньо поряд з реактором, але і споживаючі тепло апарати у свою чергу можна змонтувати просторово безпосередньо біля теплообмінника (теплообмінників), ВІДПОВІДНО навколо нього (них) Завдяки цьому виключаються надто високі витрати на створення ВІДПОВІДНИХ конструкцій, а також усуваються тепловтрати, обумовлені використанням довгих трубопроводів, та забезпечується економія дорогої площі в установці У вищенаведених варіантах здійснення винаходу, в яких передбачене вилучення інертних компонентів газу та непрореагованого етилену, етилен можна відомим чином ВІДДІЛЯТИ ВІД інертних компонентів і повертати у процес Такі газові компоненти, як кисень або азот, вносяться у процес, наприклад, разом з хлором, причому у даному випадку кисень при об'ємній концентрації нижче вибухонебезпечної межі (3%) вважається інертним Повернення ВІДХІДНИХ газів при прямому хлоруванні описане у WO 96/03361 (ZA 95/6058) В цілому реакцію проводять за загальновідомою технологією, причому зміст вищевказаних літературних джерел, у тому числі стосовно окремих елементів апаратури, включено у даний опис як посилання Запропонований ВІДПОВІДНО ДО винаходу спосіб докладніше пояснюється на описаних нижче прикладах його здійснення Приклад 1 (фіг 1 і 2) В реактор 1 прямого хлорування, обладнаний мішалкою 2 без додаткових перемішувальних пристроїв, по трубопроводу 6 уводять хлор, а по трубопроводу 7 подають етилен Реактор заповнюють до рівня 3 рідким ЕДХ, який перекачують у замкнутому контурі по трубопроводу 4 насосом 5 Більша частина (біля 85%) газової суміші, що виходить по трубопроводу 8 із заповненого парами простору реактора (яка містить в основному ЕДХ, а також СЛІДОВІ КІЛЬКОСТІ непрореагованого етилену, кисню, азоту і більш низькокиплячих порівняно з ЕДХ компонентів) подається по трубопроводу 9 у нагрівальну колону (теплообмінник 10), де вона конденсується, і по трубопроводу 11 знову подається в реактор 1 Енергія конденсації по трубопроводах 13 і 14 підводиться до дистиляційної колони 15, ВІДПОВІДНО ВІДВОДИТЬСЯ ВІД НЄІ 57740 13 12 -1Q 11 14 . П__ 1 2 ФГГ. 2 57740 10 ФІГ. З Комп'ютерна верстка Н Кураєва Підписано до друку 05 08 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна