СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ 1,2-ДИХЛОРЭТАНА Российский патент 1999 года по МПК C07C17/02 C07C19/45 

Изобретение относится к технологии получения хлорированных алифатических углеводородов, в частности к способу получения 1,2-дихлорэтана.

Известен способ получения 1,2-дихлорэтана путем взаимодействия этилена с хлором в реакционной среде при температуре 30 - 100^oC катализаторе, состоящем их хлористого натрия и хлорида железа (III) в молярном соотношении NaCl: FeCl₃, равном (1,5 - 2) : 1 (см. заявку N DE 41 03 281, МКИ: C 07 C 19/045, 1992 г.).

Согласно данным приведенных в прототипе примеров процесс осуществляют при температуре 50^oC и давлении 1,8 бар, причем приводится сравнительный опыт, в рамках которого работают при молярном соотношении хлорида железа (III) и хлористого натрия, равном 1:0,33, то есть при молярном соотношении ниже 1: 0,5. При этом степень чистоты 1,2-дихлорэтана составляет 99,9%, а содержание побочного продукта, 1,1,2-трихлорэтана, - 0,090%.

Задачей изобретения является представление способа получения 1,2-дихлорэтана, обеспечивающего снижение образования нежелательного 1,1,2-трихлорэтана.

Эта задача решается в способе получения 1,2-дихлорэтана путем каталитического взаимодействия этилена с хлором в реакционной среде при повышенной температуре на катализаторе, состоящем из хлористого натрия и хлорида железа (III) в молярном соотношении, равном (0,05 - 0,48) : 1 с последующим выделением целевого продукта, за счет того, что процесс осуществляют при поддержании указанного молярного соотношения хлористого натрия и хлорида железа (III) постоянным.

В качестве реакционной среды предпочтительно применяют жидкий целевой продукт, то есть циркулирующий 1,2-дихлорэтан, причем реагенты добавляют к циркулирующему 1,2-дихлорэтану. При этом нет необходимости в применении хлора в жидкой форме, так как предлагаемый способ можно осуществлять в таких нежестких условиях, в частности при таких низких давлениях, что можно применять газообразный хлор. Так, например, давление преимущественно составляет максимально 1 бар избыточного давления, предпочтительно между 0,4 и 0,6 бар избыточного давления, которое преимущественно устанавливают путем создания атмосферы инертного газа, предпочтительно азота.

Температура реакции составляет 60 - 120^oC, предпочтительно 65 - 105^oC, в частности 70 - 90^oC. Давление и температуру согласуют так, чтобы реакция осуществлялась ниже точки кипения 1,2-дихлорэтана.

Согласно предпочтительному варианту осуществления предлагаемого способа 1,2-дихлорэтан полностью или предпочтительно частично (5 - 80%) подают в емкость с пониженным давление, при этом отгоняемый продукт отделяют, а остаточный 1,2-дихлорэтан рециркулируют в процесс. Теплосодержание потока 1,2-дихлорэтана вызывает испарение части 1,2-дихлорэтана. Испарившийся 1,2-дихлорэтан не содержит катализатора и после конденсации имеет чистоту, составляющую по меньшей мере 99,9%. Таким образом его можно непосредственно подавать на реакцию расщепления до винилхлорида. От очистки водой для отделения катализатора, а также от последующей необходимой сушки 1,2-дихлорэтана перегонкой требуемых в способе по прототипу, в котором сброс давления или же испарение 1,2-дихлорэтана не осуществляются, можно отказаться.

Давление в емкости с пониженным давлением целесообразно составляет 0,2 - 0,7 бар абс. Это пониженное давление создают и поддерживают с помощью стандартных воздуходувных установок или насосов, которые в следующем обозначаются как "вакуумный насос". Если вакуумный насос не должен служить также для подачи газообразного 1,2-дихлорэтана, то последний подвергается конденсации при помощи пригодного приспособления, которое в нижеследующем обозначается как "охладитель", и конденсат собирается в емкости.

Использование тепла реакции для частичного испарения 1,2-дихлорэтана и осуществление реакции в указанном предпочтительном диапазоне температур обуславливают значительную экономную охлаждающего агента.

Катализаторсодержащий 1,2-дихлорэтан, не испарившийся в емкости с пониженным давлением, рециркулируют в цикл 1,2-дихлорэтана. Это возможно благодаря тому, что в ходе реакции образуется лишь незначительное количество побочных продуктов и рециркулируемый 1,2-дихлорэтан содержит лишь незначительное количество хлористого водорода.

Отходящий газ практически свободен от хлора. Особенно предпочтительный вариант осуществления реакции, согласно которому лишь часть, преимущественно относительно незначительное количество 1,2-дихлоэтана, подают в емкость с пониженным давлением, имеет еще то преимущество, что дополнительный реактор для превращения остаточного этилена не нужен. Однако и в случае этого предпочтительного варианта осуществления предлагаемого способа можно применять приспособления для отделения и рециркуляции этилена, так как они не требуют больших расходов.

Так, например, можно еще повысить выход этилена или же уменьшить потери этилена за счет рециркуляции этиленсодержащего отходящего газа емкости с пониженным давлением после вакуумного насоса при помощи пригодного компрессора, предпочтительно струйного компрессора, целесообразно установленного на днище реактора, и повторного взаимодействия этилена с хлором. В качестве рабочей струи для предпочтительного компрессора преимущественно применяют часть рециркулируемого 1,2-дихлорэтана.

Энергию остаточного количества этилена можно, однако, также использовать при сжигании отходящего газа, преимущественно при рекуперации хлористого водорода.

Предлагаемый способ можно осуществлять в установке, представленной на приложенном чертеже.

Установка содержит реактор 1, линии 2 и 3 подачи этилена и хлора соответственно, линию 4 инертного газа, линию 5, ведущую к емкости с пониженным давлением 6, снабженной линией 7 для отвода испарившегося продукта и линией 8 для рециркуляции неиспарившегося продукта, к которой подключена емкость 9 и в которой размещен насос 10, линию 11 для рециркуляции части продукта с размещенным в ней насосом 12, которая ведет к охладителю или же теплообменнику 13.

Линия 7 для отвода парового 1,2-дихлорэтилена целесообразно ведет через охладитель 14 к вакуумному насосу 15. Охладитель 14, снабжен линией 16, ведущей к сборнику 17 сжиженного 1,2-дихлорэтана.

Кроме того, установка предпочтительно содержит линию 18, соединяющую напорную сторону вакуумного насоса 15 через компрессор 19 с реактором 1.

Она предназначена для рециркуляции непрореагировавшего этилена. Позициями 20 и 21 обозначены линии для отвода отходящего газа.

Как было уже упомянуто, необходимо поддерживать постоянным вышеуказанное соотношение хлористого натрия и хлорида железа (III) во время реакции. Если, например, в результате коррозии в установку попадает хлорид железа (III), то следует подать в процесс соответствующее количество хлористого натрия, целесообразно из емкости 9, так как чистота отгоняемого 1,2-дихлорэтана снижается или же повышается количество образовавшегося побочного продукта.

Чистота циркулирующего 1,2-дихлорэтана в среднем составляет свыше 99%. 1,2-дихлорэтан является прозрачным, то есть в нем нельзя обнаружить твердых частиц и он окрашен лишь незначительно. Поэтому обычно нет необходимости в отводе части продукта на удаление примеси.

Примеры 1-3. Непосредственное хлорирование осуществляют в реакторе 1 емкостью 14,6 м³, имеющий степень заполнения, равную 81 об.%. Путем подачи инертного газа по линии 4 давление поддерживается при 0,54 бар избыточного давления, а температуру - при 75^oC. В качестве реакционной среды применяют жидкий 1,2-дихлорэтан с содержанием хлорида железа (III), равным 700 ч/милл.

В реакционную среду из емкости 9 подают хлористый натрий до достижения требуемого молярного соотношения хлористого натрия и хлорида железа (III) (см. нижеприведенную таблицу), данное молярное соотношение поддерживают в течение реакции. В реактор 1 по линии 2 подают 2000 нм³/ч этилена, а по линии 3 - соответствующее количество газообразного хлора. Часть продукта подают по линии 5 в емкость с пониженным давлением 6, находящуюся под давлением 0,3 бар абс. Здесь испаряется 8,90 т/ч 1,2-дихлорэтана, который отводят по линии 7. Отводимый 1,2-дихлорэтан свободен от катализатора и имеет указанную в таблице чистоту, позволяющую непосредственную переработку 1,2-дихлорэтана до винилхлорида. В таблице также приведено содержание побочного продукта, 1,1,2-трихлорэтана.

1,2-дихлорэтан, не испарившийся в емкости с пониженным давлением 6, рециркулируют по линии 8 с помощью насоса 10 в реактор 1. Главный поток продукта по линии 11 с помощью насоса 12 подают в линию 8 и, при необходимости через охладитель 13, возвращают в реактор 1.

Объектом изобретения является способ получения 1,2-дихлорэтана путем каталитического взаимодействия этилена с хлором при повышенной температуре на катализаторе, состоящем из хлористого натрия и хлорида железа (III) в молярном соотношении, равном 0,05: 1 до 0,48: 1, в среде инертного органического растворителя с последующим выделением целевого продукта, при этом процесс осуществляют при сохранении указанного молярного соотношения хлористого натрия и хлорида железа (III). Предпочтительно в качестве инертного органического растворителя используют циркулирующий 1,2-дихлорэтан, а процесс ведут в атмосфере инертного газа при температуре 70 - 90^oС и давлении 1,4 - 1,6 бар. Способ позволяет значительно снизить образование нежелательного 1,1,2-трихлорэтана. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.

1. Способ получения 1,2-дихлорэтана путем каталитического взаимодействия этилена с хлором в реакционной среде при повышенной температуре на катализаторе, состоящем из хлористого натрия и хлорида железа (III) при молярном соотношении NaCl; FeCl₃, равном (0,05 - 0,48) : 1 с последующим выделением целевого продукта, отличающийся тем, что процесс осуществляют при поддержании указанного молярного соотношения хлористого натрия и хлорида железа (III) постоянным. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс осуществляют при температуре 70 - 90^oC. 3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что процесс осуществляют при давлении 1,4 - 1,6 бар. 4. Способ по п.3, отличающийся тем, что процесс осуществляют в атмосфере инертного газа. 5. Способ по одному или нескольким из пп.1 - 4, отличающийся тем, что полученный целевой продукт целиком или частично подают в емкость с пониженным давлением, при этом отгоняемый продукт отделяют, а остаточный 1,2-дихлорэтан рециркулируют в процесс. 6. Способ по одному или нескольким из пп.1 - 5, отличающийся тем, что в качестве реакционной среды используют циркулирующий 1,2-дихлорэтан. 7. Способ по одному или нескольким из пп.1 - 6, отличающийся тем, что хлор подают в виде газа.