СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛХЛОРИДА Российский патент 2010 года по МПК C07C17/25 C07C17/10 C07C21/06 B01J8/18 

Область техники

Настоящее изобретение касается способа и устройства для получения винилхлорида с использованием реакцию хлорирования этана и реакцию пиролиза 1,2-дихлорэтана, в котором осуществлен двухстадийный процесс, реакции и воспроизводства. Когда мономер винилхлорида получен по способу в соответствии с настоящим изобретением, выход реакции лучше, а проблемы, вызванные коксом, образованным в ходе реакций, могут быть решены.

Известный уровень техники

Способ получения этилена и винилхлорида, включающий использование хлора в качестве катализатора, инжекцией этана и хлора в высокотемпературный трубчатый реактор раскрыт в патентах США №5097083, 5705728 и т.п.

Однако обычный способ получения винилхлорида требует дополнительных процессов, таких, чтобы этилен, образовавшийся вместе с винилхлоридом при реакции пиролиза этана, был отделен, отделенный этилен был преобразован в 1,2-дихлорэтан, и затем реакция пиролиза 1,2-дихлорэтана происходила снова. Поэтому обычный способ получения винилхлорида усложнен, а стоимость получения винилхлорида повышена в соответствии с выходом этилена. Данный метод широко используется в промышленности для получения винилхлорида из этилена и данный способ зарегистрирован (Ulmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5^th Edition, 1986, vol.6, 287-289).

Реакция пиролиза этана, использующая хлор в качестве катализатора, осуществлена в трубчатом реакторе и включает в себя введение этана и хлора в трубу, в которой этан и хлор протекают при температуре приблизительно 600-1000°С. В это время, пока осуществляется первоначальная реакция хлорирования этана, происходит сильно экзотермическая реакция и образуется большое количество кокса. Поэтому кокс прилипает к внутренней части трубы, и работа трубчатого реактора нуждается в регулярных остановках, чтобы удалить кокс. Кроме того, чтобы получить высокий выход, необходимо контролировать внутреннюю температуру трубчатого реактора посредством эффективного удаления выделившейся теплоты.

Патент США №5705728 раскрывает способ повышения степени превращения и ингибирования образования кокса внутри реактора с помощью турбулентного смешиванием двух газов исходного сырья, таких как этилен и хлор, и регулирования молярного отношения этих двух газов на входе реактора. Когда используется этот метод, количество образования кокса может быть снижено, но образовавшийся кокс не может быть удален во время работы реактора. Кроме того, выделившаяся теплота может быть отведена только через внешнюю стенку реактора.

Публикация РСТ № WO 95/26811 раскрывает способ и устройство для эффективного выполнения непрерывной экзотермической реакции и эндотермической реакции в производстве этилена с помощью реакции хлорирования этана, в котором реакция этана и хлора, которая является экзотермической реакцией, образует этилхлорид, а полученный этилхлорид образует этилен с помощью эндотермической реакции, в которой происходит пиролиз. В данном способе эндотермическая реакция осуществлена таким образом, что внутренняя труба установлена внутрь внешней трубы, экзотермическая реакция происходит во внутренней трубе, выделившаяся теплота передается к внешней трубе и затем данная теплота используется. При использовании данного способа образование кокса может быть относительно снижено, а выделившаяся теплота может быть забрана. Однако неизбежна остановка работы реактора для удаления образовавшегося кокса, температура внутри труб местами повышена из-за неравномерности распределения внутренней температуры, которая характерна для трубчатых реакторов, а количество побочных продуктов увеличено. Поэтому необходимо усовершенствовать данный процесс.

Настоящее изобретение предоставляет способ и устройство для получения винилхлорида, в которых улучшен выход реакции, а проблемы, вызванные коксом, образовавшимся во время реакций, могут быть решены.

Раскрытие сущности изобретения

Настоящее изобретение представляет способ получения винилхлорида, включающий подачу газообразного хлора и этана к области реакции хлорирования этана, расположенной в нижней части реактора пиролиза, в которой присутствуют твердые частицы; проведение реакции хлорирования этана при контакте газообразного хлора и этана с твердыми частицами таким образом, что продукт реакции хлорирования этана и твердые частицы одновременно поднимаются в верхнюю часть реактора пиролиза, и отложение кокса, образовавшегося при реакции хлорирования этана, на твердых частицах; проведение реакции пиролиза в области реакции пиролиза, расположенной в верхней части реактора пиролиза, при контакте продукта реакции хлорирования этана с твердыми частицами таким образом, что продукт реакции хлорирования этана и твердые частицы одновременно поднимаются, и отложение кокса, образовавшегося при реакции пиролиза, на твердых частицах; разделение твердых частиц, полученных при реакции пиролиза, и продукта реакции пиролиза в сепараторе; перемещение отделенных твердых частиц к реактору регенерации и затем сжигание кокса, отложившегося на твердых частицах, чтобы регенерировать твердые частицы, и повторная подача регенерированных твердых частиц к реактору пиролиза.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения в нем представлено устройство получения винилхлорида, содержащее реактор пиролиза, включающий в себя область реакции хлорирования этана в его нижней части и область реакции пиролиза в его верхней части; сепаратор, который разделяет продукт реакции пиролиза и твердые частицы, и реактор регенерации, который регенерирует отделенные твердые частицы обжигом.

Когда винилхлорид получают, используя способ и устройство согласно настоящему изобретению, выход реакции улучшается, а образование кокса и последующее накопление кокса в реакторе может быть замедлено.

В дальнейшем настоящее изобретение будет описано более подробно с помощью объяснения вариантов воплощения изобретения ссылками на приложенные чертежи.

Чтобы получить винилхлорид, проводят реакцию хлорирования этана, которая хлорирует этан, используя газообразный хлор в качестве катализатора, и реакцию пиролиза 1,2-дихлорэтана. Данные реакции последовательно проводят в двух различных областях реакции реактора (реактор пиролиза). Реакцию хлорирования этана и реакцию пиролиза проводят отдельно, и, таким образом, эти две реакции могут быть проведены при различных условиях.

Здесь этан, используемый в качестве реагента, и 1,2-дихлорэтан, если необходимо, испаряют и затем применяют в реакторе пиролиза. Помимо реагентов добавляют твердые частицы. Такие твердые частицы заставляют реагенты смешиваться, циркулируя в реакторе пиролиза и реакторе регенерации, переносят реакционное тепло и удаляют кокс, который является побочным продуктом.

Сначала проводят реакцию хлорирования этана таким образом, что немедленно после того, как газообразный хлор и этан, поступающие в нижнюю часть реактора пиролиза, контактируют с твердыми частицами, поступающими из реактора регенерации, данные реагенты поднимаются в верхнюю часть реактора пиролиза. В это время теплота, произведенная экзотермической реакцией, то есть реакцией хлорирования этана, поглощается твердыми частицами.

В реакции хлорирования этана, которая происходит в нижней части реактора пиролиза, газообразный хлор и этан реагируют при 400-800°С, предпочтительно при 500-700°С, и при давлении 1-50 атм, предпочтительно при 1-25 атм. Когда реакцию хлорирования этана проводят в таких диапазонах температуры и давления, выход мономера винилхлорида может быть максимизирован, а образование кокса может быть минимизировано.

Между тем, чтобы минимизировать стоимость отделения непрореагировавшего продукта и образование кокса, молярное отношение этана и газообразного хлора должно быть 0,2-10, предпочтительно 0,5-5. Кроме того, в области реактора пиролиза, где происходит реакция хлорирования этана, поддерживают время пребывания реагентов 0,5-30 секунд, предпочтительно 1-15 секунд. Таким образом могут быть минимизированы побочные продукты, получающиеся при реакции хлорирования этана.

Реакцию пиролиза, которая происходит в верхней части реактора пиролиза, проводят таким образом, что продукт реакции хлорирования этана, который поднимается из нижней части реактора пиролиза, и 1,2-дихлорэтан, введенный из верхней части области реакции хлорирования этана, контактируют с твердыми частицами и одновременно поднимаются. В это время происходит эндотермическая реакция пиролиза, а требуемая теплота реакции обеспечивается твердыми частицами, которые поглощают теплоту от предварительно проведенной реакции хлорирования этана.

Реакцию пиролиза проводят при температуре 300-800°С, предпочтительно 400-700°С, и при давлении 1-50 атм, предпочтительно 1-25 атм. Когда реакцию пиролиза проводят в таких диапазонах температуры и давления, выход мономеров винилхлорида может быть максимизирован, а образование кокса - минимизировано.

Кроме того, в области реактора пиролиза, в которой происходит реакция пиролиза, время пребывания реагентов, включая продукт, получающийся в области реакции хлорирования этана, поддерживается 0,05-20 секунд, предпочтительно 0,5-15 секунд. Сделав так, можно минимизировать образование побочного продукта. (Когда реакцию пиролиза проводят в реакторе с псевдоожиженным слоем, который использует обогревающую среду, кокс, отложившийся на поверхности обогревающей среды, повторно используется при процессе воспроизводства, который использует кислород.) Когда реакции хлорирования этана и пиролиза проводят во взвешенном твердом слое, циркулирующем в реакторе с псевдоожиженным слоем, который использует обогревающую среду, кокс, отложившийся на поверхности обогревающей среды, повторно используется в качестве источника энергии во время процесса регенерации, который использует кислород для сжигания кокса.

Согласно воплощению настоящего изобретения реакцию хлорирования этана проводят в нижней части реактора пиролиза, а реакцию пиролиза проводят в верхней части реактора пиролиза. Поэтому газ, образованный в области реактора пиролиза, в которой происходит реакция хлорирования этана, поднимается из нижней части реактора пиролиза вместе с высокотемпературными твердыми частицами. Здесь, когда введен 1,2-дихлорэтан, образованный газ и 1,2-дихлорэтан перемешиваются твердыми частицами, и, таким образом, происходит реакция пиролиза.

Таким образом, реакцию пиролиза 1,2-дихлорэтана, которая является эндотермической реакцией, проводят, используя теплоту, образованную реакцией хлорирования этана между этаном и газообразным хлором, которая является экзотермической реакцией. Более того, эти две реакции проводят в едином реакторе, и, таким образом, выход реакции и выход реактора могут быть улучшены.

Газы в реакторе пиролиза могут быть этаном и газообразным хлором, которые являются реагентами, и 1,2-дихлорэтаном, если необходимо. Однако могут быть дополнительно включены неактивные газы, такие как азот, аргон, гелий или подобные, или компоненты, которые не мешают реакции пиролиза. Специалистам в данной области техники понятно, что дополнительные компоненты, которые полезны для реакции пиролиза, могут быть введены, не отступая от существа и объема настоящего изобретения.

Реактор пиролиза, согласно текущему воплощению настоящего изобретения, может быть трубчатым реактором, реактором с псевдоожиженным слоем, который использует обогревающую среду, или подобным, и предпочтительно реактором с псевдоожиженным слоем.

В текущем воплощении настоящего изобретения, применяя псевдоожижение или технологию псевдоожиженного слоя и особенно технологию циркулирующего псевдоожиженного слоя, в котором хлорирование этана и пиролиз проводятся с помощью потока твердых частиц, может быть получен высокий выход, а также может быть удален кокс во время работы.

Технология псевдоожижения или псевдоожиженного слоя - технология, которая преобразовывает твердые частицы так, чтобы они имели характеристики, подобные жидкости, с помощью потока среды, такой как газ или жидкость, через слой твердых частиц, чтобы флотировать твердые частицы, и используется в процессе переработки твердых частиц или порошкообразных тел. Кроме того, технология циркулирующего псевдоожиженного слоя, которая является одним из типов технологии псевдоожиженного слоя, является технологией, в которой реакция происходит при высокой скорости газового потока, который может флотировать и перемещать все многообразие твердых частиц, и демонстрирует высокую эффективность смешивания и эффективность теплопередачи. В таком циркулирующем псевдоожиженном слое твердые частицы переносятся в реактор, затем отделяются и повторно поступают в реактор через устройство рециркуляции. Поэтому, с перспективной точки зрения всей системы, частицы циркулируют для того, чтобы получить соединение. Когда используется эта технология, возможно проведение двух реакций в единственной системе.

Поэтому, в текущем воплощении настоящего изобретения, сначала этан и газообразный хлор подаются к устройству, в котором циркулируют высокотемпературные твердые частицы, чтобы провести реакцию хлорирования этана, которая является экзотермической реакцией. Затем высокотемпературные твердые частицы, которые поглощают теплоту, выделяемую экзотермической реакцией, контактируют с 1,2-дихлорэтаном, подаваемым в верхнюю часть реактора пиролиза, чтобы провести реакцию пиролиза, которая является эндотермической реакцией, использующей данную теплоту. В результате реакция завершается. Другая особенность циркулирующего псевдоожиженного слоя, в котором твердые частицы внутри реактора пиролиза текут вместе с газами, заключается в том, что перемешивание сырья может быть улучшено по сравнению с тем, когда внутри реактора пиролиза протекают только сырьевые газы. Таким образом, число первичных побочных реакций может быть уменьшено, а местный перегрев уменьшается таким образом, что твердые частицы поглощают и переносят большое количество теплоты, образовавшейся в ходе начальной обычной реакции.

Настоящее изобретение описывает способ удаления кокса во время работы, который является главной причиной остановки работы реактора. Данный способ осуществлен таким образом, что кокс, который является побочным продуктом реакции, осаждается на поверхности высокотемпературных твердых частиц, чтобы препятствовать углероду сцепляться со стенкой реактора, частицы выпускают из реактора пиролиза и отделяют от реакционных газов, и затем частицы обжигают в реакторе регенерации в присутствии кислорода или воздуха, чтобы удалить кокс. Кроме того, твердые частицы нагреваются, используя теплоту, образовавшуюся при обжиге, а горячие твердые частицы повторно поступают в реактор пиролиза, и, таким образом, данная теплота используется в качестве теплоты реакции.

Реакционные условия регенерации твердых частиц вследствие горения кокса определяются содержанием кокса и содержанием твердых частиц. Предпочтительно реакция может быть проведена при температуре 500-1000°С, а более предпочтительно - при температуре 550-900°С.

Способ получения винилхлорида согласно текущему воплощению настоящего изобретения является автотермической реакционной системой, которая имеет высокую степень превращения и использует теплоту реакции, полученную при сжигании кокса, который является побочным продуктом реакции.

Твердые частицы, согласно текущему воплощению настоящего изобретения, могут быть неактивными твердыми частицами, такими как оксид алюминия, оксид кремния, смешанный оксид кремния - алюминия или подобные, или каталитическими частицами, которые помогают реакции хлорирования этана или реакции пиролиза. Такие частицы могут иметь диаметр 5-1000 мкм, предпочтительно 10-300 мкм.

Настоящее изобретение также описывает устройство для получения винилхлорида, содержащее реактор пиролиза, в котором происходят реакция хлорирования этана в его нижней части и реакция пиролиза в его верхней части; сепаратор, который разделяет продукт реакции пиролиза и твердые частицы; реактор регенерации, который регенерирует отделенные твердые частицы с помощью обжига, где указанное устройство является устройством, в котором циркулируют частицы.

Данное устройство может, кроме того, включать в себя передающий твердые частицы модуль, расположенный между сепаратором и реактором регенерации, который не контактирует с газами, образованными как в сепараторе, так и в реакторе регенерации.

Между тем диаметр реактора пиролиза может быть одинаковым или различным в нижней и верхней частях реактора пиролиза, в которых происходят реакция хлорирования этана и реакция пиролиза соответственно. Когда желательно, чтобы время пребывания реагентов было отрегулировано раздельно в каждой из нижней и верхней частей реактора пиролиза, диаметры нижней и верхней частей реактора пиролиза отличаются. В текущем воплощении настоящего изобретения диаметр нижней части реактора пиролиза, в которой происходит реакция хлорирования этана, может быть больше, чем диаметр верхней части реактора пиролиза, в которой происходит реакция пиролиза.

Твердые частицы выпускают из реактора пиролиза с коксом, осевшим на них, который образуется в реакторе пиролиза. Затем эти частицы отделяют от продуктов реакции пиролиза, таких как винилхлорид, хлористый водород, этилен, непрореагировавшие этан, 1,2-дихлорэтан и т.п., с помощью циклона или сепаратора твердых частиц от газа, который выполняет ту же функцию. После этого твердые частицы подают к реактору регенерации через устройство, передающее твердые частицы, которое предназначено для того, чтобы газы реактора пиролиза и реактора регенерации не контактировали друг с другом. Кокс, осевший на поверхности твердых частиц, может быть удален обжигом твердых частиц, подаваемых к реактору регенерации, в присутствии кислорода или воздуха. Различные типы реакторов регенерации могут быть использованы в качестве реактора регенерации, и они не особенно ограничены. В текущем воплощении настоящего изобретения может использоваться способ псевдоожиженного слоя, в котором твердые частицы обжигаются, будучи флотированными.

Когда реакционная температура реакции хлорирования этана отличается от реакционной температуры реакции пиролиза, один или несколько модулей, передающих твердые частицы, могут быть, кроме того, включены между реактором регенерации и реактором пиролиза. Кроме того, в каждом из устройств, передающих твердые частицы, установлен теплообменник, и, таким образом, твердые частицы можно подавать к реактору пиролиза, контролируя, чтобы данные твердые частицы имели желаемую температуру.

Фиг.1-3 являются устройствами для получения винилхлорида согласно воплощениям настоящего изобретения. Что касается Фиг.1, устройство для получения винилхлорида согласно воплощению настоящего изобретения содержит реактор 1 пиролиза, сепаратор 2 газа и твердых частиц, который является циклоном, который отделяет твердые частицы от полученных газов, и реактор 3 регенерации, который регенерирует твердые частицы сжиганием кокса, отложившегося на них. Реактор 1 пиролиза, в основном, включает в себя область 4 реакции хлорирования этана и область 5 реакции пиролиза. Этан и газообразный хлор 6, которые предварительно нагреты до желаемой температуры, поступают в камеру 7 смешения и нагреваются теплом, образованным при сжигании кокса в реакторе 3 регенерации, для того чтобы быть смешанными с высокотемпературными твердыми частицами 9, поступающими по трубе 8, передающей твердые частицы, которая является модулем, передающим твердые частицы. Здесь температура области 4 реакции хлорирования этана поднимается до желаемой температуры в нижней части реактора 1 пиролиза, и этан и газообразный хлор 6 поднимаются вместе с поступающими твердыми частицами 9 с высокой скоростью для того, чтобы началась реакция хлорирования этана. Продукт реакции хлорирования этана смешивается с 1,2-дихлорэтаном 10, поступающим из желаемой позиции. В это время в области 5 реакции пиролиза происходит реакция пиролиза с помощью твердых частиц 9, которые собирают теплоту, образовавшуюся при реакции хлорирования этана, в то время как данные реагенты и 1,2-дихлорэтан 10 поднимаются вместе. Здесь кокс, образовавшийся при данной реакции, откладывается на твердых частицах 9 и выходит из реактора 1 пиролиза вместе с продуктом. Кокс и продукт поступают в сепаратор 2 газа и твердых частиц, который является циклоном, для того чтобы разделить газы и твердые частицы 9. Образовавшиеся газы и непрореагировавший газ 11 выходят из реактора 1 пиролиза, затем их охлаждают и разделяют. Твердые частицы 9, на которых отложился кокс, поступают в реактор 3 регенерации по трубе 12, передающей твердые частицы, которая связана с реактором 3 регенерации. В это время для того, чтобы газы, образованные в реакторе 1 пиролиза, не поступали в реактор 3 регенерации, в трубу 12, передающую частицы, вводят азот, и, таким образом, только твердые частицы 9 поступают в реактор 3 регенерации. В реактор 3 регенерации вводят воздух и метан 13 через распределяющую пластину 14 для сжигания кокса и повышения температуры твердых частиц 9, и температура твердых частиц 9 поднимается до температуры, требуемой для сжигания кокса и реакции посредством действия псевдоожиженного слоя. Некоторые из твердых частиц 9 рассеиваются, поднимаясь, таким образом, в верхнюю часть реактора 3 регенерации вместе с углекислым газом и азотом, образованными при сжигании кокса и горении метана. Однако твердые частицы 9 собираются циклоном 15 и затем повторно поступают в реактор 3 регенерации, а образовавшиеся газы 16 сгорания выпускают вовне из реактора 3 регенерации. Твердые частицы 9, нагретые до желаемой температуры реактора 1 пиролиза посредством реакции горения, снова поступают к реактору 1 пиролиза по трубе 8, передающей твердые частицы, циркулируя таким образом и повторно используясь в реакторе 1 пиролиза.

Между тем, устройство на Фиг.2 является тем же самым, что и устройство на Фиг.1, демонстрирующее принцип потока твердых частиц и всей реакции. Однако устройство на Фиг.2 отличается от устройства на Фиг.1 тем, что выход винилхлорида получается высоким, когда время реакции хлорирования этана относительно больше, чем реакции пиролиза. Поскольку высоты реактора изменены, 1,2-дихлорэтан может быть введен пропорционально длительности необходимого времени пребывания. Однако существует вероятность, что высота устройства окажется слишком большой, чтобы спроектировать устройство, и длина трубы, передающей твердые частицы, соответственно также окажется слишком большой, и, таким образом, поток твердых частиц окажется неравномерным. Что касается Фиг.2, диаметр области 4 реакции хлорирования этана реактора 1 пиролиза больше, чем диаметр области 5 реакции пиролиза реактора 1 пиролиза, в которую вводят 1,2-дихлорэтан 10, чтобы происходил пиролиз. В этот период диаметр реактора 1 пиролиза пропорционален времени пребывания газа, и время пребывания твердых частиц 9 также пропорционально диаметру реактора 1 пиролиза.

Кроме того, устройство на Фиг.3 является тем же самым, что и устройство на Фиг.1, демонстрирующее поток твердых частиц и всей реакции. Однако устройство на Фиг.3 имеет преимущества в выборе температуры реакции хлорирования этана и реакции пиролиза, поскольку каждая из областей реакции хлорирования этана и реакции пиролиза может обеспечить максимальную степень превращения и максимальный выход при различной температуре. В устройстве на Фиг.3 имеются две трубы 8 и 17, по которым перемещаются твердые частицы, и которые соединены с реактором 3 регенерации и реактором 1 пиролиза. Труба 8, передающая твердые частицы, соединяется с областью 4 реакции хлорирования этана, а труба 17, передающая твердые частицы, соединяется с областью 5 реакции пиролиза, в которую вводят 1,2-дихлорэтан 10, и, таким образом, происходит пиролиз. В частности, на трубах 8 и 17, передающих твердые частицы, установлены теплообменники 18 и 19 соответственно, и, таким образом, твердые частицы 9 вводят в реактор 1 пиролиза, регулируя температуру введенных твердых частиц 9 до желаемой температуры. Когда используется такая система, можно регулировать как желаемую температуру, так и эффективное аккумулирование теплоты, образовавшейся в реакторе 3 регенерации при сгорании кокса.

Данные варианты воплощений настоящего изобретения, как они показаны на Фиг.1-3, приведены только в иллюстративных целях. Изобретение может быть воплощено во многих других формах, и любая конфигурация элементов, представленных на данных чертежах, не отклоняется от существа и объема настоящего изобретения.

Преимущества

Когда используются способ получения мономеров винилхлорида и устройство согласно настоящему изобретению, образование кокса может быть ингибировано, а также может быть достигнут высокий выход продукта.

Краткое описание чертежей

Вышеупомянутые и другие особенности и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными с помощью подробного описания образцов его воплощения с обращением к приложенным чертежам, на которых

Фиг.1-3 показывают устройства для получения винилхлорида согласно воплощениям настоящего изобретения.

Лучший вариант осуществления данного изобретения

В дальнейшем настоящее изобретение будет описано более подробно в нижеследующих примерах. Эти примеры приведены только в иллюстративных целях и не подразумевают ограничения объема настоящего изобретения.

Пример 1

<Реакция в реакторе пиролиза>

Реакцию проводили, используя устройство, показанное на Фиг.1. Использовали реактор фирмы «Инколой», изготовленный из жаропрочного никелехромового сплава, имеющий в области реакции хлорирования этана реактора пиролиза внешний диаметр 1 дюйм и длину 4 м. Использовали реактор, изготовленный из инколоя, имеющий в области реакции пиролиза реактора пиролиза внешний диаметр 1 дюйм и длину 3 м.

В реакторе пиролиза проводили реакцию пиролиза введением этана и газообразного хлора в нижнюю часть реактора пиролиза и затем введением 1,2-дихлорэтана в позицию 4 м от нижней части реактора пиролиза.

Реакцию хлора и этана проводили в области реакции хлорирования этана, расположенной в нижней части реактора пиролиза, и данную реакцию проводили при молярном отношении газообразный хлор/этан 1,0, температуре реакции 600°С, давлении 1,0 атм и времени пребывания 6,0 секунд. Продукты из области реакции хлорирования этана передавали в область реакции пиролиза. Реакцию пиролиза продукта реакции хлорирования этана и 1,2-дихлорэтана, который дополнительно вводили, проводили в области реакции пиролиза, расположенной в верхней части реактора пиролиза. Реакцию пиролиза, включающую продукт области реакции хлорирования этана, проводили при температуре реакции 500°С за 3,0 секунды.

Температуру реактора пиролиза регулировали, управляя количеством высокотемпературных частиц оксида алюминия, которые подавали из реактора регенерации, и расход (циркулирующее количество) частиц оксида алюминия составлял 25,8 г в секунду.

Сырьевые газы, этан, хлор и 1,2-дихлорэтан, вводили в реактор пиролиза, включающий область реакции хлорирования этана и область реакции пиролиза, в отношении 42, 42 и 16 мол.% соответственно.

Продукт, выходящий из реактора пиролиза, разделяли в сепараторе. Полученные компоненты показаны в Таблице 1 ниже.

Таблица 1 Компоненты, выходящие из реактора пиролиза Количество (мол.%) Этилен 3,57 Этан 1,71 Винилхлорид 87,39 Этилхлорид (C₂H₅Cl) 0,11 1,2-Дихлорэтан 1,26 Побочные продукты 5,96

<Реакция в реакторе регенерации>

Кокс, отложившийся на частицах оксида алюминия, направляют к реактору регенерации вместе с частицами оксида алюминия и затем сжигают. Реакционные условия реактора регенерации показаны в Таблице 2 ниже.

Таблица 2 Условия реакции Пример 1 Область реактора регенерации Циркулирующие частицы Оксид алюминия Количество циркулирующих частиц (г/с) 25,8 Температура реакции (°С) 740 Требуемое количество воздуха (г/мин) 73,62 Использованное количество метана (г/мин) 4,42

Пример 2

<Реакция в реакторе пиролиза>

Реакцию проводили, используя устройство, показанное на Фиг.2. Использовали реактор, изготовленный фирмой «Инколой», имеющий в области реакции хлорирования этана реактора пиролиза внешний диаметр 1 дюйм и длину 60 см. Реакцию проводили при температуре реакции 550°С, реакционном давлении 1,0 атм, времени пребывания 8 секунд и при молярном отношении этан/хлор 0,75. Все продукты области реакции хлорирования этана передавали в область реакции пиролиза и затем дополнительно проводили реакцию пиролиза вместе с 1,2-дихлорэтаном. В области реакции пиролиза реактора пиролиза использовали реактор, изготовленный из инколоя, имеющий внешний диаметр 1/2 дюйма и длину 90 см. Реакцию пиролиза, включающую продукт в (области А) области хлорирования этана реактора пиролиза, проводили при температуре реакции 500°С и времени пребывания 2,5 секунды.

Температуру реактора пиролиза регулировали, контролируя количество высокотемпературных частиц оксида алюминия, которые поступают из реактора регенерации. Расход (циркулирующее количество) частиц оксида алюминия был 20,0 г в секунду.

Сырьевые газы, этан, хлор и 1,2-дихлорэтан, вводили в реактор пиролиза, включающий в себя область реакции хлорирования этана и область реакции пиролиза, в соотношении 30, 40 и 30 мол. % соответственно.

Продукт, выходящий из реактора пиролиза, разделяли в сепараторе. Полученные компоненты показаны в Таблице 3 ниже.

Таблица 3 Компоненты, выходящие из реактора пиролиза Пример 2
(мол.%) Этилен 3,97 Этан 1,45 Винилхлорид 79,55 Этилхлорид (C₂H₅Cl) 0,24 1,2-Дихлорэтан 9,64 Побочные продукты 5,15

<Реакция в реакторе регенерации>

Кокс, отложившийся на частицах оксида алюминия, направляют к реактору регенерации вместе с частицами оксида алюминия и затем сжигают. Реакционные условия реактора регенерации показаны в Таблице 4 ниже.

Таблица 4 Условия реакции Пример 2 Область реактора регенерации Циркулирующие частицы Оксид алюминия Количество циркулирующих частиц (г/с) 20,0 Температура реакции (°С) 780 Требуемое количество воздуха (г/мин) 57,36 Использованное количество метана (г/мин) 3,44

Когда используется способ получения мономеров винилхлорида согласно настоящему изобретению, образование кокса может быть ингибировано, а также может быть достигнут высокий выход.

Хотя настоящее изобретение детально показано и описано с рекомендациями по отношению к образцам его воплощений, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что в них могут быть сделаны различные изменения в форме и деталях, не отступая от существа и объема настоящего изобретения, как определено нижеследующей формулой изобретения.

Изобретение относится к способу получения винилхлорида, включающему подачу газообразного хлора и этана к области реакции хлорирования этана, расположенной в нижней части реактора пиролиза, в которой присутствуют твердые частицы; проведение реакции хлорирования этана при контакте газообразного хлора и этана с твердыми частицами таким образом, что продукт реакции хлорирования этана и твердые частицы поднимаются в верхнюю часть реактора пиролиза одновременно, при этом образовавшийся кокс оседает на твердых частицах, причем реакция хлорирования этана происходит при температуре от 400-800°С под давлением 1-25 атм при молярном отношении этана к газообразному хлору 0,5-5 и времени от 0,5-30 секунд; проведение реакции пиролиза в области реакции пиролиза, расположенной в верхней части реактора пиролиза, при контакте продукта реакции хлорирования этана с твердыми частицами таким образом, что продукт реакции хлорирования этана и твердые частицы поднимаются одновременно, при этом образовавшийся кокс оседает на твердых частицах, причем реакция пиролиза протекает при температуре от 300 до 800°С, давлении 1-50 атм и времени от 0,05 до 20 секунд; разделение твердых частиц, полученных при реакции пиролиза, и продукта реакции пиролиза в сепараторе; перемещение отделенных твердых частиц к реактору регенерации с последующим сжиганием кокса, отложившегося на твердых частицах для регенерирования твердых частиц, и повторную подачу регенерированных твердых частиц к реактору пиролиза. Изобретение также относится к устройству для получения винилхлорида, включающему реактор пиролиза, имеющий область реакции хлорирования этана в нижней части и область реакции пиролиза в верхней части; сепаратор, который разделяет продукт реакции пиролиза и твердые частицы; реактор регенерации, который регенерирует отделенные твердые частицы обжигом, и, по меньшей мере, один модуль, по которому перемещаются твердые частицы. Технический результат - увеличение выхода продукта и уменьшение образования кокса, 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 табл., 3 ил.

1. Способ получения винилхлорида, который включает:
подачу газообразного хлора и этана к области реакции хлорирования этана, расположенной в нижней части реактора пиролиза, в которой присутствуют твердые частицы;
проведение реакции хлорирования этана при контакте газообразного хлора и этана с твердыми частицами таким образом, что продукт реакции хлорирования этана и твердые частицы поднимаются в верхнюю часть реактора пиролиза одновременно, при этом образовавшийся кокс оседает на твердых частицах; причем реакция хлорирования этана происходит при температуре от 400-800°С, под давлением 1-25 атм, при молярном отношении этана к газообразному хлору 0,5-5 и времени от 0,5-30 с;
проведение реакции пиролиза в области реакции пиролиза, расположенной в верхней части реактора пиролиза, при контакте продукта реакции хлорирования этана с твердыми частицами таким образом, что продукт реакции хлорирования этана и твердые частицы поднимаются одновременно, при этом образовавшийся кокс оседает на твердых частицах;
причем реакция пиролиза протекает при температуре от 300 до 800°С, давлении 1-50 атм и времени от 0,05 до 20 с;
разделение твердых частиц, полученных при реакции пиролиза, и продукта реакции пиролиза в сепараторе;
перемещение отделенных твердых частиц к реактору регенерации с последующим сжиганием кокса, отложившегося на твердых частицах для регенерирования твердых частиц; и повторную подачу регенерированных твердых частиц к реактору пиролиза.

2. Способ по п.1, который дополнительно включает подачу 1,2-дихлорэтана в область реакции пиролиза, расположенную в верхней части реактора пиролиза, где происходит реакция пиролиза при контакте 1,2-дихлорэтана и продукта реакции хлорирования этана с твердыми частицами таким образом, что продукт реакции хлорирования этана и твердые частицы поднимаются одновременно.

3. Способ по п.2, в котором 1,2-дихлорэтан испаряют и затем подают в область реакции пиролиза, расположенную в верхней части реактора пиролиза.

4. Способ по п.1, в котором этан испаряют и затем подают в область реакции хлорирования этана, расположенную в нижней части реактора пиролиза.

5. Способ по п.1, в котором реакцию пиролиза проводят в области реакции пиролиза частично или полностью, используя тепловую энергию твердых частиц, которые подвергнуты действию высокой температуры в реакторе регенерации.

6. Способ по п.1, в котором твердые частицы являются неактивными твердыми частицами, выбранными из группы, состоящей из оксида алюминия, оксида кремния и смешанного оксида кремния-алюминия.

7. Способ по п.1, в котором твердые частицы дополнительно включают частицы катализатора реакции хлорирования этана или реакции пиролиза.

8. Способ по п.1, в котором твердые частицы имеют диаметр 5-1000 мкм.

9. Устройство для получения винилхлорида, полученное способом по пп.1-8, которое включает:
реактор пиролиза, имеющий область реакции хлорирования этана в нижней части и область реакции пиролиза в верхней части;
сепаратор, который разделяет продукт реакции пиролиза и твердые частицы;
реактор регенерации, который регенерирует отделенные твердые частицы обжигом и, по меньшей мере, один модуль, по которому перемещаются твердые частицы.

10. Устройство по п.9, в котором, по меньшей мере, один модуль, по которому перемещаются твердые частицы, расположен между сепаратором и реактором регенерации, чтобы газ, полученный в сепараторе, не контактировал с газом, полученным в реакторе регенерации.

11. Устройство по п.9, в котором, по меньшей мере, один модуль, по которому перемещаются твердые частицы, расположен между реактором регенерации и реактором пиролиза.

12. Устройство по п.11, в котором теплообменник установлен, по меньшей мере, в одном модуле, по которому перемещаются твердые частицы, чтобы регулировать температуру твердых частиц.

13. Устройство по п.9, в котором диаметр области реакции хлорирования этана отличается от диаметра области реакции пиролиза в реакторе пиролиза.

14. Устройство по п.9, в котором диаметр области реакции хлорирования этана больше, чем диаметр области реакции пиролиза в реакторе пиролиза.