Способ получения винилхлорида Советский патент 1991 года по МПК C07C21/06 

Изобретение относится к способу получения винилхлорида термическим расщеплением 1,2-дихлорэтана, который находит применение как мономер при получении полимерных материалов.

Целью изобретения является повышение степени расщепления 1,2-дихлорэтана и сокращение энергозатрат,

На фиг,1-4 схематично представлено устройство для осуществления способа.

П р и м е р 1. Из сборника для подачи насосом (перекачки) 1 (фиг. 1) ежечасно отводят 826 кг жидкого продукта с содержанием 1,2-дихлорэтана 99,3 мас.% с температурой 130°С и с помощью насоса 2 при 125°С закачивают в конвекционную зону 3 реакционной печи. При 260°С продукт, содержащий 1,2-дихлорэтан, полностью испаряется,

газообразным выводится из конвекционный зоны через трубопровод 4, вне печи в теплообменнике 5 нагревается до 350°С и по трубопроводу б вводится в зону излучения реакционной печи. Зона 7 излучения обогревается благодаря четырем расположенным друг над другом рядам горелок, в которые через трубопровод 8 подается 0,0876 нм горючего (метана) на 1 кг получаемого винилхлорида. В зоне 7 излучения большая часть 1,2-дихлорэтана термически расщепляется до винилхлорида и хлорово- дорода. Горячая, с температурой 518°С, содержащая винилхлорид газовая смесь, которая выходит из зон 7 расщепления, по трубопроводу 9 подается в теплообменник 5 и покидает его по трубопроводу 10с температурой 433°С. По трубопроводу 10 газ,

Os 0

00 XI

4

W

содержащий винилхлорид, попадает в следующий теплообменник 11, из которого он выходит с температурой 220°С через трубопровод 12. Затем его, как обычно, охлаждают и перегоняют, Давление, с которым содержащий вмнилхлорид горячий газ выходит по трубопроводу 9 из зоны 7 излучения, составляет 1,8 МПа, Он поступает в головную часть колонны, в которой отгоняется хлороводород. В теплообменник 11 по трубопроводу 13 подается питательная вода котла с температурой 100°С, из нее получается 90 кг/ч водяного пара с давлением 0,9 МПа и температурой 175°С, что соответствует количеству теплоты 679,5 кДж/кг ви- |Нилхлорида или 0,0191 нм3 горючего (метан) на 1 кг полученного винилхлорида. Эффективный расход горючего (метана) таким образом снижается до 0,0685 нм3 метана на 1 кг полученного винилхлорида. Водяной пар покидает теплообменник 11 по трубопроводу 14. Получают313 кг/ч винилхлорида, степень расщепления составляет 60%, срок службы реакционной печи составляет мес Сравнительный опыт аналогичен примеру 1. Из сборника для подачи насосом 1 перекачки с помощью насоса 2 (фиг.2) s конвекционную зону 3 реакционной печи подают 904 кг/ч продукта с содержанием 1,2-дихлорэтана 99,3 мас,% с температурой 125°С, там дихлорэтан испаряется и газообразным подается в печь далее по трубопроводу 15 в зону 7 излучения. Из зоны 7 содержащий винилхлорид горячий газ с температурой 530°С через трубопровод 16 вводится в теплообменник 11 и выходит из него с температурой 220°С через трубопровод 12. В теплообменник 11 по трубопроводу 13 подается питательная вода котла с температурой 100°С и из него отводится 142 кг/ч в одяного пара с давлением 0,9 МПа и температурой 175°С по трубопроводу 14. Это соответствует теплоте 1100 кДж/кг винилхлорида соответственно количеству горючего 0,03 нм3 метана на 1 кг полученного винилхлорида. Четыре ряда горелок в реакционной печи снабжаются через трубопровод 8 0,109 нм3 метана на 1 кг полученного винилхлорида. Эффективный расход горючего составляет 0,079 нм метана на 1 кг полученного винилхпорида, это на 15,3% больше, чем в примере 1. Получают 313 кг/ч винилхлорида, степень расщепления составляет 55%, срок службы реакционной печи составляет 4 мес. Этот сравнительный опыт осуществлялся аналогично известному способу.

П р и м е р 2. Из сборника для подачи насосом 1 (фиг.З) ежечасно отводят 798,5 кг 1,2-дихлорэтана и с помощью насоса 2 при

125°С накачивают в подобласть 3 конвенционной зоны реакционной печи. В подобласти 3 1,2-дихлорэтан нагревается до 240°С и жидким подается по трубопроводу 4 в испаритель 5, из которого он попадает по нисходящим трубопроводам 6 в аппарат 7 и из него по восходящим трубопроводам 8 в круговом процессе снова попадает в испаритель 5. Газообразный продукт с содержа0 нием 1,2-дихлорэтана 95,8 мас.% выходит из испарителя 5 с температурой 260°С и по трубопроводу 9 подается в теплообменник 10, который он покидает с температурой 367°С по трубопроводу 11 и вводится в зону

5 12 излучения реакционной печи. Через ответвление 13, которое содержит регулировочный клапан, регулируемый уровнем высоты жидкости в испарителе 5, газообразный 1,2-дихлорэтан из испарителя 5 может

0 прямо вводиться в зону 12 излучения реакционной печи. Количество газообразного 1,2-дихлорэтана по сравнению с количеством, которое вводится через теплообменник 10, незначительно и служит лишь для вырав5 нивания энергии при колебаниях процесса. Из зоны 12 излучения горячий, содержащий винилхлорид газ с температурой 523°С подается по трубопроводу 13 в теплообменник 10 и покидает его с температурой 422°С

0 через трубопровод 14, который идет в аппаратуру 7, где жидкий 1,2-дихлорэтан, циркулирующий из испарителя 5, косвенно нагревается за счет содержащего винилхлорид горячего газа вплоть до кипения. Содер-х

5 жащий винилхлорид газ по трубопроводу 15 выходит из аппарата 7 с температурой 265°С, затем как обычно охлаждается и обрабатывается путем перегонки, причем в головной части дистилляционной колон0 ны, в которой отгоняется хлороводород, давление устанавливается таким образом, что содержащие винилхлорид горячие газы покидают зону 12 излучения реакционной печи по трубопроводу 13 с давлением

5 1,9 МПа.

По трубопроводу 16 из аппаратуры 7 ежечасно отводятся 28 кг 1,2-дихлорэтана, который содержит частицы твердого вещества, в другом месте процесса осво0 бождается от твердых веществ и снова используется. Через трубопровод 17 к четырем рядам горелок реакционной печи в целом подводится 0,075 нм горючего (метана) на 1 кг получаемого винилхлорида. В вер5 хней части 18 конвекционной зоны реакционной печи (в водяном подогревателе) 475 дм3/ч питательной воды котла (давление 2,5 МПа), которая подается по трубопроводу 19 с температурой 100°G, на- греваются до 150°С, отводятся по трубопроводу 19 и используются в другом месте процесса. Таким образом, рекуперируются 317,7 кДж/кг винилхлорида энергии соответственно количеству горючего (метана) 0,009 нм3 на 1 кг получаемого винилхлорида. Эффективный расход горючего снижается таким образом до 0,066 нм3 на 1 кг полученного винилхлорида.

Получают 330 кг/ч винилхлорида, степень превращения при расщеплении составляет 68%, срок службы реакционной печи составляет 12 мес.

Сравнительный опыт аналогичен примеру 2. Из сборника для подачи насосом 1 (фиг.4) ежечасно отводят 834 кг 1,2-дихлорэ- тана и с помощью насоса 2 с температурой 125°С через теплообменник 3 и трубопроводу 4 транспортируют в испаритель 5. Теплообменник 3 нагревается с помощью 25 кг/ч пара высокого давления (2,1 МПа) по трубопроводу 6. Через измерение высоты уровня жидкого 1,2-дихлорэтана в испарителе 5 в качестве регулируемой величины регулируется подача пара высокого давления в теплообменник 3. 1,2-Дихлорэтан выходит из теплообменника 3 с температурой 161°С.

Горячий, содержащий винилхлорид, газ выходит из зоны 7 излучения реакционной печи по трубопроводу 8 с температурой 533°С, проходит аппарат 9 и выходит из него с температурой 245°С через трубопровод 10. Затем содержащий винилхлорид газ обычным способом далее охлаждается и в колонне отгоняется хлороводород. Давление в головной части этой колонны устанавливается так, чтобы горячий, содержащий винилхлорид газ выходил из зоны 7 излучения реакционной печи под давлением 1,9 МПа. В трубопроводах 11 и 12 жидкий 1,2-дихлорэтан, как и описано в примере 2, вводится в циркуляцию. Газообразный продукт, содержащий 95,8 мас.% 1,2-дихлорэтана по трубопроводу 13 из испарителя 5 подается в зону 7 излучения реакционной печи.

Из аппарата 9 через трубопровод 14 отводятся 30 кг/ч жидкого 1,2-дихлорэтана, освобождаются от твердых веществ и снова используются в другом месте процесса. Расположенные друг над другом четыре ряда горелок реакционной печи снабжаются по трубопроводу 15 в целом 0,1074 нм3 горючего (метана) на 1 кг полученного винилхлорида. В верхней части 16 конвекционной зоны реакционной печи, в водяном подогревателе, 330 дм3/ч питательной воды котла (давление 2,5 МПа), которая подается по трубопроводу 17 с температурой 80°С, нагреваются до 150°С и частично по трубопроводу 18 вводятся в котел 19, частично по

трубопроводу 20 снова используются в другом месте процесса получения винилхлорида. Жидкость из котла 19 по трубопроводу 21 подается в нижнюю часть 22 конвекцион- 5 ной зоны реакционной печи, там нагревается и по трубопроводу 23 подводится к котлу 19. Часть получаемого в котле 19 пара используется для нагрева теплообменника 3. Большая часть этого пара, а именно 0 167 кг/ч, отводится по трубопроводу 24 и используется в других местах процесса получения винилхлорида. Таким образом рекуперируют 1236,2 кДж/кг винилхлорида энергии. По трубопроводу подают 136 дм /ч 5 питательной воды котла с температурой 150°С для дальнейшего применения, благодаря чему регенерируют 121 кДж/кг винилхлорида энергии. Общее регенерированное количество энергии составляет 0 1236,2 + 121 1357,2 кДж/кг винилхлорида, это соответствует количеству горючего (метана) 0,038 нм3/кг винилхлорида. Эффективный расход горючего газа таким образом снижается до 0,0694 нм3/кг, это на 5 5% больше, чем требовалось в примере 2. Срок службы реакционной печи составляет 9 мес, получаются 330 кг/ч винилхлорида, степень превращения при расщеплении 1,2- дихлорэтана составляет 65%. 0 Во всех примерах и сравнительных опытах используется технический 1,2-дихлорэтан, который .содержит 99,7 мас.% чистого 1,2-дихлорэтана, остальное представляет собой обычные побочные продукты, как 5 трихлорэтан, бензол, 1,1-дихлорэтан, трих- лорэтилеи, тетрахлорэтилен, хлороформ, четыреххлористый углерод, хлоропрен.

П р и м е р 3. Из насосного сборника 1 (фиг.З) каждый час откачивается 785 кг 1,2- 0 дихлорэтана и посредством насоса 2 с температурой 100°С прокачивается через участок 3 конвекционной зоны реакционной печи. На этом участке 3 1,2-дихлорэтан разогревается до 265°С и через трубопровод 4 5 в жидком виде подается в испаритель 5. Из испарителя продукт через нисходящий трубопровод 6 направляется в аппарат 7, из него через восходящие трубопроводы 8 - в циркуляционный контур и опять в испари- 0 тель 5.

Газообразный продукт, содержащий 97,5 мас.% 1,2-дихлорэтана, покидает испаритель 5 с температурой 275°С и через трубопровод 9 подводится к теплообменнику 5 10, из которого он направляется в трубопровод 11с температурой 330°С и поступает в зону 12 излучения реакционной печи. С помощью вспомогательного отвода 13, который имеет регулировочный клапан, с помощью которого регулируется уровень

жидкости в испарителе 5, газообразный 1,2- дихлорэтан из испарителя 5 может непосредственно подаваться в зону 12 излучения реакционной печи. Количество этого газообразного 1,2-дихлорэтана по сравнению с количеством его, которое направлено через теплообменник 5, очень незначительно и служит исключительно для компенсации энергии при колебаниях процесса.

Из зоны 12 излучения горячий газ, содержащий винилхлорид с температурой 480°С, через трубопровод 13 поступает в теплообменник 10, откуда он выходит с температурой 415°С через трубопровод 14, который входит в аппарат 7, где жидкий 1,2-дмхлорэтан циркулирует из испарителя 5, косвенно разогревается газом, содержащим горячий аинилхлорид, до кипения. Винилхлоридсодержащий газ через трубопровод 15 выходит из аппаратуры 7 с температурой 290°С, после чего охлаждается обычным способом и подвергается дистилляции, причем в голове дистилляционной колонны, в которой будет осуществлена отгонка хлористого водорода, давление устанавливается таким образом, чтобы горячие газы покидали зону 12 излучения реакционной печи через трубопровод 13с давлением 2,1 МПа.

Через трубопровод 16 из аппаратуры 7 будет отводиться каждый час 25 кг 1,2-дих- лорэтана, который содержит частицы твердых веществ, он будет очищаться от этих твердых частиц на другом участке процесса и после чего снова вводится. Через трубопровод 17 в реакционную печь на четыре ряда горелок подается в целом 0,075 нм3 горючих веществ (метан) на каждый 1 кг получаемого винилхлорида,

В верхней части 18 конвекционной зоны реакционной печи имеется экономайзер, в который подается 400 дм3/ч питательной воды для котлов через трубопровод 19 с температурой 100°С, где вода подогревается до 155 С и отводится по трубопроводу для использования на других участках процесса. Благодаря этому используется вторичная энергия 296 кДж/кг винилхлорида, что в пересчете на количество горючих веществ (метан) составляет 0,008 нм3 на каждый килограмм выработанного винил- хлорида. Эффективный расход горючих веществ благодаря этому снижается на 0,067 нм3 на 1 кг вырабатываемого винилхлорида. Получают 311,9 кг/ч вмнилхпорида, выход при расщеплении составляет 65%, срок службы реакционной печи около 15 мес.

П р и м е р 4. Жидкий 1,2-дихлорэтан подогревается на участке 3 реакционной печи до 192°С. Газообразный продукт, содержащий 98,7 мае. % 1,2-дихлорэтана, выходит из испарителя 5 с температурой 202°С и через трубопровод подается в теплообменник 10, из которого он выходит с температурой 290°С через трубопровод 11.

Из зоны 12 излучения газ, содержащий горячий винилхлорид с температурой 500°С, через трубопровод 13 подается в теп0 лообменник Юн выходит из него с температурой 440°С. Винилхлоридсодержащий газ через трубопровод 15 проходит через аппаратуру 7 и выходит из нее с температурой 217°С,

5 В голове дистилляционной колонны, где осуществляется отгонка хлористого водорода, давление устанавливается таким образом, чтоб горячие винилхлоридсодер- жащие газы покидают зону 12 излучения

0 реакционной печи через трубопровод 13 с давлением 0,63 МПз.

Через трубопровод 17 в реакционную печь на четыре ряда горелок подается в целом 0,064нм горючих веществ (метан) на 1

5 кг получаемого винилхлорида. В верхней части конвекционной зоны реакционной печи не осуществляется подогрев воды для питания котлов (температура дымовых газов для этой цели недостаточна)/. Получают

0 316,8 кг/ч винилхлорида, выход при, рас- щеплении составляет 66%, срок службы реакционной печи около 13 мес.

Предлагаемый способ позволяет получить более высокую степень расщепления

5 1,2-дихлорэтана, а также увеличение срока службы печи пиролиза. Использование содержащейся в горячих винилхлоридсо- держащих газах теплоты приводит к значительному сокращению энергозатрат.

0 Формула изобретения

1.Способ получения винилхлорида, вк/рочающий испарение жидкого 1,2-дихло- рэтана при 202-275°С, подачу испаренного 1,2-дихлорэтана для термического отщепле5 ния хлористого водорода в пиролиэную печь, имеющую зону конвекции и излучения, из которой выходит горячий Винилхлоридсодержащий газ, отличающийся тем, что, с целью повышения степени рас0 щепления 1,2-дихлорэтана и сокращения энергозатрат, испаренный 1,2-дихлорэтан, содержащий минимально 95 мас.% 1,2-дихлорэтана, дополнительно косвенно нагревают до 290-367°С горячим винилх5 лоридсодержащим газом с температурой 480 523°С и давлением 0,63-2,1 МПа в теплообменнике.

2,Способ по п.1,отличающийся тем, что испаренный содержащий минимально 95 мас.% 1,2-дихлорэтан получают

из жидкого 1,2-дихлорэтана в конвективной зоне пиролизной печи за счет непрямого контакта с дымовыми газами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что горячий содержащий винилхлорид газ после стадии косвенного нагрева испаренного 1,2-дихлорэтана, содержащего минимально 95 мас.% 1,2-дихлорэтана, используют для нагрева в испарителе жидкого 1,2-дихлорэтана до получения газообраз- ного испаренного, содержащего 95 мас.% 1,2-дихлорэтана.

/J

Фие.1

19

±1рШцц / а

fa fa V I

Л/Л f.LsL fo- y- fo-w/r jF

76

Д

Изобретение относится к циклическим ненасыщенным соединениям, в частности к получению винилхлорида, который используется при получении полимерных материалов. Цель - повышение степени расщепления 1,2-дихлорэтана и сокращение энергозатрат. Получение включает испарение жидкого 1,2-дихлорэтана при 202 - 275°С, подачу испаренного 1,2-дихлорэтана для термического отщепления хлористого водорода в пиролизную печь, имеющую зоны излучения и конвекции. Из зоны конвекции выходит горячий винилхлоридсодержащий газ. Испаренный 1,2-дихлорэтан, содержащий минимально 95 мас.% 1,2-дихлорэтана, дополнительно косвенно нагревают до 290 - 367°С горячим винилхлоридсодержащим газом с 480 - 523°С и давлением 0,63 - 2,1 МПа в теплообменнике. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.