173272. lajstromszámú szabadalom • Eljárás etilén-diklorid előállítására etilén szelektív oxiklórozása útján
11 173272 12 valamilyen hűtőközeget, így például a Dowtherm márkanevű hűtőközeget, kerozint, vagy vizet keringtetünk vagy forralunk úgy, hogy a hűtőközeg a csőreaktorral külső kapcsolatban van. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során alkalmazott nyomás összehasonlítható nagyságú a hagyományos, álló katalizátorágyas, réz(II)-klorid bázisú oxiklórozási katalizátorokat hasznosító eljárásokban alkalmazott nyomással. Míg az alkalmazható maximális nyomás olyan tényezőktől függ, mint a reakciótéren átáramló reagensek mennyiségének aránya, a berendezés nyomástűrése, a reagensek bevezetésére szolgáló nyílások mérete, a katalizátor és/vagy a hígítószer részecskemérete, legtöbbször a reakciótérben a nyomást célszerűen 2 atm és 10 atm, előnyösen 3,5 és 7 atm közé állítjuk be. Nagykapacitású műveletnél a reakciótérben a nyomás előnyösen legalább 3,5 atm, míg a legtöbb berendezés nyomástűrése következtében a gyakorlatilag alkalmazható maximális nyomás 10 atm. A találmány szerinti eljárás foganatosítása során a reaktort elhagyó gázelegy három nagyobb mennyiségű komponensből, azaz etilénből, etilén-dikloridból és vízből, valamint egy vagy több kisebb mennyiségű komponensből, így például kloroformból, szén(IV)-kloridból, etil-kloridból, triklór-etánból, diklór-etánokból, a szén oxidjaiból és a hidrogén-kloridból áll. A gázelegy tartalmazhat nyomnyi mennyiségű oxigént, nitrogént és vinil-klorid monomert, is. Az előállítani kívánt etilén-diklorid és adott esetben a reaktort elhagyó gázelegy etilénben dús fázisának az elkülönítésére a reaktort elhagyó gázelegyet legalább egy, etilén-dikloridot tartalmazó folyékony fázisra és legalább 55 térfogat% etilént tartalmazó szerves gázfázisra választjuk szçt. Az elválasztást számos módszerrel végezhetjük. így például előnyösen úgy járhatunk el, hogy az oxiklórozás után a reakcióteret elhagyó gázelegyet 2—5,5 atm nyomáson 44°C-nál alacsonyabb hőmérsékletre hűtjük, és így egy, etilénben dús gázfázist, valamint lényegében etilén-dikloridból és vízből álló kondenzátumot kapunk. A kondenzátumot ismert módon feldolgozzuk, azaz például a víz túlnyomó részét fáziselválasztás útján elkülönítjük, majd az etilén-dikloridot egy vagy több desztillációs oszlopban desztilláljuk. Ebben az esetben az etilénhez hasonló gőznyomású szennyeződések és melléktermékek, így például a szén oxidjai és az etil-klorid az etilénben dús gázfázisban maradnak, míg a kevésbé illékony szennyeződések és melléktermékek az etilén-dikloridot tartalmazó folyékony fázisban maradnak, és így az etilén-diklorid termék további tisztítása, azaz például desztillálása útján távolíthatók el. Mint korábban már ismertettük, a találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében a reakciózónát elhagyó, de már terméket nem tartalmazó gázelegy visszavezethető a reakciózónába (az etilén-diklorid és a víz elkülönítése után). A termékektől elválasztott gázelegy (lényegében reagálatlan etilén) keringtetése előnyös, minthogy ebben az esetben az etilén-diklorid előállítására szolgáló hagyományos oxiklórozási eljárásokkal együttjáró levegőszennyezési problémák csökkenthetők. Előnyös továbbá a keringtetés abból a szempontból is, hogy az etilénből kiindulva az etilén-diklorid hozama a korábban ismertetett okokból optimalizálható. A reakciózónát elhagyó, de már terméket nem tártalmazó gázelegy elkülönítése és visszavezetése a reakciózónába bármely ismert módszerrel elvégezhető. így például ha a reakcióban képződött etilén-dikloridot és vizet kondenzáció útján különítjük el a reakciózónát elhagyó gázelegyből, a reakciózónát elhagyó gázelegy nem kondenzálható (gáz) részét — amely legalább 55 térfogat% reagálatlan etilént tartalmaz — közvetlenül visszavezetjük a reakciózónába azt követően, hogy nyomását és hőmérsékletét a reakciózóna megfelelő paramétereinek megfelelően beállítottuk. A reakciózónába beadagolhatunk friss vagy kiegészítő mennyiségű etilént is, hogy a reakciópartnerek kritikus mólarányát fenntartsuk a reakciózónában. A találmány szerinti eljárás ezen előnyös foganatosítási módjának gyakorlati megvalósítása során a reakciózónát elhagyó, de már terméket nem tartalmazó gázelegy teljes mennyiségének a keringtetése nem előnyös, tekintettel arra, hogy bizonyos melléktermékek, azaz például a szén oxidjai, bár kis mennyiségben képződnek, de ha a reakciózónát elhagyó, de már terméket nem tartalmazó gázeleggyel folyamatosan a reakciózónába kerülnek, akkor ott koncentrációjuk nem kívánt magas értéket érhet el. Ezek a szennyeződések könnyen a megengedett koncentrációértékek között tarthatók úgy, hogy a keringtetett gázelegy egy kis részét a folyamatból eltávolítjuk, mielőtt a gázelegyet a reakciózónába vezetnénk. Ha csak különleges elválasztási technikát nem alkalmazunk a szennyeződések eltávolítására a keringtetett gázelegyből, előnyös, ha a keringtetett gázelegy egy részét a folyamatból eltávolítjuk annak érdekében, hogy a keringtetett gázelegy teljes térfogatára vonatkoztatva a reakciózónába bevezetett keringtetett gázelegyben a szén oxidjainak (azaz a szénmonoxidnak és a széndioxidnak) a mennyisége nem haladja meg a 30 térfogat%-ot. A találmány szerinti eljárásban csaknem 97 %-a a reakciózónát elhagyó, de már terméket nem tartalmazó gázelegynek visszavezethető a reakciózónába anélkül, hogy a fentiekben meghatározott szennyeződési szintet meghaladnánk. A találmányt az alábbi példákkal kívánjuk közelebbről megvilágítani. 1.-24. példák A találmány szerinti eljárás bemutatására összehasonlító oxiklórozási kísérletek sorozatát végezzük el olyan re akció térben, amely hagyományos álló katalizátorágyas, hordozóra felvitt, réz/II/-kloridot tartalmazó oxiklórozási katalizátorral van töltve. a) Kísérleteket végzünk a találmány szerinti eljárással összhangban. Etilént, hidrogén-kloridot és oxigént vezetünk be a reakciótérbe. A hidrogén-kloridot és a molekuláris oxigént a reakcióelegyhez a reakciótér (reakciózóna) mentén legalább két ponton adagoljuk be oly módon, hogy a reakciótéren való áthaladáskor a reakcióelegyben a reakciópartnerek mólaránya a korábban ismertetett határértékek közé essen. Etilént kizárólag a reakciótér kezdeti beömlő nyílásán adagolunk be. b) Kísérleteket végzünk a találmány szerinti eljárástól eltérő módon. Etilént, hidrogén-kloridot, valamint a molekuláris oxigén forrásaként levegőt vezetünk be a reakciótérbe olyan arányban, hogy az etilénre vonatkoztatva a hidrogén-klorid mólaránya a 0,7 értéket és/vagy az oxigén mólaránya a 0,12 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
