173272. lajstromszámú szabadalom • Eljárás etilén-diklorid előállítására etilén szelektív oxiklórozása útján
13 173272 14 értéket meghaladja legalább a reakciótér egy részében. Több esetben a mólarányok megközelítik a sztöchiometrikusan szükséges mólarányokat. c) További kísérleteket végzünk a találmány szerinti eljárástól eltérően. Etilént, hidrogén-kloridot és molekuláris oxigént alkalmazunk ugyan az oxiklórozáshoz reakciópartnerként, de a reakciótérbe a találmány szerinti eljárásban ismertetettektől eltérő módon vezetjük be őket. A hidrogén-kloridot csak egy ponton adagoljuk be a reakciótér beömlő nyílásán. Ezeket az (összehasonlító) oxiklórozási reakciókat az alábbi berendezés és módszerek segítségével foganatosítjuk. A.) Berendezés és kísérleti módszerek Az oxiklórozásra szolgáló reakciótér három, egymásután elhelyezett reakció-szekcióból áll. Az egyes szekciókat egy-egy, 366 cm hosszú nikkelcső alkotja. A csövek hűtőköpennyel, valamint a hűtőköpeny belső részén hűtőkígyóval vannak ellátva. A hűtőköpenyben használt hűtőközeg nyomás alatt forrásban tartott Iso-par H (az Enjay Chemical Company cég terméke). A belső csőkígyón keresztül gőzkondenzátumot vezetünk az Iso-parH gőzének lecsapására. A hűtőközeg hőmérséklete a hűtőköpeny hosszában közel állandó. Minden egyes szekciót megtöltünk katalizátorral és közömbös hígítószerrel az alábbiakban még ismertetendő, úgynevezett katalizátortöltési sablonok szerint. A hőmérsékletet és az egyes szekciókban jelentkező „forró folt” hőmérsékleteket egymástól 18 cm-re elhelyezett 20 hőelem segítségével méljük. A hőelemeket a csőreaktor teljes hosszában egy egyenesnek megfelelő hőtengelyen helyezzük el. A hőelemeket olyan módon kapcsoljuk egy hőregisztráló készülékhez, hogy időszakonként a teljes reakciótér hőprofilját mérni tudjuk. Négy hőelemet helyezünk el minden egyes szekció hűtőköpenyében a keringtetett hűtőközeg hőmérsékletének mérésére. Minden egyes szekciót beömlő nyílással látunk el a szekció felső végén, és a reagensek beadagolására szolgáló elosztó csővezetékeket úgy alakítjuk ki, hogy az etilént, a hidrogén-kloridot és a levegőt vagy a molekuláris oxigént a három szekció bármelyikébe vagy mindhárom szekcióba egyidejűleg a kívánt arányokban tudjuk bevezetni. Alkalmas elosztó csővezetékrendszert alakítunk ki ahhoz, hogy a reakciózónát elhagyó, de már terméket nem tartalmazó gázelegyet (az etilénben dús gázfázist) a harmadik szekcióból az első szekció beömlőnyílásához tudjuk vezetni. Megfelelő kialakítással biztosítjuk, hogy a hidrogén-klorid, levegő vagy a molekuláris oxigén és az etilén vagy az etilénben dús gázfázis (ha keringtetést alkalmazunk) összekeverhető legyen, mielőtt beadagoljuk Őket az első szekcióba. Minden egyes szekcióban a beömlő és kivezető vezetékeken kialakított mintavevőhelyek teszik lehetővé az anyagáramok vizsgálatát folyamat-gázkromatográffal. A harmadik szekcióból távozó gázelegyet vizet át nem eresztő grafitból készült, vízzel hűtött hőcserélőn lehűtjük, majd az így lehűtött elegyet gáz-folyadék szeparátorban egy kondenzált fázisra (amely túlnyomórészt etilén-dikloridot és vizet tartalmaz) és e8y gáz- vagy gőzfázisra választjuk szét. A gőzfázis elsősorban nitrogént tartalmaz abban az esetben, ha oxigénforrásként levegőt használunk, illetve etilént tartalmaz elsősorban abban az esetben, ha oxigénforrásként molekuláris oxigént használunk, valamint az etilént a sztöchiometrikusan szükséges mennyiséghez képest feleslegben alkalmazzuk. A kondenzátumot szintszabályozó egység segítségével az etilén-kloridtól a vizet elválasztó fázisszeparátorba vezetjük. Az etilén-klorid és víz termékeket hordókban gyűjtjük, illetve megvizsgáljuk az anyagmérleg meghatározása céljából. A folyadék-víz szeparátorból távozó gáz- vagy gőzfázist vagy nyomásszabályozó útján lefúvatjuk az atmoszférába, vagy egy keringtető szivattyú segítségével visszatápláljuk az első szekcióba. A visszatápláló csővezetékekbe beépített elosztórendszer lehetővé teszi a gázfázis teljes mennyiségben történő lefúvatását abban az esetben, ha oxigénforrásként levegőt használunk, illetve részleges lefúvatását abban az esetben, ha az oxiklórozást a találmány értelmében végezzük. Az etilén-klorid és víz termékeket tároló tartályokban végzett gáztalanítás útján kapott anyagokat egyesítjük és úgynevezett alacsonynyomású lefúvatott gázáramként mérjük. Mintavevőhelyek az alacsonynyomású lefúvatott gázáram, valamint a keringtetett gázáram (magasnyomású lefúvatott gázáram) továbbítására szolgáló vezetékekben teszik lehetővé ezeknek a gázáramoknak az elemzését folyamat-gázkromatográffal. Az a), b) és c) pontokban említett oxiklórozási kísérletek foganatosítására a reakciópartenereket atmoszférikusnál nagyobb nyomáson a reakciótéren átvezetjük 4—12 órán át, amikoris elérjük a reakciópartnerek változatlan (állandó) konverzióját (a hidrogén-klorid konstans konverziójára vonatkoztatva), vagyis az egyensúlyi állapot. Ezt követően ebben az egyensúlyi állapotban a reagáltatási még 8—24 órán át folytatjuk, amikoris az időtől függő anyagmérleget kapunk. A reagáltatás során a reakcióelegy áramlásánax iránya állandóan lefelé irányuló, vagyis a három szekció függőleges síkban, van elhelyezve; így az áramló reakcióelegyet az első, illetve a második szekció fenékrészétől a második, illetve a harmadik szekció tetejére vezetjük. Az összes oxiklórozási kísérletben az etilén teljes mennyiségét (vagy friss vagy keringetett etilént) az első szekcióba vezetjük be a hidrogén-kloriddal és a levegővel vagy a molekuláris oxigénnel együtt. Az egyes szekciókhoz áramló gázáram mennyiségét úgy választjuk meg, hogy a kívánt mólarányok kialakuljanak a reakcióelegyben. Ha az oxiklórozást a találmány értelmében, azaz az a) pont szerint végezzük, akkor a hidrogén-kloridot az első reaktorba vezetjük be és megosztjuk vagy mindhárom, vagy az első és a második reaktor (szekció) között, míg a molekuláris oxigént megosztjuk mindhárom reaktor között. Ha az oxiklórozást oxigénforrásként levegőt használva, azaz a b) pont szerint végezzük, akkor a levegőt megosztjuk mindhárom reaktor között, míg a hidrogén-kloridot vagy az első, vagy az első és a második reaktorba vezetjük be. Abban az esetben, amikor oxigénforrásként molekuláris oxigént használunk, de a hidrogén-kloridot kizárólag a reakciótér beömlő nyílásán (vagyis az első reaktorba) tápláljuk be, azaz a c) pontban említett módon járunk el, akkor a molekuláris oxigént megosztjuk mindhárom reaktor között. Azoknak a találmány értelmében végzett kísérleteknek az esetében, ahol az etilénben dús gázfázist a harmadik reaktorból távozó gázelegyből való elkülönítése után visszavezetjük az első reaktorba, kiegészítő mennyiségű 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 7
