191344. lajstromszámú szabadalom • Eljárás 1,2-diklór-etán előállítására
1 191 344 2 A találmány tárgya új eljárás 1,2-diklór-etán előállítására etilén hidrogén-kloridot és oxigént tartalmazó inert gázokkal és klórral, egy közös reakciótérben, katalizátor jelenlétében történő reagáltatása útján. Az iparban már évek hosszú sora óta nagyüzemi méretekben állítják elő az 1,2-diklór-etánt. A termelt 1.2- diklór-etán legnagyobb részét hőbontással vinil-kloriddá alakítják, amelyet az igen nagy mennyiségekben gyártott poli(vinil-klorid) előállítására használnak fel. E felhasználási terület következtében az 1,2- -diklór-etán a legnagyobb mennyiségben termelt alifás klórozott szénhidrogének egyikévé vált. Az 1,2-diklór-etán előállítására egy sor különféle eljárás ismert; ezek többségénél etilénből indulnak ki. Az etilénre általában közvetlenül addicionálnak elemi klórt (vö.: Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. kiadás, 9. kötet, 426-428. old), a reakciót 30 °C és mintegy 130 °C közötti hőmérsékleten, cseppfolyós fázisban, többnyire 1,2-diklór-etánban folytatják le. Ennek az ismert eljárásnak az egyik gyakran alkalmazott kiviteli alakja esetében a klóraddíció során felszabaduló jelentős hőmennyiséget forrásban levő 1.2- diklór-etánnaJ vezetik el. Minthogy az 1,2-diklór-etán forráspontja légköri nyomáson körülbelül 84 °C, az a hőmérsékletszint, amelyen az említett hőmennyiséget elvezetik, vagy egyáltalán nem elegendő vízgőz termelésére, vagy pedig csak alacsony hőmérsékletű és ennek folytán kisnyomású vízgőz állítható elő, amely energiatartalmának hasznosítására csupán korlátozott mértékben használható fel. Az etilén közvetlen klóraddíciója során felszabaduló reakcióhő jobb hasznosítására javasolták a 26 29 461 sz. NSZK-beli közrebocsátási iratban leírt eljárást, amelynél a reagáltatást gázfázisban, fluidizált katalizátor jelenlétében végzik, és a képződött 1,2-diklór-etánt közvetlenül ezután vinil-kloriddá bontják el. A katalizátorrészecskék ennek során hőátvivőkként is szerepelnek; a reakciót 370-540 °C hőmérsékleten és 2,2 MPa-ig menő, előnyösen 0,45 MPa és 1,85 MPa közötti nyomáson folytatják le. Az 1,2-diklór-etán elbontásakor képződő hidrogén-kloridot egy külön készülékben használják fel az etilén oxiklórozására. Az így kapott 1,2-diklór-etánt visszavezetik a fluidizált ágyas elbontó reaktorba. Ennek az eljárásnak a hátrányai, mint a jelentős mennyiségű etilén-kíorid képződése, viszonylag nagy mennyiségű átaiakulatlan 1,2-diklór-etán jelenléte az elbontási termékben, a folyamat nehezen szabályozható volta, nemkívánt poliklórozott szénhidrogének képződése, valamint gyantásodás és kokszosodás fellépése az elbontó reaktorban, csökkenthetők, ha dehidroklórozó katalizátor helyett katalitikus hatás nélküli fluidizált szilárd részecskéket alkalmaznak a reaktorban. A kokszosodás csökkentésére a klórt az idézett leírás szerint több különböző helyen, szabályozott áramban kell a klórozási reakciótérbe bevezetni. Ehhez viszont különleges, viszonylag költséges szerkezeti megoldást kell a fluidizált ágyas elbontó reaktorba beépíteni. Nehézségekkel jár a forró hasítást gázok lehetőleg tökéletes elválasztása a fluidizált állapotban levő finom szemcséjű, szilárd hőátadó közegtől, és további hátrány, hogy ebben az eljárásban nem alkalmazható az iparban előnyösnek tekintett, nagy teljesítőképességű csöves elbontó kemence a gáz alakú vagy cseppfolyós 1,2-diklór-etán elbontására. Ismeretes a 12 29 999 sz. közzétett NSZK-beli szabadalmi leírásból egy további eljárás 1,2-diklór-etán előállítására, amely szerint az eljárás első szakaszában feleslegben levő etilént, hidrogén-kloridot és feleslegben levő oxigént (ez utóbbit levegő alakjában) reagáltatnak ismert oxíklórozó katalizátor jelenlétében, 180— 350 °C hőmérsékleten, a kiindulási anyagok mennyiségi arányainak megfelelő beállításával, a hidrogen-klorid 90 %-ot meghaladó konverziójával, majd az ebből az első szakaszból távozó gázokat az átalakulatlan hidrogén-klorid kimosása és a képződött 1,2-diklór-etán nagy részének kondenzálása után egy második szakaszban az ide bcvczclctt etilen mennyiségére számított 80—120 mől% klórral reagáltatják vastartalékú krtalízátor jelenlétében, 80-250 °C hőmérsékleten. Egy, a 17 93 051 sz. NSZK-beli közrebocsátási iratban leírt hasonló eljárásban szintén két különálló szakaszban végzik a reagáltatást, a szakaszok között a reakciótermékből 1,2-diklór-etánt és vizet választanak le, a második szakaszban pedig az etilénnek az oxiklórozási szakaszból megmaradt feleslegét 80-320 °C hőmérsékleten klórral reagáltatják, aktivált alumínium-oxid katalizátor jelenlétében. Újabban vált ismeretessé a 2.8 31 539 sz. NSZK-beli közrebocsátási iratból egy olyan eljárás, amelyben az oxiklórozási reakcióból visszamaradó ctilénl'ele.sleg utóklórozáskor képződő 2-klór-ctanol mennyiségének csökkentése céljából a reakciót hozzávezetett hidrogén-klorid jelenlétében folytatják le. Végül a 26 49 533 sz. NSZK-beli közrebocsátási iratban olyan eljárást ismertettek, amelyben az oxiklórozás és a képződött szerves termékek főtömegének viz.es lehűtéssel történő leválasztása után visszamaradó melléktermékek mennyiségét azáltal igyekeztek csökkenteni, hogy a klórozást hordozóanyagra felvitt rcz(H)-klorid és/vagy vas(III)-klorid katalizátor jelenlétében végezték. Valamennyi utóbb említett eljárás hátránya, hogy egy termékleválasztóva! és egyéb berendezésekkel ellátott további reaktorra van szükség ahhoz, hogy az oxiklórozásnál növeljék az 1,2-diklór-etánnak a bevitt etilénre számított hozamát. Most egy olyan új eljárást dolgoztunk ki, amellyel mind az oxiklórozás, mind az etilénre történő közvetlen klóraddíció jó 1,2-diklór-etán-hozammal folytatható le, mimellett a reakció hőmérsékletszintje az etilénre történő klóraddíció elvezetett reakcióhőjénck jobb kihasználását teszi lehetővé, mint a bevezetésben említett (Ullmann i. m.), eddig sokfelé alkalmazott, forrásban levő 1,2-diklór-etánban történő klórozáson alapuló eljárás. A találmány tárgya új eljárás 1,2-diklór-clán etilénből, hidrogén-kloridot és oxigént tartalmazó inert gázokkal, 180-300 °C hőmérsékleten és 0,1—1,1 MPa nyomáson, valamint klórral gázfázisban, réztartalmú vagy réz- és vastartalmú szilárd katalizátor jelenlétében történő reagáltatás, ezt követően a reakcióelegy lehűtése és desztillációs szétválasztása útján, amelynek során mindkét reakciót egy közös, fluidizált katalizátorrészecskéket tartalmazó reakciótérben, egymást követően folytatjuk le és az egész rcakciótérben képződött hőt egy folyékony és/vagy gáz alakú hőátvivő közeggel törtérő közvetett hűtéssel vezetjük el; az eljárást az jellemzi, hogy a közös reakciótérbe bevezetett etilén összmennyiségének 98-40 tf.%-át az említett közös 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
