202175. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vinil-klorid előállítására 1,2-diklór-etán hőhatással történő hasítása útján, és berendezés az eljáráshoz
HU 202175B 32,6%-nak adódik, ugyanakkor a hasítási konverzió foka 55% helyett 65%, a hasító kemence üzemideje pedig 6 hónap helyett 9 hónapra hosszabbodik meg. 2. példa A 4. ábrán látható folyamat-vázlat szerint dolgozunk. Ezen az ábrán a berendezés egyes részeit a 3. ábrával egyező számokkal jelöljük; ezeket a berendezés-részeket egyébként már az 1. példában ismertettük A 2. példa szerinti eljárás csupán az alább kiemelt pontokban tér el az 1. példa szerintitől; Egy 31 előtét-edényből óránként 834 kg 130 ’C hőmérsékletű 1,2-diklór-etánt szívatunk le és ezt a 32 szivattyú segítségével 2,9 MPa nyomáson, 125 ‘C hőmérsékleten, a 60 hőkicserélőn és a 61 csővezetéken keresztül, a 33+41 hasító kemence 33 konvekciós zónájában történő felmelegítés nélkül közvetlenül a 35 második tartályba továbbítjuk A 60 hőkicserélöt 25 kg/óra nagynyomású gőzzel (2,1 MPa nyomáson, 215 ’C hőmérsékleten) fűtjük; ezt a nagynyomású gőzt az 50 kazánból kapjuk a 65 csővezetéken keresztül. A nagynyomású gőznek a 60 hőkicserélőbe történő betáplálását a 35 második tartályban levő cseppfolyós 1,2-dildór-etán szintmagasságának, mint szabályozó értéknek a mérésével szabályozzuk Az 1,2-diídór-etán 161 °C hőmérsékleten lép ki a 60 hőkicserélőbői. A forró vinilkloridot tartalmazó hasítási gázok 533 °C hőmérsékleten hagyják el a 33+41 hasító kemence 41 sugárzási zónáját a 48 csővezetéken keresztül, keresztülhaladnak a 40 első tartályon és ezt 245 °C hőmérsékleten hagyják el. A forró hasítási gázoknak az első tartályban való lehűlési sebessége 51,7 ’C/mp, ami az ebbe a tartályba való belépési hőmérséklet (533 *C) 1/10,3 részének felel meg másodpercenként. A hasítási gázokat az első tartály elhagyása után a szokásos eljárással tovább hűtjük és belőlük egy -31 'C oszlopfő-hőmérsékletű oszlopban hidrogén-kloridot desztillálunk le. Ennek az oszlopnak a fejrészében a nyomást úgy állítjuk be, hogy az 1,2- diklór-etán a 35 második tartályt 2,6 MPa nyomáson és 240 "C hőmérsékleten hagyja el. Ebben a tartályban és a 38 felvezető csövekben óránként 804 kg 1,2-diklór-etánt gőzölögtetünk el és ezt a 42 csővezetéken keresztül a hasító kemence 41 sugárzási zónájába vezetjük tovább. A 38 felfelé vezető csövekben a hőmérséklet 240 'C, a 39 lefelé vezető csövekben pedig 235 °C. A fentebb ismertetett egyenlet alapján a 40 első tartály és a 35 második tartály között keringtetett cseppfolyós 1,2-diklór-etán óránkénti mennyisége 13.177 kg-nak adódik. Az első és a második tartály között keringtetett 1,2-diklór-etán 100 kg/óra mennyiségére számítva 6,33 kg/óra friss 1,2-diklóretánt táplálunk be a 35 második tartályba. A 40 első tartály fenekénél a 45 csővezetéken keresztül óránként 30 kg cseppfolyós 1,2-diklór-etánt vezetünk el és egy oszlopba vezetjük, ahol az oszlopfőn keresztül 1,2-diklór-etánt desztillálunk le; az itt ledesztillált 1,2-diklór-etán mennyisége a 35 második tartályba óránként betáplált 100 kg 1,2-diklór-etánra számítva 3,6 kg/óra. Az 1,2-diklór-etánnak az első és második tartályban való összes átlagos tartózkodási ideje 47 perc; a 35 második tartályban nyugvó11 nak feltételezett folyadékfelület 1 m -ere számítva óránként 2880 kg 1,2-dildór-etán kerül elgőzölögtetésre. A 33+41 hasító kemence négy egymás feletti égősorába a 43 csővezetéken keresztül összesen 0,1047 Nm tüzelőanyagot (metánt) táplálunk be a termelt vinü-klorid 1 kg-jára számítva. A 33+41 hasító kemence 33 konvekciós zónájának felső r|szében egy vízelőmelegítőben óránként 330 dm kazántápvizet — amelyet a 62 csővezetéken keresztül 80 °C hőmérséklettel vezetünk be — 150 °C-ra melegítünk (2,5 MPa nyomáson), és ezt részben a 63 csővezetéken keresztül az 50 kazánba tápláljuk be, részben pedig a 64 csővezetéken keresztül elvezetve a vinü-klorid előállítási folyamat más helyein hasznosítjuk. Az 1. példában leírthoz hasonló módon az 50 kazánból elvezetett folyadékot a 33 konvekciós zóna alsó részében felmelegítjük és a 49 csővezetéken keresztül ismét bevezetjük az 50 kazánba. Az 50 kazánban termelt gőz egy részét — amint ezt fentebb már említettük—a 60 hőkicserélő fűtésére használjuk fel. Ennek a gőznek a nagyobb részét (óránként 167 kg-ot) a vinü-klorid termelési folyamatának más részein hasznosítjuk. A fenti módon 1 kg vinü-kloridra számítva 1236,2 kJ energiát nyerünk vissza. A 64 csővezetéken keresztül óránként 136 dm3 150 °C hőmérsékletű kazántápvizet vezetünk el további felhasználásra, ami által 1 kg termelt vinü-kloridra számítva további 121 kJ energiát nyerünk vissza. így az összes visszanyert energiamennyiség 1 kg vinü-kloridra számítva 1236,2+121- 1357,2 kJ, ami —ugyancsak 1 kg termelt vinü-kloridra számítva — 0,038 Nnrtüzelőanyag (metán) mennyiségnek felel meg. A tényleges tüzelőgázfelhasználás így 0,0694 Nm/kg-ra csökken, ami az összehasonlító kísérletben felhasznált, 100%-nak tekintett tüzelőanyag-mennyiség 67,8%-a. Az energiamegtakarítás így 32,2%. Ugyanúgy, mint az 1. példában, a berendezésben 9 hónapi üzemelési idő után még nem tapasztalható említésre méltó üledékképződés a hőkicserélő-felületeken a 40 első tartályban; a hasító kemence ugyancsak legalább 9 hónapig üzemeltethető zavar nélkül. A berendezésben óránként 330 kg vi~ nü-kloridot termelünk; az 1,2-diklór-etán hasításánál a konverzió mértéke 65%. 3. példa Az 5. ábrán ábrázolt folyamat-vázlat szerint dolgozunk. Egy 31 előtét-edényből óránként 785 kg 135 °C hőmérsékletű 1,2-diklór-etánt szívatunk le és ezt a 32 szivattyú segítségével, 3,6 MPa nyomáson és 125 “C hőmérsékleten a 33+41 hasító kemence 33 konvekciós zónájának a középső szakaszába vezetjük be. A hasító kemence 41 sugárzási zónájából távozó füstgázokkal 210 ’C hőmérsékletre melegítjük a cseppfolyós diklór-etánt. A 34 hőkicserélőben megy végbe az energia-kiegyenlítődés a cseppfolyós 1,2-diklór-etánnak energiát leadó 33 konvekciós zóna és a 40 első tartályban az 1,2-diklóretán elgőzölögtetésére szükséges energia-felvétel között. Ebből a célból egy szokásos (LIC) berendezéssel mérjük a 35 második tartályban az 1,2-diklór-etán folyadékszint-magasságát, és az így mért értéket alkalmazzuk szabályozó-értéknek a 12 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 7
