162999. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vinilklorid előállítására 1,2-diklóretán nyomás alatti csőkemencés hőbontásával

162999 nefcből álló szennyező komponensek ui. azeotrop-képzésre hajlamosak a vinilkloriddal és a sósavval, ami ezen termékeknek az egymástól és a szennyező komponensektől való elválasztását nagymértékben megnehezíti. A polimerizációra kerülő vinilklorid tisztaságára vonatkozóan az előírások igen szigorúak. A kátrány és a koksz mennyisége pedig a bontókemence regenerálásának és a reakció befagyasztására szolgáló quench-rendszer tisztításának gyakoriságát határozza meg. Mindkét tényező érzékenyen befolyásolja az eljárás gazdaságosságát. Az említett nagylaboratóriumi berendezésben lefolytatott kísérleteink során arra a felismerésre jutottunk, hogy a diklóretán hőbontásakor képződő, az a) és b) csoportba tartozó melléktermékek 'mennyisége (adott diklóretán-ikonverzió esetén is) erősen függ a bontási folyamat körülményeitől. Minimális akkor lesz mindkét típusú melléktermék mennyisége, ha a diklóretán bontását az előírt konverzióig minimális reakcióidő (tartózkodási idő) beállításával végezzük. Találmányunk szerint a minimális reakcióidővel való üzemelést — adott nyomás, kemence-kilépő hőmérséklet és konverzió esetén — azzal biztosítjuk, hogy a csőkemence reakciózónájában elhelyezett bontócső falhőmérsékletét már a bontócső első, a teljes hossz max. 1/3-át kitevő szakaszában a kilépési pont közelében beállított értékkel azonos, ill. azt legalább 10 C°-na megközelítő értékre állítjuk be, majd a bontócső további szakaszainak hőmérsékletét ezen az állandó értéken tartjuk. A bontócső első szakaszának gyors felmelegítése és további szakaszainak állandó hőmérsékleten való tartása a bontócső hossza mentén változó (a kilépési pont felé haladva csökkenő) hőterhelés beállítását kívánja meg, ami eltérő teljesítményű égőikkel felszerelt kemencében valósítható meg. Találmányunk lényege, hogy a bontócső első, a teljes hossz 1/3-át kitevő szakaszában, ahol az alacsonyabb anyaghamérséklet következtében a diklóretán bomlási sebessége és a melléktermékek képződéséhez vezető másodlagos reakciók sebessége még elhanyagolhatóan kicsi, az átlagosnál lényegesen nagyobb hőterhelést alkalmazunk, majd a hőterhelést a bontócső hossza mentén a hőbevitel megfelelő szabályozásával úgy csökkentjük, hogy a bontócső falhőmérséklete ±10 C° hőmérsékletingadozás mellett a kilépési pontig állandó értéken legyen. Ily módon biztosítjuk, hogy adott nyomás és kilépő anyaghőmérséklet esetén a kívánt konverziót minimális bontócsőhosszal, tehát minimális tartózkodási idő alatt érjük el. Ebben az esetben, az ismert csőkemencékhez viszonyítva 30—50%-kal rövidebb a bontócső szükséges hossza, ami jelentős költségmegtakarítást eredményez. (A bontócső hő-, ill. saválló acél, melyet gyakran cserélni kell.) Találmányunk adott méretű, tehát már meglevő, változtatható teljesítményű égőkkel felszerelt bontóreaktorra is alkalmazható. A alálmányunk szerinti eljárás már meglevő, adott méretű bontóreaktorra való alkalmazása a melléktermék-képződés visszaszorítása mellett azt a további előnyt is biztosítja, hogy a reaktor 5 kapacitása 30—50%-kal megnő, vagy a bontási hőmérséklet 10—30 C°-kal csökken. Ezek az eredmények csökkentik a vinilklarid fajlagos előállítási költségeit. A találmányunk szerinti eljárás kivitelezését 10 az alábbi példákon ismertetjük: 1. példa: 15 10 m hosszú, 6 mm belső átmérőjű hőálló acélcsőből álló reaktorban 1,2-diklóretánt pirolizáltunk 16 ata nyomásom. Óránként 3,05 kg 400 C°-ra előmelegített diklóretánt adagoltunk a reaktorba. A reaktor fűtésére szolgáló 4 db 20 elektromos fűtőelem segítségével a hőbevitelt a reaktorba úgy szabályoztuk, hogy a bontócső falhőmérséklete és a reakcióelegy hőmérséklete a bontócsőben közel lineárisan emelkedett. A reakcióelegy hőmérséklete a kilépési ponton 25 510 C°-t ért el. A reaktorból távozó 510 C°-os elegyet a reakció befagyasztása céljából közvetett vízhűtésű hűtőbe vezettük, ahol az 200— 240 C°-ra hűlt le. Ezt követően az elegy nyomáscsökkentő szelepen és újabb hűtőn (komden-30 bátoron) áramlott keresztül, ahol a bomlatlan diklóretán és a nehezebb termékek kondenzálódtak. A kondenzátum a gáz-folyadék elválasztóban gyűlt össze,.a gázt pedig vizes és lúgos mosón, valamint gázórán keresztül gáz-35 tartóba vezettük. A kísérlet folyamán mértük a reaktorba adagolt diklóretán és a gáz-folyadék elválasztóban összegyűlt kondenzátum, valamint a képződött gáz mennyiségét. Meghatároztuk a vizes és lúgos mosóban elnyelt sósav 40 mennyiségét és a gáz, valamint a kondenzátum összetételét. A reaktortérfogat, a betáplálás sebessége, a reaktorban uralkodó nyomás és hőmérséklet, valamint a reakció következtében előálló ex-45 panzió ismeretében számított reakcióidő 6,91 sec volt. A fenti reakciókörülmények között 49,91% diklóretán konverziót értünk el és az alábbi anyagmérlegben feltüntetett termékhozamokat 50 kaptuk: 59 60 2. példa: 65 Az előző példában ismertetett csőreaktorba, Reaktorba adagolt Termékhozamok diklóretán: 3050 g (g termék/100 g Reoktorból kilépő diklóretán) diklóretán: 1526 g — vinilklorid: 881 g 28,90 sósav: 560 g 18,36 Illékony szennyező komponensek: 58 g 1,90 kátrány+koksz: 6 g 0,196 2