173272. lajstromszámú szabadalom • Eljárás etilén-diklorid előállítására etilén szelektív oxiklórozása útján
5 173272 6 bár mind a technika állása szerint ismert, mind a találmány szerinti eljárás olyan hőmérsékleti paraméterek mellett foganatosíthatók, ahol a reakciózóna hőmérséklete etilén-diklorid nagy szelektivitással való előállításának kedvező. A találmány szerinti eljárás alkalmazása esetében jelentkező jelentős csökkenés a „forró folt” hőmérsékletben, valamint az etilén-diklorid magasabb hozama azon a felismerésen alapul, hogy az etilén - ha a reakciózóna környezetében megfelelő sztöchiometrikus feleslegben van — rendkívül hatásos hőnyelő közegként (hígítószerként és hőátadó közegként) hat az álló katalizátorágyas katalizátor-rendszerben, bár maga az etilén is résztvesz a reakciózónában végbemenő kémiai folyamatban. Valóban, ha a reakciózónában az etilén koncentrációja fölöslegben van a sztöchiometrikusan szükséges mennyiséghez képest (ez a találmány értelmében az egyik legfontosabb reakcióparaméter), akkor olyan hatásos hőelnyelő közegként hat, hogy oxigénforrásként kizárólag molekuláris oxigén alkalmazható, és nincs szükség közömbös hígítószerek alkalmazására, továbbá a hidrogén-klorid mint reakciópartner a reakciózónába szakaszosan adagolható be. Azt találtuk továbbá, hogy a technika állása kapcsán ismert műszaki felfogással ellentétben a molekuláris oxigén és a levegő nem azonos értékűek, mint oxigénforrások, és egymással nem cserélhetők fel az álló katalizátorágyas eljárásokban, ahol a reakciópartnereket közel sztöchiometrikus arányokban alkalmazzák. Ha azonos térfogatra vonatkoztatva levegő helyett molekuláris oxigént használunk, és a reakciópartnereket közel sztöchiometrikus mennyiségekben alkalmazzuk, akkor a reakció olyan mértékben exoterm, hogy a „forró folt” hőmérséklet meghaladja azt a gyakorlatilag kedvező hőmérséklettartományt, ahol az oxiklórozás nagy szelektivitással foganatosítható, továbbá a „forró folt” hőmérséklet már nem szabályozható hagyományos hőátviteli módszerekkel.' Más szóval, a reakció „megszalad”, ellenőrizhetetlenné válik. A találmány szerinti eljárásban azonban a molekuláris oxigén alkalmazása a találmány szerinti eljárás egy lényeges jellemzője. így a találmány szerinti eljárásban a „forró folt” hőmérséklet jóval az olyan hagyományos eljárásokban jelentkező „forró folt” hőmérséklet alatt van, amelyekben a különböző reakciópartnereket közel sztöchiometrikus arányban adagolják be és az oxigénforrást közömbös vívőanyagokkal (levegővel) hígítják. A hidrogén-klorid mint reakciópartner szakaszos adagolása is a találmány szerinti eljárás egy lényeges jellemzője. Mint a technika állásának ismertetésénél említettük, az álló katalizátorágyban a „forró folt” hőmérséklet szabályozásának nehézségei következtében a technika állása szerint ismert eljárásoknál a hidrogén-klorid szakaszos bevezetése az álló katalizátorágyas reakciózónába rendkívül előnytelen. A találmány szerinti eljárásban a hidrogén-klorid szakaszosan adagolható be a reakciózónába anélkül, hogy az álló katalizátorágyban „forró foltok” alakulnának ki még abban az esetben is, amikor a hőmérséklet eléri a célszerűen alkalmazható hőmérséklettartomány felső határértékeit. A találmány szerinti eljárás tehát lehetővé teszi a hidrogén-klorid szakaszos beadagolását a reakciózónába, de ugyanakkor a technika állása szerint ismert eljárásokkal összehasonlítva közel azonos kapacitással való működés esetében is a „forró folt” hőmérséklet lényegesen alacsonyabb. Mint említettük, a technika állása szerint ismert eljárások esetében a hidrogén-klorid teljes mennyiségét a reakciózóna elején vezetik be. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosí- 5 tási módja értelmében a reakciózónát elhagyó, de már a terméktől elkülönített gázelegy, azaz a legalább 55 térfogat% etilént tartalmazó szerves gázfázis egy része vagy teljes mennyisége visszavezethető a reakciózónába. Ha a találmány szerinti eljárást így foganatosítjuk, 10 a levegő szennyezésével kapcsolatos környezetvédelmi problémák lényegesen csökkenthetők, viszont éppen ezek a környezetvédelmi problémák a technika állása szerint ismert eljárások egyik döntő hátrányát képezik. A hagyományos eljárásokban — ahol a reakció- 15 áramban közömbös hígítószereket alkalmaznak — a reakciózónát elhagyó gázelegy nagy mennyiségű közömbös gázt és reakciómellékterméket tartalmaz, és így ezeket a közömbös gáz elkülönítésével és keringtetésével kapcsolatos költségek elkerülésére lefúvatják 20 a környező légkörbe. A találmány szerinti eljárásban azonban a terméktől már elkülönített, a reakciózónát elhagyó gázelegy viszont gazdaságosan keringtethető, sőt a csaknem teljes mennyiségű keringtetés is lehetséges. így adott esetben kis mennyiségű közömbös 25 anyag kerül a reakciózónába. A környező atmoszférába való lefúvatást szükségessé kizárólag azoknak a közömbös anyagoknak a felhalmozódása teszi, amelyek az oxiklórozási reakció melléktermékeiként képződnek, de így is a találmány szerinti eljárásban a 30 közömbös anyagok lefúvatásának aránya mindössze egy százaléka a hagyományos oxiklórozási eljárásban rendszerint alkalmazott Iefúvatási aránynak. Nyilvánvaló tehát, hogy a reakciózónából távozó, a terméktől ugyanakkor már elkülönített gázelegy keringtetése a 35 találmány szerinti eljárás foganatosításának egy előnyös módja. A találmányt a csatolt 3/1, 3/2 és 3/3 rajzlapokon látható 1., 2. és 3. ábrákkal kívánjuk közelebbről megvilágítani. Ezeken az ábrákon a különböző para- 40 méterek mellett működtetett oxiklórozási reakciózónák hőmérsékletváltozásait ábrázoljuk. Mint már említettük, a találmány szerinti eljárásban etilént etilén-dikloriddá konvertálunk etilén, hidrogén-klorid és molekuláris oxigén gázfázisban végzett 45 reagáltatása útján réz(II)-klorid bázisú, álló katalizátorágyas oxiklórozási katalizátor jelenlétében. A találmány szerinti eljárásban a reakciózónába betáplált minden egyes reakciópartner általában viszonylag nagy tisztaságú. A találmány szerinti eljárásban alkal- 50 mazható tisztaságú kiindulási anyagok forrásaként a legkülönbözőbb ismert források jöhetnek számításba. így a hidrogén-klorid célszerűen bármely olyan hagyományos ipari forrásból beszerezhető, amelynél vagy elsődleges termékként vagy melléktermékként 55 hidrogén-kloridot állítanak elő lényegében tiszta, vízmentes formában. Tekintettel arra, hogy az etilén-diklorid előállítását etilénből oxiklórozás útján gyakran együtt valósítják meg az etilén-diklorid vinil-klorid monomerré pirolizálásával integrált eljárásban 60 a VCM előállítására, a hidrogén-klorid igen alkalmas forrása az etilén-diklorid pirolízise. Mindenesetre célszerűen a hidrogén-kloridot olyan forrásból szerezzük be, ahol a hidrogén-klorid legalább 98,8 térfogat% tisztasággal képződik. 65 Hasonló módon oxigénforrásként bármely olyan hagyományos ipari forrás számításba jöhet, ahol kis mennyiségű vagy közömbös anyagot (így például 3
