173272. lajstromszámú szabadalom • Eljárás etilén-diklorid előállítására etilén szelektív oxiklórozása útján
g 173272 10 many szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében olyan álló katalizátorágyat alkalmazunk, ahol a katalizátor koncentrációja fokozatosan nő a reakciótér azon részétől, ahol az etilén egy nagy részét bevezetjük a reakciótér azon részéig, ahol a reakciótermékeket már tartalmazó reakcióelegy elhagyja a reakcióteret. A katalizátor koncentrációját a reakciótér azon részeiben csökkentjük, ahol lényeges mennyiségű hidrogén-klorid és molekuláris oxigén van jelen, és a hőmérséklet viszonylag magas. A találmány szerinti eljárás ezen előnyös foganatosítási módja értelmében a katalizátor koncentrációját ügy változtatjuk, hogy a reakcióteret különböző katalizátor-koncentrációjú rétegekkel töltjük meg. Az egyes rétegekben az eltérő koncentáricókat úgy állítjuk be, hogy vagy a szilárd halmazállapotú hígítószer koncentrációját növeljük, vagy a hordozóanyagra felvitt aktív katalizátor mennyiségét csökkentjük. Valamilyen szilárd halmazállapotú hígítószer alkalmazása esetén a katalizátor koncentrációja célszerűen 20 - 70 térfogat% a reakciótér azon részeiben, ahol a reakciópartnerek koncentrációja maximális, míg ahol a reakciópartnerek koncentrációja a legalacsonyabb, ott a koncentráció több mint 90 térfogat% lehet. Abban az esetben, amikor a hordozóanyagra felvitt katalizátor koncentárciója változik, a katalizátor koncentrációja célszerűen 1 — 10 súly% a reakciótér azon részeiben, ahol a reakciópartnerek koncentrációja maximális és 15 — 20 súly% a reakciótér azon részeiben, ahol a reakciópartnerek koncentrációja a legalacsonyabb. Alapvetően tehát a találmány szerinti eljárás abban áll, hogy hordozóanyagra felvitt, réz(II)-klorid bázisú oxiklórozási katalizátorból álló katalizátorágyat tartalmazó reakciótérbe etilént, hidrogén-kloridot és molekuláris oxigént vezetünk be olymódon, hogy a reakcióelegybe a hidrogén-kloridot és a molekuláris oxigént a reakciótér mentén több ponton adjuk be, és a reakciótérben a többi reakdópartnerhez viszonyítva az etilént meghatározott fölöslegben tartjuk. Ugyanakkor olyan reakcióhőmérsékletet választunk, hogy az etilén nagy hozammal alakuljon át etilén-dikloriddá. A találmány szerinti oxiklórozási eljárás bármely olyan ismert módszerrel foganatosítható, amely lehetővé teszi a hidrogén-klorid és a molekuláris oxigén több ponton történő beadagolását a reakciótérbe, és ugyanakkor lehetővé teszi, hogy a reakciótérben való áthaladásakor a reakcióelegyben a hidrogén-kloridnak az etilénre vonatkoztatott mólaránya 0,7-nél kisebb, míg a molekuláris oxigénnek az etilénre vonatkoztatott mólaránya 0,12 értéknél kisebb legyen. Célszerűen alkalmazható módszer például egy, hőcserélővel burkolt és álló katalizátorággyal töltött csőreaktor használata. Az etilén teljes vagy lényegében teljes mennyiségét a reaktor egyik végén (a betáplálásra szolgáló végén) vezetjük be, míg a hidrogén-kloridot és a molekuláris oxigént (valamint az etilén megmaradt mennyiségét, abban az esetben, ha az etilént nem teljes mennyiségében adagoljuk be a csőreaktor betáplálási végén) a reakciótér mentén több ponton vezetjük be úgy, hogy a reakciótéren áthaladó reakcióelegyben a reakciópartnerek mólarányát az előbbiekben ismertetett értékeken tartsuk. Ez a módszer alkalmazható párhuzamosan elhelyezett, a fentiekben ismertetett módon burkolt és töltött csőreaktorokra is. A találmány szerinti eljárás egy előnyös foganatosítási módja értelmében a reakcióteret két vagy több, egymásután elhelyezett és lényegében azonos méretű szekcióra, azaz egyedülálló csőreaktorokra vagy több párhuzamosan elhelyezett csőreaktorra osztjuk, és egy különösen előnyös foganatosítási mód értelmében három ilyen szekciót hasznosítunk. Ezen előnyös foganatosítási mód értelmében az etilén teljes vagy csaknem teljes mennyiségét az első szekció betáplálási végén juttatunk be a reakciótérbe, míg a hidrogén-kloridot és a molekuláris oxigént az első szekció betáplálási végén, valamint a további egy vagy több szekcióba tápláljuk be olymódon, hogy az etilénre vonatkoztatott mólarányuk a fentiekben említett határértékeken belül maradjon. A három szekciót alkalmazó különösen előnyös foganatosítási mód értelmében a reakcióhoz összesen szükséges hidrogén-klorid mennyiségét célszerűen úgy osztjuk meg a három szekció között, hogy a hidrogén-klorid összmennyiségének 30 — 60 %-át egyaránt az első és a második szekcióba, míg legfeljebb a 30 %-át a harmadik szekcióba tápláljuk be. A reakcióhoz összesen szükséges molekuláris oxigén mennyiségét célszerűen úgy osztjuk meg a szekciók között, hogy az oxigén összmennyiségének 30 - 45%-át adagoljuk be egyaránt az első, valamint a második szekcióba, míg az összmennyiség 10 — 40 %-át a harmadik szekcióba tápláljuk be. Előnyösen a hidrogén-klorid és a molekuláris oxigén mennyiségét a három szekció között az alábbi módon osztjuk meg: hidrogén-klorid — 50%/50%/0 és molekuláris oxigén — 40%/40%/20%. Mint korábban említettük, a találmány szerinti eljárás lényeges előnyei csak abban az esetben jelentkeznek, ha a reakciótéren való áthaladáskor a reakcióelegyben a hidrogén-kloridnak és a molekuláris oxigénnek az etilénre vonatkoztatott mólarányát kritikus maximumérték, azaz 0,7, illetve 0,12 alatt tartjuk. Tekintettel arra, hogy a reakcióelegyben a fenti reakcíópartnerek mólarányával kapcsolatosan nem jelentkezik semmiféle kritikus minimumérték (azaz a találmány szerinti eljárás előnyei jelentkeznek bármely, a fenti maximumértékeknél kisebb mólaránynál), kizárólag gyakorlati megfontolások, így a konverziófok, a termék kihozatali aránya, valamint a reakciótér mérete és a kapacitás teszik szükségessé, hogy a reakciótéren való áthaladáskor a reakcióelegyben a hidrogén-kloridnak az etilénre vonatkoztatott mólarányát legalább 0,15, míg a molekuláris oxigénnek az etilénre vonatkoztatott mólarányát legalább 0,02 értékre állítsuk be a reakciótér bizonyos pontjaiban a találmány szerinti eljárás kedvező gyakorlati megvalósítása érdekében. A találmány szerinti eljárás célja etilén oxiklórozása etilén-dikloriddá nagy szelektivitással. így az eljárás megvalósításában rendkívül fontos, hogy a reakciótér hőmérsékletét olyan határok között tartsuk, amelyek között az etilén katalitikusán oxiklórozható etilén-dikloriddá nagy szelektivitással, miközben minimális mennyiségű poliklórozott és/vagy termikusán oxidált melléktermék képződjék. Célszerűen tehát a reakciótér hőmérsékletét 230°C és 355°C között tartjuk. A katalizátor optimális élettartamának és a reakció könnyű megvalósíthatóságának érdekében előnyös, ha a reakció tér hőmérsékletét a reakció foganatosítása során 230°C és 315°C között tartjuk. A reakciótér hőmérséklete a fenti határértékek között tartható szakember számára ismert módon. így például ha a reakciótér csőreaktor vagy több csőreaktor, akkor 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 5
