178723. lajstromszámú szabadalom • Eljárás etilén és klór előállítására hulladékgázokat tartalmazó anyagáramokból
1787 23 4 Mind az etilénből, mind az elemi klórból kisebb mennyiségek az etilén-tisztítási reaktoron úgy haladnak át, hogy reagálatlanul maradnak és így jelen vannak a reaktort elhagyó anyagban. Mindkét reaktáns mennyisége nagymértékben változik a betáplálásnál alkalmazott klór-etilén aránytól függően. Lehetséges mindkét reaktáns mennyiségének a reaktort elhagyó anyagban alacsony értéken való tartása úgy, hogy a betáplálási arányukat állandó értéken tartják kismértékű klórfölösleget, éspedig egyszázad százaléknyi klórfölösleget biztosítva. Ehhez azonban folyamatosan és igen pontosan mérni szükséges az etilén mennyiségét a reaktorba bevezetett anyagban, valamint rendkívüli pontossággal szabályozni kell a reaktorba betáplált klórgáz mennyiségét, üyen mértékű pontosságot azonban rendkívül nehéz elérni ipari méretű üzemben, különösen akkor, ha az üzem működtetési paramétereiben egyébként is ingadozások vannak. Továbbá a végbemenő reakciók kinetikája is alsó határt szab mindkét komponensből azon mennyiségnek, amely reagálatlan marad. Olyan, már működő üzemek esetében, amelyek a fentiekben ismertetett etilén-tisztítási reaktort hasznosítják, rendszeresen távolítanak el a környezetbe olyan véggázokat, amelyek néhány ezer ppm nagyságrendben etilént és néhány száz ppm nagyságrendben klórt tartalmaznak. Az ezekben a lefúvatott gázmennyiségekben tapasztalható nagy etilénfölösleg oka az a kívánalom lehet, hogy elkerülhetők legyenek a klórgáznak a légkörbe való jutásával járó következmények, például a kellemetlen szag vagy a környező növényzetre kifejtett toxikus hatás. Az ipar részéről így régóta igény mutatkozik olyan rendszerre, amelynek alkalmazása esetében az etilén nagyobb része alakul át EDC-vé, és ugyanakkor a klórszag megelőzhető, illetve az ezzel járó kellemetlenségek elkerülhetők. Ezt a célt azzal érik el, hogy az etilén-tisztítási reaktort közvetlenül követően, az anyagáramlás irányában egy klórt eltávolító rendszert helyeznek el, és az így kialakított berendezést a klórnak az etilénre vonatkoztatott nagyobb betáplálási aránya mellett működtetik. A klór eltávolítása hatékonyan érhető el úgy, hogy az anyagáramban lévő klór és a szénhidrogének között végbemenő addíciós és szubsztituciós reakciókat katalizálnak, így kis mennyiségű szénhidrogént klóroznak és részben klórozott szénhidrogént tovább klóroznak. E célra számos katalizátor ismert a szakirodalomból, így például az alkáliföldfém-kloridok, a réz(II)-klorid és a vas(III>klorid. A vas(III)-kloridról ismert, hogy képes mind gáz-, mind folyadékfázisban katalizálni oxiklórozási vagy direkt klórozási folyamatokat. A gázfázisban végrehajtott reakcióhoz gyakran mert katalizátorhordozókat alkalmaznak abból a célból, hogy porozitást, illetve nagy fajlagos felületet biztosítsanak, amelyen azután a reakció végbemehet. Hordozós vas(III)-klorid katalizátor esetében azonban visszatérő nehézség az, hogy ha a katalizátort hosszabb időn át alkalmazzák, aktivitása csökken. Bár ezen aktivitáscsökkenés pontos oka nem ismeretes, lehetséges okaként megemlíthetjük a vas vegyértékének változását, vas-oxidok képződését és a vas(OI)-klorid illékonyságát. A találmány célja olyan eljárás kidolgozása, amelynek esetében klór távolítható el nagy akti3 vitással a korábbiakhoz képest hosszabb időn át, továbbá etilén távolítható el etiléntartalmú anyagáramból az anyagáramot klónál érintkeztetve olyan módon, hogy mind az etilén, mind a klór lényegében teljes mennyiségben eltávolítható legyen a légkörbe lefújt véggázból. A találmány lényege egy olyan új etilén-tisztítási eljárás, amelynek esetében egy új katalizátort hasznosítunk, éspedig ez az új katalizátor 10-50 térfogat% fémvas és 70-90 térfogat% olyan aktivált alumínium-oxid részecskéinek keveréke, amelyek impregnálva vannak előzetesen vagy pedig in situ fémvasból és elemi klórból előállított vas(III)-kloriddal. Az etilént először fölöslegben vett klórral reagáltatjuk egy első reakciózónában vagy zónák sorozatában EDC előállítása céljából olyan katalizátorágy fölött, amely aktivált alumínium-oxidból áll. A reaktort elhagyó és a képződött EDC-t, továbbá más telített klórozott szénhidrogéneket, bizonyos mennyiségű etilént és reagálatlan klórt tartalmazó anyagáramot ezután egy második reakdózónában az előbb említett katalizátor fölött reagáltatjuk, amikor is az EDC és a többi jelenlévő telített klórozott szénhidrogén tovább klórozódik, és így a reagálatlan klór koncentrációja térfogatra vonatkoztatva mintegy 200 ppm alá csökken. Egy másik szempontból nézve a találmány eljárást biztosít klór eltávolítására klórban és részben klórozott telített szénhidrogénekben dús anyagáramokból azáltal, hogy az anyagáramot az előzőekben említett találmány szerinti katalizátor fölött reakdóba visszük. A találmány szerinti eljárás alkalmazásával az alábbi lényeges előnyök biztosíthatók: Ha a találmány szerinti eljárást egy, etilén eltávolítására szolgáló reaktorral (azaz egy etilén-tisztítási reaktorral) összefüggésben hasznosítjuk, akkor lehetőség nyílik az ezen reaktorba betáplált gázban lévő etilénre vonatkoztatva viszonylag nagy fölöslegben lévő klórgáz megfelelő és biztonságos kezelésére. Hasonló módon a találmány szerinti eljárással széles klór-koncentrációtartomány megfelelően és biztonságosan kezelhető abban az esetben, ha a találmány szerinti eljárást klórban és részben klórozott telített szénhidrogénekben dús anyagáramból klór eltávolítására hasznosítjuk. Továbbá, bár hasonló eredmények érhetők el egy rendkívül hosszú, pusztán aktivált aiumínium-oxidból álló katalizátorággyal, a találmány szerinti eljárás a kívánt eredményeket biztosítja viszonylag rövid katalizátorágyat hasznosítva. Ez különösen előnyös a találmány szerinti eljárás már működő üzemekben való alkalmazása vagy új üzemek gazdaságos tervezése és elépítése szempontjából. Végül, a találmány szerinti eljárás további előnye az, hogy a klór eltávolítása vonatkozásában nagyfokú aktivitás tartható fönn hosszú időn át azáltal, hogy katalitikus hatású vas(lII)-kloridot in situ állítunk elő és viszünk fel aktivált alumínium-oxid hordozóra. Bár a klór eltávolítására szolgáló, fentiekben ismertetett reakdórendszerben az elsődlegesen bekövetkező reakdók szubsztitúciós reakciók, a találmány szerinti eljárás hasznosítható vas(III)-klorid addídós reakdók katalizálásában kifejtett hatásának meghosszabbítására is. Valójában a vas(III)-klorid 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
