178928. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és krakkoló kemence vinilklorid előállítására
3 178928 4 áll, amely kényszerűen mindenkor 1,2-diklóretán veszteséget jelent. Ilyen módszert ismertet a 938 824 számú nagy-britanniai szabadalmi leírás, mely szerint 2,42 és 8,5 cm közötti átmérőjű csövekkel ellátott csőkemencében 480-540 °C közötti hőmérséklet tartományban a diklóretán 50—70%-a elbontható vinilkloriddá és sósavvá. A kemence kimenetnél a nyomást a 20 és 38 att között szabályozzák. A reaktorból kilépő forró krakkgázokat hirtelen lehűtik és 4 darab egymás után kapcsolt oszlopon át vezetik, ahol elválasztják egymástól a sósavat, vinilkloridot és a melléktermékeket, valamint az át nem alakult diklóretánt. A képződött sósavat a vinilklorid gyártásnál szokásos melléküzemi berendezések segítségével úgynevezett oxiklórozással etilénnel és a levegő oxigénjének jelenlétében ismét diklóretánná alakítják át. A vinilklorid képezi a polivinilklorid nyersanyagát. Az alacsony forráspontú melléktermékeket elégetik vagy más típusú kémiai reakcióban egyéb termékekké átalakítják. Az át nem alakult diklóretánt a hőbontáshoz visszavezetik. A 938 824 számú nagy-britanniai szabadalmi leírásban ismertetett eljárás hátránya abban áll, hogy a krakkóié kemence folyamatom üzemideje a koksz és koromlerakódás miatt legfeljebb 6-8 hétre tehető, az oszlopokat évente kétszer-háromszor kell leállítani tisztítás céljából, végül a nem kívánt alacsony forráspontú melléktermékek eltávolítása is jelentős műszaki és energetikai ráfordítást igényel. Kidolgoztunk egy eljárást és berendezést mellyel a nem kívánt melléktermékek részaránya csökkenthető és a krakkóié kemence üzemideje lényegesen meghosszabbítható. Az eljárás során vinilkloridot állítunk elő 1,2-diklóretán hőbontása útján lOatm feletti nyomáson 480—540 °C közötti hőmérsékleten megfelelően kiképzett felső és alsó égősoros krakkoló kemencében, majd a krakkolás után a hidrogén-kloridot és a vinilkloridot desztillációs úton elválasztjuk és a desztillációs maradékot, amely a reagálatlan diklóretánból és magas forráspontú melléktermékből áll, egy, a krakkoló kemence elé kapcsolt és a magas forráspontú frakciók elválasztására szolgáló kolonnába visszavezetjük. Az eljárást a 3. ábra alapján ismertetjük közelebbről. Az 5 víztartalmú és a 4 direkt klórozásból és oxiklórozásból származó diklóretán áramokat a 7 vízmentesítő oszlopban azeotrop desztillációval szárítjuk (diklóretán — víz forráspont 760 Torr nyomáson 71,6 °C). A szárított diklóretánt a 8 vezetéken a magas forráspontú frakciók elválasztására szolgáló 9 kolonnába vezetjük és ott a 20 vezetéken keresztül visszavezetett reakcióeleggyel együtt, amely a reagálatlan diklóretánt és a magas fonáspontú melléktermékeket tartalmazza, mentesítjük a magas forráspontú frakcióktól, melyet a 11 vezetéken át eltávolítunk. A tiszta 1,2-diklóretánt a 10 vezetéken keresztül a 12 krakkoló kemencébe vezetjük, melyen átvezetve megtörténik a krakkolás. A krakkóit terméket a 13 vezetéken a 14 oszlopba vezetjük. ahol a sósavat elválasztjuk és a 15 vezetéken át elvezetjük. A 16 vezetéken keresztül a sósavtól mentesített keveréket a 17 oszlopba vezetjük, ahol elválasztjuk a vinilkloridot és a 18 vezetéken át elvezetjük. Az át nem alakult diklóretánt a 17 oszlop alján vezethetjük el. és a 20 vezetéken át a magas forráspontú frakciók elválasztására szolgáló 9 oszlopba visszavezetjük. Onnan a krakkolási folyamatnál és az azt követő klórozásnál képződött magas forráspontú frakciók eltávolítása után ismét bevezetjük a krakkolási folyamatba. Az alacsony forráspontú frakciók eltávolítása érdekében a 20 vezetékbe csatlakozó 19 vezetéken keresztül klórgázt adagolunk a reakció elegybe olyan mennyiségben, hogy a magas forráspontú frakciók elválasztására szolgáló 9 oszlopból nyert desztillációs termékben klór már ne legyen kimutatható. Ezzel a klórgáz mennyiséggel az alacsony forráspontú termékeken jelenlevő kettős kötések 20-80%-a távolítható el, miáltal a diklóretánban levő szennyezések mennyisége 100—200ppm-mel csökkenthető. A klór hozzávezetésével az alacsony fonáspontú termékeket klórozott vegyületekké alakítjuk át, amelyeknek forráspontja magasabb, mint a diklóretáné és így ezeket all vezetéken keresztül a 9 oszlop fenékrészéből eltávolíthatjuk. Az 1, 2-dildóretán hőbontásához kidolgoztunk egy új belső elrendezésű krakkoló kemencét. A 4. ábrán ábrázolt krakkoló kemence újdonsága a krakkoló csövek megnövelt belső átmérője, amely a reakció elegyben a koksz és koromképző melléktermékek részarányát jelentősen csökkentette. A kemence egy hasáb alakú, célszerűen tűzálló falazással ellátott, például tűzálló kövekkel kifalazott 21 kályhatérből áll, amely egy vagy több 30 kéményben végződik. A kályhatér egy keskenyebb hasáb alakú 22 felsőrészből és egy szélesebb, ugyancsak hasáb alakú 23 alsórészből áll. A két kályhatér közötti méretkülönbséget egy olyan kályhaszakasz egyenlíti ki, amelynek falai a függőlegestől meghatározott szögben, például 45°-os szögben el vannak hajlítva. A kályhatér kockaformájú alsórésze célszerűen 1,3—2-szer olyan széles és körülbelül 3—5-ször olyan magas, mint a kocka alakú 22 felsőrész. A 23 alsórész két hosszabbik oldala mentén több (a 4. ábrán összesen 8) vízszintes, egymástól, valamint a kocka alakú alsórész aljától és felső végétől közel azonos távolságban fekvő 24 égősor van elrendezve, melyek mindegyike külön szabályozható 25 tüzelőanyag bevezetéssel van ellátva. A kályhatér teljes belső terében egy átmenő, kígyó formájúra hajlított cső van elhelyezve, amelyben melegítjük, elpárologtatjuk, továbbá hevítjük és végül krakkóijuk az 1,2-dildóretánt. Ez a 26 cső a kályhatér tetején, a keskenyebb kocka alakú 22 felsőrészbe lép be, és ebben a felsőrészben, valamint a hozzákapcsolódó ferde alakú kályhatérben vízszintesen egymás mellé hajlított 28 sorokban van elrendezve. Az alsó kocka alakú 29 kályhatérben egy függőlegesen egymás alá hajlított esősorban folytatódik, amely a kályhatér 27 alján lép ki a kályhatérből. A kályhatér függőleges keresztmetszetében a felsőrész több, egymás felett fekvő csőkeresztmetszet sort tartalmaz, ahol minden sor 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
