201722. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vinil-klorid előállítására 1,2-diklór-etán termikus hasításával
HU 201722 B 2 A találmány tárgya eljárás vinil-klorid előállítására 1,2-diklór-etánból, hidrogén-klorid termikus lehasítása útján. Régóta ismert már az a nagyüzemi eljárás, mely szerint 1,2- diklór-etánból 0,8-4 MPa nyomás és 450-550 °C hőmérséklet mellett termikus hasítással vinil-kloridot állítanak elő. Ennél az eljárásnál számottevő, a költségeket jelentősen növelő energiatömegre van szükség az 1,2-diklór-etán hasadási hőmérsékletre való hevítéséhez, a hasadási gázkeverék desztillációs szétválasztásához, valamint az át nem alakult és a folyamatba bevezetett 1,2-diklór-etán tisztításához. A különböző eljárási lépéseknél felhasznált energia egy részének visszanyerésére számos eljárás ismert, amelyek egyrészt a desztillációhoz, másrészt az 1,2- diklór-etán termikus hasításához felhasznált energiára vonatkoznak. Ezekkel az eljárásokkal a vinil-kloridot az energia-felhasználás szempontjából sokkal kedvezőbb feltételek között lehet előállítani, amikor is az energetikailag komplex folyamatok jellegétől függően a kedvezőbbnek mutatkozó eljárások alkalmazására kerülhet sor. Mindenesetre előnyös, ha az energia visszanyerésére az eljárások sokasága áll rendelkezésre, hogy a megfelelő választék révén mindenkor az optimális technológia valósulhasson meg. A 14 920 és 21 383 sz. közzétett európai szabadalmi bejelentések olyan eljárásokat ismertetnek, amelyek a pirolízis-kemencét elhagyó forró, vinil-klorid tartalmú gázok energiatartalmának visszanyerésére vonatkoznak; ezeket a gázokat például víz vagy 1,2- diklór-etán elgőzölögtetéséhez alkalmazzák, és a vízgőzt a vinil-klorid előállítására szolgáló berendezésnek egy másik helyen való fűtésénél lehet hasznosítani, illetve az elgőzölögtetett 1,2-diklór-etánt 240-260 °C hőmérséklettel lehet a pirolízis-kemence hasító-zónájához vezetni. Az EP 180 995 sz. szabadalmi dokumentum szerint a pirolízis-kemencét elhagyó gázkeveréket direkt úton lehűtik és egy hűtőkolonnába vezetik, amelyben a gázkeverékből gőz képződik. A gőzt indirekt úton legalább a harmatpontig hűtik, és a példa szerint a leadott hővel a folyékony 1,2-diklór-etánt 80 °C-ra, a pirolízis-kemencéhez az égési levegőt 110 "C-ra melegítik, továbbá a hidrogén-klorid leválasztásához a desztillációs kolonna alját hevítik. A P 36 34 550. 4 sz. NSZK-beli közrebocsátási irat szerint, a pirolízis-kemencéből távozó, vinil-kloridot tartalmazó gázokkal két tartályból álló készülékből 1,2-diklór-etánt gőzölögtetnek el, és ezt további melegítés nélkül, 170-280 °C-on a pirolízis-kemencébe táplálják be. Az előbbiekben ismertetett eljárások mindegyike szerint a hasadási gázok hőtartalmát lényegében úgy hasznosítják, hogy ezekkel a folyékony 1,2-diklóretánt felmelegítik és elgőzölögtetik. Az ismert eljárásoknál a pirolízis-kemence sugárzási zónájában az eddig szokásos felmelegítésnél részleges túlhevítés lépett fel. Ennek megszüntetése céljából olyan eljárást dolgoztunk ki, amely lehetővé teszi, hogy gázalakú 1,2-diklór-etánt, melyet pl. 170- 280 °C közötti forralással nyertünk, a hasadási hőmérséklet közelében tovább melegítsük a túlhevítés veszélye nélkül. A találmány tárgya tehát olyan új, ipari méretben jól kivitelezhető eljárás vinil-klorid előállítására hidrogén- kloridnak 1,2-diklór-etánból hőhatással történő lehasítása útján, olyan hasítókemencében, amelynek egy konvekciós és egy sugárzási zónája van, a hasítókemencéből kilépő forró, vinil-klorid tartalmú gázelegynek lehűtése és melegének hasznosítása, majd a gázelegy komponenseinek desztillációval történő szétválasztása útján, oly módon, hogy a cseppfolyós 1,2-diklór-etán 170-280 °C-on történő elgőzölögtetése útján kapott, legalább 95 tömeg % 1,2-diklór-etánt tartalmazó gázt egy hőkicserélőben a hasítókemencéből kilépő forró, vinil-klorid tartalmú gázeleggyel közvetett hőátadással oly hőmérsékletre melegítjük, amely legalább 50 °C-kal alacsonyabb, mint az a hőmérséklet, amelyen a gázelegy a hasítókemencéből kilép, majd az így felmelegített 1,2-diklóretán-tartalmú gázt tápláljuk be a hasítókemencébe. Sugárzási zónának a rövidség kedvéért a pirolízis-kemencének azt a zónáját nevezzük, amelyben lényegében végbemegy az 1,2-diklór-etán termikus hasadása vinilkloriddá és hidrogénkloriddá. Ebben a zónában a szokásos üzemi körülmények között a gázalakú 1,2-diklór-etán is felmelegszik a hasadási hőmérsékletre. A „sugárzási zóna” elnevezés abból adódik, hogy az eddig alkalmazott pirolízis-kemencékben az a cső, melyben az 1,2-diklór-etánt vezették, ebben a zónában ki volt téve a kemencét fűtő égőlángok közvetlen melegsugárzásának. A kemencének azt a részét, amely általában a sugárzási zónán túl fekszik, és amelyben az 1,2-diklór-etánt tartalmazó csövet már az égőfejek forró füstgázai hevítik, a következőkben „konvekciós zóná”-nak nevezzük. A találmányunk szerinti eljárás elvben olyan gáz kezelésére is alkalmas lehetne, amely 95 tömeg %-nál kevesebb 1,2-diklór-etánt tartalmaz, különösen akkor, ha a maradék. lényegében inertgáz. Ha viszont a maradék a folyamatnál szokásos szennyeződésekből áll, a 95 tömeg %-nál kevesebb 1,2-diklór-etánt tartalmazó gázok nem alkalmasak ahhoz, hogy belőlük termikus hasítással vinil-kloridot állítsunk elő. Ezt a határt attól a gázkeveréktől való megkülönböztetésül választottuk, amely a termikus hasadás után a pirolízis-kemencét elhagyja és még jelentős mennyiségű át nem alakult 1,2-diklór-etánt tartalmaz, de ez nem éri el a szükséges, legalább 95 tömeg %-ot. Előnyösen legalább 98 tömeg % 1,2-diklór- etánt tartalmazó gáz melegítésére kerülhet sor. A termikus hasítás után a pirolízis-kemence sugárzási zónájából elvezetett gáz rendszerint legalább 20 tömeg % vinil-kloridot tartalmaz. Ez alatt az érték alatt a hasítási folyamat általában gazdaságtalan. A vinil-klorid tartalom felső határát - ez általában 50 tömeg % - az elérhető hasítási érték szabja meg. Hőcserélőként a szokásos felépítésű hőcserélőket lehet alkalmazni, például kettős köpenyű, csőköteges, spirál- vagy bordáscsöves, ötvözött, vegyi anyagokkal szemben ellenálló acélból készült hőcserélőket. Az, hogy a két gáz a hőcserélő felületek melyik oldalán áramlik, nem játszik szerepet. A jó hőátadás érdekében bizonyos - a hőcserélő felépítésétől függő - minimális áramlási sebességet meg kell tartani. Általában nem ajánlatos a 8 m/s áramlási sebesség alatt maradni. Annak a nyomásnak, amelynél a vinil-kloridot tartalmazó gázt a pirolízis-kemencéből elvezetjük, az eljárás kivitelezhetősége szempontjából nincs jelentősége. Gazdaságossági megfontolások szempontjából 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
