201722. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vinil-klorid előállítására 1,2-diklór-etán termikus hasításával
1 HU 201722 B 2 lőben 350 °C-ra melegítjük és a 6 vezetéken a kemence 7 sugárzási zónájába vezetjük. A 7 sugárzási zónát négy egymás fölött lévő égősorral hevítjük, melyekhez a 8 vezetéken át az előállított vinil-klorid 1 kg-jára számítva 0,0876 Nm2 3 fűtőanyagot (metánt) juttatunk. A 7 sugárzási zónában az 1,2- diklór-etán nagyobbik része a hő hatására vinil-kloridra és hidrogén-kloridra hasad. A 7 hasító-zónát elhagyó, 518 °C hőmérsékletű, vinil-kloridot tartalmazó gázkeveréket a 9 vezetéken át az 5 hőcserélőhöz vezetjük, amelyből a gáz a 10 vezetéken keresztül 433 °C hőmérséklettel távozik. A 10 vezetéken a vinil-kloridot tartalmazó gáz egy további, 11 hőcserélőbe kerül, és ezt a 12 vezetéken 220 °C hőmérséklettel hagyja el. Végül a gázt szokásos módon hűtjük és desztilláljuk. A forró, vinil-kloridot tartalmazó gáz 1,8 MPa nyomáson hagyja el a 9 vezetéken a 7 sugárzási zónát. A nyomást a kolonna - amelyben a hidrogén-kloridot ledesztilláljuk - fejénél állítjuk be. A 11 hőcserélőhöz a 13 vezetéken keresztül 100 °C hőfokos kazántápvizet vezetünk és ebből óránként 90 kg 0,9 MPa nyomású és 175 “C hőmérsékletű vízgőzt állítunk elő; ez 679,5 kJ/kg vinil-klorid meleg-mennyiségnek vagy az előállított vinil-klorid 1 kgjára számítva 0,0191 Nm3 fűtőanyagnak (metánnak) felel meg. A tényleges fűtőanyag-(metán)-felhasználás ezzel 0,0685 Nm3 metán/lkg előállított vinil-klorid értékre csökken. A vízgőz a 11 hőcserélőt a 14 vezetéken át hagyja el. 313 kg vinil-kloridot állítunk elő óránként, a hasítási hozam 60%, a pirolízis-kemence használati ideje 7 hónap. A) Összehasonlító kísérlet A 2. ábrán bemutatott folyamat-vázlat szerint járunk el, amelyen a hivatkozási számok jelentése egyezik az 1. példában megadottakkal. Az 1. példától a következő kísérleti feltételek térnek el: Az 1 szivattyúelőtétből 125 °C hőmérsékleten óránként 904 kg 1,2- diklór-etánt szivattyúzunk a pirolízis-kemence 3 konvekciós zónájába, ott elgőzölögtetjük és a gázalakú anyagot a 15 vezetéken át a 7 sugárzási zónába vezetjük. Az 530 °C hőmérsékletű vinil-kloridot tartalmazó gázt a 16 vezetéken a 11 hőcserélőbe visszük, ahonnan a 12 vezetéken keresztül 220 °C hőmérséklettel távozik. A 11 hőcserélőbe a 13 vezetéken 100 “C hőmérsékletű kazán-tápvizet juttatunk és ebből óránként 142 kg 0,9 MPa nyomású és 175 °C hőmérsékletű vízgőzt vezetünk el a 14 vezetéken. Ez 1100 kJ/kg vinil-klorid meleg-mennyiséget jelent, ami az előállított vinil-klorid 1 kg-jára számítva 0,03 Nm3 metánnak felel meg. A pirolízis-kemencében a négy égősorhoz az előállított vinilklorid 1 kg-jára számítva 0,109 Nm3 metánt áramoltatunk. A tényleges fűtőanyag-szükséglet tehát 0,079 Nm3 metán/1 kg vinil-klorid, ez 15,3 %-kal több az 1. példában foglaltakhoz képest. 313 vinil-kloridot állítunk elő óránként, a hasítási hozam 55 %, a pirolízis-kemence használati ideje 4 hónap. Ezt az összehasonlító kísérletet a 21 381 sz. európai szabadalmi bejelentésben leírt eljárással analóg módon hajtottuk végre. 2. példa A 3. ábrán bemutatott folyamat-vázlat szerint járunk el. Az 1 szivattyúelőtétből óránként 798,5 kg 1.2- diklór-etánt szívatunk le, és a 2 szivattyúval a pirolízis-kemence 3 konvekciós zónájának 17 résztartományán átszivattyúzzuk. Ebben a 17 tartományban az 1,2-diklór-etán 240 °C-ra melegszik fel és az anyagot folyékony állapotban a 18 vezetéken a 19 elgőzölögtetőbe vezetjük. Az 1,2-diklór-etán a 19 elgőzölögtetőből a 20 leszálló vezetéken a 21 készülékbe, és ebből a 22 felszálló vezetéken át körfolyamatban ismét a 19 elgőzölögtetőbe jut el. A gázalakú 1,2- diklór-etán a 19 elgőzölögtetőt 260 °C hőmérséklettel hagyja el, majd a 24 vezetéken át az 5 hőcserélőhöz vezetjük, ahonnan 367 °C hőmérséklettel a 25 vezetéken keresztül a pirolízis-kemence 7 sugárzási zónájába visszük be. A 26 mellékzár fölött, mely egy szabályozó szelepet tartalmaz és amelyet a 19 elgőzölögtetőben lévő folyadékszint magassága szabályoz, a 19 elgőzölögtetőből közvetlenül lehet gázalakú 1,2-diklór-etánt a pirolízis-kemence 7 sugárzási zónájába vezetni. E gázalakú 1.2- diklór-etán mennyisége az 5 hőcserélőn át vezetett mennyiséghez képest csekély, és csupán az energia kiegyenlítésére szolgál a folyamatban fellépő ingadozásoknál. A 7 sugárzási zónából a forró, vinil-kloridot tartalmazó, 523 °C hőmérsékletű gázt a 9 vezetéken át az 5 hőcserélőhöz vezetjük, melyből a 422 °C hőmérsékletű gázt a 27 vezetéken át a 21 készülékbe visszük, melyben a folyékony 1,2- diklór-etánt - mely a 19 elgőzölögtetőből a fentiekben leírt módon körben kering - a forró vinil-kloridot tartalmazó gázzal közvetve forrásig hevítjük. A vinil-kloridot tartalmazó 265 °C hőmérsékletű gáz a 28 vezetéken át hagyja el a 21 készüléket, utána szokásos módon hűtjük és desztillációs úton feldolgozzuk, melynek során a hidrogén-klorid desztillálásához alkalmazott kolonna fejénél a nyomást úgy állítjuk be, hogy a forró, vinil-kloridot tartalmazó gáz a pirolízis-kemence 7 sugárzási zónáját a 9 vezetéken át 1,9 MPa nyomás mellett hagyja el. A 23 vezetéken a 21 készülékből óránként 28 kg - szilárdanyag- részecskéket tartalmazó - 1,2-diklóretánt szívatunk le, amit a folyamat másik helyén a szilárdanyagtól megszabadítunk és újra bevezetünk. A 8 vezetéken át az előállított vinilklorid 1 kg-jára számítva 0,075 Nm3 fűtőanyagot (metánt) juttatunk a sugárzási zóna négy egymás fölött lévő égősorához. A pirolíziskemence 29 konvekciós zónájának felső részében egy tápvíz- előmelegítőben óránként 475 dm3 kazán-tápvizet (nyomás 2,5 MPa) - mely 100 °C hőmérséklettel a 31 vezetéken érkezik oda - 150 “C-ra melegítünk, és a 31 vezetéken a folyamatnak egy másik helyére vezetünk felhasználás céljából. Ezzel 1 kg vinil-kloridra számítva 317,7 kJ energiát nyerünk vissza, ami 1 kg vinil- kloridra számítva 0,009 Nm3 fűtőanyag(metán)-tömegnek felel meg. Következésképpen a tényleges fűtőanyag-felhasználás 1 kg vinil-kloridra számítva 0,066 Nm3 mennyiségre csökken. 330 kg vinil-kloridot állítunk elő óránként, a hasítási hozam 68%, a pirolízis-kemence használati ideje 12 hónap. B) Összehasonlító kísérlet Ezt a kísérletet a P 36 34 550 sz. NSZK-beli szabadalmi bejelentés 2. példájában leírt eljárással analóg módon hajtjuk végre. A 4. ábrán bemutatott folyamat-vázlat szerint járunk el. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
