202175. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vinil-klorid előállítására 1,2-diklór-etán hőhatással történő hasítása útján, és berendezés az eljáráshoz
HU 202175B mérsékletének alsó határát a felmelegítésre alkalmazott hasítási gázok hőtartalma szabja meg, a felső határ néhány fokkal alacsonyabb az 1,2-diklóretán elpárologta tási hőfokánál. Az 1,2-dildór-etánt célszerűen már előmelegített állapotban alkalmazzuk a találmány szerinti eljárásban. A friss, cseppfolyós 1,2-diklór-etánt 150-220 ”C, különösen 170-210 *C hőmérsékleten vezetjük a második tartályba; ezt a hőmérsékletet úgy választjuk meg, hogy legalább 20 *C-szal alacsonyabb legyen, mint az a hőmérséklet, amelyen az 1,2-diklór-etán a második tartályt gázalakban elhagyja. Az 1,2-diklóretán nyomását az előmelegítés során, a második tartályba történő bevezetésig olyan magas szinten tartjuk, hogy a bevezetett folyadék idő előtti forrása elkerülhető legyen. A cseppfolyós, friss 1,2-diklór-etán előmelegítésére különböző módszerek alkalmazhatók, melegíthetünk például vízgőzzel, felmelegített magas forráspontú folyadékokkal, mint ásványi olajjal vagy megömlesztett difenillel, egy külön erre a célra beállított égő forró égési gázaival vagy elektromos fűtéssel. A találmány szerinti eljárás egyik előnyös kiviteli alakja esetében a friss, cseppfolyós 1,2-diklóretánt a második tartályba történő betáplálás előtt a hasító kemence konvekciós övezetében melegítjük fel, a hasító kemencét fűtő égőnek a forró füstgázaival. Egy másik előnyös kiviteli alak esetében a friss, folyékony 1,2-diklór-etánt egy temperáló közeggel melegítjük fel, míg ez utóbbit a hasító kemence konvekciós övezetében melegítjük fel a hasító kemencét fűtő égő füstgázaival. Temperáló közegként erre a célra a fentebb már említett magas forráspontú folyadékok, mint ásványi olaj, szüikonolaj vagy megömlesztett difenü, különösen azonban vízgőz alkalmas. Az 1,2-diklór-etánt egy első tartályban vinü-klorid-tartalmú gázzal, közvetett hőátadással forrásig melegítjük. Erre a célra előnyösen egy olyan hőkicserélőt használunk, amelyben a vinü-kloridot tartalmazó gáz a hasító kemencéből jövet legalább egy csövön keresztül áramlik; ez a cső lehet lényegileg egyenes, de lehet csavaralakú, spirálszerű, vagy meanderszerűen hajlított. Ezt a csövet a felmelegítendő folyékony 1,2-diklór-etán veszi körül. Előnyös, ha az első tartályban az 1,2-diklór-etán veszi körül. Előnyös, ha az első tartályban az 1,2-diklór-etán közvetett felmelegítésére alkalmazott forró, vinilklorid-tartalmú gáz a hasító kemencéből olyan átlagos lehűlési sebességgel lép be, amely másodpercenként legalább a belépési hőmérséklet *C-ban kifejezett értéke 1/15-dének felel meg, és a lehűlés olyan hőmérsékletig történik, amely legalább 5 ’C-szal az 1,2-diklór-etán második tartályban fennálló elgőzölögtetési hőmérséklete felett van. Ha például a forró vinü-klorid-tartalmú gáz 525 *C hőmérsékleten lép be az első tartályba, akkor ennek átlagos lehűlési sebessége másodpercenként legalább 525:15 - 35 'C legyen. Ha az 1,2-diklór-etán a második tartályban például 260 "C hőmérsékleten kerül elgőzölögtetésre, akkor a vinü-kloridot tartalmazó gáznak a hőmérséklete az első tartály elhagyásakor legalább 265 *C legyen. A vinü-kloridot tartalmazó gáznak az első tartályban való lehűlési sebessége igen nagy lehet. Ha ez a lehűlési sebesség nagyobb, 3 mint másodpercenként annak a *C-ban kifejezett hőmérsékletnek egyötöde, ameüyel ez a gáz az 1,2- diklór-etán közvetett felmelegítési zónájába belép, akkor általában műszálaiag egyre nehezebb lesz az Uyen nagy lehűlési sebességekhez szükséges hőátadást elérni. Az a hőmérséklet, amelyen a vinü-kloridot tartalmazó gáz az 1,2-diklór-etán közvetett felmelegítési zónáját elhagyja, magától értetődően nem lehet nagyobb, mint a vinü-kloridot tartalmazó gáz e zónába való belépési hőmérséklete, általában azonban gazdaságossági szempontokból célszerű, ha legfeljebb 50 °C-szal haladja meg az 1,2-diklóretánnak a második tartályban fennáüó elgőzölögtetési hőmérsékletét. Az első tartályban az 1,2-diklór-etánt forrásig melegítjük. Az így felmelegített 1,2-diklór-etánt azután egy második tartályba vezetjük át, amelyben az további felmelegítés nélkül, az első tartályban fennáüó nyomásnál kisebb nyomáson részlegesen elpárolog. A cseppfolyós, felmelegített 1,2-diklóretánnak az első tartályból a másodikba történő áramoltatása, valamint az el nem párolgott 1,2-diklóretánnak a második tartályból az elsőbe való visszaáramoltatása előnyösen mechanikai száüítóeszközök alkalmazása nélkül, úgynevezett „természetes keringtetéssel” történik. Ez azáltal jön létre, hogy a forráspontra melegített 1,2-diklór-etán legalább egy csövön keresztül felszáü az első tartályból a felette levő második tartályba; ezt az a hatás okozza, hogy a kezdetben viszonylag kevés gőzbuborékot tartalmazó cseppfolyós 1,2-diklór-etán fajsúlya kisebb, mint a gőzbuborékokat nem tartalmazó folyadéké, ezáltal a gőzbuborékokat tartalmazó folyadék az első tartályban felül gyülemlik össze és egy felfelé vezető csövön keresztül küép a tartályból. A felfelé tartó útja során a nyomás csökken, aminek következtében egyre több 1,2-diklór-etán válik gőzzé. Ez a folyadék-gőz-elegy állandó térfogatnövekedésére vezet, amivel a fajsúly folyamatosan csökken. Végülis a folyadék-gőz-elegy a második, felső tartályba kerül, ahol a két fázis szétválik. A gőzfázist a második tartály felső részéből elvezetjük és a pirolíziskemence hasítási zónájába vezetjük tovább. Az el nem gőzölgött, cseppfolyós 1,2-diklór-etán a második, felső tartály alsó részében gyűlik össze, ahonnan azt legalább egy csővezetéken keresztül az első tartály alsó részébe vezetjük vissza. Ebben a csővezetékben gőzbuborékokat nem tartalmazó folyadék áramlik, amely az alacsonyabb hőmérsékletű friss 1,2-diklór-etánnak a második, felső tartályban történő hozzávezetése következtében alacsonyabb hőmérsékletű és ezzel nagyobb fajsúlyú lesz és így visszafolyik az első, alsó tartályba. Itt a forró, vinüklorid-tartalmú gázok ezt a folyadékot ismét forrásig melegítik és így a körfolyamat élőiről kezdődik. Az 1,2-diklór-etánnak ebben a körfolyamatban áramló mennyisége (mu) a hozzávezetett friss 1,2- diklór-etán mennyisége (m0), ennek hőmérséklete (to), valamint a második, felső tartályból az alsó, első tartályba vezető csővezetéken keresztül áramló folyadék hőmérséklete (ti) és az első tartályból a második tartályba felszáüó folyadék hőmérséklete (t2) alapján a következő képlet szerint számítható ki mu-m0.(ti-to)/(t2-ti) 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
