202175. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vinil-klorid előállítására 1,2-diklór-etán hőhatással történő hasítása útján, és berendezés az eljáráshoz
HU 202175B hűtőközegként a 34 hőkicserélőbe. A lehűtéshez 210 dm3 kazántápvíz szükséges, amely e folyamat közben 80 "C-ról 150 “C-ra melegszik és a 36 csővezetéken keresztül hagyja el a 34 hőkicserélőt. Az így visszanyert energiamennyiség 1 kg vinil-kloridról számítva 185,7 kJ. A körülbelül 185 “C-ra lehűlt 1,2-diklór-etánt egy egyenletesen elosztott nyílásokkal rendelkező 37 csőlanton keresztül vezetjük a 35 második tartályba, amely ott a 40 első tartályból a 38 csővezetéken keresztül a második tartályba felszálló forróbb 1.2- diklór-etánnal keveredik, miközben ennek az 1.2- diklór-etánnak egy része elgőzölög. A 40 első tartályban a cseppfolyós 1,2-diklór-etánt a 33+41 hasító kemence 41 hasító zónájából a 48 csővezetéken keresztül távozó vinil-klorid tartalmú forró gázzal való hőcsere útján forrásig melegítjük. Ezt a hőcserét elősegíti az 1,2-diklór-etánnak a fentebb közelebbről megmagyarázott „természetes keringése” a 40 első tartály és a 35 második tartály között. A felfelé vezető 38 csövekben levő folyadék-gáz elegy hőmérséklete 270 'C, míg a lefelé vezető 39 csövekben a folyadék hőmérséklete 265 'C. A fentebb bemutatott egyenlet szerint az első és a második tartály között keringő 1,2-diklór-etán mennyisége 13.344 kg/óra. A 40 első tartály és a 35 második tartály között keringő cseppfolyós 1,2-diklór-etánhoz 100 kg/óra keringő mennyiségre számítva 6,25 kg/óra friss, cseppfolyós 1,2-diklór-etánt táplálunk be a 35 második tartályba. A lényegileg a felfelé vezető 38 csövekben és a 35 második tartályban elgőzölögtetett 1,2-diklór-etánt a cseppfolyós vagy szilárd részektől mentes állapotban vezetjük a 42 csővezetéken keresztül a 33+41 hasító kemence 41 sugárzási zónájába, ahol a gázalakú 1,2-diklór-etánt a négy egymás felett elrendezett 43 égősor segítségével 533 “C-ra melegítjük. Az alsó és a felső égősorokat ugyanolyan mennyiségű tüzelőanyaggal tápláljuk. A gáz 533 “C-ra történő túlhevítése folyamán az 1.2- diklór-etán egy része vinil-kloridra és hidrogénkloridra hasad. A forró hasítási gázokat — amint fentebb már említettük — a 48 csővezetéken keresztül vezetjük a 40 első tartályba, amelyet azután a gáz 275 “C hőmérsékleten hagy el. A hasítási gázoknak a 40 első tartályban való lehűlési sebessége 46 *C/mp, vagyis a belépési hőmérséklet (533 °C) 1/11,6 része másodpercenként. Ezeket a hasítási gázokat a 44 csővezetéken keresztül egy ismert rendszerű (a 3. ábrán nem ábrázolt) hűtőbevezetjük további lehűtés céljából; itt a gázok részben kondenzálódnak. A hőhatással történő hasítással kapott elegyből önmagában ismert eljárással, egy (a 3. ábrán nem ábrázolt) oszlopban hidrogén-kloridot választunk le -24 "C oszlopfő-hőmérséldetnél. A nyomást ennek az oszlopnak a fejrészében úgy állítjuk be, hogy az elgőzölögtetett 1,2-diklór-etán gázalakban, 270 *C hőmérsékleten hagyja el a 35 második tartályt. Ebben a tartályban óránként 804 kg 1,2- diklór-etánt gőzölögtetünk el 3,7 MPa nyomáson. A 35 második tartályban a nyugvóként feltételezett folyadékfelület 1 m2-ére számítva óránként 2880 kg 1,2-diklór-etánt gőzölögtetünk el. A 40 első tartály alsó részéből óránként 30 kg cseppfolyós 1,2-diklór-etánt szívatunk le és ezt a 45 csőve9 zetéken keresztül egy (a 3. ábrán nem ábrázolt) oszlopba vezetjük, ahol az 1,2-diklór-etánt az oszlopfőn keresztül ledesztüláljuk. Itt a 35 második tartályba betáplált friss 1,2-diklór-etán óránként 100 kg mennyiségére számítva 3,6 kg/óra 1,2-diklóretánt (a 40 első tartályból elvezetett 1,2-diklóretánból) kapunk. Az 1,2-diklór-etánnak az első és második tartályban való összes tartózkodási ideje átlagosan 47 perc. A hasító kemencében levő égőket a 43 csővezetéken keresztül, 1 kg termelt vinü-kloridra számítva, 0,103 Nm 3 tüzelőanyaggal (metánnal) tápláljuk. Az 1,2-diklór-etán előmelegítési zónáját 710 “C hőmérsékleten elhagyó forró füstgázok gőz- és forróvíz-termelésre történő hasznosítás után 150 *C hőmérsékletre lehűlve lépnek ki a külső légkörbe. A hasító kemence 33 konvekciós zónájának felső részében az 51 csővezetéken keresztül odavezetett alacsonyabb hőmérsékletű víz felmelegszik és ezt a felmelegített vizet részben a 46 csővezetéken keresztül az 50 kazánba vezetjük, részben pedig az 52 csővezetéken keresztül a folyamat más részeihez vezetjük el felhasználás céljából. Az 50 kazánból a forró vizet a 47 csővezetéken keresztül a hasító kemence 33 konvekciós zónájának középső részébe tápláljuk be, majd a felszálló füstgázok által jobban felmelegített állapotban a 49 csővezetéken keresztül ismét visszavezetjük az 50 kazánba. Az itt termelt vízgőzt az 53 csővezetéken keresztül vezetjük el és a vinil-klorid előállítási folyamatának más helyein hasznosítjuk. Óránként 114 kg nagynyomású gőzt (2,1 MPa, 215 “C) termelünk és ezt az 53 csővezetéken keresztül vezetjük el. Az ennek során visszanyert energia 1 kg termelt vinü-kloridra számítva 843,9 kJ. Az 52 csővezetéken keresztül óránként 201 dm3 150 “C hőmérsékletű forró vizet vezethetünk el; az ezzel visszanyert energia 1 kg termelt vinil-kloridra számítva 178,8 kJ. A 33+41 hasító kemence 41 sugárzási zónájában az 1,2-diklór-etán hasítása 65%-os konverzióval megy végbe; óránként 330 kg vinü-ldoridot termelünk. 9 hón api üzemeltetési idő után a hasító kemencéből száramazó forró, vinü-klorid tartalmú gázok és a cseppfolyós 1,2-diklór-etán közötti hőátadás a 40 első tartályban még mindig csaknem változatlanul megy végbe. A hasító kemencéből származó és a 40 első tartályból a 44 csővezetéken keresztül elvezetett forró gázok és a 35 második tartályból küépő és a 42 csővezetéken keresztül a hasító kemencébe bevezetett forró gázok közötti hőmérséklet-különbség 10 “C. Ahőki cserélő felületeken sem a forró hasítási gázok oldalán, sem pedig a cseppfolyós 1,2-diklóretán oldalán nem tapasztalható említésre méltó üledék. A hasító kemencéből származó füstgázokból forró víz és nagynyomású gőz termelésére visszanyert energia 1 kg termelt vinü-kloridra számítva 185,7+178,8+843,9- 1208,4 kJ, ami, ugyancsak 1 kg termelt vinil-kloridra számítva 0,034 Nm3 tüzelőanyagnak (metánnak) felel meg. Ezekkel a visszanyerésekkel az 1 kg termelt vinü-kloridra számított tényleges tüzelőgáz-fogyasztás 0,069 Nm-ra csökken; ez csupán 67,4%-a annak a (100%-nak vett) mennyiségnek, amely az összehasoiüító kísérletben került felhasználásra. így az energiamegtakarítás 10 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
