Описание технологии окислительного хлорирования этилена

Важнейшим из процессов, включающих окислительное хлорирование, является так называемый сбалансированный метод производства винилхлорида из этилена. Он является комбинацией трех процессов: прямого аддитивного хлорирования этилена в 1,2-дихлорэтан, термического дегидрохлорирования 1,2-дихлорэтана в винилхлорид и окислительного хлорирования этилена в 1,2-дихлорэтан с помощью HCI, образовавшегося при дегидрохлорировании:

CH2=CH2 +Cl2 >CICH2-CH2CI.

2CH2Cl-CH2Cl>2CH2=CHCI+2HCl.

CH2=CH2 +2HCI+0,5O2 >ClCH2-CH2Cl+H2O.

2CH2=CH2 +Cl2 +0,5O2 >2CH2=CHCl+H2O.

В результате из этилена, хлора и кислорода получается винилхлорид, причем хлор полностью расходуется и не образуется HCl. Этот метод вообще устраняет применение дорогостоящего ацетилена и в настоящее время является самым экономичным для синтеза винилхлорида: себестоимость получаемого мономера снижается на 25 — 30% по сравнению с методом гидрохлорирования ацетилена.

Рисунок 1 — Технологическая схема процесса хлористый винил бензин катализатор Технологическая схема процесса представлена на рис. 1.

Прямое хлорирование этилена до 1,2-дихлорэтана проводят в колонном хлораторе 1, куда хлор и этилен подают через соответствующие барботеры. В колонне сохраняют постоянный уровень жидкости, в которой растворен катализатор (FeCI3). Тепло реакции отводят за счет испарения 1,2-дихлорэтана; пары его конденсируются в конденсаторе-холодильнике 2. Конденсат поступает в сборник 3, откуда часть его возвращают в колонну (чтобы обеспечить нормальный тепловой режим хлоратора и постоянный уровень жидкости), а остальное выводят на ректификацию. В сборнике 3 от конденсата отделяются остаточные газы, которые во избежание потерь 1,2-дихлорэтана дополнительно охлаждают рассолом в холодильнике 2, направляют на очистку и затем выводят в атмосферу.

Стадия оксихлорирования проводится в реакторе 5 с псевдоожиженным слоем катализатора под давлением 0,5 МПа при 260−2800С. Этилен, рециркулирующий газ и хлорид водорода смешиваются предварительно в трубе, после чего в смесителе 4 к ним добавляют технический кислород. Способ смешения и состав смеси должны обеспечить взрывобезопасные условия работы. В реакторе 5 выделяющееся тепло отводится за счет испарения водного конденсата под давлением; в результате получается технологический пар, используемый на этой же установке. Реакционные газы, состоящие из непревращенных этилена, кислорода и хлорида водорода, а также паров 1,2-дихлорэтана, циркулирующей через холодильник 7. Частично охлажденную газопаровую смесь очищают от HCI и CO2 в горячем щелочном скруббере 9 и окончательно охлаждают в холодильнике 10. Конденсат отделяют от газа в сепараторе 11, после чего рециркулирующий газ (смесь этилена, кислорода и инертных веществ) компрессором 13 возвращают на оксихлорирование.

Часть этого газа во избежание значительного накопления инертных примесей направляют в общую линию отходящих газов, и после улавливания летучих хлорорганических веществ и санитарной очистки выводят в атмосферу. Конденсат из сепаратора 11 идет в сепаратор 12, где более тяжелый 1,2-дихлорэтан отделяется от воды. Ее используют для разбавления щелочи, очищающей газ в скруббере 9, что позволяет избежать потерь на растворение 1,2-дихлорэтана.

1,2-дихлорэтан, полученный при оксихлорировании, насыщен водой, поэтому его, прежде всего, обезвоживают в колонне 14 азеотропной осушки, снабженной кипятильником 15, конденсатором-холодильником 2 и сепаратором 12. После этого оба потока 1,2-дихлорэтана — со стадий прямого хлорирования и оксихлорирования и не превращенного при пиролизе — объединяют. В ректификационной колонне 16 от высших хлоридов отгоняют 1,2-дихлорэтан высокой чистоты, собираемый в емкости 17.

Пиролиз 1,2-дихлорэтана в винилхлорид и HCI проводят в трубчатой печи 19 при 1,5 — 2,0 МПа и 5000С. Реакционные газы охлаждаются в холодильнике 20 циркулирующим 1,2-дихлорэтаном и затем в конденсатре-холодильнике 2 водой, после чего смесь поступает в ректификационную колонну 21, снабженную кипятильником, конденсатором-холодильником и сепаратором 11. Давление в колонне позволяет сконденсировать в виде флегмы HCI, осуществить эффективную очистку продукта от HCI и получить последний в сухом и чистом виде. Этот газообразный HCI направляют затем на оксихлорирование. Кубовую жидкость колонны 21, состоящую из винилхлорида и непревращенного 1,2-дихлорэтана, направляют в колонну 22, где под давлением, обеспечивающим конденсацию винилхлорида, его отгоняют от непревращенного дихлорэтана, который возвращают на ректификацию.

Полученный винилхлорид содержит 99,9% основного вещества и вполне пригоден для последующей полимеризации.