Технологическая схема процесса

Технологическая схема хлорирования в газовой фазе состоит из тех же стадий, что и при жидкофазном хлорировании.

Подготовка реагентов заключается в испарении жидкого хлора, предварительном нагревании газообразного хлора, осушке реагентов концентрированной серной кислотой или адсорбентами, смешении реагентов друг с другом и с рециркулятом.

В случае синтеза аллилхлорида и металлилхлорида исходные углеводороды испаряют и подогревают до нужной температуры. После проведения реакции очищают смесь от НС1 и разделяют рециркулирующие вещества и целевые, продукты.

Для этого применяют две основные схемы:

при затрудненной конденсации продуктов (как при синтезе метиленхлорида в большом избытке метана) всю смесь вначале очищают от HCl с получением 30%-й соляной кислоты, а затем компримируют, сушат, отделяют газообразный рециркулят и ректифицируют жидкие продукты;

при возможности простой конденсации продуктов их вначале отделяют от рециркулята и НС1, а затем подвергают ректификации. Газообразную смесь очищают от НС1, а рециркулят осушают и возвращают на реакцию.

Технологическая схема производства аллилхлорида изображена на рис. 4 .

Рис. 2. Технологическая схема производства аллилхлорида:

1. — испаритель; 2 — подогреватель; 3 — трубчатая печь; 4 — хлоратор; 5 — циклон; 6, /7 — холодильники; 7 — отпарно-конденсационная колонна; 8 — пленочные абсорберы: 9, 12, 16 — сепараторы; 10 — Циркуляционные насосы; // — щелочной скруббер; 13 — емкость жидкого пропилена; 14 — конденсатор; 15 — адсорбер-осушитель; /8 — компрессор; 19 — дроссельный вентиль Жидкий хлор испаряют в аппарате 1 и немного нагревают его пары в подогревателе 2, после чего они через расходомер поступают в хлоратор 4,пропилен нагревают до 350 °C в трубчатой печи 3, и он также идет в верхнюю часть хлоратора, играющую роль смесителя. Горячие реакционные газы проходят циклон 5, где отделяются кокс и сажа, и холодильник 6, где можно получать энергетический пар, после чего поступают в отпарно-конденсациоиную колонну 7. Она орошается жидким пропиленом, за счет испарения которого газ охлаждается и из него полностью конденсируются все хлорпроизводные.

Пропилен и НС1 с верха колонны 7 поступают на абсорбцию хлорида водорода с получением концентрированной соляной кислоты. На рисунке показана схема пленочной абсорбции в графитовых кожухотрубных аппаратах 8, в которых тепло абсорбции снимается водой, что позволяет получить наиболее концентрированную соляную кислоту. В каждом из абсорберов 8 газ и вода (или соляная кислота) движутся прямотоком сверху вниз, но в то же время осуществляется и их противоток — за счет подачи воды в последний по ходу газа абсорбер и слабой кислоты — в первый. Газ после второго сепаратора 9 дополнительно очищают от НСl в щелочном скруббере 11, а непревращенный пропилен сжимают компрессором 18 до давления 1,5— 2,0 МПа.

Сжатый пропилен охлаждают в холодильнике 17 и отделяют от сконденсировавшейся воды в сепараторе 16, после чего газ проходит осушку в адсорбере 15 на А1₂О₃ (в действительности имеются 2—3 периодически работающих осушителя, в которых последовательно проводятся адсорбция, продувка, десорбция нагретым газом и вновь продувка). Часть сухого пропилена в газообразном состоянии дросселируют, он поступает в трубчатую печь 3 и оттуда на реакцию. Остальное количество конденсируется в аппарате 14 и собирается в емкости 13. Жидкий пропилен дросселируют, при этом он охлаждается и частично испаряется. Эти пары вместе с газом из емкости 13 объединяют с пропиленом, идущим на реакцию, и жидкий пропилен поступает на орошение колонны 7.

Свежую пропиленовую фракцию в зависимости от ее давления, агрегатного состояния и степени осушки можно подавать в разные точки технологической схемы. Жидкую сухую фракцию вводят под давлением в емкость 13. При циркуляции в газе накапливаются инертные примеси, и во избежание чрезмерного разбавления небольшую часть газа отводят в линию топливного газа. Смесь хлорпроизводных из куба колонны 7 направляют на ректификацию. При этом аллилхлорид отделяют от более летучих хлорпропиленов и вышекипящих дихлоридов, получая его в виде технически чистого продукта.

При хлорировании метана целевыми продуктами обычно являются метиленхлорид, хлороформ, тетрахлорметан или их смеси. Хлорирование метана ведут как чисто термическим путем при 500—550°С, так и термокаталитическим при 350— 400 °C.

Хлорирование в газовой фазе всегда осуществляют при атмосферном давлении и непрерывно, пропуская смесь реагентов через хлоратор. Важная операция — смешение исходных веществ, обеспечивающее мгновенную гомогенизацию смеси. Для этого служат специальные смесители, например тангенциального типа, в которых происходит интенсивное завихрение и перемешивание смеси.

Технологическая схема получения тетрахлорметана и тетрахлорэтилена:

Рис. 3. : 1 — испаритель; 2 — реактор; 3 — закалочная колонна; 4, 5 — холодильники; 6 — абсорбер; 7 — колонна сухой нейтрализации; 8 — узел ректификации; 9 — сепараторы; 10 — кипятильники.

Объединенный конденсат после холодильников 4 и 5 направляют в колонну 7. Там отгоняются растворенные в нем НС1 и С1₂ вместе с некоторой частью хлорорганических продуктов, которые возвращают в реактор 2 с целью съема избыточного тепла. Жидкие продукты из куба колонны 7 подвергают двухступенчатой ректификации, получая в виде дистиллятов тетрахлорметан и тетрахлорэтилен и возвращая остаток от перегонки в испаритель 1.

Различные хлорорганические отходы (в том числе тяжелые остатки от предыдущего способа переработки и циклические хлорорганические продукты, не поддающиеся газофазному расщеплению, а также кислородсодержащие соединения) можно подвергать хлоролизу в жидкой фазе при 550−600°С, 20 МПа и времени контакта 20 мин. При однократном проходе через пустотелый реактор, рассчитанный на работу при высоких давлении и температуре, образуются тетрахлорметан, гексахлорэтан, гексахлорбензол, а из кислородсодержащих соединений — фосген. После дросселирования смеси отделяют тяжелые продукты и возвращают их на реакцию, а из остальной смеси выделяют СС14, фосген, хлор (возвращаемый на реакцию) и безводный хлорид водорода.