Технологическое оформление процесса

Процесс получения 1,2-дихлорэтана окислительным хлорированием этилена состоит из двух основных стадий: синтеза 1,2-дихлорэтана и его выделения. При этом в реакторе протекают две реакции (29) и (30), т. е. наблюдается совмещение двух реакций в одном аппарате (реакторе). Реакция (29) направлена на получение целевого продукта 1,2-дихлорэтана, а реакция (30) позволяет регенерировать катализатор, а именно превращать неактивную форму Сu₂Сl₂ в активную форму СuСl₂ в присутствии НСl и О₂

Суммарный процесс оксихлорирования может проводиться в реакторе со стационарным слоем катализатора (соли меди, нанесенные на оксид алюминия или алюмосиликат) — трубчатом реакторе или в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора. В первом случае тепло отводится за счет испарения водного конденсата, подаваемого в межтрубное пространство, а во втором случае — также за счет испарения водного конденсата, но подаваемого во встроенный теплообменник.

Описание технологической схемы

В реактор 1 (в данном случае с псевдоожиженным слоем катализатора) подаются этилен, HCl и воздух (или кислород) в соотношении, обеспечивающем 3—5% избыток этилена (по объему). Температура в реакторе поддерживается 210−260 °С.

Выходящие из реактора реакционные газы содержат пары 1,2-дихлорэтана, полихлориды, реакционную воду, хлорид водорода и инертные газы. Они поступают в закалочную колонну 2, в которой происходит охлаждение парогазовой смеси и удаление из нее непрореагировавшего хлорида водорода и инертных газов. При этом пары конденсируются в конденсаторе 3. Хлорид водорода с инертными газами поступает в абсорбер 4, орошаемый водой, для улавливания хлорида водорода. Конденсат поступает во флорентийский сосуд 5. Водный слой из флорентийского сосуда 5 возвращается частично в закалочную колонну, а остальная часть направляется на очистку от 1,2-дихлорэтана в колонну гетероазеотропной ректификации 6. Из куба этой колонны фузельная вода направляется на очистку, а пары колонны — в конденсатор 3. Нижний слой (1,2-дихлорэтан-сырец) флорентийского сосуда 5 промывается раствором щелочи и водой в колоннах отмывки 7 и 8 от хлораля, образовавшегося в процессе оксихлорирования за счет побочной реакции. Далее 1,2-дихлорэтан поступает в ректификационную колонну 9 для отгонки легколетучих примесей. И наконец, в ректификационной колонне 10 1,2-дихлорэтан отделяется от полихлоридов.

В этом процессе конверсия этилена составляет? 95%, хлорида водорода —? 99%; выход 1,2-дихлорэтана-? 97%. Преимущество этого метода обусловлено тем, что в основном аппарате наблюдается меньшая коррозия за счет проведения процесса в паровой фазе и регенерируется теплота реакции с получением технического пара. Вместе с тем образуется много отходов в колоннах отмывки 7 и 8 и закалочной колонне 2, а также получается разбавленная соляная кислота в абсорбере 4.

Следовательно, с точки зрения создания безотходного производства этот способ не может конкурировать с прямым хлорированием этилена.

Технология получения 1,2-дихлорэтана оксихлорированием этилена относится к одностадийным по химической составляющей процесса и непрерывной. Используется дешевое и доступное сырье. Важной особенностью этого процесса является то, что в качестве галогенирующего агента применяется хлороводород, который получается при термическом пиролизе 1,2-дихлорэтана. Процесс имеет достаточно высокую эффективность, хотя и уступает по показателям галогенированию этилена. Высокие конверсии реагентов за один проход позволяют организовать технологию без рециркуляции по компонентам и потокам. В полной мере в технологии реализован принцип полноты выделения продуктов из реакционной смеси. В первую очередь это связано с высокими требованиями к чистоте 1,2-дихлорэтана (>99,2%), поступающего на стадию термического пиролиза с получением винилхлорида. Высококипящая фракция может подвергаться деструктивному хлорированию с получением четыреххлористого углерода как товарного продукта. Процесс можно отнести к технологиям с низким энергопотреблением и высокой полнотой использования энергии системы, поскольку реакционная стадия продуцирует значительное количество высокопотенциального тепла, которое может быть утилизировано за счет использования в процессах разделения или в других производствах. В настоящее время в производствах винилхлорида сбалансированным по хлору методом степень утилизации тепла оксихлорирования этилена достигает более 97%. К сожалению, процесс сопровождается образованием отходов в колоннах отмывки 7 и 8 и закалочной колонне 2, а также получением разбавленной соляной кислоты в абсорбере 4. Наличие отмывочных колонн не дает возможности отнести процесс оксихлорирования к технологиям с минимальным расходом воды. Технология позволяет применять аппараты и линии большой единичной мощности. В большей степени этот принцип может быть реализован именно построением линий большой единичной мощности, поскольку мощности реакторов даже при использовании кипящего слоя ограничены возможностью отвода тепла реакции. Не в полной мере реализован в технологии оксихлорирования и принцип полноты использования отходов производства. Как правило, легко и тяжелокипящие фракции хлорорганических продуктов направляются на сжигание. Раньше на отдельных промышленных предприятиях тяжелокипящая фракция использовалась как сырье для получения четыреххлористого углерода. Сейчас его производство запрещено Монреальской конвенцией по защите озонового слоя.