專利名稱：用直接氯化處理方法制備1，2-二氯乙烷的方法及裝置的制作方法
在所謂的直接氯化方法中，12—二氯乙烷(以下稱其為EDC)是由乙烯和氯氣反應(yīng)來(lái)制取的。這種合成反應(yīng)是由金屬鹵化物催化的，這種金屬鹵化物作用相當(dāng)于路易斯酸和周期表中第一主族金屬的鹵化物。
在NL—A 6901398中所述的方法中，具有路易斯酸性能的金屬鹵化物，優(yōu)選的是氯化鐵(三價(jià))。周期表中第一族金屬，優(yōu)選的有原子序數(shù)最大為12(鈉)，更優(yōu)選的是鋰。具有路易斯酸性能的鹵化物與周期表中第一族的金屬鹵化物的摩爾比在1∶2～2∶1之間。
在EP 0111203 B2中敘述了一種方法，其中所使用的催化劑為無(wú)水四氯鐵酸鹽，例如四氯鐵酸鈉，或以化學(xué)計(jì)量使用相應(yīng)的組分。在DE 4103281 A1中選用的催化劑是氯化鐵(三價(jià))與氯化鈉以1∶1.5～1∶2的摩爾比的混合物。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在總反應(yīng)期間，氯化鈉與氯化鐵(三價(jià))的摩爾比保持在0.5以下時(shí)，特別有利于乙烯的直接氯化反應(yīng)的進(jìn)行。維持這種條件可使反應(yīng)產(chǎn)生大量足夠可直接用于生成氯乙烯的高純度的EDC，而不需要高爐的蒸餾分離。另外，本發(fā)明的工藝在設(shè)備及能量消耗方面不是非常昂貴。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案及相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)現(xiàn)將作更詳細(xì)的說(shuō)明。
使用的反應(yīng)介質(zhì)有利有是液態(tài)EDC，送到循環(huán)的EDC中的反應(yīng)劑。在此不需要使用液態(tài)氯，因?yàn)楸景l(fā)明的方法可以在可以使用氣態(tài)氯的適度的條件下，尤其是在這種低壓下進(jìn)行反應(yīng)。因此，所說(shuō)的壓力最好最大值為1巴表壓力，優(yōu)選的是在0.4～0.6巴表壓力之間，它最好借助于惰性氣體，優(yōu)選為氮?dú)鈦?lái)設(shè)定。
所說(shuō)的反應(yīng)溫度為50℃～105℃，有利的是70℃～90℃。使壓力和溫度相互適應(yīng)以便使反應(yīng)在EDC的沸點(diǎn)下進(jìn)行。
在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，將全部或僅一些優(yōu)選的EDC進(jìn)入保持真空下的膨脹容器內(nèi)，EDC流的熱量使部分EDC的蒸發(fā)。蒸發(fā)的EDC不含催化劑而且在冷凝后能達(dá)到至少99.9％的純度，從而可將其直接送到裂解反應(yīng)生成氯乙烯。這可以省去在傳統(tǒng)方法中除去催化劑時(shí)必須進(jìn)行的水洗滌工序，可以在無(wú)壓力排出或EDC蒸發(fā)下進(jìn)行反應(yīng)，而且也可省去后續(xù)所需EDC蒸餾干燥。
膨脹容器中的壓力有利的是0.2～0.7巴絕對(duì)壓。這種減壓通常是由風(fēng)扇或泵(以下稱為真空泵)產(chǎn)生和維持。如果這個(gè)真空泵不輸送氣態(tài)EDC，則氣態(tài)EDC被合適的裝置(下文稱冷凝器)冷凝且被收集在一容器中。
將反應(yīng)熱用于EDC的部分蒸發(fā)及維持反應(yīng)溫度在所述的優(yōu)選范圍內(nèi)可以大大減少對(duì)冷卻劑的需要。
將殘留在膨脹容器中的含催化劑部分未蒸發(fā)的EDC返回到EDC循環(huán)系統(tǒng)中。這是通過(guò)反應(yīng)僅形成的很小部分的付產(chǎn)品及含有很少量氯化氫的EDC返回系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的。
實(shí)際上，廢氣中不含氯，在特別優(yōu)選的操作模式中，僅有一部分EDC，優(yōu)選的是相當(dāng)少量的EDC進(jìn)入膨脹容器。該操作模式具有不需要?dú)堄嘁蚁┺D(zhuǎn)換所需的二次反應(yīng)器的優(yōu)點(diǎn)。在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案中，甚至可以提供分離和再循環(huán)裝置，由于它們不是非常昂貴。
由此通過(guò)一臺(tái)合適的壓縮機(jī)，優(yōu)選的是液體噴射壓縮機(jī)，從真空泵順流的一處將含有乙烯的膨脹容器中的廢氣返回到反應(yīng)中，并使所說(shuō)的乙烯與氯再反應(yīng)，可以進(jìn)一步提高乙烯的產(chǎn)率或減小乙烯的損失量。所說(shuō)的壓縮機(jī)最好安裝在反應(yīng)器的底部?jī)?yōu)選壓縮機(jī)的發(fā)射口有利于循環(huán)EDC的流出(部分流出)。
但是，乙烯的殘余量也可由廢氣燃燒來(lái)產(chǎn)生能量，優(yōu)選的是氯化氫的回收。
因此本發(fā)明還提供了一套尤其適用于本發(fā)明方法的裝置。該裝置及其優(yōu)選的實(shí)施方案一起見(jiàn)圖所示。
本發(fā)明裝置包括反應(yīng)器(1)，分別用于輸送乙烯和氯氣的管道(2)和(3)，輸送惰性氣體的管道(4)，管道(5)連接在減少壓力下的膨脹容器(6)，管道(7)用于除去蒸發(fā)的產(chǎn)物，管道(8)用于返回未蒸發(fā)的產(chǎn)物，優(yōu)選的是該管道與溶解容器(9)相連，且優(yōu)選由泵(10)輸送，管道(11)用于返回產(chǎn)物分流，優(yōu)選的是該分流流由泵(12)輸送和冷卻器或熱交換器(13)。
EDC蒸汽通過(guò)管道(7)流過(guò)冷凝器(14)到真空泵(15)。從冷凝器(14)出來(lái)經(jīng)過(guò)管道(16)進(jìn)入接收液態(tài)EDC的接收器(17)。
有利的是該裝置還包括將沒(méi)有反應(yīng)的殘余的乙烯從真空泵(15)(有壓力的一邊)經(jīng)管道(18)流經(jīng)壓縮機(jī)(19)進(jìn)入反應(yīng)器(1)，管道(20)和(21)是廢氣處理管道。
如果工藝運(yùn)行持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間的周期，則一定要按本發(fā)明所述確保氯化鈉與氯化鐵(三價(jià))的比率維持一定。例如，由腐蝕將三氯化鐵引入設(shè)備中，則溶解容器(9)中相應(yīng)的氯化鈉的量必須被測(cè)定，否則蒸發(fā)出的EDC的純度降低或者形成的副產(chǎn)品增加。
循環(huán)的EDC的平均純度在99％以上，并且是清潔的，即檢測(cè)不到固體顆粒，稍帶顏色。因此通常情況下沒(méi)有必要為除去雜質(zhì)而除去部分所說(shuō)產(chǎn)物流。
以下舉例說(shuō)明本發(fā)明。實(shí)施例1～4直接氯化處理在反應(yīng)器(1)中進(jìn)行，所說(shuō)的反應(yīng)器的體積為14.6m3，充填水平為81％體積。由管道(4)將壓力保持0.54巴表壓力，溫度保持在75℃。反應(yīng)介質(zhì)是含有700ppm三氯化鐵的液態(tài)EDC。
氯化鈉借助溶解容器(9)將氯化鈉溶解于所述的反應(yīng)介質(zhì)中，直到達(dá)到所希望的氯化鈉與三氯化鐵的摩爾比為止(見(jiàn)下表)。在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程保持該摩爾比。向反應(yīng)器(1)中由管道(2)注入2000標(biāo)準(zhǔn)m3/h的乙烯及由管道(3)灌入相當(dāng)量的氣態(tài)氯氣。將產(chǎn)物排出流(部分流)經(jīng)管道(5)導(dǎo)入下流膨脹容器(6)中，此容器具有0.3巴絕對(duì)壓力。在這里8.90噸的EDC被蒸發(fā)且從管道(7)被抽走。這種EDC不含催化劑并且具有表中所給的純度，這種純度允許EDC經(jīng)工藝過(guò)程直接生成氯乙烯。同樣副產(chǎn)品1，1，2—三氯乙烷的水平也在下表中給出。
保留在膨脹容器(6)中未蒸發(fā)的EDC經(jīng)過(guò)管道(8)和泵(10)返回到反應(yīng)器(1)中。主產(chǎn)物流體經(jīng)管道(11)和泵(12)送到管道(8)并返回到反應(yīng)器(1)中，如果需要可經(jīng)過(guò)冷凝器(13)。
在這表中，實(shí)施例1是比較例(沒(méi)添加NaCl)，而實(shí)施例2～4是本發(fā)明的實(shí)施例。
表
權(quán)利要求
1.一種在氯化鈉—三氟化鐵催化劑存在下通過(guò)乙烯和氯氣反應(yīng)制備1，2—二氯乙烷的方法，該方法包括在整個(gè)反應(yīng)過(guò)程期間，維持氯化鈉與三氯化鐵的摩爾比在0.5以下。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所說(shuō)的氯化鈉與三氯化鐵的摩爾比為0.3～0.45。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中反應(yīng)進(jìn)行溫度為50℃～105℃，優(yōu)選的是在70℃到90℃的范圍。
4.如以上權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中反應(yīng)在高達(dá)1巴表壓，優(yōu)選為0.4～0.6巴表壓力下進(jìn)行。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中表壓力是由惰性氣體覆蓋設(shè)定的。
6.如以上權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中所有或部分1，2—二氯乙烷被送到保持減壓下的容器中，蒸餾出的產(chǎn)物被分離且剩下的1，2—二氯乙烷返回到工藝過(guò)程中去。
7.如以上權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法，其中反應(yīng)介質(zhì)是循環(huán)的1，2—二氯乙烷。
8.如權(quán)利要求1或以上諸權(quán)利要求所述的方法，其中氯氣以氣態(tài)形式送進(jìn)。
9.實(shí)施上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)或多項(xiàng)所述的方法的裝置，該裝置包括反應(yīng)器(1)，分別輸送乙烯和氯氣的管道(2)和(3)，通往膨脹容器(6)的管道(5)，所述的容器有除去蒸發(fā)產(chǎn)物的管道(7)和返回未蒸發(fā)產(chǎn)物的管道(8)，用于返回部分產(chǎn)物流體到反應(yīng)器(1)的管道(11)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中還具有一種或多種以下特征將惰性氣體送入反應(yīng)器(1)的管道(4)，溶解容器(9)與管道(8)相連，在管道(8)中的泵(10)，在管道(11)中的泵(12)，冷凝器或熱交換器(13)在泵(12)和反應(yīng)器(1)之間，在管道(7)中有冷凝器(14)且與管道(16)連接，該管道通入1，2—二氯乙烷接收器(17)，在冷凝器(14)上流的管道(7)中有一真空泵(15)，管道(18)從真空泵(15)經(jīng)壓縮機(jī)(19)到反應(yīng)器(1)中，廢氣管道為(20)和(21)。
全文摘要
在乙烯和氯氣反應(yīng)生成1，2-二氯乙烷的過(guò)程中，如果用氯化鈉和三氯化鐵的組合物為催化劑，且其摩爾比在0.5以下，那么可獲得大量高純度的EDC，以便直接轉(zhuǎn)變成氯乙烯。保持所要求的摩爾比，反應(yīng)過(guò)程在能量消耗和設(shè)備利用方面都具有優(yōu)越性。例如，在膨脹容器中部分EDC氣化。
文檔編號(hào)C07B61/00GK1116846SQ94191030
公開(kāi)日1996年2月14日 申請(qǐng)日期1994年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月27日
發(fā)明者J·埃徹勒, R·克魯姆博克, W·庫(kù)恩, P·舒瓦茲梅爾, T·維爾德, R·斯皮爾曼萊納, M·斯托格, I·米爾克 申請(qǐng)人:赫徹斯特股份公司