Хлорирование этилена
На данном производстве применено жидкофазное хлорирование этилена в слое жидкого дихлорэтана, как наиболее взрывобезопасный и экономичный метод для сбалансированной схемы. Реакция протекает в присутствии катализатора ‑ безводного хлорида железа ‑ по следующей схеме:
Лимитирующей стадией данной реакции является скорость диффузии этилена в жидкую фазу, как наиболее медленно протекающий процесс. Температура на скорость данной реакции оказывает незначительное воздействие. Скорость реакции хлорирования находится в прямой зависимости только от скорости подачи реагентов. Конверсия зависит от объемной доли этилена в пирогазе (чем больше объемная доля этилена в пирогазе, тем выше степень конверсии) и от высоты слоя жидкого дихлорэтана, через который барботируют газы (чем больше высота, тем выше степень конверсии). При малой высоте слоя дихлорэтана может образоваться взрывоопасная смесь газов с хлором и реакция хлорирования этилена произойдет со взрывом. При существующих условиях реакции степень конверсии этилена достигает 99 %.
Технология проведения этой стадии такова. Пирогаз из колонны абсорбции системы выделения винилхлорида поступает в реакторы хлорирования этилена. Пирогаз распределяется в нижней части реактора кольцевым барботером с нисходящим расположением отверстий. Одновременно из ресивера хлора в реакторы подается хлор по кольцевому барботеру, который расположен ниже барботера пирогаза и также имеет нисходящие отверстия.
Реакторы хлорирования этилена представляют собой вертикальные цилиндрические аппараты с четырьмя встроенными холодильниками (два верхних и два нижних) для отвода тепла реакции. Под каждым холодильником установлена отбойная пластина для уменьшения механического износа трубок холодильника.
В верхней части реактора установлено отбойное кольцо для отбоя пены, образующейся при барботаже. На отбойном кольце и отбойных пластинах установлены корзины с обрезками стальных труб, которые в процессе работы реагируют с хлором с образованием катализатора процесса ‑ FeСl3. При недостатке хлорного железа в реакционной массе производят досыпку его в реактор через загрузочное устройство. Выходящий из ректоров газ с парами дихлорэтана поступает на систему конденсации дихлорэтана. Имеются две системы конденсации: рабочая и резервная.
Горючий газ с парообразным дихлорэтаном проходит холодильник, охлаждаемый оборотной водой, далее поступает в трубное пространство двух теплообменников типа "газ‑газ", по межтрубному пространству которых проходит охлажденный горючий газ. Большая часть паров дихлорэтана, идущих с горючим газом, конденсируется в этих трех теплообменниках, у которых задние по ходу газа крышки служат сепараторами сконденсировавшегося дихлорэтана, который сливается через гидрозатворы в сборник ДХЭ-сырца.
Далее горючий газ охлаждается рассолом с температурой -15°С и поступает в следующий холодильник, охлаждаемый рассолом с температурой -28°С.
Из холодильников горючий газ вместе со сконденсированным дихлорэтаном поступает в сепаратор. Далее горючий газ, пройдя межтрубное пространство теплообменников, поступает на систему очистки горючего газа. Дихлорэтан из сепаратора сливается в сборник ДХЭ‑сырца.
Дихлорэтан-сырец поступает в систему очистки от примесей методом двухстадийной ректификации. Первая стадия ‑ отгонка низкокипящих примесей: Сl2, НСl, BX, СН3Сl, Н2О, СО2, С2Н4 и т.д.; вторая стадия ‑ отделение высококипящих примесей, в основном трихлорэтана и дихлорпропана с целью использования дихлорэтана‑ректификата в качестве сырья для крекинга.