2.2.Технологическое оформление процесса получения винилхлорида сбалансированным по хлору методом

Технологическое оформление процесса получения винилхлорида по комбинированному методу представлена на рис.

Первой стадией этого комбинированного процесса является прямое хлорирование этилена до 1,2-дихлорэтана, которая осу­ществляется в колонном аппарате 1. Хлор и этилен подаются в ниж­нюю часть хлоратора через соответствующие барботеры.

Хлоратор до определенного уровня заполняют катализаторным раствором(FeCl₃ в 1,2-дихлорэтане). Теплота реакции в нем отводится за счет испарения 1,2-дихлорэтана. Пары 1,2-дихлорэ­тана конденсируются в холодильнике-конденсаторе 2 и конден­сат собирается в сборнике 3. Далее часть конденсата в виде ре­цикла возвращается в хлоратор 1 для отвода тепла и поддержания определенного уровня. В данном случае наблюдается типичный жидкофазный процесс, в котором теплота реакции отводится за счет испарения продукта. Но это тепло не используется. Более того, образуется большое количество нагретой воды. Следователь­но, необходимо вводить систему использования теплоты реакции. Остальная часть конденсата направляется на ректификацию в ко­лонну 16. Кроме того, в сборнике 3 отделяются растворенные газы, которые во избежание потерь 1,2-дихлорэтана дополнительно ох­лаждают рассолом в холодильнике 2, а затем очищают и выводят из системы.

Процесс оксихлорирования осуществляется в реакторе 5 под давлением 0,5 МПа и при температуре 200—280°С. Катализатор в нем находится в псевдоожиженном слое. Чистый этилен, рециркулирующий газ, воздух и хлорид водорода смешиваются предва­рительно в смесителе 4. Способ смешения и соотношение компо­нентов должны быть таковыми, чтобы не образовывались взрывоопасные смеси.

В реакторе 5 тепло отводится за счет встроенного змеевика, в котором испаряется водный конденсат. В результате образуется технический пар, который используется в этом же производстве, например при ректификации.

Полученная реакционная парогазовая смесь, содержащая непрореагировавшие этилен, кислород, хлорид водорода, 1,2-дихло­рэтан и инертные газы, поступает в нижнюю часть холодильника- смешения 7. Последний орошается водной смесью 1,2-дихлорэтана, циркулирующей через теплообменник 8 насосом 9. Часть раствора хлороводородной кислоты непрерывно отводится из системы. Ес­тественно, эта кислота загрязнена 1,2-дихлорэтаном и поэтому мо­жет быть использована при его производстве или должна быть очи­щена от него для последующего использования.

Охлажденную парогазовую смесь направляют в скруббер 10 для нейтрализации оставшегося НС1. Скруббер орошается раство­ром NaOH, который подается насосом 9. Часть щелочного раство­ра непрерывно выводится из системы (этот раствор содержит ще­лочь, соль и растворенный 1,2-дихлорэтан). Поэтому необходимо разработать способы очистки и утилизации всех продуктов из это­го раствора.

В скруббере 10 парогазовая смесь очищается от НС1 и С0₂ и окончательно охлаждается в холодильнике-конденсаторе 2. Кон­денсат отделяется от газов в сепараторе 11 поступает во флорен­тийский сосуд 12, в котором более тяжелый 1,2-дихлорэтан отде­ляется от воды. Эта вода используется для разбавления щелочи.

Циркулирующий газ (смесь этилена, кислорода и инертных ве­ществ) компрессором 13 возвращается в смеситель 4. Чтобы избе­жать накопления инертов в системе, часть газа выводится из сис­темы для очистки от унесенного 1,2-дихлорэтана. Так как 1,2-дихлорэтан, выходящий из флорентийского сосуда 12, содержит воду(по растворимости), то он направляется в колонну 14 для гетеро- азеотропной осушки. Верхний водный слой флорентийского сосу­да также может быть использован для приготовления щелочи или должен быть очищен от 1,2-дихлорэтана гетероазеотропной ректи­фикацией. При этом 1,2-дихлорэтан будет отделен от воды в виде гетероазеотропа.

Таким образом, в ректификационную колонну 16 направляют 1,2-дихлорэтан, полученный как хлорированием, так и оксихлорированием этилена. В этой колонне 1,2-дихлорэтан отделяется от высших хлоридов, которые могут применяться в качестве рас­творителя. Очищенный же 1,2-дихлорэтан может использоваться в качестве полупродукта при производстве винилхлорида. В этом слу­чае он собирается в емкости 17, а из нее компрессором 13 направ­ляется в печь 18, в которой при давлении 1,5—2,0 МПа и темпера­туре 500 °С он пиролизуется до винилхлорида и НС1.[7]

После пиролиза реакционная парогазовая смесь проходит холодильник-смешения 19. Этот холодильник орошается захоложенным в холодильнике 8 1,2-дихлорэтаном. Парогазовая смесь далее охлаждается в холодильнике-конденсаторе 2 и направляется в рек­тификационную колонну 20. Эта колонна, работающая под давле­нием, предназначена для отделения НС1. При этом давлении НС1 конденсируется и может возвращаться в виде флегмы, а несконденсированные газы после сепаратора (главным образом НС1) воз вращаются в смеситель 4 для проведения оксихлорирования. Кубо­вый продукт колонны 20 (главным образом винилхлорид и 1,2-дихлорэтан) направляется в ректификационную колонну 21 через дрос­сельный вентиль 6. В этой колонне в качестве дистиллята выделяется мономерный винилхлорид (99,9 %-ной чистоты). Кубовый продукт, главным образом 1,2-дихлорэтан, возвращается в колонну 16.