2.3. Принципы в технологии получения винилхлорида

сбалансированным по хлору методом

Технология получения винилхлорида сбалансированным по хлору методом (комбинация хлорирования и оксихлорирования этилена с термическим дегидрохлорированием 1,2-дихлорэтана) выступает одним из наиболее интересных примеров реализации принципов создания технологий 00 и НХС. Технология является непрерывной. По химической составляющей ее, несмотря на нали­чие трех отдельных реакторных подсистем, можно отнести к двух- стадийной. Это вызвано тем, что каждая из цепей химических пре­вращений, ведущих к винилхлориду, состоит из двух стадий: оксихлорирование + термический пиролиз и хлорирование + терми­ческий пиролиз.

Эти два параллельных процесса связаны, во-первых, рецирку­ляционным потоком по хлороводороду, что позволяет почти полно­стью его утилизировать, а во-вторых, общей стадией термического пиролиза, использующей как дихлорэтан оксихлорирования, так и дихлорэтан хлорирования этилена. Суммарные потери хлора со­ставляют всего 11—12 кг, а этилена 23—36 кг на тонну товарного ви­нилхлорида. Большая доля потерь этилена связана с процессом его полного окисления на стадии оксихлорирования (около 19 кг на тонну винилхлорида), а хлора на стадии очистки сточных вод и ок­сихлорирования (4—6 и 3,4—3,7 кг на тонну винилхлорида соответ­ственно). Таким образом, комбинирование двух процессов в одной технологии позволяет с использованием рециркуляции по образую­щемуся хлороводороду свести потери сырья к минимуму и одно­временно обеспечить эффективную защиту окружающей среды от хлора и хлороводорода. В данном случае реализуется принцип орга­низации рециркуляционных потоков по компонентам. Другой иллюс­трацией данного принципа служит рецикл по 1,2-дихлорэтану, ох­ватывающий аппараты 16-21 технологической схемы. Этот поток обеспечивает полную конверсию 1,2-дихлорэтана на стадии термического пиролиза и используется из-за того, что кон­версия за один проход на этой стадии не превышает 48—50 %.

Технология базируется на использовании дешевого и доступного этилена и хлора. Обладает высокой эффективностью в целом, хотя отдельные ее составляющие различаются по этому показателю. На­пример, хлорирование этилена обладает более высокой селективно­стью по сравнению с оксихлорированием и тем более с термичес­ким пиролизом. Стадии оксихлорирования и хлорирования имеют высокие конверсии за один проход. Рециркуляция части реакционных газов на стадии оксихлорирования связана в основном с необходи­мостью обеспечения газодинамического и концентрационного ре­жимов аппарата с кипящим слоем. Более того, в настоящее время доказано, что введение в исходные реагенты продуктов полного окис­ления дает возможность повысить селективность оксихлорирования.

Эффективное использование тепла (принципы разработки процес­сов с низким энергопотреблением полноты использования энергии сис­темы) в данной технологии достигается не только за счет ее утилиза­ции в подсистеме ректификационного разделения, но и за счет обес­печения теплообмена между экзотермичными (хлорирование, оксих- - лорирование) и эндотермичными (пиролиз) стадиями процесса.

Принцип полноты выделения продуктов из реакционной смеси ис­пользуется достаточно полно, поскольку как целевой продукт, так и 1,2-дихлорэтан, направляемый на пиролиз, должны иметь высо­кую чистоту.

В рассматриваемой технологии используется принцип минималь­ного расходования воды, так как в ней практически отсутствуют про­мывные скрубберы, а хлороводород выделяют в ректификационной колонне при повышенном давлении. Использование для хлорирова­ния этилена совмещенного процесса позволяет по сравне­нию с традиционными реакторами наиболее интен­сивно применять низкопотенциальное тепло хлорирования для пред­варительного фракционирования продуктов реакции (снижение энергозатрат на выделение 1,2-дихлорэтана на 50-70 %). Кроме того, снижается почти в три раза выход высококипящих полихлоридов.

Важной составляющей технологии является реализация прин­ципа полноты использования газовых потоков и очистки газовых вы­бросов. Это связано с высокой токсичностью хлора и его соедине­ний. В первую очередь технология обеспечивает утилизацию хлороводорода за счет реакции оксихлорирования этилена. Реак­ционные аппараты снабжены не только водяными, но и рассоль­ными конденсаторами, которые дают возможность снизить выбро­сы хлорорганических продуктов в атмосферу за счет более высокой степени их конденсации при пониженных температурах. Выделение хлороводорода из реакционной массы пиролиза проводится ректи­фикацией, что дает возможность непосредственно организовать его рецикл на стадию оксихлорирования, избежать процессов абсорб­ции его водой и, соответственно, кислотных и солевых стоков. На­конец, технология позволяет создавать линии большой единичной мощ­ности. Реакционные подсистемы оксихлорирования и пиролиза и используемые в них реакционные аппараты дают возможность их проектирования на любую требуемую производительность. Реали­зация этого принципа для стадии хлорирования может быть осуще­ствлена за счет применения параллельно работающих жидкофазных хлораторов, так чтобы вся технологическая цепочка представляла со­бой линию большой единичной мощности.[8]

Теоретический расход основного сырья, кг на 1т готового продукта:

Этилен……………………………………………………………..……..448

Хлор…………………………………………………………..………….568

Побочные продукты и методы их утилизации

Кубовые остатки после ректификации 1,2-дихлорэтана и винилхлорида представляют собой в основном смесь полихлоридов этана и этилена и смолистые вещества. На 1т винилхлорида в процессе гидрохлорирования ацетилена получается 20 кг побочных продуктов, в комбинированном процессе из ацетилена и этилена- 80кг, в сбалансированном процессе 50-110кг.

Побочные продукты после осветления можно использовать частично для переработки в три- и перхлорэтилен, частично в четыреххлористый углерод. Вторичные кубовые остатки(10-20 %) сжигаются, при этом получается хлористый водород, который можно использовать для оксихлорирования этилена или гидрохлорирования ацетилена.

Примеси в техническом продукте

Ацетилен, ацетальдегид, 1,1-дихлорэтан,1,2- дихлорэтан, бутадиен-1,3.

Методы анализа технического продукта

В качестве основного метода анализа используется газожидкостная хромотография. Анализ ведется с использованием двух колонок, вторая колонка служит для определения 1,2- дихлорэтана и хлоропрена.

Транспортирование и хранение

Винилхлорид транспортируют и хранят в сжиженном состоянии под давлением собственных паров. Для длительного транспортирования и хранения винилхлорид стабилизируют добавкой фенола или гидрохинона.

Заливают винилхлорид в специально оборудованные стальные железнодорожные цистерны, специальные стальные контейнеры емкостью 400 и 800л и стальные автоцистерны. Железнодорожные цистерны, автоцистерны и контейнеры должны быть рассчитаны на рабочее давление не менее 0,91 МПа.[6]

Винилхлорид хранят в специальных стальных емкостях, а специальные контейнеры с винилхлоридом в крытых складских неотапливаемых помещениях. Условия хранения винилхлорида должны отвечать требованиям по хранению сжиженных горючих газов.