По описываемой схеме (Схема 2) производство хлористого винила осуществляется методом гетерогенного газофазного катализа путем пропускания смеси ацетилена и хлористого водорода над твердым катализатором—сулемой, нанесенной на активированный уголь. Температура реакционной зоны 150—220°С, давление атмосферное.
Процесс, протекающий в реакционной зоне, соответствует суммарному уравнению
С2Н2 + НСl → С2Н3Сl.
Реакция получения хлористого винила протекает через ряд стадий с образованием промежуточных и побочных продуктов:
C2H2 + HgCl2 →ClСH = CHHgCl,
ClCH = CHHgCl + HCl → CH2 = CHCl + HgCl2,
О
ClCH = CHHgCl + H20 → СНзС < + HgCl2.
Н
Для уменьшения выхода ацетальдегида, поступающие ацетилен и хлористый водород подвергаются осушке. Ацетилен поступает в систему через гидрозатвор 18 и ротационным компрессором через водоотделитель 17 подается в холодильник 6, охлаждаемый рассолом с температурой 0°С. Сконденсировавшаяся влага отбирается внизу холодильника; ацетилен проходит в осушитель ацетилена 7, заполненный кусками твердого едкого кали. Образующаяся 45%-ная водная щелочь с примесью поташа спускается внизу сборника, систематически подогреваясь для предотвращения кристаллизации. Осушенный ацетилен поступает в смеситель газов 19. Туда же направляется через ловушку 1 хлористый водород.
Смесь газов из смесителя 19 поступает в контактный аппарат 8, где протекает основная реакция получения хлористого винила
С2Н2 + НС1→ С2НзС1.
Контактный аппарат—трубчатый. Трубки контактного аппарата заполнены активированным углем, пропитанным раствором сулемы. Температура в зоне реакции 150—200°С.
Реакционные газы, содержащие хлористый винил, хлористый водород, непрореагировавший ацетилен, уксусный альдегид, инерты и др., охлаждаются в холодильнике 20, проходят через абсорбер 16, наполненный активированным углем, с целью освобождения от паров ртути. Далее для отмывки хлористого водорода реакционные газы промываются водой в скруббере 9. Отходящая из скруббера соляная кислота содержит 28% НС1. Для окончательной отмывки от хлористого водорода реакционные газы проходят в щелочную башню 10, орошаемую концентрированным раствором едкого кали (40%), который из емкости 21 центробежным насосом перекачивается на верх щелочной башни. Из промывной щелочной башни реакционные газы поступают в конденсатор 2, где охлаждаются до 10°С, благодаря чему из газов конденсируется влага. Для окончательной сушки и освобождения от углекислого газа реакционные газы проходят через щелочной осушитель 11, наполненный кусками едкого кали. Образующийся раствор 65%-ной щелочи стекает в сборник 22 и периодически откачивается в сборник 21. Во избежание кристаллизации щелочи в нижней части осушителя 11 смонтирован паровой змеевик.
|
|
Очищенный от хлористого водорода, углекислого газа и ацетальдегида газообразный хлористый винил с примесью дихлорэтана и др. проходит холодильник 12, охлаждаемый рассолом с температурой—35°С и поступает на дистилляцию для отделения дихлорэтана, остатков ацетальдегида и ацетилена. В дистилляционной колонне 3 температура куба +30, вследствие чего ацетилен и хлористый винил идут через верх колонны в конденсатор 4, где температура 30°С. Сконденсировавшийся хлористый винил частично стекает в колонну 3, остальная часть направляется в газоотделитель 5. Из куба дистилляционной колонны в сборник 23 вытекают кубовые остатки, состоящие в основном из дихлорэтана.
|
|
В газоотделителе 5 происходит отделение ацетилена. Хлористый винил, частично испаряющийся и увлекаемый ацетиленом, конденсируется в трубчатой части газоотделителя, охлаждаемого рассолом с температурой 35°С. Из куба газоотделителя хлористый винил стекает в ректификационную колонну 14. Легколетучие примеси и ацетилен через дефлегматор 13 уходят в дистилляционную колонну 3. Хлористый винил из куба ректификационной колонны 14 с температурой 13—18°С проходит через холодильник 15, охлаждается до—30°С и поступает в емкость хлористого винила 24, как готовый продукт. Из куба колонны периодически спускается некоторое количество кубовых остатков в сборник 25.
Схема 2. Технологическая схема производства хлористого винила гидрохлорированием ацетилена
Обозначения на схеме 2:
1—ловушка,
2—конденсатор,
3—дистилляционная колонна,
4—конденсатор трубчатый,
5—газоотделитель,
6—холодильник,
7—осушитель ацетилена,
8—контактный аппарат,
9—промывная водяная башня,
10—промывная щелочная башня,
11 —осушитель щелочной,
12—холодильник трубчатый,
13—дефлегматор.
14—колонна ректификации,
15—противоточный холодильник,
16 – абсорбер,
17- водоотделитель,
18—гидравлический затвор,
19—смеситель газа,
20—холодильник воздушный.
21—емкость циркуляционной щелочи,
22— сборник щелочи,
23- сборник кубовых остатков,
24 – емкость для хлорвинила,
25— сборник кубовых остатков.
Основные параметры производства
Температура в контактном аппарате 150-200°С
Давление перед контактным аппаратом 0,2 атм.
Температура куба дистилляционной колонны 30°С
Температура верха ректификационной колонны —35°С
Температура куба ректификационной колонны —15°С
Катализатор—активированный уголь марки АР—3, пропитанный
10%-ным раствором сулемы в соляной кислоте
Обогрев контактного аппарата производится подогретым маслом