2259989 - Способ производства винилхлорида из этана и этилена (варианты)

Способ производства винилхлорида из этана и этилена (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Изобретение относится к получению мономера винилхлорида. Способ осуществляется за счет генерирования выходного потока из реактора путем каталитического взаимодействия совместно этана, этилена, кислорода и, по меньшей мере, одного источника хлора, выбранного из хлористого водорода, хлора или хлоруглеводорода, где мольное отношение указанного этана к указанному этилену находится в пределах от 0,02 до 50. На указанной стадии каталитического взаимодействия используют катализатор, содержащий компонент редкоземельного материала, при условии, что катализатор практически не содержит железа и меди, и при дополнительном условии, что когда компонент редкоземельного материала представляет собой церий, катализатор дополнительно содержит, по меньшей мере, еще один компонент редкоземельного материала, иной, чем церий. Гасят указанный выходной поток из реактора с образованием потока сырого продукта, практически не содержащего хлористого водорода. Разделяют поток сырого продукта на поток продукта - мономера винилхлорида и на поток легких фракций; и рециклируют указанный поток легких фракций для каталитического взаимодействия совместно с указанным этаном, указанным этиленом, указанным кислородом и указанным источником хлора на указанной стадии генерирования. Также предложены варианты способа производства винилхлорида. Технический результат - полное извлечение хлористого водорода из выходного потока реактора после превращения этана/этилена в винил. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 5 ил., 9 табл.

Реферат

Настоящее изобретение направлено на устройство и способ производства мономера винилхлорида (VSM) из этана и этилена. В особенности настоящее изобретение направлено на способы производства мономера винилхлорида, где (1) значительные количества как этана, так и этилена присутствуют во входных потоках в связанный с ними реактор, и (2) хлористый водород, находящийся в выходном потоке из реактора, практически полностью извлекается из выходного потока при работе первого узла после стадии или ступени реакции превращения этана/этилена в винил.

Винилхлорид является важнейшим материалом в современной торговле, и в большинстве способов, используемых в настоящее время, получают винилхлорид из 1,2-дихлорэтана (EDC), где EDC сначала получают из этилена; таким образом, согласно известным литературным данным используется система всего, по меньшей мере, из трех операций (получение этилена из первичных углеводородов, преимущественно путем термического крекинга; превращение этилена в EDC; а затем превращение EDC в винилхлорид). Промышленности присуща долговременная потребность в том, чтобы продвигаться к таким решениям, в которых винилхлорид получают из первичных углеводородов более прямым путем и более экономично, без необходимости в предварительном получении и очистке этилена, и присущая такому подходу экономическая выгода стимулировала значительное количество разработок.

В качестве первой общей области для разработок производство винила из этана представляет интерес для ряда фирм, вовлеченных в производство винилхлорида, и в настоящее время доступным является значительное количество литературы по этой теме. Следующие далее разделы дают обзор основных работ, связанных с воплощениями, представленными в новых разработках по настоящему описанию.

Патент Великобритании 1039369, озаглавленный "CATALYTIC CONVERSION OF ETHANE TO VINYL CHLORIDE", который выдан 17 августа 1966 г., описывает использование катализаторов, содержащих поливалентные металлы, предпочтительно железо и церий, в производстве винилхлорида из этана. Этот патент раскрывает способ каталитического взаимодействия этана, кислорода и источника хлора и описывает использование определенных катализаторов при условии, что "пар, доступный хлор и кислород используются в конкретных контролируемых отношениях". Описанная система работает при температурах в пределах между 500 и 750°С. Доступный хлор в описываемой технологии необязательно включает 1,2-дихлорэтан. Однако данный патент не упоминает, что вместе с этаном нужно подавать этилен. В нем также не упоминается, что в процессе должно быть задано определенное мольное отношение этана к этилену, не описывается рециркулирование этилена, а вместо этого указывается лишь, что этилен вступает в реакцию с образованием полимеров либо этилендихлорида либо этилхлорида.

Патент Великобритании 1492945, озаглавленный "PROCESS FOR PRODUCING VINYL CHLORIDE", который выдан 23 ноября 1977 г. на имя John Lynn Barclay, описывает способ производства винилхлорида с использованием лантана в катализаторе превращения этана в винил на основе меди. Как описывают авторы, лантан присутствует с целью благоприятного изменения летучести меди при повышенной температуре, необходимой для работы. Примеры демонстрируют преимущества избытка хлористого водорода в соответствующей реакции.

Патент Великобритании 2095242, озаглавленный "PREPARATION OF MONOCHLORO-OLEFINS BY OXYCHLORINATION OF ALKANES", который выдан 29 сентября 1982 г. на имя David Roger Pyke и Robert Reid, описывает "способ для получения монохлорированных олефинов, который включает приведение во взаимодействие при повышенной температуре газообразной смеси, содержащей алкан, источник хлора и молекулярный кислород, в присутствии катализатора, содержащего металлическое серебро и/или его соединение, и одно или несколько соединений марганца, кобальта или никеля". Как указывают авторы, на катализатор могут подаваться смеси этана и этилена. Никаких примеров не приведено, и конкретные преимущества смесей этан/этилен не описываются.

Патент Великобритании 2101596, озаглавленный "OXYCHLORINATION OF ALKANES TO MONOCHLORINATED OLEFINS", который выдан 19 января 1983 г. на имя Robert Reid и David Pyke, описывает "способ для производства монохлорированных олефинов, который включает приведение во взаимодействие при повышенной температуре газообразной смеси, содержащей алкан, источник хлора и молекулярный кислород, в присутствии катализатора, содержащего соединения меди, марганца и титана, и является пригодным для использования в производстве винилхлорида из этана". Кроме того, как описывают авторы, "продукты реакции, в одном из воплощений, выделяют и используют, как есть, или, в одном из воплощений, рециклируют... в реактор... для увеличения выхода монохлорированного олефина". Как указывают авторы, на катализатор могут подавться смеси этана и этилена. Никаких примеров не приведено, и конкретные преимущества смесей этан/этилен не описываются.

Патент США 3629354, озаглавленный "HALOGENATED HYDROCARBONS", который выдан 21 декабря 1971 г. на имя William Q. Beard, Jr., описывает способ производства винилхлорида и совместного с ним производства этилена из этана в присутствии хлористого водорода и кислорода. Предпочтительным катализатором является медь или железо на подложке. Один из примеров в этом патенте демонстрирует избыток хлористого водорода (HCl) по отношению к этану в реакционной смеси. Отношение этана к хлористому водороду один к четырем используется для получения потока, содержащего 38,4 процента этилена (который не требует HCl для получения) и 27,9 процента винилхлорида (который требует для получения только одного моля HCl на моль винилхлорида).

Патент США 3658933, озаглавленный "ETHYLENE FROM ETHANE, HALOGEN AND HYDROGEN HALIDE THROUGH FLUIDIZED CATALYST", который выдан 25 апреля 1972 г. на имя William Q. Beard, Jr., описывает способ производства винилгалогенидов в системе из трех реакторов, объединяющей реактор для оксидегидрирования, реактор для оксигалогенирования и реактор для дегидрогалогенирования. Авторы показывают, что (окси)галогендегидрирование этана в некоторых случаях усиливается путем добавления как галогена, так и галогенида водорода. Как и в патенте США 3629354, получаемый этилен дает VCM путем обычного оксигалогенирования (оксихлорирования) и крекинга. HCl, получаемый при операции крекинга, возвращается в реактор галогендегидрирования.

Патент США 3658934, озаглавленный "ETHYLENE FROM ETHANE AND HALOGEN THROUGH FLUIDIZED RARE EARTH CATALYST", который выдан 25 апреля 1972 г. на имя William Q. Beard, Jr., и патент США 3702311, озаглавленный "HALODEHYDROGENATION CATALYST", который выдан 7 ноября 1972 г. на имя William Q. Beard, Jr., описывают оба способ для производства винилгалогенидов в системе из трех реакторов, объединяющей реактор галогендегидрирования, реактор оксигалогенирования и реактор дегидрогалогенирования. Авторы описывают галогендегидриривание этана с получением этилена для последующего превращения в EDC путем оксигалогенирования (оксихлорирования) с последующим получением VCM путем обычного термического крекинга. HCl, получаемый при операции крекинга, возвращают в реактор оксигалогенирования в '934 и в реактор галогендегидрирования в '311. Как показано в последнем патенте, преимущества избытка общего хлора как в виде HCl, так и Cl₂ увеличивает выход желаемых продуктов.

Патент США 3644561, озаглавленный "OXYDEHYDROGENATION OF ETHANE", который выдан 22 февраля 1972 г. на имя William Q. Beard, Jr., и патент США 3769362, озаглавленный "OXYDEHYDROGENATION OF ETHANE", который выдан 30 октября 1973 г. на имя William Q. Beard, Jr., тесно связаны с указанными выше патентами и описывают способы оксидегидрирования этана до этилена в присутствии избыточных количеств галогенида водорода. Патент описывает катализатор из галогенида либо меди, либо железа, дополнительно стабилизированный с помощью галогенида редкоземельного элемента, где отношение галогенида редкоземельного элемента к галогениду меди или железа является более высоким, чем 1:1. Патент описывает использование значительного избытка HCl по отношению к мольному количеству вводимого этана, причем HCl остается не потребленным в реакции.

Патент США 4046823, озаглавленный "PROCESS FOR PRODUCING 1,2-DICHLOROETHANE", который выдан 6 сентября 1977 г. на имя Ronnie D. Gordon и Charles M. Starks, описывает способ производства EDC, где этан и хлор взаимодействуют в газовой фазе над катализатором, содержащим медь.

Патент США 4100211, озаглавленный "PROCESS FOR PREPARATION OF ETHYLENE AND VINYL CHLORIDE FROM ETHANE", который выдан 11 июля 1978 г. на имя Angelo Joseph Magistro, описывает регенерацию катализатора на основе железа для способа, где этан превращается как в этилен, так и в VCM в смеси. Этот патент описывает, что источник хлора присутствует в количестве от 0,1 моль до 10 моль на моль этана. Как правило, при увеличении отношения хлористого водорода к этану выход винилхлорида и других хлорированных продуктов также увеличивается, даже при уменьшении выхода этилена.

Патент США 4300005, озаглавленный "PREPARATION OF VINYL CHLORIDE", который выдан 10 ноября 1981 г. на имя Тао Р. Li, предлагает катализатор на основе меди для производства VCM в присутствии избытка HCl.

Патент США 5097083, озаглавленный "PROCESS FOR THE CHLORINATION OF ETHANE", который выдан 17 марта 1992 г. на имя John E. Stauffer, описывает хлоруглероды в качестве источника хлора для процесса превращения этана в VCM. Этот патент описывает способы, где хлоруглеводороды могут быть использованы для захвата HCl с целью последующего использования при получении винила.

EVC Corporation является очень активной в области технологии превращения этана в винил, и следующие четыре патента являются следствием их усилий по разработке.

Европейский патент ЕР 667,845, озаглавленный "OXYCHLORINATION CATALYST", который выдан 14 января 1998 г. на имя Ray Hardman и lan Michael Clegg, описывает катализатор на основе меди со стабилизирующей упаковкой, предназначенный для катализа превращения этана в винил. Этот катализатор, очевидно, относится и к последующей технологии, описанной в следующих трех патентах США.

Патент США 5663465, озаглавленный "BY-PRODUCT RECYCLING IN OXYCHLORINATION PROCESS", который выдан 2 сентября 1997 г. на имя lan Michael Clegg и Ray Hardman, описывает способ каталитического превращения этана в VCM, в котором объединяют этан и источник хлора в реакторе оксихлорирования с соответствующим катализатором; рециклируют побочные продукты в реактор для оксихлорирования; обрабатывают побочные продукты, ненасыщенные хлорированные углеводороды, на стадии гидрирования для превращения их в их насыщенные аналоги и направляют их обратно в реактор; и хлорируют побочный продукт - этилен до 1,2-дихлорэтана для рециклирования.

Патент США 5728905, озаглавленный "VINYL CHLORIDE PRODUCTION PROCESS", который выдан 17 марта 1998 г. на имя lan Michael Clegg и Ray Hardman, описывает производство винила из этана в присутствии избытка HCl, при использовании катализатора на основе меди. Этот патент описывает способ каталитического оксихлорирования этана в случае присутствия этана, источника кислорода и источника хлора, в присутствии катализатора, содержащего медь и щелочной металл. HCl подают в реактор оксихлорирования в избытке по отношению к стехиометрической потребности в расчете на хлор.

Патент США 5763710, озаглавленный "OXYCHLORINATION PROCESS", который выдан 9 июня 1998 г. на имя lan Michael Clegg и Ray Hardman, обсуждает каталитическое оксихлорирование этана до VCM путем объединения этана и источника хлора в реакторе для оксихлорирования в присутствии катализатора оксихлорирования (условия реакции выбираются с поддержанием избытка HCl); отделения продуктов VCM; и рециклирования побочных продуктов в реактор.

Обращаясь теперь к области получения винилхлорида из этилена, в большинстве коммерческих способов для производства VCM используют этилен и хлор в качестве ключевых исходных веществ. Этилен приводят в контакт с хлором в жидком 1,2-дихлорэтане, содержащем катализатор, в реакторе прямого хлорирования. 1,2-Дихлорэтан затем подвергают крекингу при повышенной температуре с получением VCM и хлористого водорода (HCl). Получаемый HCl, в свою очередь, вводят в реактор оксихлорирования, где он взаимодействует с этиленом и кислородом, для получения дополнительного количества 1,2-дихлорэтана. Этот 1,2-дихлорэтан также подают на термический крекинг с целью получения VCM. Такой способ описывается в патенте США 5210358, озаглавленном "CATALYST COMPOSITION AND PROCESS FOR THE PREPARATION OF ETHYLENE FROM ETHANE", который выдан 11 мая, 1993 г. на имя Angelo J. Magistro.

Три отдельных процесса (прямое хлорирование, оксихлорирование и термический крекинг) в большинстве используемых в настоящее время коммерческих способов часто упоминаются в сочетании как "сбалансированная" установка для получения EDC, хотя дополнительные источники хлора (HCl) в одном из воплощений также вводятся в эти расширенные системы установок. Общая стехиометрия "сбалансированной" установки следующая:

4С₂Н₄+2Cl₂+O₂->4С₂Н₃Cl+2H₂O

Стоимость этилена представляет собой значительную долю общей стоимости производства VCM и требует значительных затрат на производство. Этан является менее дорогим, чем этилен, и производство VCM из этана должно, следовательно, значительно понизить стоимость производства VCM по сравнению со стоимостью производства VCM, когда он производится, прежде всего, из очищенного и выделенного этилена.

Общепринято называть превращение этилена, кислорода и хлористого водорода в 1,2-дихлорэтан оксихлорированием. Катализаторы для производства 1,2-дихлорэтана с помощью оксихлорирования этилена имеют многие общие для всех таких катализаторов характеристики. Катализаторы, способные осуществить эту химическую реакцию, классифицируются как модифицированные катализаторы процесса Дикона (Deacon) [Olah, G. A., Molnar, A., Hydrocarbon Chemistry, John Wiley & Sons (New York, 1995), pp. 226]. Химический механизм процесса Дикона сводится к реакции Дикона - окислению HCl с получением элементарного хлора и воды. Другими авторами было предложено, чтобы оксихлорирование применялось с целью использования HCl для хлорирования и чтобы HCl окислительно превращали в С12 посредством процесса Дикона [Selective Oxychlorination hydrocarbons: A Critical Analysis, Catalytica Associates, Inc., Study 4164A, October 1982, page 1]. Таким образом, катализаторы оксихлорирования определяются их способностью производить свободный хлор (Cl₂). В самом деле, оксихлорирование алканов связано с производством свободного хлора в системе [Selective Oxychlorination hydrocarbons: A Critical Analysis, Catalytical Associates, Inc., Study 4164A, October 1982, page 21 и ссылки в нем]. В этих катализаторах используют металлы на носителе, способные принимать более чем одно стабильное состояние окисления, такие как медь и железо. В обычной технологии оксихлорирование представляет собой окислительное добавление двух атомов хлора к этилену от HCl или другого источника восстановленного хлора.

Производство винила из этана может осуществляться путем оксихлорирования при том условии, что присутствуют катализаторы, которые являются способными производить свободный хлор. Такие катализаторы будут превращать этилен в 1,2-дихлорэтан при низких температурах. При более высоких температурах 1,2-дихлорэтан будет подвергаться термическому крекингу с получением HCl и винилхлорида. Катализаторы оксихлорирования хлорируют олефиновые вещества до хлоруглеродов с более высокой степенью хлорирования. Таким образом, подобно тому как этилен превращается в 1,2-дихлорэтан, винилхлорид превращается в 1,1,2-трихлорэтан. Процессам с использованием катализаторов оксихлорирования присуще образование побочных продуктов с более высокой степенью хлорирования. Это исследовано очень подробно в патентах фирмы EVC (Европейский патент ЕР 667845, патент США 5663465, патент США 5728905 и патент США 5763710), в которых показано, что производятся при использовании катализатора оксихлорирования высокие уровни многократно хлорированных побочных продуктов. Рассматривая вышеизложенное, можно подытожить, что многие концепции, касающиеся использования этана для производства VCM, были ясно описаны ранее. Используемые катализаторы чаще всего являются модифицированными катализаторами процесса Дикона, работающими при температурах, значительно более высоких (>400°С), чем те, которые требуются для осуществления оксихлорирования этилена (<275°С). Катализаторы, используемые для производства VCM из этана, часто стабилизируют против миграции переходных металлов первого ряда, как описано и рассмотрено в патенте Великобритании 1492945; патенте Великобритании 2101596; патенте США 3644561; патенте США 4300005 и патенте США 5728905.

Использование хлоруглеродов в качестве источников хлора в способах превращения этана в VCM описано в патенте Великобритании 1039369; патенте Великобритании 2101596; патенте США 5097083; патенте США 5663465 и патенте США 5763710. Патент Великобритании 1039369 требует, чтобы в систему реакторов вводилась вода. В патенте Великобритании 2101596 используют специфические катализаторы на основе меди. Патент США 5663465 описывает способ, который использует стадию прямого хлорирования для превращения этилена в EDC перед его введением в реактор VCM.

Источник известного уровня техники ЕР 0162457 описывает способ получения винилхлорида дегидрохлорированием этилендихлорида (EDC→МВХ+HCl). Данный источник относится к иному процессу, отличающемуся от заявляемого здесь химического процесса «оксидегидрохлорирования».

Новые подходы в способах производства винилхлорида могли бы состоять в разработке и использовании катализаторов, пригодных для превращения значительных количеств как этана, так и этилена в мономер винилхлорида. Однако при этом в числе продуктов реакции образуется хлористый водород. В этой связи управление потоками хлористого водорода (и связанной с ним хлористоводородной кислоты) в процессе является главной задачей, которая должна быть решена, когда используется система катализаторов, способная превращать как этан, так и этилен в мономер винилхлорида. При конструировании установки для получения винилхлорида существует также необходимость в том, чтобы дать возможность в максимально возможной степени использовать ранее применявшееся оборудование, притом, что некоторая часть имеющегося оборудования может иметь возможность работы с хлористым водородом, а другая часть имеющегося оборудования не имеет возможности работы с хлористым водородом. Настоящее изобретение предусматривает воплощения для удовлетворения этих потребностей за счет того, что предлагаются устройство и способ для работы с хлористым водородом, вырабатываемым реактором для получения винила из этана/этилена, путем его практически полного извлечения из выходного потока реактора в процессе работы первого узла, следующего после стадии или ступени реакции получения винила из этана/этилена.

Настоящее изобретение предусматривает способ производства винилхлорида, использующий стадии:

генерирования выходного потока из реактора путем каталитического взаимодействия совместно этана, этилена, кислорода и, по меньшей мере, одного источника хлора, выбранного из хлористого водорода, хлора или хлоруглеводорода, где мольное отношение этана к этилену находится в пределах от 0,02 до 50;

гашения выходного потока из реактора с образованием потока сырого продукта, практически не содержащего хлористого водорода/разделения потока сырого продукта на поток продукта - мономера винилхлорида и на поток легких фракций; и

рециклирования потока легких фракций для каталитического взаимодействия совместно с этаном, этиленом, кислородом и источником хлора на стадии генерирования.

Настоящее изобретение также предусматривает способ производства винилхлорида, включающий стадии:

генерирования выходного потока из реактора путем каталитического взаимодействия совместно этана, этилена, кислорода и, по меньшей мере, одного источника хлора, выбранного из хлористого водорода, хлора или хлоруглеводорода, где мольное отношение указанного этана к указанному этилену находится в пределах от 0,02 до 50;

гашения указанного выходного потока из реактора с образованием потока сырого продукта, практически не содержащего хлористого водорода;

разделения указанного потока сырого продукта на поток продукта - мономера винилхлорида и на поток легких фракций; и

рециклирования указанного потока легких фракций для каталитического взаимодействия совместно с указанным этаном, указанным этиленом, указанным кислородом и указанным источником хлора на указанной стадии генерирования.

Настоящее изобретение далее предусматривает способ производства винилхлорида, включающий стадии:

генерирования выходного потока из реактора, выходящего из реактора, путем каталитического взаимодействия совместно этана, этилена, кислорода и, по меньшей мере, одного источника хлора, выбранного из хлористого водорода, хлора или хлоруглеводорода, где мольное отношение указанного этана к указанному этилену находится в пределах от 0,02 до 50;

гашения указанного выходного потока из реактора с образованием сырого охлажденного потока хлористого водорода и потока сырого продукта, практически не содержащего хлористого водорода;

разделения указанного потока сырого продукта на поток легких фракций, поток продукта - воды, поток продукта мономера винилхлорида, поток этилхлорида, смешанный поток цис-1,2-дихлорэтилена и транс-1,2-дихлорэтилена, поток 1,2-дихлорэтана и поток тяжелых фракций;

извлечения потока разбавленного раствора хлористого водорода и потока безводного хлористого водорода из указанного потока сырого охлажденного хлористого водорода;

рециклирования указанного потока разбавленного раствора хлористого водорода в указанный выходной поток из реактора;

рециклирования указанного потока безводного хлористого водорода в указанный реактор; и

абсорбции и рециклирования в указанный реактор потока С2 из указанного потока легких фракций.

Настоящее изобретение далее предусматривает способ производства винилхлорида, включающий стадии:

генерирования в реакторе выходного потока из реактора путем каталитического взаимодействия совместно этана, этилена, кислорода и, по меньшей мере, одного источника хлора, выбранного из хлористого водорода, хлора или хлоруглеводорода, где мольное отношение указанного этана к указанному этилену находится в пределах от 0,02 до 50;

гашения указанного выходного потока из реактора с образованием потока сырого охлажденного хлористого водорода и потока сырого продукта, практически не содержащего хлористого водорода;

гидрирования указанного смешанного потока цис-1,2-дихлорэтилена и транс-1,2-дихлорэтилена для создания рециркулируемого сырьевого потока в указанный реактор;

рециклирования указанного потока безводного хлористого водорода в указанный реактор; и

абсорбции и рециклирования в указанный реактор потока С2 из указанного потока легких фракций.

Настоящее изобретение далее предусматривает устройство для производства винилхлорида, содержащее:

реактор для генерирования выходного потока из реактора путем каталитического взаимодействия совместно этана, этилена, кислорода и, по меньшей мере, одного источника хлора, выбранного из хлористого водорода, хлора или хлоруглеводорода, где мольное отношение указанного этана к указанному этилену находится в пределах от 0,02 до 50;

средства для гашения указанного выходного потока из реактора с образованием потока сырого продукта, практически не содержащего хлористого водорода;

средства для разделения указанного потока сырого продукта на поток продукта - мономера винилхлорида и на поток легких фракций; и

средства для рециклирования указанного потока легких фракций в указанный реактор.

Настоящее изобретение далее предусматривает устройство для производства винилхлорида, содержащее:

средства для гашения указанного выходного потока из реактора с образованием потока сырого охлажденного хлористого водорода и потока сырого продукта, практически не содержащего хлористого водорода;

средства для разделения указанного потока сырого продукта на поток легких фракций, поток продукта - воды, поток продукта - мономера винилхлорида, поток этилхлорида, смешанный поток цис-1,2-дихлорэтилена и транс-1,2-дихлорэтилена, поток 1,2-дихлорэтана и поток тяжелых фракций;

средства для извлечения потока разбавленного раствора хлористого водорода и потока безводного хлористого водорода из указанного потока сырого охлажденного хлористого водорода;

средства для рециклирования указанного потока разбавленного раствора хлористого водорода в указанный выходной поток из реактора;

средства для рециклирования указанного потока безводного хлористого водорода в указанный реактор; и

средства для абсорбции и рециклирования в указанный реактор потока С2 из указанного потока легких фракций.

Настоящее изобретение далее предусматривает устройство для производства винилхлорида, содержащее:

средства для гидрирования указанных смешанных потоков цис-1,2-дихлорэтилена и транс-1,2-дихлорэтилена для создания рециркулируемого потока в указанный реактор;

средства для рециклирования указанного потока безводного хлористого водорода в указанный реактор; и

средства для абсорбции и рециклирования в указанный реактор потока С2 из указанного потока легких фракций.

Настоящее изобретение далее предусматривает винилхлорид, произведенный с использованием способа, включающего стадии:

генерирования выходного потока из реактора путем каталитического взаимодействия совместно этана, этилена, кислорода и, по меньшей мере, одного источника хлора, выбранного из хлористого водорода, хлора или хлоруглеводорода, где мольное отношение указанного этана к указанному этилену находится в пределах от 0,02 до 50;

генерирования выходного потока из реактора путем каталитического взаимодействия совместно этана, этилена, кислорода и, по меньшей мере, одного источника хлора, выбранного из хлористого водорода, хлора, или хлоруглеводорода, где мольное отношение указанного этана к указанному этилену находится в пределах от 0,02 до 50;

разделения указанного потока сырого продукта на поток легких фракций, поток продукта - воды, поток продукта мономера винилхлорида, поток этилхлорида, смешанный поток цис-1,2-дихлорэтилена и транс-1,2-дихлоэтилен, поток 1,2-дихлорэтана, и поток тяжелых фракций;

рециклирования указанного потока безводного хлористого водорода в указанный реактор; и

абсорбции и рециклирования в указанный реактор потока С2 из указанного потока легких фракций.

генерирования выходного потока из реактора, путем каталитического взаимодействия совместно этана, этилена, кислорода и, по меньшей мере, одного источника хлора из хлористого водорода, хлора или хлоруглеводорода, где мольное отношение указанного этана к указанному этилену находится в пределах от 0,02 до 50;

гидрирования указанного смешанного потока цис-1,2-дихлорэтилена и транс-1,2-дихлорэтилена с образованием рециклируемого потока в указанный реактор;

рециклирования указанного потока безводного хлористого водорода в указанный реактор; и

абсорбции и рециклирования в указанный реактор потока С2 из указанного потока легких фракций.

Дополнительные особенности и преимущества настоящего изобретения становятся более очевидными при чтении подробного описания предпочтительных воплощений и прилагаемых чертежей, в которых:

Фигура 1 демонстрирует схематическое описание, в той максимально возможной степени, в какой его можно представить на основе более ранних публикаций, предполагаемого способа превращения этана в винилхлорид с использованием катализатора, способного превращать этан в VCM.

Фигура 2 демонстрирует способ превращения этана/этилена в винилхлорид с использованием катализатора, способного к превращению этана и этилена в VCM с помощью оксидегидрохлорирования.

На фигуре 3 показан модифицированный способ оксидегидрохлорирования на фигуре 2 для демонстрации дополнительного гидрирования потоков цис-дихлорэтилена и транс-дихлорэтилена до 1,2-дихлорэтана.

Фигура 4 демонстрирует основную часть способа превращения этана/этилена в винил на фигуре 2, где практически весь HCl в реакторе подвергается превращению во время реакции.

Фигура 5 демонстрирует способ превращения этана/этилена в винил на фигуре 4, где EDC, генерируемый в процессе, превращают в винилхлорид в традиционной печи, и HCl, образующийся в подпроцессе в печи, вводится как источник хлора в реактор для оксидегидрохлорирования.

Как отмечено при обсуждении раздела ПРЕДПОСЫЛКИ настоящего описания, оксихлорирование обычно рассматривается как окислительное добавление двух атомов хлора к этилену от HCl или другого источника восстановленного хлора. Катализаторы, способные к осуществлению этого химического процесса, классифицируются как модифицированные катализаторы процесса Дикона [Olah, G. A., Molnar, A., Hydrocarbon Chemistry, John Wiley & Sons (New York, 1995), pp. 226]. Химический механизм процесса Дикона связан с реакцией Дикона - окислением HCl с получением элементарного хлора и воды.

В противоположность оксихлорированию, в предпочтительном способе, описываемом здесь, предпочтительно используют оксидегидрохлорирование при превращании этансодержащих и этиленсодержащих потоков в VCM с высокой селективностью. Оксидегидрохлорирование представляет собой превращение углеводорода, с использованием кислорода и источника хлора в хлорированный углеводород, где атомы углерода либо сохраняют их исходную валентность, либо их валентность уменьшается (то есть sp³ атомы углерода остаются sp³ или преобразуются в sp², a sp² атомы углерода остаются sp² или преобразуются в sp). Это отличается от обычного определения оксихлорирования, где этилен превращается в 1,2-дихлорэтан, с использованием кислорода и источника хлора, с общим увеличением валентности атомов углерода (то есть sp² атомы углерода преобразуются в sp³атомы углерода). При способности катализатора к превращанию этилена в винилхлорид является выгодным рециклировать этилен, производимый в процессе реакции оксиде гидрохлорирования, назад в реактор. Побочные продукты, производимые в реакторе оксиде гидрохлорирования, включают этилхлорид, 1,2-дихлорэтан, цис-1,2-дихлорэтилен и транс-1,2-дихлорэтилен. Катализатор оксидегидрохлорирования является также активным катализатором для устранения HCl из насыщенных хлоруглеводородов. Рециклирование этилхлорида и 1,2-дихлорэтана в некоторых случаях с выгодой применяется при производстве винилхлорида. Остальные значимые хлорированные органические побочные продукты представляют собой дихлорэтилены. Эти вещества в одном из воплощений гидрируются с получением 1,2-дихлорэтана. 1,2-Дихлорэтан (ЕДС) представляет собой химический реагент, производимый в больших объемах, и либо продается, либо рециклируется. В альтернативном воплощении EDC полностью гидрируют с получением этана и HCl. Гидрирование в условиях промежуточной степени жесткости дает смеси 1,2-дихлорэтана, этана, этилхлорида и HCl; такие смеси являются также пригодными для рециклирования в реактор оксидегидрохлорирования.

Обратимся теперь к фигуре 1. В отношении превращения этана в винил, в той степени, в какой возможно наилучшим образом понять из более ранних публикаций, способ 100 превращения этана в VCM показывает схему предполагаемого способа превращения этана в винилхлорид с использованием катализатора, способного к превращанию этана в VCM; в этой связи способ не предусматривает ввода значительных количеств этилена либо из рециклируемых потоков либо из входных потоков в реактор для превращения этана в VCM (Этановый Реактор 102). Нужно также заметить, что поскольку система производства винила из этана в соответствующем масштабе нормального производства, насколько известно авторам, еще не сконструирована, предлагаемые решения для способа являются единственными источниками для разработки воплощений, которые ранее были сформулированы в виде концепций. В этой связи Способ 100 представляет собой унифицированное и упрощенное приближение для способов, совместно рассмотренных в нескольких публикациях, относящихся к исследованиям и разработкам EVC Corporation: Vinyl Chloride/Ethylene Bichloride 94/95-5 (August, 1996; Chemical Systems, Inc.; Tarrytown, New York); Европейский патент ЕР 667845; патент США 5663465; патент США 5728905; и патент США 5763710.

При рассмотрении деталей, представленных на фигуре 1, можно видеть, что Этановый Реактор 102 дает выходной поток флюида в Колонну Гашения 106, где HCl гасится в выходном потоке из реактора. Колонна Гашения 106 направляет поток сильно концентрированного водного раствора сыро

Способ производства винилхлорида из этана и этилена (варианты)

Патент 2259989