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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid durch Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan und ein Verfahren zum Herstellen von Vinylchlorid unter Verwendung derselben, und insbesondere eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Vinylchlorid ohne Unterbrechung des Reaktionssystems durch Erzeugung von Vinylchlorid unter Verwendung von Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan in einem Reaktor und Entfernen von Koks, der in der Pyrolyse durch Abscheiden von Koks auf Feststoffteilchen erzeugt wird, und Verbrennen des Koks in einem Regenerationsreaktor.
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Stand der Technik
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Ein Verfahren zum Herstellen von Vinylchlorid durch eine Gasphasenpyrolyse von 1,2-Dichlorethan wird in einem industriellen Maßstab weitläufig verwendet, und das Verfahren wird in Veröffentlichungen (Ulmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1986, Band 6, 287–289) offenbart. Im Allgemeinen wird eine Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan in einem Rohrreaktor bei einer Temperatur im Bereich von etwa 400 bis 550°C für 10 bis 20 Sekunden durchgeführt. Die Umsetzungsrate liegt im Bereich von 50 bis 60%, und die Selektivität liegt im Bereich vom 95 bis 99%. Um die Umsetzungsrate im Verfahren zu verbessern, ist es notwendig, die Temperatur im Reaktor und eine Verweilzeit der Recktanten zu erhöhen. Wenn jedoch die Temperatur erhöht wird, wird eine große Menge an Koks, ein Nebenprodukt, erzeugt und der Koks auf der Innenwand des Rohrreaktors abgeschieden.
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Somit stoppt der Betrieb des Rohrreaktors regelmäßig, um den abgeschiedenen Koks zu entfernen, und daher gibt es Begrenzungen, die Umsetzungsrate durch Anheben der Temperatur im Reaktor zu verbessern.
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Um eine solche Einschränkung zu überwinden, wird ein Verfahren zum Verdünnen von 1,2-Dichlorethan unter Verwendung von Chlorwasserstoffsäure vor der Pyrolyse in der
EP 195,719 offenbart. Jedoch ist ein solches Verfahren komplex, und die Herstellungskosten nehmen zu.
US 5,488,190 offenbart ein Verfahren zum Verbessern der Umsetzungsrate und der Selektivität durch Mischen von 1,2-Dichlorethan mit einem Hochtemperaturgas oder Feststoffteilchen, um die Temperatur auf 500 bis 750°C während der Reaktion zu erhöhen, wobei die Reaktanten für 0,01 bis 0,25 Sekunden verbleiben und der Reaktor schnell abgekühlt wird. Ein thermisches Medium, wie das Hochtemperaturgas oder Feststoffteilchen, werden als ein Mittel berichtet, um die Temperatur des Rohrreaktors im Vergleich zu einem herkömmlichen Rohrreaktor schneller zu erhöhen. Jedoch kann das Reaktionssystem nicht leicht gesteuert werden, da die Verweilzeit der Reaktanten zu kurz ist, und eine Möglichkeit für Koks, der als ein Ergebnis der Erhöhung der Umsetzungsrate durch Erhöhen der Temperatur des Reaktors erzeugt wird, und ein Verfahren zum Entfernen des erzeugten Koks werden in dem Verfahren nicht beschrieben.
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Offenbarung der Erfindung
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Technische Lösung
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Die vorliegende Erfindung liefert eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Herstellen von Vinylchlorid ohne Unterbrechung des Reaktionssystems durch Erhöhung einer Umsetzungsrate bei der Erzeugung von Vinylchlorid unter Verwendung einer Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan und einer effektiven Vermeidung einer Koksabscheidung in einem Reaktor.
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Die vorliegende Erfindung liefert ebenfalls ein Verfahren zum Herstellen von Vinylchlorid durch Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan unter Verwendung der Vorrichtung.
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Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid bereit, welche einschließt:
einen Pyrolysereaktor, in dem 1,2-Dichlorethan und inerte Feststoffteilchen vermischt werden, um Vinylchlorid und Chlorwasserstoffsäure zu erzeugen;
einen ersten Separator, der das Vinylchlorid, die Chlorwasserstoffsäure und die inerten Feststoffteilchen aus dem Pyrolysereaktor aufnimmt und das Vinylchlorid und die Chlorwasserstoffsäure von den inerten Feststoffteilchen abtrennt; und
einen Regenerationsreaktor, der die abgetrennten inerten Feststoffteilchen aus dem ersten Separator aufnimmt und die inerten Feststoffteilchen durch Verbrennen der inerten Feststoffteilchen bei einer hohen Temperatur regeneriert, um auf den inerten Feststoffteilchen abgeschiedenen Koks zu entfernen,
wobei der Regenerationsreaktor mit dem Pyrolysereaktor verbunden ist, um die regenerierten inerten Feststoffteilchen zum Pyrolysereaktor zurückzuführen.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zum Herstellen von Vinylchlorid unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bereit, welches einschließt:
- a) Mischen des 1,2-Dichlorethans mit inerten Feststoffteilchen in einem Pyrolysereaktor, um Vinylchlorid und Chlorwasserstoffsäure zu erzeugen;
- b) Abtrennen des erzeugten Vinylchlorids und der Chlorwasserstoffsäure von den inerten Feststoffteilchen;
- c) Entfernen von auf den inerten Feststoffteilchen abgeschiedenem Koks durch Brennen der abgetrennten inerten Feststoffteilchen in einem Regenerationsreaktor bei einer hohen Temperatur; und
- d) Rezirkulieren der von Koks befreiten inerten Feststoffteilchen in den Pyrolysereaktor.
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Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Im folgenden wird die vorliegende Erfindung vollständiger unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in der beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt sind. Die Erfindung kann jedoch in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden und sollte nicht so ausgelegt werden, um durch die hierin dargelegten Ausführungsformen begrenzt zu sein; vielmehr sind diese Ausführungsformen bereitgestellt, so dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und werden vollständig das Konzept der Erfindung für Fachleute auf dem Gebiet verständlich machen.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben gefunden, dass eine hohe Umsetzungsrate bei der Herstellung von Vinylchlorid durch Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan erhalten werden kann und eine Unterbrechung des Reaktionssystems aufgrund einer Kokserzeugung in einem Reaktor effektiv unter Verwendung einer Fluidisierungs- oder einer Fließbettmethode vermieden werden kann. Die Fluidisierungs- oder Fließbettmethode ist eine Methode, die Feststoffteilchen so umwandelt, um eine flüssigkeitsartige Eigenschaft aufzuweisen, durch Fließen eines Mediums, wie eines Gases oder einer Flüssigkeit, auf einer Feststoffteilchenschicht, und sie wird in einem Verfahren unter Verwendung von Feststoffteilchen verwendet. Insbesondere ist eine zirkulierende Fließbettmethode, welche eine auf dem Gebiet der Fließbettmethoden ist, eine Methode, die eine Reaktion bei einer hohen Gasflussgeschwindigkeit durchführt, die alle Feststoffteilchen aufschwimmen und transportieren kann, und diese stellt eine hohe Mischeffizienz und Wärmetransfereffizienz bereit (Fluidizing Engineering, 2. Auflage, 1991, 359–395).
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Die vorliegende Erfindung beaufschlagt die zirkulierende Fließbettmethode auf die Herstellung von Vinylchlorid durch Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan. Gemäß der Vorrichtung und dem Verfahren einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Umsetzungsrate von 1,2-Dichlorethan in beachtenswerter Weise durch Pyrolyse bei einer hohen Temperatur erhöht werden, die Produktivität kann durch einen kontinuierlichen Betrieb im Reaktionssystem ohne Unterbrechung aufgrund der Entfernung von Koks erhöht werden, und die thermische Effizienz kann erhöht werden durch Beaufschlagung von thermischer Energie von Feststoffteilchen, die in der Regenrationsstufe wärmebehandelt worden sind, auf die Pyrolyse.
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Im folgenden wird die vorliegende Erfindung im weiteren Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Die Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid schließt ein: einen Pyrolysereaktor 6, in dem 1,2-Dichlorethan und inerte Feststoffteilchen 5 vermischt werden, um Vinylchlorid und Chlorwasserstoffsäure zu erzeugen; einen ersten Separator 7, der das Vinylchlorid, die Chlorwasserstoffsäure und die inerten Feststoffteilchen aus dem Pyrolysereaktor 6 aufnimmt und das Vinylchlorid und die Chlorwasserstoffsäure von den inerten Feststoffteilchen abtrennt; und einen Regenerationsreaktor 3, der die abgetrennten inerten Feststoffteilchen 5 aus dem ersten Separator 7 aufnimmt und die inerten Feststoffteilchen bei einer hohen Temperatur verbrennt, um den auf den inerten Feststoffteilchen abgeschiedenen Koks zu entfernen, wobei der Regenerationsreaktor 3 mit dem Pyrolysereaktor 6 verbunden ist, um die regenerierten inerten Feststoffteilchen zum Pyrolysereaktor 6 zurückzuführen.
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Das heißt, der Pyrolysereaktor 6, der erste Separator 7 und der Regenerationsreaktor 3 sind in dieser Reihenfolge verbunden, und der Regenrationsreaktor 3 und der Pyrolysereaktor 6 sind miteinander in einer Kreisstruktur verbunden, und somit können die Feststoffteilchen 5, die im Regenerationsreaktor 3 regeneriert werden, in den Pyrolysereaktor 6 zurückgeführt werden. Daher ist eine solche Struktur ökonomisch effektiv und verhindert Unterbrechungen aufgrund der Feststoffteilchen 5.
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Der Pyrolysereaktor 6 kann ein Rohrreaktor oder ein rechteckiger Reaktor sein, und der Querschnitt des Pyrolysereaktors 6 kann ein Kreis, ein Dreieck, ein Viereck, ein Pentagon, ein Hexagon oder irgendeine Form mit einem stumpfen Winkel sein.
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Zusätzlich können die inerten Feststoffteilchen 5, die in der Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid eingeschlossen sind, irgendwelche inerten Feststoffteilchen sein, und die thermische Energie derselben kann in der Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan verwendet werden, und diese werden bei einer hohen Temperatur erwärmt. Insbesondere können die Feststoffteilchen Silika, Aluminiumoxid und Silika-Aluminiumoxid oder eine Zusammensetzung derselben sein.
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Eine durchschnittliche Teilchengröße der inerten Feststoffteilchen 5 kann im Bereich von 5 bis 1000 μm sein, und insbesondere im Bereich von 20 bis 300 μm. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße der inerten Feststoffteilchen 5 kleiner als 5 μm ist, agglomerieren die inerten Feststoffteilchen, und somit werden die Aufschwimmungs- und Flusseigenschaften der inerten Feststoffteilchen schlechter, und das erhaltene Vinylchlorid kann nicht leicht von den inerten Feststoffteilchen getrennt werden. Wenn die durchschnittliche Teilchengröße der inerten Feststoffteilchen 5 größer als 1000 μm ist, können die inerten Feststoffteilchen nicht leicht fluidisiert werden in der Pyrolyse 6 und zu einem oberen Bereich des Pyrolysereaktors 6 transferiert werden, obwohl das erhaltene Vinylchlorid leicht von den inerten Feststoffteilchen abgetrennt werden kann.
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Im Pyrolysereaktor 6 werden die inerten Feststoffteilchen 5 und 1,2-Dichlorethan als ein Rohmaterial, das durch einen Reaktanteneinlass 1 geliefert wird, in einer Mischkammer 2 vermischt. Die Mischung wird einheitlich durch Fliessen in dem Pyrolysereaktor 6 vermischt, und somit findet eine Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan statt. Mit anderen Worten werden die inerten Feststoffteilchen 5 und das Rohmaterial hauptsächlich in der Mischkammer 2, die in 1 veranschaulicht ist, vermischt, und die Mischung wird einheitlich durch Fliessen im Pyrolysereaktor 6 vermischt.
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Das Vinylchlorid und die Chlorwasserstoffsäure, welches Produkte der Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan in dem Pyrolysereaktor 6 sind, werden zu einem ersten Separator 7 durch den Fluss in der Vorrichtung transferiert.
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Das Vinylchlorid und die Chlorwasserstoffsäure werden von den inerten Feststoffteilchen 5 unter Verwendung eines Cyclons oder eines ähnlichen Gas/Feststoff-Separators im ersten Separator 7 abgetrennt, und das abgetrennte Vinylchlorid und die Chlorwasserstoffsäure werden durch einen Auslass für erzeugtes Gas 8 abgegeben.
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Die abgetrennten inerten Feststoffteilchen 5 werden vom ersten Separator 7 zu einem Regenerationsreaktor 3 durch den Fluss in der Vorrichtung und eine Feststoffteilchentransferleitung 9 transferiert. Die transferierten inerten Feststoffteilchen 5 werden durch Entfernen von Koks regeneriert, der sich auf den Feststoffteilchen abgeschieden hat, durch Verbrennen des Koks unter Verwendung von Luft, die durch einen Lufteinlass 10 injiziert wird, und Methan, das durch einen Methaneinlass 14 injiziert wird.
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Die im Regenerationsreaktor 3 erhaltenen regenerierten Feststoffteilchen werden zur Mischkammer 2 durch einen Feststoffteilcheneinlass 4 transferiert und mit 1,2-Dichlorethan vermischt, und somit zum Pyrolysereaktor 6 zurückgeführt. Abgase, wie Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, die durch die Koksverbrennung im Regenerationsreaktor 3 erzeugt werden, werden von den zerstreuten Feststoffteilchen abgetrennt und durch einen Abgasauslass 13 abgegeben. Die abgetrennten Feststoffteilchen werden in einem zweiten Separator 12 gesammelt und zum Regenerationsreaktor 3 transferiert.
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Die Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ferner eine Vorrichtung einschließen, die Vinylchlorid abtrennt durch Abkühlen des Vinylchlorids und der Chlorwasserstoffsäure, die in dem ersten Separator 7 abgetrennt werden. Reines Vinylchlorid kann unter Verwendung einer solchen Vorrichtung erhalten werden, und das erhaltene reine Vinylchlorid kann in einer PVC-Herstellung verwendet werden.
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In der Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid dürfen gasförmige Komponenten, einschließend Vinylchlorid und Chlorwasserstoffsäure, die in dem Pyrolysereaktor 6 erzeugt werden, nicht in Kontakt sein mit Abgasen, wie Kohlendioxid und Kohlenmonoxid, die im Regenerationsreaktor 3 erzeugt werden, im Verfahren zum Abtrennen der erzeugten Gase von den inerten Feststoffteilchen 5 im ersten Separator 7. Die Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid kann ferner den Feststoffteilcheneinlass 4 einschließen, um zu verhindern, dass gasförmige Komponenten, die im Regenerationsreaktor 3 erzeugt werden, in Kontakt kommen mit gasförmigen Komponenten, die im Pyrolysereaktor 6 erzeugt werden, wobei der Regenerationsreaktor 3 mit dem Pyrolysereaktor 6 verbunden ist.
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Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen von Vinylchlorid durch Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan im Detail beschrieben.
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Ein Verfahren zum Herstellen von Vinylchlorid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schließt a) Mischen des 1,2-Dichlorethans 1 mit inerten Feststoffteilchen 5 in einem Pyrolysereaktor 6, um Vinylchlorid und Chlorwasserstoffsäure zu erzeugen; b) Abtrennen des erzeugten Vinylchlorids und der Chlorwasserstoffsäure von den inerten Feststoffteilchen; c) Entfernen von Koks, der sich auf den inerten Feststoffteilchen 5 abgeschieden hat, durch Verbrennen der abgetrennten inerten Feststoffteilchen 5 in einem Regenerationsreaktor 3 bei einer hohen Temperatur; und d) Rezirkulieren der vom Koks befreiten inerten Feststoffteilchen 5 in den Pyrolysereaktor 6 ein.
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Bei Schritt a) kann der Pyrolysereaktor 6 ein Rohrreaktor sein, und der Querschnitt des Pyrolysereaktors 6 kann ein Kreis, ein Dreieck, ein Viereck, ein Pentagon, ein Hexagon oder irgendeine andere Form mit einem stumpfen Winkel sein. Die Pyrolyse wird im Rohrpyrolysereaktor 6 durchgeführt, während 1,2-Dichlorethan und inerte Feststoffteilchen 5 mit einer hohen Geschwindigkeit fließen. Jeglicher Rohrreaktor, der üblicherweise auf dem Fachgebiet verwendet wird, kann als der Rohrpyrolysereaktor 6 verwendet werden, und die Länge und Breite desselben sind nicht eingeschränkt.
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Zusätzlich können die inerten Feststoffteilchen 5, die in Schritt a) verwendet werden, irgendwelche inerten Feststoffteilchen sein, deren thermische Energie verwendet werden kann in der Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan, und die bei einer hohen Temperatur erwärmt werden können. Insbesondere können die inerten Feststoffteilchen 5 Silika, Aluminumoxid und Silika-Aluminiumoxid oder eine Zusammensetzung derselben sein.
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Die Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan initiiert bei der Temperatur von höher als 400°C, und somit kann die Innentemperatur des Pyrolysereaktors 6 bei 400°C oder höher gehalten werden. Die Innentemperatur des Pyrolysereaktors 6 kann im Bereich von 400 bis 1000°C und bevorzugter von 450 bis 700°C gehalten werden. Wenn die Innentemperatur kleiner als 400°C ist, kann die Pyrolyseeffizienz abnehmen, und die Umsetzungsrate ist zu gering. Wenn die Innentemperatur größer als 1000°C ist, ist die Menge an erzeugtem Koks zu groß, Nebenreaktionen finden in zu großem Maße statt und die Ausbeute an Vinylchlorid kann abnehmen.
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Die Dauer der Verweilzeit der inerten Feststoffteilchen 5 im Pyrolysereaktor 6 ist umgekehrt proportional zu einer Geschwindigkeit der Reaktantengase und wird durch die Umsetzungsrate und die Menge an erzeugtem Koks beeinflusst. Die inerten Feststoffteilchen 5 können im Pyrolysereakter 6 für 0,5 bis 5 Sekunden und bevorzugter 0,5 bis 3 Sekunden verbleiben. Wenn die inerten Feststoffteilchen 5 für weniger als 0,5 Sekunden bleiben, wird die Pyrolyse nicht ausreichend durchgeführt, und daher ist die Umsetzungsrate zu gering. Wenn auf der anderen Seite die inerten Feststoffteilchen 5 langer als 5 Sekunden bleiben, wird die Pyrolyse in übermäßiger Weise durchgeführt, und eine Nebenreaktion, die Ethylen erzeugt, tritt in großem Maße auf, und daher kann die Ausbeute an Vinylchlorid abnehmen.
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Reines 1,2-Dichlroethan kann allein im Pyrolysereaktor 6 verwendet werden, oder inerte Feststoffteilchen, wie Stickstoff, Argon, Neon oder eine Mischung derselben, kann mit 1,2-Dichlorethan im Pyrolysereaktor 6 verwendet werden.
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Produkte der Pyrolyse, die aus dem Pyrolysereaktor 6 abgegeben werden, und die inerten Feststoffteilchen 5, auf denen Koks abgeschieden ist, können im ersten Separator 7 abgetrennt werden. Ein Cyclon oder ein ähnlicher Gas/Feststoff-Separator kann verwendet werden.
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Die inerten Feststoffteilchen 5, die zum Regenerationsreaktor 3 transferiert werden, werden bei einer hohen Temperatur unter Verwendung von Sauerstoff oder Luft oder einer Mischung aus verbrennbarem Gas und Sauerstoff oder Luft in dem Regenerationsreaktor 3 verbrannt. Koks wird verbrannt und von inerten Feststoffteilchen 5 als Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, etc. entfernt. Das Verbrennungsverfahren kann eine Fließbettmethode sein, bei der eine Verbrennung durchgeführt wird, während Teilchen fließen, dieses ist jedoch nicht darauf begrenzt. Bei der Fließbettmethode können die inerten Feststoffteilchen 5 verstreut und in einem oberen Bereich des Regenerationsreaktors 3 mit dem erzeugten Kohlendioxid und Stickstoff, etc. angeordnet sein. Jedoch können die inerten Feststoffteilchen 5 im zweiten Separator 12, der mit dem Regenerationsreaktor 3 verbunden ist, gesammelt und zum Regenerationsreaktor zurückgeführt werden, und Abgase werden durch den Abgasauslass 13 abgegeben.
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Die inerten Feststoffteilchen 5, bei denen Koks im Regenerationsreaktor 3 entfernt worden ist, werden zum Pyrolysereaktor 6 durch den Feststoffteilcheneinlass 4 zurückgeführt und wieder verwendet. Der Feststoffteilcheneinlass 4 ist installiert, um zu verhindern, dass gasförmige Komponenten, die im Regenrationsreaktor 3 erzeugt werden, in Kontakt kommen mit gasförmigen Komponenten, die im Pyrolysereaktor 6 erzeugt werden. Eine teilweise oder vollständige thermische Energie der inerten Feststoffteilchen 5, die im Regenerationsreaktor 3 wärmebehandelt worden sind, kann in der Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan im Pyrolysereaktor 6 verwendet werden, da die inerten Feststoffteilchen 5, die zum Pyrolysereaktor 6 zurückgeführt werden, bei einer hohen Temperatur im Regenerationsreaktor 3 wärmebehandelt worden sind. Daher kann der Pyrolysereaktor 6 durch eine weitere Heizvorrichtung geringer erwärmt werden, oder der Pyrolysereaktor 6 muss nicht für die Pyrolyse erwärmt werden.
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Vorteilhafte Wirkungen
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Bei Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens zum Herstellen von Vinylchlorid durch Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Umsetzungsrate verbessert werden, die Produktivität kann verbessert werden durch Verringerung von Unterbrechungen des Reaktionssystems, um Koks zu entfernen, welcher ein Nebenprodukt ist und im allgemeinen auf der Innenwand des Reaktors abgeschieden wird, durch Anfingen des Koks an den Feststoffteilchen und Entfernen des Koks durch Verbrennen. Zusätzlich kann die thermische Effizienz durch Wiederverwendung der thermischen Energie der inerten Feststoffteilchen 5, die im Regenerationsreaktor 3 verbrannt worden sind, im Pyrolysereaktor 6 verbessert werden, und daher kann der Pyrolysereaktor 6 geringer durch eine weitere Heizvorrichtung erwärmt werden, oder der Pyrolysereaktor 6 muss nicht für die Pyrolyse erwärmt werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die obigen und weiteren Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Beschreiben von beispielhaften Ausführungsformen derselben im größeren Detail unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung offensichtlicher, in der:
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1 ein schematisches Diagramm ist, das eine Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Beste Ausführungsform zum Durchführen der Erfindung
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung im weiteren Detail unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele beschrieben. Diese Beispiele sind lediglich zu Veranschaulichungszwecken und sind nicht beabsichtigt, um den Umfang der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
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Beispiel 1
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1,2-Dichlorethan, das auf 260°C vorerwärmt wurde, wurde zu einer Mischkammer 2 geliefert und mit Silikasand (Kanto Chem.) 5 hoher Temperatur mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 120 bis 230 μm, der aus einem Regenerationsreaktor 3 geliefert wurde, vermischt. Die Temperatur des Bodenbereichs eines Pyrolysereaktors 6 war 600°C, und eine Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan wurde initiiert, während die Mischung zu einem oberen Bereich im Pyrolysereaktor 6 floss. Die Menge des 1,2-Dichlorethans 1, die durch den Pyrolysereaktor 6 geliefert wurde, war 5,82 g/min, die Menge an zirkulierten Silikateilchen 5 war 22,9 g/min, und die Geschwindigkeit des 1,2-Dichlorethans im Pyrolysereaktor 6 war 2,16 m/s. Die Innentemperatur in der Nähe des Auslasses des Pyrolysereaktors 6 war 550°C. Die erzeugten Gase, nicht umgesetzte Gase und Silikateilchen 5, auf denen Koks abgeschieden ist, wurden zu einem ersten Separator 7, der mit dem Auslass des Pyrolysereaktors 6 verbunden ist, abgegeben.
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Die Gase und die Silikateilchen wurden unter Verwendung eines Cyclons abgetrennt, und die Gase und die Silikateilchen wurden zu einer Außenseite des Pyrolysereaktors 6 freigegeben und dann abgekühlt und abgetrennt. Daher wurde reines Vinylchlorid erhalten. Die Silikateilchen 5, auf denen Koks abgeschieden wurde, wurden zum Regenerationsreaktor 3 durch eine Feststoffteilchentransferleitung 9 geliefert, die mit dem Regenerationsreaktor 3 verbunden war. Stickstoff wurde in die Feststoffteilchentransferleitung 9 injiziert, um zu • verhindern, dass die in dem Pyrolysereaktor 6 erzeugten Gase in den Regenerationsreaktor 3 fließen, während die Silikateilchen 5 transferiert werden. Methangas wurde durch einen Methaneinlass 14 mit der Geschwindigkeit von 4,42 g/min injiziert, und Luft wurde durch einen Lufteinlass 10 mit der Geschwindigkeit von 73,62 g/min injiziert. Dann wurden die injizierte Luft, Methan und Silikateilchen 5 in dem Regenerationsreaktor 3 durch einen Luftverteiler 11 aufgeschwimmt, und der Regenerationsreaktor 3 wurde erwärmt. Die Innentemperatur des erwärmten Regenerationsreaktors war 740°C. Abgase, die durch Verbrennen vom Koks im Regenerationsreaktor 3 erzeugt wurden, und zerstreute kleine Teilchen wurden in einem zweiten Separator 12 entfernt und durch einen Abgasauslass 13 abgegeben. Von Koks befreite Hochtemperatursilikateilchen 5 wurden zum Pyrolysereaktor 6 zurückgeführt, während Stickstoff in den Feststoffteilcheneinlass 4 injiziert wurde. Das Verfahren wurde wiederholt.
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Beispiel 2
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Vinylchlorid wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Innentemperatur des Pyrolysereaktors 6 615°C und die Menge der zirkulierten Silikateilchen 5 15,7 g/s war.
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Beispiel 3
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Vinylchlorid wurde auf die gleiche Art und Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, außer dass die Innentemperatur des Pyrolysereaktors 6 650°C war.
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Vergleichsbeispiel 1
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Eine Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan wurde in einem herkömmlichen Ofen durchgeführt, das heißt einem Rohrreaktor unter Verwendung eines bekannten Verfahrens (Ulmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage, 1986, Band 6, 287–289) bei 490°C, wobei Feststoffteilchen nicht zugefügt wurden und ein Regenerationsreaktor nicht installiert war.
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Die in Beispielen 1 bis 3 und Vergleichsbeispiel 1 erhaltenen Produkte wurden abgekühlt und getrennt, und die Menge wurde analysiert. Die Umsetzungsrate wurde unter Verwendung der Formel 1 unten berechnet.
Formel 1 Umsetzungsrate = (Gewicht an injiziertem 1,2-Dichlorethan – Gewicht an nicht umgesetztem 1,2-Dichlorethan)/(Gewicht an injiziertem 1,2-Dichlorethan) × 100
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Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1
| | Beispiel | Beispiel 2 | Beispiel 3 | Vergleichsbeispiel |
| Reaktionstemperatur (°C) | 600 | 615 | 650 | 490 |
| Injizierte EDC-Menge (g/min) | 5,82 | 5,82 | 5,82 | 1,00 |
| Verweilzeit von EDC (sec) | 2 | 2 | 2 | 18 |
| Feststoffteilchen | Silika | Silika | Silika | keine |
| Feststoffteilchenzirkulationsmenge (g/s) | 22,9 | 25,7 | 22,9 | - |
| Restorationstemperatur (°C) | 740 | 740 | 740 | - |
| Injizierte Luftmenge (g/min) | 73,62 | 70,26 | 73,62 | - |
| Injizierte Methanmenge (g/min) | 4,42 | 4,22 | 4,42 | - |
| Umsetzungsrate | 98,4 | 99,6 | 99,8 | 56,5 |
| Vinylchlorid (Gewicht (g/min)/mol-Fraktion) | 2,840/0,390 | 2,609/0,356 | 2,401/0,335 | 0,334/0,340 |
| EDC (Gewicht (g/min)/mol-Fraktion) | 0,093/0,008 | 0,023/0,002 | 0,011/0,001 | 0,435/0,280 |
| Chlorwasserstoff (Gewicht (g/min)/mol-Fraktion) | 2,290/0,538 | 2,380/0,558 | 2,426/0,570 | 0,201/0,350 |
| Koks (Gewicht (g/min)/mol-Fraktion) | | | | 0,001/0,019 |
| Nebenprodukt (Gewicht (g/min)/mol-Fraktion) | 0,586/0,061 | 0,793/0,083 | 0,730/0,076 | 0,029/0,001 |
| Im Regenerationsreaktor entfernte Koksmenge (Gewicht (g/min)/mol-Fraktion) | 0,011/0,003 | 0,015/0,001 | 0,066/0,018 | - |
EDC = 1,2-Dichlorethan
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Wie in Tabelle 1 gezeigt, war die Umsetzungsrate der Vorrichtung zum Herstellen von Vinylchlorid durch Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan gemäß der vorliegenden Erfindung größer als 98%, was in beachtenswerter Weise höher ist als diejenige für herkömmliche Vorrichtungen mit 50 bis 60%.
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Zusätzlich kann die Pyrolyse glatt bei einer hohen Temperatur von 600°C oder höher ohne Unterbrechung des Reaktionssystems durch Entfernen von Koks durch Verbrennen durchgeführt werden.
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Bei Verwendung der Vorrichtung und des Verfahrens zum Zirkulieren von Feststoffteilchen im Reaktionssystem beim Herstellen von Vinylchlorid durch Pyrolyse von 1,2-Dichlorethan kann die Umsetzungsrate in beachtenswerter Weise verbessert werden, die Menge an Koks, welcher ein Nebenprodukt der Pyrolyse ist und im allgemeinen auf der Innenwand des Reaktors erzeugt wird, kann durch Anfügen des Kokses auf den Feststoffteilchen und Entfernen des Kokses durch, Verbrennen abgesenkt werden, und die thermische Effizienz kann durch Zirkulieren der Feststoffteilchen, die bei einer hohen Temperatur im Regenerationsreaktor wärmebehandelt wurden, in dem Reaktor und durch Wiederverwendung der thermischen Energie verbessert werden.
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Während die vorliegende Erfindung insbesondere unter Bezugnahem auf beispielhafte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, wird es von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden, dass zahlreiche Änderungen der Form und der Details hierin durchgeführt werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche definiert werden, abzuweichen.