DE2913004A1 - Verfahren zur rueckgewinnung von pyrolyseenergie bei der herstellung von vinylchlorid durch unvollstaendige thermische spaltung von 1,2-dichloraethan - Google Patents
Verfahren zur rueckgewinnung von pyrolyseenergie bei der herstellung von vinylchlorid durch unvollstaendige thermische spaltung von 1,2-dichloraethanInfo
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Description
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- Verfahren zur Rückgewinnung von Pyrolyseenergie bei
- der Herstellung von Vinylchlorid durch unvollständi ge thermische Spaltung von 1,2-Dichloräthan Die Herstellung von Vinylchlorid durch unvollständige thermische Spaltung von 1,2-Dichloräthan in einem Pyro lyseofen ist z.B. aus den DE-PS 857 957 und 899 191 sowie der US-PS 2 724 006 und der GB-PS 938 824 bekannt. Die gasförmigen Reaktionsprodukte der Pyrolyse, überwiegend Vinylchlorid, Chlorwasserstoff und nicht umgesetztes 1,2-Dichloräthan, welche den Pyrolyseofen bei Tempern turen von bevorzugt 4800 bis 5400C unter einem Druck von 15 bis 25 bar und mit einem Wärmeinhalt von 0,3 bis 0,4 Giga-Joule (GJ) ae 100 kg gewonnenes Vinylchlorid verlassen, wurden bisher hinter dem Pyrolyseofen in ein Quenchsystem mit direkter Kühlung (z.B. gemäß GB-PS 938 824) oder durch einen Kühler mit indirekter Kühlung (z.B. gemäß US-PS 2 724 006 oder 3,476,955) geleitet, wobei durch Wärmeabfuhr Total- oder Teilkondensation eintritt.
- Die Spaltgase stellen infolge ihres Gehalts an Chlorwasserstoff und Kohlenstoffteilchen sowie wegen ihrer hohen Temperaturen und Drucke ein aggressives Medium dar, dessen Wärmeinhalt bisher ungenutzt an das Kühlmedium abgegeben wurde.
- Die kondensierten Spaltgase werden einer Destillationsstraße zugeführt, worin die Auftrennung in die einzelnen Bestandteile erfolgt. Die Destillationsstraße besteht aus Kolonnen, in denen nacheinander der Chlorwasserstoff, das Vinylchlorid und die unter und über 83,70C (1011 mbar) siedenden Verunreinigungen vom nicht umgesetzten 1,2-Dichloräthan abgetrennt werden (Leichtsieder- und Hochsiederkolonne). Wie die US-PS 3,476,955 zeigt, kann auf eine Leichtsiederkolonne auch verzichtet werden.
- t'berraschenderweise wurde nun festgestellt, daß gemäß der Erfindung die für die Spaltung von 1,2-Dichloräthan aufgewendete Wärmemenge - soweit sie als Wärme inhalt der Spaltgase auftritt - nutzbringend zurückgewonnen werden kann, indem man damit die Destillationskolonnen für die Auftrennung der eigenen Spaltprodukte beheizt. Zu diesem Zweck wird das Spaltgas zuerst einem Wärmetauscher zugeführt, der mantelseitig mit einem Wärmeübertragungsmittel beaufschlagtwird. Dieses Wärmeübertragungsmittel zirkuliert im geschlossenen Kreislauf zwischen dem oder den Umlaufverdampfern einer oder mehrerer Destillationskolonnen und dem Mantelraum des Wärmetauschers. Somit können mehrere Umlaufverdampfer mit Hilfe des einen Wärmetauschers beheizt werden. Praktisch übernimmt also ein produktseitig mit Spaltgas beschickter Wärmetauscher die Beheizung eines oder mehrerer Umlaufverdampfer für die Chlorwasserstoff-, Vinylchlorid-, Leichtsieder- oder Hochsiederkolonne.
- ttberraschenderweise wurde weiterhin festgestellt, daß die gefährlichen Eigenschaften des wärmeabgebenden Spaltgases, besonders die hohe Temperatur und die mitgeführten Kohlenstoffteilchen, das Betreiben eines Wärmetauschers nicht ausschließen.
- Der im Spaltgasstrom mitgeführte Kohlenstoff scheidet sich nur in geringem Maße im Wärmetauscher ab und seine Isolationswirkung kann wegen der hohen Temperaturdifferenz zwischen Produkt- und Mantelseite vernachlässigt werden. Allerdings muß die Reaktion im Spaltofen so geführt werden, daß wenig Ruß erzeugt wird. Dies wird dadurch erreicht, daß man das zur Spaltung vorgesehene 1 2-Dichloräthan dem Ofen gasförmig zuführt.
- Der als Heizung für die Umlaufverdampfer wirkende Wärmetauscher ist zweckmäßig so gebaut, daß das Spaltgas als wärmeabgebendes Fluid durch die Rohre geführt und das wärmeaufnehmende Fluid, d.h. das Wärmeübertragungsmittel, innerhalb des Mantels um die Rohre geleitet wird Man kann Rohrbünde Iwärmeaustaus cher oder besser noch Einrohrapparate einsetzen, deren Rohrführung mäanderförmig in einem Gehäuse angeordnet ist.
- Im einzelnen betrifft die Erfindung nunmehr ein Verfahren zur Rückgewinnung von Pyrolyseenergie bei der Herstellung von Vinylchlorid durch unvollständige thermische Spaltung von der Spaltzone gasförmig zugeführtem 1,2-Dichloräthan, wobei man die unter Druck stehenden heißen Spaltgase kühlt und nacheinander in mehreren Destillationszonen zur Entfernung von Chlorwasserstoff, Vinylchlorid, ggf. Leichtsiedern und von Hochsiedern unter Rückgewinnung des nicht umgesetzten 1,2-Dichloräthans in ihre Bestandteile auftrennt, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß man die heißen Spaltgase in einem Wärmetauscher kühlt, der mantel seitig von einem im Kreislauf vom Umlaufverdampfer mindestens einer Destillationszone herangeführtem Ntrmeübertragungsmittel durchströmt wird und dabei im Warmaustausch den Umlaufverdampfer mindestens einer Destillationszone beheizt.
- Als Wärmeübertragungsmittel setzt man vorzugsweise Wasser ein.
- Bevorzugt durchströmt das vom Umlaufverdampfer einer Destillationszone als Wärmeübertragungsmittel herangeführte Wasser den Wärmetauscher mantelseitig unter einem Druck von 5 - 20 bar mit etwa Siedetemperatur, verdampft infolge Wärmeaufnahme seitens der Spaltgase und strömt dampfförmig zum Umlaufverdampfer der Destillationszone zurück.
- Statt Wasser kann man als Wärmeübertragungsmittel auch ein für diesen Zweck bekanntes Handelsprodukt mit im Vergleich zu Wasser niedrigerem Dampfdruck und höherer kritischer Temperatur (>374,10C) einsetzen.
- Als Wärmeübertragungsmittel können die in Römpps Chemie-Lexikon 6. Auflage, Spalten 7055 - 7056, 7. Auflage, Seite 3863 sowie in W. Wagner, Wärmeträgertechnik mit organischen Medien, 3. Auflage (1977), Technischer Verlag Resch KG, 8032 Gräfelfing, genannten Stoffe verwendet werden, so z.B. flüssiges Natrium, Natrium/Kalium-Legierungen, Quecksilber, Rosesches und Woodsches Metall, Salzschmelzen, z.B. eutektische Gemische aus KN03, NaN03 und NaN02, Wärmeübertragungsöle auf der Basis von Siliconen, Biphenylen, Diphenyläthern, Diphenylmetha nderivaten, aliphatischen Mineralölen, Polyalkylengiykolen, Diphenyloxid, Ditolyläthern. Bewährt hat sich besonders Marlotherm(R)S; (R) = eingetragenes Warenzeichen der Chemische Werke Hüls AG, Marl. Es hat einen Siedepunkt von 390 0C und besteht nach Römpps Chemie-Lexikon, 7. Auflage (1974), Seite 2075,sowie nach W. Wagner,a.a.O. Seite 61, aus einem Gemisch isomerer Dibenzylbenzole.
- Die heißen Spaltgase durchströmen den Wärmetauscher produktseitig vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/s.
- Das Spaltgas ist nach Verlassen des Wärmetauschers im allgemeinen noch zu heiß, um in die Destillationskolonne zur Abtrennung von Chlorwasserstoff eingeleitet zu werden.
- Man führt die Spalt gase daher noch durch ein Quenchsystem, worin sie mit im Kreislauf geführtem, verflüssigten Spaltgas gewaschen und gekühlt werden, wobei die Verunreinigungen an festem Kohlenstoff in die Flüssigphase gelangen und abfiltriert werden können. Diese Quenche kann wesentlich kleiner als üblich sein, da ihr ein Wärmetauscher vorgeschaltet ist.
- Beispiel 1 Man arbeitet gemäß dem Fließschema der Figur 1.
- Uber Leitung (1) wird dem mit Brenngas aus Leitung (2) beheizten Spaltofen (3) 1,2-Dichloräthan gasförmig zugeführt.
- 38 000 kg/h Spaltgas verlassen den Spaltofen und treten mit einer Geschwindigkeit von 30,6 m/s, einer Temperatur von 510 0C und einem Druck von 21 bar in den Wärmetauscher (4) ein. Dieser Wärmetauscher (4) wird mantelseitig mit über Leitung (5) vom Umlaufverdampfer (6) der Vinylchloridkolonne (7) als wärmeabführendem Kühlmedium herangeführtem Wasser (Temperatur: 2010C), welches unter einem Druck von 16 bis 17 bar steht und bei 2010 bis 2040C verdampft, beschickt. Hierdurch werden die Spaltgase auf 290 0C (18 bar) abgekühlt, während das Kühlmedium in Form von Wasserdampf über Leitung (8) zum Umlaufverdampfer (6) zurückgeführt wird. Auf diese Weise wird im Wärmetauscher (4) eine Wärmemenge von 10,5 GJ/h ausgetauscht, was einer Heizdampfmenge von etwa 5 t/h entspricht, die bisher zum Betreiben der Kolonne (7) erforderlich war.
- Die 290 0C heißen Spaltgase gelangen sodann in die Quenche (9), wo sie direkt mtt gekühltem Kondensat (Temperatur: 55 0C) abgeschreckt und teilkondensiert werden. Ein konstanter Anteil des Kondensats wird über den Kühler (10) im Kreislauf auf den Kopf der Quenche (9) zurückgeführt, während der größere Teine über Leitung (11) in die Chlorwasserstoffkolonne (12) gelangt. Die in der Quenche (9) nicht kondensierten Anteile des Spaltgases werden der Kolonne (12) über Leitung (13) zugeführt.
- Die Kolonne (12) wird mit dem Umlaufverdampfer (14) beheizt. Chlorwasserstoff wird über Leitung (15) abgetrennt.
- Das restliche Kondensat gelangt über Leitung (16) in die Vinylchloridkolonne (7), deren Sumpf mit dem Wärmeaustauscher (4) indirekt in Verbindung steht und von diesem via Umlaufverdampfer (6) beheizt wird. Vinylchlorid wird über Leitung (17) abgetrennt. Das zurückbleibende, nicht umgesetzte Rohdichloräthan wird über die Leitung (18) ohne Zwischenschaltung einer Leichtsiederkolonne airekt der Hochsiederkolonne (19) zugeführt, welche mit Umlauferhitzer (20) beheizt wird. Uber Leitung (21) werden 1+2-Dichloräthan und über Leitung (22) die Hochsieder abgezogen.
- Beispiel 2 Man arbeitet gemäß dem Fließschema der Figur 2 und verfährt somit im wesentlichen wie im Beispiel 1. Das als Kühlmedium dienende Wasser für die mantelseitig- Beschikkung des Wärmetauschers (4) wird jedoch über Leitung (5a) dem Umlaufverdampfer (20) der Hochsiederkolonne (19) entnommen. Dieses Wasser hat eine Temperatur von 1660C und steht unter einem Druck von 7,2 bar. Es siedet bei 165 -1680C und wird dampfförmig über die Leitung (8a) im Kreislauf in den Umlaufverdampfer 20 zurückgeführt. Der Spaltgasstrom wird im Wärmetauscher (4) von 5100 auf 2100C abgekühlt, wobei eine Wärmemenge von 14 GJ/h entsprechend einer Heizdampfmenge von 6,7 t/h ausgetauscht wird.
- Die Hochsieder-Kolonne (19) wird somit nicht mehr durch Heizdampf anlagenfremder Herkunft, sondern über die Leitungen (5a) und (8a) mit Hilfe der Pyrolyseenergie der Spaltgase betrieben. Gegenüber Figur 1 wird jedoch die Vinyl chl oridkolonne (7) jetzt durch den Umlaufverdampfer (6) mit von außerhalb der Anlage herangeführtem EIeizdampf beheizt.
- Beispiel 3 Man arbeitet gemäß dem Fließschema der Figur 3 und verfährt somit im wesentlichen wie im Beispiel 1. Jedoch wird zusätzlich der Umlaufverdampfer (14) der Chlorwassterstoffkolonne (12) über die Leitungen (5b) und (8b) an die Mantelleitungen 5 bzw. 8 des Wrmetauschers (4) angeschlossen. Entsprechend der erforderlichen erhöhten Heizleistung ist der Wärmetauscher (4) vergrößert. Im Wärmetauscher (4) werden die Spaltgase von 5100 auf 2000C abgekühlt. Der gesamte Wärmeaustausch beträgt 13,7 GJ/h entsprechend einer Heizdampfmenge von etwa 6,5 t/h. Der Heizdampf hat eine Temperatur von 180 0C bei 10 bar Druck; 2t/h werden auf den Umlaufverdampfer (14) und 4,5 t/h auf den Umlaufverdampfer (6) verteilt. Die HCl-Kononne (1?) wird demnach nicht mehr durch Heizdampf anlagenfremder Herkunft, sondern über die Leitungen (5b) und (8b) mit Hilfe der Pyrolyseenergie der Spaltgase betrieben.
- Beispiel 4 Man arbeitet gemäß dem Fließschema der Figur 4 und verfährt somit im wesentlichen wie im Beispiel 3. Jedoch wird an den Wärmetauscher (4) als 3. Verbraucher zusätzlich noch der Umlaufverdampfer (20) der Hochsiederkolonne (19) angeschlossen. Uber die Verteilerleitung (5c) wird dem Mantelraum des Wärmetauschers (4) Wasser zugeführt, während über die Verteilerleitung (8c) Heizdampf von 10 bar und 1800C in die Umlaufverdampfer (14), (6) und (20) strömt. über Leitung (23) kann zusätzlich benötigter Heizdampf aus einem fremden Netz eingespeist werden, während über Leitung (24) eine entsprechende Menge Wasser aus dem Kreislauf ausgeschleust werden kann.
- Beispiel 5 Man arbeitet gemäß dem Fließschema der Figur 1 und somit im wesentlichen wie im Beispiel 1. Jedoch wird der Wärmetauscher (4) mantelseitig mit über Leitung (5) vom Umlaufverdampfer (6) der Vinylchloridkolonne (7) als wärmeabführendem Kühlmedium herangeführtem Marlotherm(R)S (220 m3/h; 1900C) beschickt.
- Hierdurch werden die Spaltgase auf 2900C (18bar) abgekühlt, während das Kühlmedium auf 220 0C aufgeheizt über Leitung (8) zum Umlaufverdampfer (6) zurückgeführt wird.
- Auf diese Weise wird im Wärmetauscher (4) eine Wärmemenge von 10,5 GJ/h ausgetauscht, was einer Heizdampfmenge von etwa 5 t/h entspricht, die bisher zum Betreiben der Kolonne (7) erforderlich war.
- Leerseite
Claims (5)
- Verfahren zur Rückgewinnung von Pyrolyseenergie bei der Herstellung von Vinylchlorid durch unvollständige thermische Spaltung von 1,2-Dichloräthan Patentansprüche: Verfahren zur Rückgewinnung von Pyrolyseenergie bei der Herstellung von Vinylchlorid durch unvollständige thermik scheSpaltungvon der Spaltzone gasförmig zugeführtem 1,2-Dichloräthan, wobei man die unter Druck stehenden heißen Spaltgase kühlt und nacheinander in mehreren Destillationszonen zur Entfernung von Chlorwasserstoff, Vinylchlorid, ggf. Leichtsiedern und von Hochsiedern unter Rückgewinnung des nicht umgesetzten 1,2-Dichloräthans in ihre Bestandteile auftrennt, dadurch gekennzeichnet, daß man die heißen Spaltgase in einem Wärmetauscher kühlt, der mantelseitig von einem im Kreislauf vom Umlaufverdampfer mindestens einer Destillationszone herangeführtem Wärmeübertragungsmittel durchströmt wird und dabei im Wärmeaustausch den Umlaufverdampfer minder stens einer Destillationszone beheizt.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Wärmeübertragungsmittel Wasser einsetzt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Umlaufverdampfer einer Destillationszone herangeführte Wärmeübertragungsmittel Wasser ist, das den Wärmetauscher mantelseitig unter einem Druck von 5 bis 20 bar mit etwa Siedetemperatur durchströmt, infolge Wärmeaufnahme seitens der Spaltgase verdampft und dampfförmig zum Umlaufverdampfer der Destillationszone zurückströmt.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Wärmeübertragungsmittel ein für diesen Zweck bekanntes Handelsprodukt mit im Vergleich zu Wasser niedrigerem Dampfdruck und höherer kritischer Temperatur ()-374,70C) einsetzt.
- 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die heißen Spaltgase den Wärmetauscher produktseitig mit einer Geschwindigkeit von mindestens 20 m/s durchströmen.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3147310A1 (de) * | 1981-11-28 | 1983-06-01 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur rueckgewinnung von waerme bei der herstellung von vinylchlorid durch spaltung von 1,2-dichlorethan |
| DE3630162A1 (de) * | 1985-09-05 | 1987-03-05 | Snam Progetti | Verfahren zum herstellen von monomerem vinylchlorid durch kracken von dichlorethan und hierfuer geeignete anlage |
| DE102013000325A1 (de) * | 2013-01-10 | 2014-07-10 | Thyssenkrupp Uhde Gmbh | Verfahren zur Wärmerückgewinnung in Vinylchlorid-Monomeranlagen oder im Anlagenverbund Dichlorethan / Vinylchlorid und dafür geeignete Vorrichtung |
-
1979
- 1979-03-31 DE DE19792913004 patent/DE2913004A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3147310A1 (de) * | 1981-11-28 | 1983-06-01 | Basf Ag, 6700 Ludwigshafen | Verfahren zur rueckgewinnung von waerme bei der herstellung von vinylchlorid durch spaltung von 1,2-dichlorethan |
| DE3630162A1 (de) * | 1985-09-05 | 1987-03-05 | Snam Progetti | Verfahren zum herstellen von monomerem vinylchlorid durch kracken von dichlorethan und hierfuer geeignete anlage |
| DE102013000325A1 (de) * | 2013-01-10 | 2014-07-10 | Thyssenkrupp Uhde Gmbh | Verfahren zur Wärmerückgewinnung in Vinylchlorid-Monomeranlagen oder im Anlagenverbund Dichlorethan / Vinylchlorid und dafür geeignete Vorrichtung |
| WO2014108159A1 (de) | 2013-01-10 | 2014-07-17 | Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag | Verfahren zur wärmerückgewinnung in vinylchlorid-monomeranlagen oder im anlagenverbund dichlorethan/vinylchlorid und dafür geeignete vorrichtung |
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