Дмитриев, Юрий Константинович. Малоотходная технология процесса оксихлорирования этилена

Краткое описание

Дмитриев, Юрий Константинович. Малоотходная технология процесса оксихлорирования этилена : диссертация ... кандидата технических наук : 05.17.04.- Москва, 2000.- 144 с.: ил. РГБ ОД, 61 01-5/261-6

ЗАО «Каустик» (г.Стерлитамак)
Дмитриев Юрий Константинович
Малоотходная технология процесса оксихлорирования этилена
05.17.04. Технология продуктов тяжелого (или основного) органического синтеза
Диссертация
на соискание ученой степени кандидата технических наук
%
Научные руководители:

Доктор технических наук
Я.М. Абдрашитов Кандидат химических наук
М.Р.Флид
Москва, 2000 год 
Оглавление
Стр.
Введение 3
1. Литературный обзор 5
1.1. Оксихлорирование этилена 5
1.2. Гидродехлорирование хлорзамещенных углеводородов 41
2. Постановка задачи исследования 51
3. Методика проведения экспериментов и анализов 52
3.1. Методика проведения экспериментов и анализов процесса оксихлорирования этилена 52
3.2. Методика проведения опытов по гидродехлорированию хлоруглеводородов, входящих в состав отходов производства винилхлорида 57
4. Результаты и их обсуждение 62
4.1. Изучение закономерностей процесса окислительного хлорирования этилена с использованием концентрированного кислорода в качестве окислителя и выбор оптимального катализатора 62
4.2. Исследование процесса переработки хлорорганических отходов производ¬ства винилхлорида методом каталитического гидродехлорирования 79
4.3. Расчет режимов работы промышленного реактора оксихлорирования этилена.
Оценка влияния гидродинамических условий 103
5. Принципиальная технологическая схема процессов оксихлорирования
этилена и гидродехлорирования хлорорганических отходов 119
6. Основные результаты промышленной эксплуатации
процесса оксихлорирования этилена 126
7. Выводы 132
8. Литература 133
з
Введение.
Винилхлорид относится к наиболее многотоннажным продуктам органического синтеза. Его мировое производство в 1999 г. достигло 27 млн. тонн. До 95% всего производимого винилхлорида используется для получения поливинилхлорида - одного из важнейших полимерных материалов. Остальной винилхлорид идет на получение различных виниловых сополимеров.
По объему производства полимерных материалов поливинилхлорид занимает второе место после полиэтилена, что доказывает его важнейшую роль в инфраструктуре мирового промышленного производства.
Наиболее крупными производителями винилхлорида и поливинилхлорида в мире являются США - 5 млн.т/год, Япония - 2,1 млн.т/год, Германия - 1,8 млн.т/год. Это подтверждает важность поливинилхлорида как крупного экономического фактора промышленного развития.
Динамика роста производства поливинилхлорида имеет выраженную позитивную тенденцию, причем наиболее явно это проявляется в странах Восточной Европы, включая Россию и страны СНГ.
Согласно прогнозам до 2003-2005 г.г. ежегодное увеличение объемов потребления поливинилхлорида в мире составит, в среднем, 5,3 %, причем в странах Восточной Европы этот рост будет еще более значительным.
При данной динамике роста спроса в мире ожидается ежегодный ввод 2-3 новых установок получения винилхлорида и поливинилхлорида.
С учетом роста потребности в поливинилхлориде в России на период до 2005 года до 1 млн. тонн в год чрезвычайно актуальным является создание производств винилхлорида большой мощности (120-250 тыс.т/год) по сбалансированной схеме на основе относительно дешевого этилена.
Окислительное хлорирование этилена является ключевой стадией сбалансированного процесса, т.к. на ней за счет утилизации всего хлористого водорода со стадии получения винилхлорида образуется также дополнительное количество дихлорэтана. Технологически наиболее целесообразным является проведение процесса оксихлорирования этилена в псевдоожиженном слое катализатора с использованием концентрированного кислорода в качестве окислителя. При осуществлении этого
процесса в промышленных масштабах существенно увеличивается селективность образования дихлорэтана и снижается, по сравнению с "воздушным" процессом, количество газовых выбросов.
Для создания промышленного процесса оксихлорирования этилена с использованием кислорода в качестве окислителя необходимо осуществить выбор оптимального катализатора, исследование условий его эксплуатации, расчет и создание промышленного реактора. Актуальность работы подтверждается тем, что до 1997 г. Россия не располагала современным промышленным процессом оксихлорирования этилена с использованием кислорода.
Характерной особенностью этого процесса является накопление в системе оксидов углерода, которые могут оказывать влияние на селективность образования целевого продукта - 1,2-дихлорэтана. Исследование закономерностей этих взаимодействий является необходимой составной частью создания промышленного процесса.
Для создания экологически безопасного процесса весьма важным является также решение проблемы квалифицированной утилизации хлорорганических отходов производства вини л хлорид а и, в частности, процесса оксихлорирования этилена, В производстве винилхлорида образуется 30-40 кг/т продукта хлорорганических отходов, содержащих, в основном, хлорированные углеводороды Сг. Одним из наиболее рациональных способов их переработки может являться метод каталитического гидродехлорирования с получением этилена и хлористого водорода, возвращаемых затем на стадию окислительного хлорирования этилена. Наиболее серьезной проблемой при создании процесса является выбор селективного и стабильного катализатора, обладающего достаточной активностью для переработки 1,2-дихлорэтана и 1,1,2- трихлорэтана как основных компонентов отходов. Разработка и внедрение технологии каталитического гидродехлорирования отходов позволит снизить их количество на 50¬60% и полностью использовать в процессе полученные продукты.
Целью настоящей работы является создание малоотходной технологии каталитического процесса оксихлорирования этилена в псевдоожиженном слое катализатора с использованием концентрированного кислорода и процесса переработки хлорорганических отходов методом каталитического гидродехлорирования с утилизацией образующихся этилена и хлористого водорода в процессе оксихлорирования этилена.

Список литературы

5. Выводы
1. Исследованы основные закономерности процесса оксихлорирования этилена в псевдоожиженном слое катализатора с использованием концентрированного кислорода в качестве окислителя. Показано, что оксиды углерода образуются в результате окисления как этилена, так и дихлорэтана. Определены параметры процессов глубокого окисления.
2. Исследованы закономерности выбора катализатора процесса оксихлорирования этилена, позволяющего повысить селективность образования 1,2-дихлорэтана за счет ре-гулирования соотношения С02/С0. Показано, что наилучшим образом указанным требо¬ваниям отвечают катализаторы с минимальным содержанием меди на внешней поверхно¬сти зерна. Показано, что активность катализатора в основной реакции оксихлорирования этилена коррелирует с его активностью в реакции окисления СО до СО?.
3. Предложена схема образования побочных хлорорганических соединений, в ча-стности, хлораля, в процессе оксихлорирования этилена.
4. Показано, что никель-хромовый катализатор наиболее селективен в реакциях получения этилена гидродехлорированием 1,2-дихлорэтана и 1,1,2-трихлорэтана. Иссле¬дованы основные кинетические и технологические закономерности реакций. Установлено, что скорость реакции гидро дехлорирования 1,2-дихлорэтана описывается уравнением первого порядка по водороду. Предложены маршруты последовательных превращений исходных и промежуточных продуктов.
5. На основании полученных результатов проведен расчет промышленного реакто-ра и оптимальных материальных потоков процесса оксихлорирования этилена с использо¬ванием кислорода в качестве окислителя.
6. Показана принципиальная возможность промышленной реализации процесса ка-талитического гидродехлорирования отходов производства винилхлорида с преимущест¬венным получением этилена и винилхлорида.
7. Разработана принципиальная технологическая схема процессов оксихлорирова-ния этилена и гидродехлорирования хлорорганических отходов с передачей образующих¬ся этилена и хлористого водорода на стадию оксихлорирования этилена.
8. Впервые в России создан промышленный процесс оксихлорирования этилена с использованием концентрированного кислорода мощностью 120 тыс.т дихлорэтана в год в структуре производства винилхлорида по сбалансированной схеме. Результаты исследо¬ваний подтверждены данными промышленной эксплуатации.