CH573879A5 - Dichloroethane prodn from ethylene and chlorine - - with high-temp and low-temp stages - Google Patents

Description

  
 



   La presente invenzione riguarda un procedimento per la preparazione di dicloroetano.



   Il dicloroetano è un prodotto molto utile nella tecnica sia come solvente, sia come   intermedio      nella    preparazione di prodotti chimici di grande interesse come ad esempio il cloruro di vinile e l'etilendiammine.



   Secondo un procedimento noto nella tecnica si prepara il dicloroetano alimentando un flusso gassoso costituito da etilene, acido cloridrico cd ossigeno, o un gas   contenente    ossigeno molecolare, su un catalizzatore solido di ossiclorurazione.



   Secondo un'altra tecnica nota il dicloroetano viene ottenuto   allmentando    etilene e cloro gassosi in un mezzo liquido essenzialmente costituito da dicloroetano,   operando    a bassa temperature, oppure a temperatura elevata, detto mezzo contenendo un catalizzatore di alogenazione.



   Nel caso in cui si opera a temperatura elevata il calore della reazione viene asportato mantenendo   all'ebollizione    il mezzo di reazione.



   Più io particolare si opera alla temperatura di ebollizione del mezzo di reazione, senza applicazione di sovrapressione   estema,    ed i vapori di dicloroetano che si svolgone vengono condensati.



   Detto condensato viene in parte riciclato nell'ambiante di reazione, la parte rimanente essendo scaricata e quindi sottoposta a frazionamento per il recupero di dicloroetano di elevata purezza.



   Tale modo di procedere   prcscnta    vari vantaggi. Anzitutto si realizza un facile controllo delle condizioni di reazione, in   particolare    della temperatura che viene mantenuta costante ai valori di ebollizione del mezzo di reazione.



   Inoltre la frazione di dicloroetano, scaricata dal reattore di alogenazione, che viene sottoposta al   frazionamento,    non necessita di alcun preventivo trattamento particolare, per cui risulta notevolmente semplificato   ii    procedimento stesso.



   Lo svantaggio fondamentale   dcl    procedimento descritto consiste nelle rese relativemente basse   m    dicloroetano e   cio    a causa della formazione di prodotti a più elevato grado di clorurazione.



   Nei procedimenti a bassa   tcmperatura    si opera a valori inferiori a   quelii    di ebollizione   dcl    mezzo   di    reazione, ed il calore svolto in clorurazione viene asportato mediante scambiatori di calore posti internamente alla massa di reazione oppure esternamente al reattore.



   Più in   particolare    in tali procedimenti la temperatura viene mantenuta a valori nell'intervallo da 0  a 40 C e normalmente si ricicla la massa di reazione attraverso uno scambiatore di   caiore.   



   Tale modo di   procedere    presenta essenzialmente i vantaggi relativi alla produzione di dicloroetano di purezza   piü    elevata che non nei   prooedimcnti    in cui si opera a temperatura elevata.



     Tnfatti    clorurando   l'ctilene    a bassa temperatura viene sostanzialmente evitata la formazione di prodotti a più elevato grado di clorurazione.



   Gli svantaggi di tale procedimento   consistono    negit onerosi trattamenti ai quali viene sottoposto il dicloroetano che viene scaricato dall'ambiente di reazione.



   Infatti dalla frazione scaricata deve essere preventivamente separato il catolizzatore di alogenazione, normalenete costituito da cloruro ferrico, per mezzo di un trattamento   alcalino.    Si esegue quindi un lavaggio con acqua fino a neu   tralitt    e solamente dopo   disidratazione    è possibile sottoporre tale frazione a frazionamento allo scopo di ottenere dicloroetano ad elevata purezza.



   Si è   ora ftovato    che è possibile evitare gli inconvenienti descritti nella preparazione del dicloroetano mediante i procodimenti in cui etilene e cloro gassosi vengono alimentati in un mezzo di reazione liquido essenzialmente costituito da dicloroetano, detto mezzo contenendo un catalizzatore di alogenazione.



   La presente invenzione si basa essenzialmente sulla scoperta che nei procedimenti in cui viene preparato il dicloroetano per reazione di etilene con cloro a temperatura elevata, viene praticamente evitata la formazione di prodotti a più elevato grado di clorurazione, quando nel mezzo di   rea-    zione liquido venga mantenuta una quantità sostanziale di etilene in forma libera.



   Pertanto   ii    procedimento delia presente invenzione per la preparazione di dicloroetano mediante reazione di etilene con cloro à caratterizzato dell'alimentare in un primo stadio di reazione etilene e   cioro    gassosi in un mezzo di reazione liquido, bollente, costituito   essenzialmente    da dicloroetano e   contcnente    un catalizzatore di clorurazione la   quantitt    di cloro alimentata in detto stadio essendo tale da provocare la   conversione    di almeno il 17% dell'etilane alimentata, dal raffreddare i gas uscenti da detto stadio in modo da separare il dicloroetano dall'etilene inalterata;

   dal recuperare tale dicloroetano et dal sottoporlo a rettifica;dall'alimentare l'etilene non reagita in un secondo stadio di reazione contenente un mezzo di reazione liquido, mantenuto a temperature da   o    a 400C, costituito essenzialmente da dicloroetano e contenente un catalizzatore di clorurazione, Ja quantità di cloro alimentata in tale stadio essendo tale da provocare la conversione praticamente completa dell'etilene; dal riciclare il   prodofto    delta reazione dal secondo stadio al primo stadio di reazione.



   Nei due stadi di reazione si procede inoltre in presenza di un catalizzatore di alogenazione che   preferibilniente    e   Co-    stituito dal cloruro ferrico.



     Faccndo      riferimcnto    alla allegata fig. 1, viene indicato con 1 il reattore di clorurazione nei quale l'etilene viene parzialmente   convertito    in dicloroetano, mentre con i viene indicato il reattore nel quale awiene il completamento della conversione dell'etilene in dicloroetano.



   Più in particolare al piede   dcl    reattore 1   viene    alimentato un flusso di etilene gassoso attraverso la linea 4 ed un flusso di cloro gassoso attraverso la linea 3.



   Il reattore 1 contiene un mezzo di reazione liquido,   Co-    stituito essenzialmente da dicloroetano, detto mezzo contenendo un catalizzatore come cloruro ferrico, cloruro rameico od altri in   quantitt    da 0,05 fino a circa 3   gr./litro.   



   Tra questi catalizzatori à preferito il cloruro ferrico.



   Inoltre nel reattore 1 si opera Ja   cloiurazione    dell'etilene senza applicazione di una sovrapressione esterna, alla temperatura di ebollizione del mezzo liquido di reazione.



   Costituisce un aspetto fondamentale del procedimento della presente invenzione il mantenere nel primo stadio di clorurazione una   quantitt    sostanziale di etilene in forma libera.



   In pratica al reattore 1, attraverso la linea 4 si alimenta etilene e si provoca la trasformazione di tale etilene in dicloroetano in quantità non inferiore al 17% rispetto all'alimentazione e preferibilmente in quantità da 17 a 50%.



   A questo scopo,   nella    forma preferita, si alimenta al reattore 1, attraverso la linea 3 il cloro   in    quantità inferiore rispetto a quella stechiometricamente necessaria a trasformare l'etilene in dicloroetano, e si provoca la   convcrsione    totale del cloro alimentato in detto stadio della reazione.

 

   Ovviamente in questo caso la   quantitt    di cloro   allmentato    al reattore 1   sart    tale da consentire Ja trasformazione del   l'etilene    neue   perccntuali    che sono state   precedentemente    definite, la frazione di cloro necessaria per il   completamento    della reazione essendo alimentata al secondo stadio di   rea-    zione (reattore 2).



   Nel primo stadio delta reazione il controllo   dcl    calore di reazione avviene per ebollizione del mezzo di reazione ed i  vapori che si liberano dalla massa, costituiti   essenzialmente    da dicloroetano ed etilene vengono prelevati alla testa del reattore 1, attraverso la linea 5 e quindi convogliati al separatore 7 dopo raffredamento per passaggio attraverso lo   scambiatore    6. In 7 si ha la separazione dei   prodbtti    normalmente liquidi che sono costituiti essenzialmente da dicloroetano. Tali prodotti liquidi vengono prelevati attraverso la linea 8,   scaricati    attraverso la linea 10 e sottoposti a rettifica per la produzione di dicloroetano ad elevata   purczza.   



   Eventualmente una parte dei prodotti della reazione viene riciclata al reattore 1 tramite Ja linea 9. I prodotti normalmente gassosi separati in 7 vengono convogliati attraverso la linea 11 al piede del reattore di clorurazione 2. A questo reattore viene   al;imentato    cloro attraverso la linea 12.



     I1    reattore 2 contiene un mezzo di reazione costituito essenzialmente da dicloroetano, detto mezzo contenendo un ca   talizzatore    scelto tra quelli descritti in procedenza, in quantità da 0,05 fino a circa 3 gr./litro.



   Anche in questo caso è preferito il cloruro ferrico. Inoltre nei reattore 2 si opera la clorurazione dell'etilene a temperature da 0  a 40 C ed in tale stadio si provoca la conversione completa   dei    reagenti gassosi.



   A tale scopo l'etilene, e la quantità stechiometrica corrispondente di cloro, vengono alimentate al reattore 2 nel quale l'esothermicità   dcila    reazione viene controllata mediante uno scambiatore di calore che di preferenza è posto esternamente al reattore stesso. Pertanto la massa di reazione viene prelevata attraverso la linea 14 al fondo del reattore 2 e viene rialimentata a detto reattore, attraverso la linea 16   dc    po passaggio attraverso lo scambiatore di calore 15. Inoltre nel reattore 2 si mantiene costante il livello del   liquido    prelevando parte del mezzo di reazione   ma*o    a mano che procede la clorurazione e   convogliandolo    al reattore 1 attraverso la linea 17.



   Operando secondo il procedimento della presente invenzione si ottiene anzitutto il vantaggio di una elevata selettività nelia clorurazione deli'etilene a dicloroetano.



   Infatti la selttività rispetto all'etilene convertita à generalmente   superiore    a circa 98% in moli, con   un    esaurimento.



  praticamente completo dei reagenti.



   Un ulteriore vantaggio della presente invenzione sonsista nel fatto che viene scaricato un   prodotto    ad elevata concentrazione di dicloroetano, che   puo    essere sottoposto al frazionamento senza alcun preventito trattamento.



   Esempio    Facendo      riferimcnto    alla allegata figura nel reattore 1 vengono alimentati 54 Kg/ora di etilene gassoso e 23   Kglora    di cloro gassoso attraverso le linee 3 e 4 rispettivemente. Il reattore 1 contiene dicloroetano all'ebollizione cd il catalizzatore cloruro ferrico in quantità pari a   0,5%    in peso rispetto al dicloroetano.



   I prodotti gassosi vengono scaricati attraverso la linea 5 e raffreddati nello scambiatore 6.



   Nel   dccantatore    7 vengono separati i prodotti normal- mente liquidi da quelli gassosi, questi ultimi essendo essenzialmente costituiti da etilene inalterata.   Tali    prodotti gassosi vengono alimentati al reattore 2 attraverso la linea 11.



   Alto stesso reattore vengono   alimentati    107 Kg/ora di clo- ro attraverso la linea 12.



   Il reattore 2 contiene dicloroetano e cloruro ferrico, quest'ultimo essendo in quantità pari a 0,5% in peso rispetto al dicloroetano.



   Nel reattore 2 viene   mantcnuta    una temperatura pari a circa 30 C mediante   prelievo      dei    prodotti di reazione attraverso Ja linea 14, raffreddamento degli   stcssi    nello scambiatore 15 e riciclo nei reattore attraverso Ja linea 16.



   Inoltre 148 Kg/ora circa dei prodotti di reazione vengono convogliati dal reattore 2 al reattore 1, attraverso la linea 17.



   I prodotti liquid che si separano nel decantatore 7 vengono scaricati attraverso la linea 8 ed in parte riciclati al reat tore 1 attraverso la linea 9.



   Attraverso la linea 10 si scaricano 180 Kg/ora circa del   prodotto      clorurato    che,   sottoposto    a distillazione produce 177 Kg/ora di dicloroetano puro.



   RIVENDICAZIONE
Procedimento per la preparazione di dicloroetano mediante reazione di etilene con   cJoro,    caratterizzato:  - dell'alimentare in un prirno stadio di reazione etilene e clono gassosi in un mezzo di reazione liquido, bollente, costituito essenzialemente da dicloroetano e contenente un catalizzatore di clorurazione Ja   quantitä    di cloro   alimentata    in detto stadio essendo tale da provocare la conversione di almeno iI 17% dell'etilene alimentata;  - dal raffreddare i gas uscenti da detto   stadio    in modo da separare il dicloroetano dall'etilene inalterata;    - dal    recuperare tale dicloroetano e dal sottoporlo a rettiifica;

  ;  - dall'alimentare l'etilene non reagita in un secondo stadio di reazione contente   un    mezzo di reazione liquido,   mantenuto    a temperature da   0    a 40 C, costituito essenzialmente da dicloroetano e contenent un catalizzatore di clorurazione, Ja quantitá di cloro   alimentata    in tale stadio essendo tale da provocare la conversione praticamente completa dell'etilene;    - dal    riciclare il prodotto della reazione dal secondo stadio al primo   stadio    di reazione.

 

   SOTTORIVENDICAZIONI
1. Procedimento secondo la rivendicazione, caratterizzato dal fatto che nei primo e nel secondo stadio di reazione il mezzo   di    reazione contiene una quantità da 0,05 a 3,0% in peso rispetto al dicloroetano di un catalizzatore di clorurazione essendo preferito il   cioruro    ferrico.



   2. Procedimento secondo la rivendicazione, caratterizzato dal fatto che nel primo stadio di reazione si provoca la conversione di una quantità di etilene da 17 a 50% rispetto al   I'etilene    alimentata.

**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.



   

Claims (1)

1. **WARNUNG** Anfang CLMS Feld konnte Ende DESC uberlappen **. vapori che si liberano dalla massa, costituiti essenzialmente da dicloroetano ed etilene vengono prelevati alla testa del reattore 1, attraverso la linea 5 e quindi convogliati al separatore 7 dopo raffredamento per passaggio attraverso lo scambiatore 6. In 7 si ha la separazione dei prodbtti normalmente liquidi che sono costituiti essenzialmente da dicloroetano. Tali prodotti liquidi vengono prelevati attraverso la linea 8, scaricati attraverso la linea 10 e sottoposti a rettifica per la produzione di dicloroetano ad elevata purczza.

   Eventualmente una parte dei prodotti della reazione viene riciclata al reattore 1 tramite Ja linea 9. I prodotti normalmente gassosi separati in 7 vengono convogliati attraverso la linea 11 al piede del reattore di clorurazione 2. A questo reattore viene al;imentato cloro attraverso la linea 12.

   I1 reattore 2 contiene un mezzo di reazione costituito essenzialmente da dicloroetano, detto mezzo contenendo un ca talizzatore scelto tra quelli descritti in procedenza, in quantità da 0,05 fino a circa 3 gr./litro.

   Anche in questo caso è preferito il cloruro ferrico. Inoltre nei reattore 2 si opera la clorurazione dell'etilene a temperature da 0 a 40 C ed in tale stadio si provoca la conversione completa dei reagenti gassosi.

   A tale scopo l'etilene, e la quantità stechiometrica corrispondente di cloro, vengono alimentate al reattore 2 nel quale l'esothermicità dcila reazione viene controllata mediante uno scambiatore di calore che di preferenza è posto esternamente al reattore stesso. Pertanto la massa di reazione viene prelevata attraverso la linea 14 al fondo del reattore 2 e viene rialimentata a detto reattore, attraverso la linea 16 dc po passaggio attraverso lo scambiatore di calore 15. Inoltre nel reattore 2 si mantiene costante il livello del liquido prelevando parte del mezzo di reazione ma*o a mano che procede la clorurazione e convogliandolo al reattore 1 attraverso la linea 17.

   Operando secondo il procedimento della presente invenzione si ottiene anzitutto il vantaggio di una elevata selettività nelia clorurazione deli'etilene a dicloroetano.

   Infatti la selttività rispetto all'etilene convertita à generalmente superiore a circa 98% in moli, con un esaurimento.

   praticamente completo dei reagenti.

   Un ulteriore vantaggio della presente invenzione sonsista nel fatto che viene scaricato un prodotto ad elevata concentrazione di dicloroetano, che puo essere sottoposto al frazionamento senza alcun preventito trattamento.

   Esempio Facendo riferimcnto alla allegata figura nel reattore 1 vengono alimentati 54 Kg/ora di etilene gassoso e 23 Kglora di cloro gassoso attraverso le linee 3 e 4 rispettivemente. Il reattore 1 contiene dicloroetano all'ebollizione cd il catalizzatore cloruro ferrico in quantità pari a 0,5% in peso rispetto al dicloroetano.

   I prodotti gassosi vengono scaricati attraverso la linea 5 e raffreddati nello scambiatore 6.

   Nel dccantatore 7 vengono separati i prodotti normal- mente liquidi da quelli gassosi, questi ultimi essendo essenzialmente costituiti da etilene inalterata. Tali prodotti gassosi vengono alimentati al reattore 2 attraverso la linea 11.

   Alto stesso reattore vengono alimentati 107 Kg/ora di clo- ro attraverso la linea 12.

   Il reattore 2 contiene dicloroetano e cloruro ferrico, quest'ultimo essendo in quantità pari a 0,5% in peso rispetto al dicloroetano.

   Nel reattore 2 viene mantcnuta una temperatura pari a circa 30 C mediante prelievo dei prodotti di reazione attraverso Ja linea 14, raffreddamento degli stcssi nello scambiatore 15 e riciclo nei reattore attraverso Ja linea 16.

   Inoltre 148 Kg/ora circa dei prodotti di reazione vengono convogliati dal reattore 2 al reattore 1, attraverso la linea 17.

   I prodotti liquid che si separano nel decantatore 7 vengono scaricati attraverso la linea 8 ed in parte riciclati al reat tore 1 attraverso la linea 9.

   Attraverso la linea 10 si scaricano 180 Kg/ora circa del prodotto clorurato che, sottoposto a distillazione produce 177 Kg/ora di dicloroetano puro.

   RIVENDICAZIONE Procedimento per la preparazione di dicloroetano mediante reazione di etilene con cJoro, caratterizzato: - dell'alimentare in un prirno stadio di reazione etilene e clono gassosi in un mezzo di reazione liquido, bollente, costituito essenzialemente da dicloroetano e contenente un catalizzatore di clorurazione Ja quantitä di cloro alimentata in detto stadio essendo tale da provocare la conversione di almeno iI 17% dell'etilene alimentata; - dal raffreddare i gas uscenti da detto stadio in modo da separare il dicloroetano dall'etilene inalterata; - dal recuperare tale dicloroetano e dal sottoporlo a rettiifica;

   ; - dall'alimentare l'etilene non reagita in un secondo stadio di reazione contente un mezzo di reazione liquido, mantenuto a temperature da 0 a 40 C, costituito essenzialmente da dicloroetano e contenent un catalizzatore di clorurazione, Ja quantitá di cloro alimentata in tale stadio essendo tale da provocare la conversione praticamente completa dell'etilene; - dal riciclare il prodotto della reazione dal secondo stadio al primo stadio di reazione.

   SOTTORIVENDICAZIONI 1. Procedimento secondo la rivendicazione, caratterizzato dal fatto che nei primo e nel secondo stadio di reazione il mezzo di reazione contiene una quantità da 0,05 a 3,0% in peso rispetto al dicloroetano di un catalizzatore di clorurazione essendo preferito il cioruro ferrico.

   2. Procedimento secondo la rivendicazione, caratterizzato dal fatto che nel primo stadio di reazione si provoca la conversione di una quantità di etilene da 17 a 50% rispetto al I'etilene alimentata.