用于在氯乙烯单体结构中或在二氯乙烷/氯乙烯结构组合件中热回收的方法,及适用于其 ...的制作方法
【专利说明】用于在氯乙烯单体结构中或在二氯乙烷/氯乙烯结构组合件中热回收的方法，及适用于其的装置
[0001]本发明涉及用于制备氯乙烯(以下“VCM”)的方法和装置，并且目的在于运行一个塔来从1，2- 二氯乙烷(以下“DCE”)的热解离中得到的混合物中分离出氯化氢。
[0002]具体地，本发明的目的在于加热在该VCM设备中或在用于制备DCE和VCM 二者的集成设备中的HCl塔。
[0003]本发明是针对一种用于制备VCM的方法，该VCM通常通过DCE的热分解得到，并且由其最终生成聚氯乙烯(以下“PVC”)。DCE到VCM的转化形成氯化氢(以下“HC1”)。因此，DCE优选地由乙烯和氯气制备，其方式为使得达到关于按照以下反应方程式在反应中生成和消耗的氯化氢的平衡:
[0004]C12+C2H4 - C2H4Cl2 (纯 EDC) +180kJ/Mol (I)
[0005]C2H4Cl2 (分解 EDC) - C2H3Cl (VCM) +HCl_71kJ/Mol (2)
[0006]C2H4+2HCl+l/202 - C2H4Cl2 (粗 EDC) +H20+238kJ/Mol (3)
[0007]在用于通过DCE的不完全解离来制备氯乙烯的方法中，所使用的DCE通常在第一步蒸发，然后所形成的蒸汽在第二步中在较高的温度下热解解离，然后将所夹带的固体在第三步中从在该第二步中所产生的热解离气体中分离出来，并且随后将该纯化过的解离气体进料到通过蒸饱的处理工序(work-up)。
[0008]在该第二加工步骤中进行的DCE的解离中形成作为主产物的HCl和VCM。
[0009]作为副产物，得到痕量的煤烟、氯化的和不饱和的烃类以及还有苯。为了限制这些不希望的副产物的形成，将解离时的温度保持在致使DCE不完全转化的水平。因而，在该第二加工步骤中通过解离产生的热解离气体除主要产物HCl和VCM以及以上提到的副产物之外还含有未反应的DCE。
[0010]EDC解离形成VCM是一个吸热过程，并且以热解的形式在气相中发生。在没有催化剂的情况下，在从IMPa至3MPa的高压下并且在从450°C至600°C的温度下工业地进行热解。然而，允许在更低温度下进行热解的催化过程也是已知的。
[0011]在热解温度下得到通过热解产生的热解离气体。对其进行调整使其呈现合适于材料的实际分离的形式。为此目的，在一个急冷塔中使其急冷，其中也洗出存在于该解离气体中的固体。在该急冷塔的底部取出这些固体。将DCE、VCM和HCl的气体混合物的大部分(称为急冷蒸汽或急冷顶部蒸汽)在该急冷塔的顶部取出并且传送到进一步的处理工序。在该进一步的处理工序之前，可将该急冷蒸汽的热量经济地用于一个或多个热交换器。
[0012]用于生产氯乙烯的设备集合体(complex)(下文称为“VCM集合体”)主要由以下各项组成:
[0013]-一个用于由乙烯和氯气制备DCE的设备(“直接氯化”，任选的设备部件)；和
[0014]-一个用于由乙烯、氯化氢、和氧气制备DCE的设备(“氧氯化”)；和
[0015]-一个用于通过蒸馏来纯化1，2- 二氯乙烷的设备(“进料DCE”的制备)；和
[0016]-一个用于将已经通过蒸馏纯化的“进料DCE”热解离为氯乙烯和氯化氢的设备；以及
[0017]-一个用于通过蒸馏来分离该氯化氢和未反应的1，2- 二氯乙烷并且还用于纯化该氯乙烯的设备。
[0018]将通过热解离1，2-二氯乙烷而得到的氯化氢再循环回到该氧氯化设备中，并且再度在其中和乙烯及氧气反应以便形成DCE。
[0019]在用于制备DCE、VCM和PVC的设备中，用于节约能量或回收热量的许多措施是从现有技术中已知的。此类措施导致在运行费用上的明显降低并且因此很明显地有助于该设备的经济。同样，此类措施还明显有助于减少该设备的CO2排放。
[0020]这些包括利用放热反应步骤的反应热以便加热在工艺中的散热器的措施。因此，例如，将来自氧氯化的反应热用于生成水蒸气(steam)，通过该水蒸气例如可以加热进料预加热器或蒸馏塔。
[0021]同样，已有用于利用源自于该VCM设备的热能的建议。此类方法的一个实例可以在DE 34 40 685 Al中找到。在此，将来自高沸锅炉塔的蒸汽机械压缩并将其用于加热同样的塔。然后，将在高沸锅炉塔的循环对流汽化器中通过机械压缩的蒸汽的冷凝得到的DCE用作热解离中的进料DCE，在该DCE已被来自解离炉的气状废物进一步预加热之后。在WO2004/089860 Al中描述的另一个方法变体中，将来自解离炉下游的急冷塔的蒸汽用于预加热进料DCE。
[0022]DE 31 47 310 Al披露了一种在通过DCE的解离制备VCM中回收热量的方法。在此，从VCM的制备中产生的解离气体中回收热量并且将其用于加热蒸馏塔。在超大气压下进行DCE的解离并且通过直接冷却急冷这些解离气体。在一个实例中，将得到的热能用于运行该急冷塔下游的蒸馏塔。
[0023]DE 29 13 004 A描述了一种在通过1，2_ 二氯乙烷的不完全热解离制备氯乙烯中回收热解能量的方法。在此文件中，建议在热交换器中借助来自解离炉的热解离气体的热量来产生水蒸气，并且然后将此水蒸气用于加热塔。
[0024]DE 35 19 161 Al披露了一种用于纯化1，2_ 二氯乙烷的方法。在此，在超大气压下运行蒸馏塔并且将顶流的热量用于加热另外的散热器。得到的二氯乙烷如此热以致将其用于加热包含1，2- 二氯乙烷的产物流。
[0025]近来，已建议其中以“加压蒸馏”的模式运行DCE塔的设备概念。此做法的结果是在此方法中得到的进料DCE (用于热解离以便形成VCM)与早前的方法相比具有大大增加的温度。这消除了在解离之前预加热此进料DCE的需要，或者预加热要求比在早前的方法的情况下大大减少的热能。迄今为止，主要通过解离急冷蒸汽的热量来加热进料DCE。此热源现可转到其他用途，或者解离急冷蒸汽将必须以另外的方式冷却，例如在气冷冷凝器中。
[0026]现已出人意料地发现，可将解离急冷蒸汽以一种特别经济的方式用于加热VCM设备中的HCl塔，该VCM设备具有前置的DCE设备，在该前置DCE设备中使用在超大气压下运行的高沸锅炉塔。
[0027]本发明的一个目的是提供一种用于通过DCE的热解离来制备VCM的方法，该方法是极其高能效的，并且不要求现有设备或设备部件的任何大的改变。
[0028]本发明提供一种用于在氯乙烯设备中通过1，2- 二氯乙烷的热解离来制备氯乙烯的方法，该氯乙烯设备配备有一个1，2_ 二氯乙烷热解单元，在该热解单元中进料1，2_ 二氯乙烷被热解离，其中产生的解离气体在一个下游急冷塔中冷却，并且在一个下游HCl塔中分离出存在于该解离气体中的氯化氢，其中，该氯乙烯设备之前是一个1,2-二氯乙烷设备，该1，2- 二氯乙烷设备通过蒸馏来提纯1，2- 二氯乙烷，该1，2- 二氯乙烷设备配备有至少一个在其中分离出具有的沸点高于1，2-二氯乙烷沸点的物质的高沸锅炉塔，其中该高沸锅炉塔在超大气压下运行，优选地在从2.7巴绝对压力至5.3巴绝对压力(bara)的范围内的超大气压下运行。本发明方法的特征在于将来自该急冷塔的蒸汽的至少一部分用于热能的回收，该热能用于加热该HCl塔。
[0029]由于解离急冷蒸汽的相对高温水平，用于加热HCl塔的使用是可能的。
[0030]该高沸锅炉塔特别优选地在120°C -150°C范围内的顶部温度下运行，并且将来自该高沸锅炉塔