CH498063A - Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch direkte Chlorierung von Äthylen - Google Patents

Description

  
 



  Verfahren zur Herstellung von 1,2 Dichloräthan durch direkte Chlorierung von Äthylen
Es ist bekannt, 1,2-Dichloräthan in der Weise herzustellen, dass man Äthylen mit Chlor in vorgelegtem flüssigen 1,2-Dichloräthan zur Reaktion bringt.



   Der Schwerpunkt der verschiedenen Verfahren liegt bei der Lösung folgender Probleme:
1. Beherrschung der exotherm verlaufenden Chlorierungsreaktion.



   2. Erzielung hoher Ausbeuten
3. wirtschaftliche Aufarbeitung des Reaktionsgemisches.



   Die   bekannten    Verfahren arbeiten bei Normaldruck und Temperaturen von 20 bis   70ob.    Die Reaktionswärme wird dabei direkt oder indirekt durch Kühlvorrichtungen abgeführt, die innerhalb oder ausserhalb des Reaktors installiert sind. Ansonsten unterscheiden sich die verschiedenen Verfahren in der Art der Zusammenführung der Reaktionspartner. So wird einmal Chlor in Dichlor äthan gelöst u. durch Gegenstromführung dieser Lösung zum Äthylen in das Reaktionsprodukt umgesetzt, oder es wird ein anderes Mal das Äthylen in Dichloräthan unter Druck absorbiert und nach dem Entspannen das Chlor mit dieser Lösung zusammengebracht. Nach anderen Verfahren werden die Reaktionspartner in gasförmigem Zustand miteinander vermischt und in das vorgelegte flüssige Dichloräthan geleitet.

  Das gebildete Reaktionsprodukt wird aus dem Reaktor flüssig abgezogen und zur Entfernung von unerwünschten Verunreinigungen, wie Eisenchlorid, Chlorwasserstoff, Chlor und höher chlorierten Kohlenwasserstoffen, einer Laugen- und Wasserwäsche, einer destillativen Trocknung und einer Reindestillation unterworfen. Die dabei auftretenden Korrosionsund Abwasserprobleme und ebenso die Dichtloräthanverluste sind bekannt.



   Nach einem anderen Verfahren wird die Reaktion bei der Siedetemperatur des Produktes durchgeführt, wobei die exotherme Bildungswärme durch Verdampfen des Reaktionsproduktes verbraucht wird. Da die Reaktionswärme etwa 6,5 mal grösser als die Dichloräthanverdampfungswärme ist, verdampft eine Menge an Dichloräthan im Reaktor, die grösser als die Menge der zugeführten Reaktionspartner ist. Aus diesem Grunde wird nach der Kondensation des verdampften Produktes, nur ein Teil desselben abgezogen und der Endaufarbeitung zugeführt, während ein grosser Teil des Kondensats wieder zur Verdampfungskühlung in den Reaktor zurückgeleitet wird. Bei Austritt grosser Dämpfemengen entweichen aus dem Reaktionsapparat auch beträchtliche Mengen an nicht umgesetztem Chlor und Äthylen.

  Da die Löslichkeit des Chlors erheblich über der des Äthylens liegt, kommt es durch den Kondensatrückstrom zu einem erhöhten Chlorangebot im Reaktor, während des Äthylen aus dem Prozess ausgeschleust wird. Abgesehen davon, dass die Äthylenverluste das Verfahren unrationell machen, führen diese speziellen Reaktionsbedingungen unvermeidlich zu verstärkten Substitutionsreaktionen durch Chlor und somit zur Bildung von Chlorwasserstoff und höher chlorierten Produkten.



   Aufgabe der Erfindung ist, die kontinuierliche Herstellung von 1,2-Dichloräthan so zu gestalten, dass die Einsatzstoffe praktisch quantitativ in das gewünschte Endprodukt umgesetzt werden, dass also sowohl der Umsatz,   insbesondere    in bezug auf Äthylen, als auch die Ausbeute möglichst gross ausfallen. Es sollen durch das erfindungsgemässe Verfahren also auch besonders Nebenreaktionen, die z.B. zu höher chlorierten Kohlenwasserstoffen und zu Chlorwasserstoff führen, vermieden werden, und es soll bei möglichst wenig apparativem Aufwand ein hochwertiges reines Produkt anfallen.



   Gegenstand der Erfindung ist also ein Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch Addition von Chlor an Äthylen im vorgelegten siedenden, Eisenchlorid und gegebenenfalls Lösungsmittel enthaltenden, vornehmlich aus dem Endprodukt bestehenden Reaktionsgemisch, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass das im Reaktor befindliche siedende Reaktionsgemisch über eine Pumpe im Kreislauf geführt wird, äquimolekulare Mengen an Chlor und Äthylen durch Einpressen in die Druckleitung der Pumpe mit dem im Kreislauf geführten Reaktionsgemisch vermischt und im Reaktor zur Reaktion gebracht werden, und die entstandene Reaktionswärme teilweise für die Destillation des Endproduktes ausgenutzt und teilweise durch Kühlung abgeführt wird, wobei  die pro Zeiteinheit destillierte Menge an Endprodukt der pro Zeiteinheit zugeführten Gesamtmenge an Äthylen und Chlor gleich ist.



   Zur Durchführung des Verfahrens wird vorzugsweise wie folgt vorgegangen: Das im Reaktor befindliche siedende Reaktionsgemisch, das zum grössten Teil aus 1,2-Dichloräthan besteht, wird über eine Pumpe im Kreislauf geführt. In der Druckleitung der Pumpe wird Äthylen und Chlor in äquimolekularen Mengen in die Flüssigkeit eingedüst. Nach Eintritt der Reaktionspartner in den Reaktor läuft die Additionsreaktion ab. Die dabei anfallende Bildungswärme wird teilweise zur Verdampfung bzw. Destillation des Endproduktes ausgenutzt.



  Die restliche Wärme wird durch Wärmeaustauscher im Reaktor oder ausserhalb desselben abgeführt. Das Verhältnis der für die Destillation ausgenutzten Wärme zu der durch Kühler abgeführten wird dabei so bemessen, dass pro Zeiteinheit gerade soviel an Endprodukt destilliert wird, wie durch die Addition von Chlor an Äthylen jeweils neu entstanden ist. Die verdampfte Menge entspricht deshalb praktisch der zugeführten Menge an Chlor und Äthylen.



   Bei dem Verfahren kann auch so gearbeitet werden, dass das Reaktionsgemisch zusätzlich ein indifferentes höhersiedendes, organisches Lösungsmittel enthält.



   Die Erfindung wird anhand der Zeichnung, in der das Fliessbild eines Verfahrensbeispiels dargestellt ist, nachfolgend näher erläutert:
Durch die Umwälzpumpe 1 wurde das im Reaktor 2 siedende Reaktionsgemisch, das zum grössten Teil aus   192-Dichloräthan    bestand, im Kreislauf geführt. Durch die Leitung 3 wurden   725 kg/h    gasförmiges Chlor und durch die Leitung 4 287 kg/h Äthylen mit einem Reinheitsgrad von 99   Ges..%    in die Druckleitung der Pumpe eingedrückt. Bei Eintritt in den Reaktor waren die Reaktionspartner praktisch vermischt. Die durch die Reaktion auftretende Wärme wurde teilweise über den Wärmeaustauscher 5 abgeführt. Der restliche Teil wurde als Verdampfungswärme für die Destillation des Produktes ausgenutzt.

  Die Destillationsgeschwindigkeit wurde durch Regelung 6 der Kühlung so eingestellt, dass die pro Zeiteinheit verdampfende Menge an Endprodukt gleich der pro Zeiteinheit zugeführten Ausgangsproduktenmenge, war, der Flüssigkeitsstand also praktisch konstant blieb. Der Regler wurde durch das Niveau des flüssigen Reaktionsgemisches im Reaktor gesteuert. Die Flüssigkeit enthielt aufgrund geringer Korrosion der Stahlapparatur kleine Mengen an Eisenschlorid, durch das Substitutionsreaktionen, insbesondere eine Trichloräthanbildung, zurückgedrängt wurden.



   Das über Kopf abgehende Dampfgemisch wurde im Kondensator 7 verflüssigt, auf ca. 600C gekühlt und im Flüssigkeitsabscheider 6 gesammelt. Die mit den Restgasen entweichende Menge an 1,2-Dichloräthan betrug 28 kg/h. Diese wurde jedoch durch Kühlung des Restgases im Kondensator 9 auf -20 bis 250C zum grössten Teil kondensiert und in den Flüssigkeitsabscheider 8 zurückgeleitet. Dort fiel stündlich eine Flüssigkeitsmenge von etwa 1 000 kg an, welche folgende Zusammensetzung hatte:
1,2-Dichloräthan 99,5 Gew.-%
1,1,2-Trichloräthan 0,3 Gew.-%
1,1 -Dichloräthan 26 ppm
Chloroform 20 ppm l-Brom-2-Chlor-Äthan 390 ppm  Äthylchlorid 1145 ppm
Vinylchlorid 2 ppm  Äthylen 340 ppm höher siedende Komponente 77 ppm
Das entspricht einer Gesamtausbeute, bezogen auf das eingesetzte Äthylen von 98,3% der Theorie. Die stündlich die Anlage verlassende Restmenge betrug 12 kg. 

  Sie hatte   folgende    Zusammensetzung:
1,2-Dichloräthan 3,0 Gew.-%
C2H4 12,4 Gew.-%
Cl2 1,7 Gew.-%    HCl    8,4 Gew.-%
Inerte 74,5 Gew.-% 

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung von 1,2-Dichloräthan durch Addition von Chlor an Äthylen in vorgelegtem siedendem, Eisenchlorid enthaltendem, vornehmlich aus dem Endprodukt bestehendem Reaktionsgemisch, dadurch gekennzeichnet, dass das im Reaktor befindliche siedende Reaktionsgemisch über eine Pumpe im Kreislauf geführt wird, äquimolekulare Mengen an Chlor und Äthylen durch Einpressen in die Druckleitung der Pumpe mit dem im Kreislauf geführten Reaktionsgemisch vermischt und im Reaktor zur Reaktion gebracht werden, und die entstehende Reaktionswärme teilweise für die Destillation des Endproduktes ausgenutzt und teilweise durch Kühlung abgeführt wird, wobei die pro Zeiteinheit destillierte Menge an Endprodukt der pro Zeiteinheit zugeführten Gesamtmenge an Äthylen und Chlor gleich ist.

   UNTERANSPRUCH Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeich net, dass das Reaktionsgemisch ausserdem ein Lösungsmittel enthält.