RU2186759C2

RU2186759C2 - Method of synthesis of 1,2-dichloroethane

Info

Publication number: RU2186759C2
Application number: RU2000123451A
Authority: RU
Inventors: З.А. Шишкин; В.В. Самсонов; Р.Г. Мубараков; А.М. Кузнецов; В.И. Харитонов; Ю.И. Медведев; Н.Л. Пуляевский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "ИНИС"
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2002-08-10
Also published as: WO2002020443A1; AU2001248934A1

Abstract

FIELD: organic chemistry, chemical technology. SUBSTANCE: invention relates to production of 1,2-dichloroethane by direct ethylene chlorination in medium of liquid dichloroethane. 1,2-Dichloroethane is synthesized in reactor of vertical vessel with central reaction tube where gas-lifting circulation of liquid dichloroethane flow is provided in vertical circulation contour with its measured consumption excluding dichloroethane boiling in the reaction zone. Addition of gaseous chlorine and ethylene into reactor is carried out through distributing nozzles fitted in reaction tube. Preliminary, at least one of gaseous reagent is dispersed in liquid dichloroethane using ejector through the nozzle of that chlorine or ethylene is added. Liquid dichloroethane is fed in ejector receiving chamber with consumption index 0.01-0.2 of the measured consumption of liquid flow of circulating dichloroethane. EFFECT: increased yield of end product, enhanced selectivity of reagents conversion. 2 dwg

Description

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано, в частности, в производстве дихлорэтана путем прямого хлорирования этилена в среде жидкого дихлорэтана. The invention relates to chemical technology and can be used, in particular, in the production of dichloroethane by direct chlorination of ethylene in liquid dichloroethane.

Известен способ получения 1,2-дихлорэтана (см. патент РФ 2074849, МПК С 07 С 19/045, 17/02, опубл. в БИ 7, 10.03.97 г.), согласно которому дихлорэтан получают путем прямого хлорирования этилена в среде жидкого циркулирующего дихлорэтана. Известный способ включает обеспечение принудительной циркуляции дихлорэтана в вертикальном циркуляционном контуре с нисходящим и восходящим потоками жидкого дихлорэтана, барботажный ввод в циркуляционный контур исходных газообразных компонентов реакции - хлора и этилена с их распределением в потоке жидкого циркулирующего дихлорэтана и смешиванием их с жидким циркулирующим дихлорэтаном, ввод в циркуляционный контур возвратного жидкого дихлорэтана, синтезирование дихлорэтана в зоне реакции, отбор тепла реакции в зоне кипения дихлорэтана, разделение паровой и жидкой фаз дихлорэтана с выводом его паров. При этом принудительную циркуляцию жидкого дихлорэтана через зону реакции осуществляют с расчетным расходом, исключающим вскипание дихлорэтана в ней, для чего поддерживают его не меньшим рассчитанного по математической зависимости, включающей параметры расхода хлора, тепловой эффект реакции хлорирования, теплоемкость жидкого дихлорэтана, температуру кипения дихлорэтана при большем давлении на верхнем уровне зоны реакции и температуру его кипения при меньшем давлении в зоне отбора его паров. Для обеспечения полного использования хлора этилен вводится в избыточном количестве. A known method for producing 1,2-dichloroethane (see RF patent 2074849, IPC C 07 C 19/045, 17/02, publ. In BI 7, 03/10/97), according to which dichloroethane is obtained by direct chlorination of ethylene in a medium liquid circulating dichloroethane. The known method includes the provision of forced circulation of dichloroethane in a vertical circulation circuit with downward and upward flows of liquid dichloroethane, bubbled-in introduction into the circulation circuit of the initial gaseous reaction components - chlorine and ethylene with their distribution in a stream of liquid circulating dichloroethane and mixing them with a liquid circulating dichloroethane circulating circuit for returning liquid dichloroethane, synthesizing dichloroethane in the reaction zone, taking the reaction heat in the boiling zone of dichlo ethane separation of vapor and liquid phases of dichloroethane with the withdrawal of vapor. In this case, the forced circulation of liquid dichloroethane through the reaction zone is carried out with a calculated flow rate that excludes the boiling of dichloroethane in it, for which it is maintained no less than calculated by mathematical dependence, including the parameters of the chlorine flow rate, the thermal effect of the chlorination reaction, the heat capacity of liquid dichloroethane, the boiling point of dichloroethane at a higher pressure at the upper level of the reaction zone and its boiling point at lower pressure in the zone of selection of its vapor. To ensure the full use of chlorine, ethylene is introduced in excess.

Расчетное минимальное значение расхода циркулирующего дихлорэтана хотя и позволяет избежать вскипания жидкого дихлорэтана в зоне реакции, однако требует дополнительных затрат энергии на работу побудителя расхода для обеспечения достаточно интенсивной циркуляции дихлорэтана через зону реакции. Although the estimated minimum flow rate of circulating dichloroethane avoids boiling of liquid dichloroethane in the reaction zone, it requires additional energy for the work of the flow inducer to ensure sufficiently intense circulation of dichloroethane through the reaction zone.

Известный способ имеет и другие, более существенные недостатки. Основными из них являются неполная конверсия по этилену (не более 90-95%) и невозможность повышения селективности реакции по хлору и по этилену, составляющей в известном способе 98-99% как по хлору, так и по этилену. Одной из причин неполной конверсии по этилену является его неспособность к быстрому растворению (абсорбции) в жидком дихлорэтане, а другая причина неполной конверсии по этилену обусловлена тем, что при барботажном вводе газообразного этилена в слабо турбулизированный поток циркулирующего жидкого дихлорэтана образуется большое количество крупных пузырьков этилена, резко снижающих скорость протекания как процессов абсорбции газа, так и процессов хемосорбции, что приводит к проскоку не успевших абсорбироваться и прореагировать с хлором крупных пузырьков этилена через зону реакции в зону вывода паров дихлорэтана. The known method has other, more significant disadvantages. The main ones are the incomplete conversion of ethylene (not more than 90-95%) and the inability to increase the selectivity of the reaction for chlorine and ethylene, which in the known method is 98-99% both for chlorine and ethylene. One of the reasons for the incomplete conversion of ethylene is its inability to quickly dissolve (absorption) in liquid dichloroethane, and another reason for the incomplete conversion of ethylene is due to the fact that when bubbled inlet of gaseous ethylene into a weakly turbulent stream of circulating liquid dichloroethane, a large number of large ethylene bubbles form, sharply reducing the rate of both gas absorption processes and chemisorption processes, which leads to the breakdown of those who have not had time to absorb and react with chloro m of large ethylene bubbles through the reaction zone to the dichloroethane vapor withdrawal zone.

Причина недостаточно высокой селективности по этилену заключается в малой степени диспергирования этилена при его барботажном вводе, обусловливающей значительное снижение общей и удельной поверхности контакта фаз в системе газ - жидкость, а следовательно, снижение скорости процесса хемосорбции раствором хлора в жидком дихлорэтане. Исследования показывают, что на долю мелких пузырьков газовой фазы при ее барботажном вводе приходится не более 33% общей поверхности контакта фаз в системе газ -жидкость. При увеличении расхода газа доля крупных газовых пузырьков увеличивается. Снижение общей и удельной поверхности контакта фаз при низкой способности этилена к абсорбции приводит к увеличению общего времени химического взаимодействия хлора и этилена, а следовательно, требует увеличения объема и высоты зоны реакции, приводящих в свою очередь к увеличению выхода побочных продуктов в зоне реакции. Наличие же крупных пузырей этилена в реакционном объеме создает условия для возникновения локальных областей повышенной температуры, в которых резко ускоряются побочные реакции и повышается выход побочных продуктов. Все указанные причины, снижающие селективность известного способа по этилену, приводят к снижению выхода целевого продукта - 1,2-дихлоэтана, к необходимости повышения доли избыточного этилена при его вводе в циркуляционный поток жидкого дихлорэтана, к снижению экономичности известного способа. The reason for the insufficiently high selectivity for ethylene is the small degree of dispersion of ethylene during its bubbling, which leads to a significant decrease in the total and specific contact surfaces of the phases in the gas-liquid system, and, consequently, a decrease in the rate of chemisorption by a solution of chlorine in liquid dichloroethane. Studies show that the fraction of small bubbles of the gas phase during its bubbling input accounts for no more than 33% of the total contact surface of the phases in the gas-liquid system. With increasing gas flow, the proportion of large gas bubbles increases. The decrease in the total and specific contact surfaces of the phases with a low absorption capacity of ethylene leads to an increase in the total time of the chemical interaction of chlorine and ethylene, and therefore requires an increase in the volume and height of the reaction zone, which in turn leads to an increase in the yield of by-products in the reaction zone. The presence of large ethylene bubbles in the reaction volume creates the conditions for the appearance of local regions of elevated temperature, in which side reactions sharply accelerate and the yield of by-products increases. All these reasons, reducing the selectivity of the known method for ethylene, lead to a decrease in the yield of the target product - 1,2-dichloethane, to the need to increase the proportion of excess ethylene when it is introduced into the circulating stream of liquid dichloroethane, to reduce the efficiency of the known method.

Известный способ не позволяет повысить селективность по хлору в силу тех же указанных причин. То есть увеличение времени реакции между этиленом и хлором, который имеет более высокую скорость абсорбции в дихлорэтане, приводит к тому, что хлор "успевает" прореагировать не только с абсорбированным этиленом, но и с жидким циркулирующим дихлорэтаном и образовать с ним побочные продукты, в основном - трихлорэтан, что также снижает выход целевого продукта. The known method does not allow to increase the selectivity for chlorine due to the same reasons indicated. That is, an increase in the reaction time between ethylene and chlorine, which has a higher absorption rate in dichloroethane, leads to the fact that chlorine “has time” to react not only with absorbed ethylene, but also with liquid circulating dichloroethane and form by-products with it, mainly - trichloroethane, which also reduces the yield of the target product.

Известен способ получения 1,2-дихлорэтана по патенту РФ 2106907 (МПК В 01 J 19/24, опубл. в БИ 8, 20.03.98 г.), согласно которому 1,2-дихлорэтан получают путем прямого хлорирования этилена в среде жидкого дихлорэтана. Известный способ включает обеспечение газлифтной циркуляции потока жидкого дихлорэтана в вертикальном циркуляционном контуре с расчетным расходом, исключающим вскипание дихлорэтана в зоне реакции, ввод через кольцевой барботер или через сопло, или через сопло эжектора в циркуляционный контур исходных газообразных компонентов реакции - хлора и этилена и смешивание их с восходящим потоком жидкого циркулирующего дихлорэтана, ввод возвратного жидкого дихлорэтана в циркуляционный контур, синтезирование дихлорэтана в зоне реакции, отбор тепла реакции в зоне кипения дихлорэтана, разделение паровой и жидкой фаз дихлорэтана с выводом его паров в зоне сепарации. Для обеспечения полного использования хлора ввод газообразного этилена осуществляют в избыточном количестве. A known method of producing 1,2-dichloroethane according to the patent of the Russian Federation 2106907 (IPC B 01 J 19/24, published in BI 8, 03/20/98,), according to which 1,2-dichloroethane is obtained by direct chlorination of ethylene in liquid dichloroethane . The known method includes the provision of gas-lift circulation of a stream of liquid dichloroethane in a vertical circulation circuit with a calculated flow rate that excludes boiling of dichloroethane in the reaction zone, introduction through the annular bubbler or through a nozzle, or through an ejector nozzle into the circulation loop of the initial gaseous reaction components - chlorine and ethylene and mixing them with an upward flow of liquid circulating dichloroethane, introduction of returning liquid dichloroethane into the circulation circuit, synthesis of dichloroethane in the reaction zone, selection reaction heat in the boiling zone of dichloroethane, separation of the vapor and liquid phases of dichloroethane with the output of its vapor in the separation zone. To ensure the full use of chlorine, ethylene gas is introduced in excess.

В известном способе ввод и распределение газообразных компонентов - хлора и этилена осуществлен с помощью кольцевых барботеров, сопел и эжекторов, и ему присущи основные недостатки описанного выше аналога, так как не обеспечивается достаточно тонкое диспергирование вводимой газовой фазы, а следовательно, не решается задача по увеличению общей и удельной поверхности контакта фаз в системе "газ - жидкость". Причины недостаточного диспергирования газовой фазы в указанном случае заключаются в следующем. Известно, что степень диспергирования газовой фазы, вводимой в жидкую фазу, непосредственно зависит от степени турбулентности жидкой фазы. В известном способе при спутном вводе газовой фазы через обычное сопло непосредственно в поток жидкости, циркулирующей с большим расходом, не может быть достигнуто максимальное диспергирование газовой фазы, так как струя газа, в затопленном состоянии истекающая из сопла, производит на жидкость слабое турбулизирующее воздействие. Газовая фаза в этом случае разбивается в основном на крупные пузыри и на относительно небольшое количество мелких пузырей, поэтому полученная газожидкостная смесь имеет сравнительно небольшую общую и удельную поверхность контакта между фазами. In the known method, the input and distribution of gaseous components - chlorine and ethylene is carried out using annular bubblers, nozzles and ejectors, and it has the main disadvantages of the analogue described above, since it does not provide a sufficiently fine dispersion of the introduced gas phase, and therefore, the problem of increasing the total and specific contact surfaces of the phases in the gas-liquid system. The reasons for the insufficient dispersion of the gas phase in this case are as follows. It is known that the degree of dispersion of the gas phase introduced into the liquid phase directly depends on the degree of turbulence of the liquid phase. In the known method, when the gas phase is introduced via a conventional nozzle directly into the liquid flow circulating at a high flow rate, the maximum dispersion of the gas phase cannot be achieved, since a gas stream flowing out of the nozzle in a flooded state produces a weak turbulent effect on the liquid. The gas phase in this case is divided mainly into large bubbles and into a relatively small number of small bubbles, therefore, the resulting gas-liquid mixture has a relatively small total and specific contact surface between the phases.

При вводе газообразного компонента реакции через сопло эжектора, когда согласно известному способу в камеру смешения принудительно подается жидкий циркулирующий дихлорэтан с полным циркуляционным расходом, который более чем в 20 раз превышает возможности эжектора по эжектированию жидкой фазы струей газа, также не достигается достаточного диспергирования газообразного компонента реакции в жидком дихлорэтане из-за отсутствия разрежения между соплом и камерой смешения. When the gaseous component of the reaction is introduced through the nozzle of the ejector, when, according to the known method, liquid circulating dichloroethane is forced into the mixing chamber with a full circulating flow rate, which is more than 20 times greater than the ability of the ejector to eject the liquid phase with a gas stream, sufficient dispersion of the gaseous component of the reaction is also not achieved in liquid dichloroethane due to the lack of vacuum between the nozzle and the mixing chamber.

Известно, что степень диспергирования газовой фазы тем выше, чем выше степень турбулентности жидкой фазы, в которую подается струя газовой фазы. В свою очередь, степень турбулентности жидкой фазы в этом случае тем выше, чем выше степень разрежения, возникающего между соплом эжектора и камерой смешения. Согласно исследованиям максимальная степень турбулентности потока жидкой фазы, создаваемой за счет энергии струи газовой фазы, подаваемой в сопло эжектора, достигается только в том случае, когда в эжекторе создается максимальное разрежение и он работает в режиме эжектирования. При этом жидкая фаза поступает в эжектор с таким расходом, с каким он способен ее втянуть именно за счет разрежения, создаваемого между соплом и камерой смешения энергией струи газовой фазы. It is known that the degree of dispersion of the gas phase is higher, the higher the degree of turbulence of the liquid phase into which the stream of the gas phase is supplied. In turn, the degree of turbulence of the liquid phase in this case is the higher, the higher the degree of rarefaction arising between the ejector nozzle and the mixing chamber. According to studies, the maximum degree of turbulence of the liquid phase flow created by the energy of the gas phase jet supplied to the ejector nozzle is achieved only when the maximum vacuum is created in the ejector and it operates in the ejection mode. In this case, the liquid phase enters the ejector with such a flow rate with which it is able to draw it precisely due to the rarefaction created between the nozzle and the mixing chamber by the energy of the gas phase jet.

Так как в известном способе при вводе газовой фазы через сопло эжектора не возникает режим эжектирования ввиду невозможности создания разрежения между соплом и камерой смешения из-за высокого расхода жидкого дихлорэтана, принудительно подаваемого в камеру смешения, результат действия струи газовой фазы, истекающей из сопла эжектора, является аналогичным результату действия затопленной струи газовой фазы, истекающей из обычного сопла. Следовательно, в известном способе даже при использовании эжектора в качестве распределителя газовой фазы невозможно обеспечить получение высокой общей и удельной поверхности контакта фаз в системе газ - жидкость из-за образования значительной доли крупных газовых пузырей в газожидкостной смеси, поступающей из эжектора в поток циркулирующего дихлорэтана, что требует сохранения увеличенного объема и увеличенной высоты зоны реакции. Since in the known method, when the gas phase is introduced through the nozzle of the ejector, the ejection mode does not occur due to the impossibility of creating a vacuum between the nozzle and the mixing chamber due to the high consumption of liquid dichloroethane forced into the mixing chamber, the result of the action of the gas phase jet flowing out of the ejector nozzle is similar to the result of the action of a flooded jet of a gas phase flowing out of a conventional nozzle. Therefore, in the known method, even when using an ejector as a gas phase distributor, it is impossible to obtain a high total and specific contact surface of the phases in the gas-liquid system due to the formation of a significant proportion of large gas bubbles in the gas-liquid mixture coming from the ejector into the circulating dichloroethane stream, which requires maintaining an increased volume and increased height of the reaction zone.

Ввиду указанного известный способ не позволяет повысить конверсию по этилену, а также не обеспечивает повышение селективности как по этилену, так и по хлору из-за отсутствия возможности увеличения общей и удельной поверхности контакта фаз между газообразными компонентами реакции и жидким циркулирующим дихлорэтаном вследствие невысокой степени диспергирования газовой фазы - хлора и этилена. Следовательно, известный способ не позволяет повысить выход целевого продукта - 1,2-дихлорэтана ввиду повышенного выхода побочных продуктов, сохраняет необходимость ввода избыточного этилена в повышенном количестве, не позволяет повысить экономическую эффективность процесса получения дихлорэтана. In view of the aforementioned, the known method does not allow increasing ethylene conversion, and also does not provide increasing selectivity for both ethylene and chlorine due to the inability to increase the total and specific contact surfaces of the phases between the gaseous components of the reaction and the liquid circulating dichloroethane due to the low degree of dispersion of gas phases - chlorine and ethylene. Therefore, the known method does not allow to increase the yield of the target product - 1,2-dichloroethane due to the increased yield of by-products, saves the need to introduce excess ethylene in an increased amount, does not allow to increase the economic efficiency of the process of obtaining dichloroethane.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение конверсии по этилену и повышение селективности процесса получения 1,2-дихлорэтана как по хлору, так и по этилену, повышение экономической эффективности способа за счет повышения выхода целевого продукта - 1,2-дихлорэтана благодаря снижению выхода побочных продуктов без увеличения энергетических затрат. The objective of the invention is to increase the conversion of ethylene and increase the selectivity of the process for producing 1,2-dichloroethane both in terms of chlorine and ethylene, increase the economic efficiency of the method by increasing the yield of the target product - 1,2-dichloroethane by reducing the yield of by-products without increasing energy costs.

Технический результат изобретения выражается в увеличении общей и удельной поверхности контакта фаз в системе газ - жидкость в зонах абсорбции и реакции за счет максимального использования кинетической энергии струи газовой фазы, вводимой в жидкий дихлорэтан, что обеспечивает возможность значительного ускорения процесса химического взаимодействия исходных газообразных компонентов реакции - хлора и этилена и способствует уменьшению объема и высоты зон абсорбции и реакции. The technical result of the invention is expressed in increasing the total and specific contact surfaces of the phases in the gas-liquid system in the absorption and reaction zones due to the maximum use of the kinetic energy of the gas phase jet introduced into the liquid dichloroethane, which makes it possible to significantly accelerate the process of chemical interaction of the initial gaseous reaction components chlorine and ethylene and helps to reduce the volume and height of the absorption and reaction zones.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе получения 1,2-дихлорэтана путем прямого хлорирования этилена в среде жидкого дихлорэтана, включающем обеспечение циркуляции потока жидкого дихлорэтана в вертикальном циркуляционном контуре с расчетным расходом, исключающим вскипание дихлорэтана в зоне реакции, ввод в циркуляционный контур исходных газообразных компонентов реакции - хлора и этилена и смешивание их с потоком жидкого циркулирующего дихлорэтана, ввод возвратного жидкого дихлорэтана в циркуляционный контур, синтезирование дихлорэтана в зоне реакции, отбор тепла реакции в зоне кипения дихлорэтана, разделение паровой и жидкой фаз дихлорэтана с выводом его паров, согласно изобретению перед вводом в циркуляционный контур по меньшей мере одного исходного газообразного компонента реакции его предварительно диспергируют в жидком дихлорэтане с помощью эжектора, через сопло которого вводят соответствующий исходный газообразный компонент реакции, а жидкий дихлорэтан подают в приемную камеру эжектора с расходом, составляющим 0,01-0,2 от расчетного расхода потока жидкого циркулирующего дихлорэтана. The essence of the invention lies in the fact that in the method for producing 1,2-dichloroethane by direct chlorination of ethylene in a liquid dichloroethane medium, including circulating a stream of liquid dichloroethane in a vertical circulation circuit with a calculated flow rate that excludes boiling of dichloroethane in the reaction zone, introducing the original gaseous components of the reaction - chlorine and ethylene and mixing them with a stream of liquid circulating dichloroethane, introducing return liquid dichloroethane into the circulation circuit, synthesizing the use of dichloroethane in the reaction zone, the selection of the reaction heat in the boiling zone of dichloroethane, the separation of the vapor and liquid phases of dichloroethane with the withdrawal of its vapor, according to the invention, before introducing at least one initial gaseous component of the reaction into the circulation loop, it is previously dispersed in liquid dichloroethane with an ejector, through the nozzle of which the corresponding initial gaseous component of the reaction is introduced, and liquid dichloroethane is fed into the receiving chamber of the ejector with a flow rate of 0.01-0.2 of the calculated flow rate ka liquid circulating dichloroethane.

Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показана схема реактора, реализующего предложенный способ, с сопловыми распределителями и с эжекторным диспергированием хлора и этилена; на фиг.2 - график изменения удельной поверхности контакта фаз в газожидкостной смеси в зависимости от изменения расхода жидкого дихлорэтана, подаваемого в эжектор при неизменном расходе газа, подаваемого через сопло эжектора. The invention is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a diagram of a reactor that implements the proposed method, with nozzle distributors and ejector dispersion of chlorine and ethylene; figure 2 is a graph of the change in the specific contact surface of the phases in the gas-liquid mixture depending on the change in the flow rate of liquid dichloroethane supplied to the ejector at a constant flow rate of gas supplied through the nozzle of the ejector.

Предложенный способ получения 1,2-дихлорэтана осуществляют в реакторе со струйным вводом исходных газообразных компонентов реакции - хлора и этилена (фиг. 1), содержащем вертикальный корпус 1, в котором по его оси размещена реакционная труба 2. Верхняя и нижняя части трубы 2 сообщены с внутренним объемом корпуса 1. В зоне абсорбции, расположенной в нижней части трубы 2, установлено сопло 3 для ввода газообразного хлора, а на границе зон абсорбции и реакции установлено сопло 4 для ввода газообразного этилена. К соплам 3 и 4 подсоединены соответственно патрубки 5 и 6, к входным концам которых соосно присоединены эжекторы с камерами смешения 7 и 8 и соплами 9 и 10. К соплу 9 эжектора подключен трубопровод для подачи газообразного хлора в реактор, а к соплу 10 эжектора - трубопровод для подачи газообразного этилена (на чертежах не показаны). The proposed method for producing 1,2-dichloroethane is carried out in a reactor with a jet input of the initial gaseous reaction components - chlorine and ethylene (Fig. 1), containing a vertical casing 1, in which the reaction tube 2 is placed along its axis. The upper and lower parts of the pipe 2 are communicated with the internal volume of the housing 1. In the absorption zone located in the lower part of the pipe 2, a nozzle 3 for introducing gaseous chlorine is installed, and at the border of the zones of absorption and reaction, a nozzle 4 for introducing gaseous ethylene is installed. Pipes 5 and 6 are connected to nozzles 3 and 4, respectively, ejectors with mixing chambers 7 and 8 and nozzles 9 and 10 are coaxially connected to the inlet ends. A pipe for supplying chlorine gas to the reactor is connected to the nozzle 9 of the ejector, and to the nozzle 10 of the ejector pipeline for supplying gaseous ethylene (not shown in the drawings).

В приемные камеры эжекторов предусмотрена подача жидкого дихлорэтана из реактора через трубопроводы 11 и 12, снабженные регулирующими вентилями 13 и 14. В нижнюю часть реактора вводят возвратный жидкий дихлорэтан с добавлением катализатора основной реакции и ингибитора побочных реакций, протекающих в жидкой среде (например, трехвалентного хлорида железа). Заполнение реактора ведут до необходимого уровня, определяемого нагрузкой по хлору. Газообразные компоненты реакции - хлор и этилен вводят в реактор соответственно через сопла 9 и 10 эжекторов при открытых вентилях 13 и 14 и через распределительные сопла 3 и 4, размещенные в реакционной трубе 2. Одновременно с вводом хлора в реактор могут подавать в небольшом количестве газообразный кислород или воздух в качестве ингибитора побочных реакций, протекающих в парогазовой фазе. При установившемся режиме работы реактора в нем за счет газлифта создается вертикальный циркуляционный контур с восходящим потоком жидкого циркулирующего дихлорэтана в реакционной трубе 2 и нисходящим потоком жидкого циркулирующего дихлорэтана в корпусе 1 с расчетным расходом циркуляции, исключающим вскипание дихлорэтана в зоне реакции при соответствующем давлении в ней, создаваемом расчетной высотой столба жидкого дихлорэтана, циркулирующего в нисходящем потоке. In the receiving chambers of the ejectors, liquid dichloroethane is supplied from the reactor through pipelines 11 and 12, equipped with control valves 13 and 14. In the lower part of the reactor, return liquid dichloroethane is introduced with the addition of a catalyst for the main reaction and an inhibitor of side reactions occurring in a liquid medium (for example, trivalent chloride gland). The filling of the reactor lead to the required level, determined by the load on chlorine. The gaseous components of the reaction — chlorine and ethylene — are introduced into the reactor, respectively, through the nozzles 9 and 10 of the ejectors with open valves 13 and 14 and through the distribution nozzles 3 and 4, placed in the reaction tube 2. Simultaneously with the introduction of chlorine, a small amount of oxygen gas can be introduced into the reactor or air as an inhibitor of adverse reactions occurring in the gas-vapor phase. At a steady state reactor operation, a vertical circulation loop is created in it due to gas lift with an upward flow of liquid circulating dichloroethane in the reaction tube 2 and a downward flow of liquid circulating dichloroethane in the casing 1 with a calculated flow rate that excludes boiling of dichloroethane in the reaction zone at the corresponding pressure in it, created by the calculated column height of liquid dichloroethane circulating in the downward flow.

С помощью вентилей 13 и 14 регулируют расход жидкого дихлорэтана, подаваемого в приемные камеры эжекторов, для обеспечения их эффективной работы в режиме эжектирования, то есть всасывания жидкого дихлорэтана в камеры смешения эжекторов за счет разрежения, создаваемого кинетической энергией струи газообразного хлора или этилена. Наиболее эффективно эжекторы работают при расходе жидкого дихлорэтана, составляющем 0,01-0,2 от расчетного расхода потока жидкого дихлорэтана, циркулирующего в вертикальном циркуляционном контуре реактора. При указанном режиме работы эжекторов происходит наиболее интенсивный процесс диспергирования газообразных компонентов реакции в их камерах смешения 7 и 8 за счет высокой удельной плотности диссипированной энергии, которая создается посредством подачи в сопла 9 и 10 с большим расходом газообразных хлора и этилена, струи которых, имеющие высокий уровень энергии, турбулизируют жидкий дихлорэтан, всасываемый через трубопроводы 11 и 12 в камеры смешения 7 и 8 со сравнительно небольшим расходом, составляющим 0,01-0,2 от расчетного расхода потока жидкого циркулирующего дихлорэтана. При этом в камерах смешения 7 и 8 образуется локальное турбулентное поле с высокой удельной плотностью диссипированной в нем энергии, проходя через которое газовые струи хлора и этилена разбиваются на очень мелкие газовые пузырьки и образуют с жидким дихлорэтаном тонкодисперсную смесь. Образовавшаяся в камерах смешения 7 и 8 тонкодисперсная смесь подается через патрубки 5 и 6 в распределительные сопла 3 и 4 соответственно и вводится в восходящий поток жидкого дихлорэтана, циркулирующего в реакционной трубе 2 с высоким расходом, исключающим его вскипание в зоне реакции. При этом тонкодисперсная смесь газообразного хлора и жидкого дихлорэтана вводится в зону абсорбции, где благодаря высокому значению общей и удельной поверхности контакта фаз в двухфазной дисперсной системе "хлор - жидкий дихлорэтан" газообразный хлор быстро и полностью растворяется в восходящем потоке жидкого циркулирующего дихлорэтана и равномерно смешивается с ним. При этом объем зоны абсорбции резко уменьшается. Тонкодисперсная смесь газообразного этилена и жидкого дихлорэтана вводится через распределительное сопло 4 непосредственно в реакционную зону трубы 2, где этилен также быстро растворяется в восходящем потоке жидкого циркулирующего дихлорэтана и одновременно вступает в химическую реакцию с растворенным в нем хлором благодаря высокому значению общей и удельной поверхности контакта фаз в двухфазной дисперсной системе "этилен - жидкий дихлорэтан". Using valves 13 and 14, the flow rate of liquid dichloroethane supplied to the receiving chambers of the ejectors is regulated to ensure their effective operation in the ejection mode, i.e., the suction of liquid dichloroethane into the mixing chambers of the ejectors due to the rarefaction created by the kinetic energy of the jet of gaseous chlorine or ethylene. The most effective ejectors operate at a flow rate of liquid dichloroethane of 0.01-0.2 of the calculated flow rate of the liquid dichloroethane circulating in the vertical circulation loop of the reactor. At the indicated operation mode of the ejectors, the most intensive process of dispersing the gaseous components of the reaction in their mixing chambers 7 and 8 occurs due to the high specific density of dissipated energy, which is created by supplying nozzles 9 and 10 with a high consumption of gaseous chlorine and ethylene, the jets of which have high the energy level, liquid dichloroethane is sucked in, sucked through pipelines 11 and 12 into the mixing chambers 7 and 8 with a relatively small flow rate of 0.01-0.2 of the calculated flow rate whom circulating dichloroethane. Moreover, in the mixing chambers 7 and 8, a local turbulent field is formed with a high specific density of the energy dissipated in it, passing through which the gas jets of chlorine and ethylene break into very small gas bubbles and form a finely dispersed mixture with liquid dichloroethane. The fine mixture formed in the mixing chambers 7 and 8 is fed through nozzles 5 and 6 to the distribution nozzles 3 and 4, respectively, and introduced into the upward flow of liquid dichloroethane circulating in the reaction tube 2 with a high flow rate, eliminating its boiling in the reaction zone. In this case, a finely dispersed mixture of gaseous chlorine and liquid dichloroethane is introduced into the absorption zone, where due to the high value of the total and specific contact surfaces of the phases in the two-phase dispersed system "chlorine - liquid dichloroethane", gaseous chlorine dissolves quickly and completely in an upward flow of liquid circulating dichloroethane and mixes uniformly with him. The volume of the absorption zone decreases sharply. A finely dispersed mixture of gaseous ethylene and liquid dichloroethane is introduced through the distribution nozzle 4 directly into the reaction zone of the pipe 2, where ethylene also quickly dissolves in the upward flow of liquid circulating dichloroethane and simultaneously enters into a chemical reaction with chlorine dissolved in it due to the high value of the total and specific contact surfaces of the phases in a two-phase dispersed system "ethylene - liquid dichloroethane".

Химическая реакция взаимодействия хлора и этилена, при которой синтезируется 1,2-дихлорэтан, протекает с высокой скоростью, так как происходит полностью в жидкой фазе. Благодаря своей высокой скорости процесс химического взаимодействия хлора и этилена полностью завершается на небольшой высоте зоны реакции, и поэтому ее объем резко сокращается. В результате практически исключается возникновение побочных реакций, так как они не "успевают" произойти, благодаря чему резко возрастает селективность процесса как по хлору (до 99,9%), так и по этилену (до 99,9%). Практически исключается также массовый "проскок" крупных пузырей газообразного этилена ввиду очень малого их количества в тонкодисперсной смеси этилена и жидкого дихлорэтана, чем обеспечивается значительное повышение конверсии по этилену (до 98%). При этом образуется избыточное количество тепла, идущего на нагрев смеси синтезированного и циркулирующего жидкого дихлорэтана, но вскипания его в зоне реакции не происходит, благодаря достаточно интенсивному отбору тепла, который обеспечивается расчетным расходом восходящего потока жидкого дихлорэтана, циркулирующего через зону реакции, а также поддержанием соответствующего расчетного гидростатического давления в зоне реакции. Смесь синтезированного и циркулирующего жидкого дихлорэтана восходящим потоком поднимается из зоны реакции в зону кипения трубы 2, то есть в зону с меньшим гидростатическим давлением, где начинается вскипание дихлорэтана с образованием его парожидкостной смеси. Процесс парообразования интенсифицируется по мере подъема парожидкостной смеси по трубе 2. При этом происходит интенсивный отбор тепла реакции. В зоне корпуса 1, расположенной над трубой 2, заканчивается процесс парообразования и происходит разделение паровой и жидкой фаз дихлорэтана. Пары дихлорэтана выводятся из верхней части корпуса 1 через соответствующий штуцер, а жидкий дихлорэтан, переливаясь через верхний край трубы 2, возвращается в нисходящий поток жидкого дихлорэтана, циркулирующего в кольцевом пространстве, заключенном между стенками корпуса 1 и трубой 2. Затем жидкий дихлорэтан поступает в нижнюю часть реакционной трубы 2 за счет газлифтной циркуляции, создаваемой разностью плотностей парожидкостной смеси дихлорэтана, образующейся в зоне кипения трубы 2, и жидкого дихлорэтана, находящегося в кольцевом пространстве между стенками корпуса 1 и трубой 2. При выводе паров дихлорэтана из реактора количество жидкого дихлорэтана в нем уменьшается. Поэтому его количество постоянно восполняют путем подпитки возвратным жидким дихлорэтаном. Благодаря этому верхний уровень жидкого дихлорэтана в нисходящем потоке вертикального циркуляционного контура поддерживается на определенной расчетной высоте, при которой в зоне реакции создается расчетное рабочее давление, обеспечивающее необходимое значение равновесной температуры дихлорэтана, исключающее его вскипание в указанной зоне. The chemical reaction of the interaction of chlorine and ethylene, in which 1,2-dichloroethane is synthesized, proceeds at a high speed, since it occurs completely in the liquid phase. Due to its high speed, the process of chemical interaction of chlorine and ethylene is completely completed at a small height of the reaction zone, and therefore its volume is sharply reduced. As a result, the occurrence of side reactions is practically eliminated, since they do not "have time" to occur, due to which the process selectivity sharply increases both in chlorine (up to 99.9%) and in ethylene (up to 99.9%). The mass breakthrough of large ethylene gas bubbles is also virtually eliminated due to their very small amount in a finely divided mixture of ethylene and liquid dichloroethane, which ensures a significant increase in ethylene conversion (up to 98%). In this case, an excess amount of heat is generated, which is used to heat the mixture of synthesized and circulating liquid dichloroethane, but it does not boil in the reaction zone, due to sufficiently intensive heat removal, which is ensured by the calculated flow rate of the liquid dichloroethane circulating through the reaction zone, as well as by maintaining the corresponding calculated hydrostatic pressure in the reaction zone. The mixture of synthesized and circulating liquid dichloroethane ascends from the reaction zone to the boiling zone of pipe 2, that is, to the zone with lower hydrostatic pressure, where dichloroethane begins to boil with the formation of its vapor-liquid mixture. The process of vaporization intensifies as the vapor-liquid mixture rises through the pipe 2. At the same time, intense heat of reaction takes place. In the zone of the casing 1, located above the pipe 2, the process of vaporization ends and the vapor and liquid phases of dichloroethane are separated. Dichloroethane vapors are discharged from the upper part of the housing 1 through the corresponding fitting, and liquid dichloroethane, overflowing over the upper edge of the pipe 2, returns to the downward flow of liquid dichloroethane circulating in the annular space enclosed between the walls of the housing 1 and the pipe 2. Then, the liquid dichloroethane enters the lower part of the reaction tube 2 due to gas lift circulation created by the density difference of the vapor-liquid mixture of dichloroethane formed in the boiling zone of pipe 2 and liquid dichloroethane located in the annular the space between the walls of the housing 1 and the pipe 2. When the dichloroethane vapor is removed from the reactor, the amount of liquid dichloroethane in it decreases. Therefore, its amount is constantly replenished by replenishing with liquid dichloroethane. Due to this, the upper level of liquid dichloroethane in the downward flow of the vertical circulation loop is maintained at a certain calculated height, at which a calculated working pressure is created in the reaction zone, which ensures the necessary value of the equilibrium temperature of dichloroethane, preventing it from boiling in the specified zone.

Предложенный способ по сравнению с прототипом позволяет решить задачу повышения конверсии по этилену (до 98%), повышения селективности процесса получения 1,2-дихлорэтана как по хлору (до 99,9%), так и по этилену (до 99,9%), следовательно, обеспечивает возможность значительного снижения выхода как низкокипящих, так и высококипящих побочных продуктов и за счет этого позволяет повысить выход целевого продукта - 1,2-дихлорэтана. Результатом является повышение экономической эффективности предложенного способа, так как он не требует дополнительных затрат энергии на получение тонкодисперсной газожидкостной смеси исходных газообразных компонентов реакции и жидкого дихлорэтана и позволяет снизить расход избыточного этилена. The proposed method in comparison with the prototype allows to solve the problem of increasing the conversion of ethylene (up to 98%), increasing the selectivity of the process for producing 1,2-dichloroethane both in chlorine (up to 99.9%) and in ethylene (up to 99.9%) therefore, it provides the possibility of significantly reducing the yield of both low-boiling and high-boiling by-products, and due to this, it allows increasing the yield of the target product - 1,2-dichloroethane. The result is an increase in the economic efficiency of the proposed method, since it does not require additional energy costs for obtaining a finely dispersed gas-liquid mixture of the initial gaseous components of the reaction and liquid dichloroethane and allows to reduce the consumption of excess ethylene.

Claims

A method for producing 1,2-dichloroethane by direct chlorination of ethylene in liquid dichloroethane, including circulating a stream of liquid dichloroethane in a vertical circulation circuit with a calculated flow rate that excludes boiling of dichloroethane in the reaction zone, introducing into the circulation circuit the initial gaseous reaction components - chlorine and ethylene and mixing them with a stream of liquid circulating dichloroethane, introducing return liquid dichloroethane into the circulation circuit, synthesizing dichloroethane in the reaction zone, taking heat p actions in the boiling zone of dichloroethane, separation of the vapor and liquid phases of dichloroethane with the withdrawal of its vapors, characterized in that before introducing into the circulation circuit at least one of the initial gaseous component of the reaction, it is pre-dispersed in liquid dichloroethane with an ejector through which nozzle the corresponding initial the gaseous component of the reaction, and liquid dichloroethane is fed into the receiving chamber of the ejector with a flow rate of 0.01-0.2 of the calculated flow rate of the liquid circulating dichloroethane, and input into the circulation circuit at least one starting component of the reaction gas in the form of its mixture with the finely divided liquid dichloroethane formed in the mixing chamber of the ejector.