Способ получения хлористого этила

049465 А СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 9) 01 с 511 С 07 С 19/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ Рев ,тц1 ТИЙИОАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ"(56) 1. Лебедев Н,Н.Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза, М., "Химия",1971, с. 191.2, Авторское свидетельство СССРИ 363681, кл. С 07 С 19/02, 1973(54)(57) 1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХЛОРИСТОГО ЭТИЛА путем гидрохлорирования этилена в среде хлористого этила в присутствии катализатора А 1 С 1, полуценного при взаимодействии металли"ческого алюминия с хлористым водородом, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью интенсификации процессаи повышения его экономичности, стадии синтеза хлорэтила (А) и хлористо"го алюминия (Б) проводят раздельнопри температурах, соответственно от-8 до 2 С и от -5 до 5 вС, причемподачу катализаторного раствора настадию А осуществляют путем передавливания или циркуляции реакционноймассы между стадиями А и Б и регулируют по концентрации катализаторана стадии А в пределах 0,4-0,7 мас 2, Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что абгазы со стадии А подают на стадию Б,1019165 1Изобретение относится к усовершенствованию способа получения монохлоралканов гидрохлорированием олеФинов в жидкой Фазе в присутствиикатализаторов, конкретно к способуполучения хлорэтила.Известен способ получения хлористого этила гидрохлорированием этилена в среде продукта реакции в присутствии катализатора А 1 С 5 ( 13Процесс ведут при температуре ото-10 до -2 С с периодической загрузкой кристаллического А 101 З в реактори отводом продукта иэ жидкой Фазы.Известный способ характеризуется недостаточно высоким ( 91-951) выходом целевого продукта в расчете наэтилен, уносом катализатора при отборе продукта из реактора и тяжелымиусловиями труда, главным образом изза операции загрузки кристаллического А 1 С 1 и сопутствующего газовыделения при вскрытии реактора,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсяспособ получения хлористого этила всреде хлористого этила при темпеоатуре кипения реакционной массы с введением в нее металлического алюминия,В реактор загружают металлическийалюминий ( единовременно ), при постоянном взаимодействии которого с хлористым водородом в условиях незначительной влажности реакционной средыобразуется хлористый алюминий,,За счет образовавшегося А 1 С 1 поддерживается высокая активность катализатора в реакционной массе, исключается непрерывный ввод катализатора.Выход целевого продукта в расчете наэтилен не ниже 993. Высота слоя барботажа через жидкость в реакторе составляет не менее 500 мм и ее уменьшение приводит к проскоку исходныхреагентов через реактор 1.2 3,Недостатком известного способа является низкая интенсивность процессов, так как водород, образующийся при взаимодействии металлического алюминия с хлористым водородом, разбавляет исходные реагирующие газы и снижает степень конверсии их, низкая экономичность процесса из-за необходимости загрузки металлического алюминия в зону синтеза хлористого этила и плохой регулируемости образования катализатора и вследствии этого затрудняется автоматизация процесса. 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 50 55 2Цель изобретения - интенсиФикацияпроцесса и повышение его экономичности,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу получения хлористого этила путем гидрохлорирования этилена в среде хлористого этилав присутствии А 1 С 1, стадии синтезахлорэтила (А) ихлористого алюминия(Б) проводят раздельно при температурах от -8 до 2 С и от -5 до 5 Ссоответственно, причем подачу катализаторного раствора на стадии А осуществляют путем передавливания илициркуляции реакционной массы междустадиями А и Б и регулируют по концентрации кат лизатора на стадии А впределах 0,1-0,7 мас. /,Предпочтительно абгазы со стадииА подают на стадию Б,Способ осуществляют следующим образом.Стадии синтеза хлорэтилаА ) ихлористого алюминия (Б 1 проводят вразличных реакторах или в различныхзонах одного реактора эрлифтного типа, В зону А подают этилен, хлористый водород и раствор катализатора иззоны Б Процесс ведут при температуре чиже кипения реакционной массы,преимущественно в интервале от -8до 2 С,В зону Б.загружают металлическийалюминий и подают хлористый водород,Реакционная среда в обоих зонаххлористый этил. При этом в зоне Бопри температуре от -5 до 5 С идетобразование А 101Активация металлического алюминияи инициирование топохимической реакции осуществляется добавками кристаллического А 1 С 1, причем чем нижетемпература в зоне Б, тем большедолжна быть добавка,Раствор А 1 С в хлорэтане в зонеБ доводится до концентрации 2-9 мас,Iи по мере надобности доэируется взону А. Управление процессом образования хлористого алюминия осуществляется путем изменения дозировки илипрекращения подачи НС 1 в зону Б, Приэтом наработка А 1 С 1 может вестисьпериодически или непрерывно, Загрузка металлического алюминия и выгрузка шлама осуществляется после прекращения подачи хлористого водорода,что исключает гаэовыделение из реактора.10494 45 В зоне А понижение температуры ниоже -8 С не приводит к существенному 3В зоне А идет синтез хлорэтила.Концентрация катализатора поддерживается на уровне 0,4-0,7 мас.:., атемпература в пределах от -8 до 2 С.оПродукт по мере накопления уда 5ляется через верхний переток, уносяс собой часть катализатора. Поддержание концентрации катализатора наданном уровне осуществляется за счетдозировки необходимого количествакаталиэаторного раствора известнойконцентрации иэ зоны Б. Отходящиегазы содержат непрореагироеавшийхлористый водород, некоторое количество этилена и пары хлорэтила, Дляизвлечения непрореагировавших компонентов абгазы из зоны А подают взону Б, где связываются остатки ибольшая часть НС 1.Аппаратурное оформление предлагаемого способа может быть следующим.Синтез хлорэтила ведется в реактореА (или нескольких аналогичных реакторах 1, а наработка катализаторногораствора в одном реакторе Б. В этомслучае подача раствора Я 1 С 1из Би А ведется принудительно, например,путем передавливания азотом,Для проведения процесса можно испольэовать также аппарат эрлифтноготипа, причем эона А совмещается сбарботажной частью аппарата, а зонаБ - с внешней циркуляционной трубой.При этом подача раствора А 1 С 1из Би А происходит за счет циркуляцииреакционной массы между этими зонами,зНаработка АС 1 и подача НС 1 в зону Б ведутся при бездействующем циркуляционном контуре. В это время взоне Р идет синтез хлорэтила. При4 Оснижении концентрации А 1 Св зоне Рниже намеченного уровня приводится вдействие циркуляционный контур, который функционирует до достижения необходимой концентрации А 1 С 1 З в реакционной массе. Затем циркуляциюпрекращают и цикл повторяется. Водород, выделяющий при образовании хлористого алюминия, разбавляется инертным газом, например азотом, непосредственно в зоне Б до взрывобеэопасной50концентрации 2-2,51 и выбрасываетсяв атмосферуПредельные значения температур иконцентраций выбраны на основанииследующих соображений. 654повышению выхода целевого продукта, тогда как затраты на охлаждение реакционной массы растут, а повышение температуры выше 20 оС заметно повышает выход полимеров и испарение реакционной среды.Кроме того, выбор интервала концентраций катализатора от 0,4 до 0, 7 мало обеспечивает высокую селек" тивность и скорость процесса при незначительном образовании полимеров. Понижение концентрации А 1 С З ниже 0,4 мас.4 приводит к незначительному росту селективности, по заметному снижению конверсии. Повьшение концентрации выше 0,7 мас. увеличивает выход полимеров.В зоне Б понижение температурыониже -5 С заметно снижает скорость образования А 1 С 1 З, а повышение ее выше 5 С приводит к интенсивному исопарению реакционной массы, а понижение концентрации А 1 Сниже 2 мас.Ъ приводит к необходимости подачи в зоне А больших объемов катализаторного раствора, а увеличение ее выше 9 мас,Ф приводит к активации процессов осмо" ления в зоне Б.П р и м е р 1. В реактор барботажного типа диаметром 30 мм и высотой 210 мм загружают 92 г (1,426 моль хлористого этила) 0,07 г А 1 С 1 и 3 г металлического алюминия. Подают 0,049 г/мин (0,00134 моль/минхлористого водорода. При температуре 5 С за 3,9 ц содержание АС,в растворе достигает 6 мас.Ф, Часть полученного раствора (8,30 г) переносят в реактор синтеза хлорэтила (диаметр 30 мм, высота 240 мм), предварительно заполненный хлорэтилом 83,70 г (1,297 моль) .Концентрация А 1 С 1 З в реакционной массе 0,55 мас.Ъ. Высота барботажного слоя 160 мм, подают исходные газы со скоростью: хлористый водород 0,130 г/мин 0,00357 моль/мин) этилен - 0938 г/мин (0,00335 моль/ мин 1. Процесс ведут при температуре -8 С в течение 1,5 ч. Кислотность реакционной массы не превышает 2,74. Всего на опыт подано: хлористого водорода 11,716 г 0,321 моль 1, этилена 8,456 г (0,302 моль ).Абгазы, содержащие хлористый водород неппореагироеаеший этилен, пары хлорэтилена и инерты направляют на стадию получения А 1 С 1. После окон 049465 6чания процесса реакционную массу упаривают досуха на водяой бане, температуру которой поддерживают в пределах 25-30 С а пары хлорэтила конденсируют в двух последовательно соединенных ловушках. Всего в опыте завычетом исходной загрузки, хлорэтилаполучено 19,35 г (0,300 моль ), цтосоставляет: конверсия 99,664, селективность 997 Ф, выход 99,331 ОП р и м е р 2. В реактор по примеру 1 загружают 92 г (1,426 моль) хлористого этила, 021 А 1 С 1 З и 4 г Металлического алюминияПри температуре -5 С в течение 3 ч, концент рация А 1 С 1 з в растворе достигает 9 мас.Ф, катализаторный раствор в количестве 6,44 г переносят в реактор синтеза хлорэтила, заполненныи хлор.этилом 85,56 г (1,326 моль). Кон центрация А 1 С 1 в реакционной массе 0,7 мас.Ж.Подают исходные газы со скоростью: хлористый водород 0,130 г/мин(0,00357 моль/мин), этилен 0,0938 г/ 25 /мин (0,00335 моль/мин), Процесс ведут при температуре 2 ОС в течение 1,5 ч. отходящие газы из реактора синтеза СН 5 Г 1 подают в реактор получения АСА, Всего за опыт подано: хлорис- зо того водорода 11,716 г (0,321 моль), этилена 8,456 г (0,302 моль).Кислотность реакционной массы 1,6- 17 Ф. После опыта реакционную массу упаривают, пары хлорэтила конденсируют, Всего в опыте полуцено хлорэтила, за вычетом исходной загрузки, 19,28 г (0299 моль), Конверсия этилена составляет 99,61, селективность по этилену 99,3, выход 40целевого продукта 99,13.П р и м е р 3, В реактор по примеру 1 загружают 92 г (1,426 моль ) хлористого этила, 0,08 г АС 5 и 2 г металлического алюминия Подают хло ристый водород со скоростью 0,049 г/мин (0,00134 моль/мин ). При температуре 3 С в течение 2 ц содержание АС 1 в растворе достигает 2 мас.1. Часть полученного раствора 24,84 г переносят в реактор синтеза, заполненный хлорэтилом 70,84 г (1,098 моль). Концентрация АС 1 5 в реакционной массе составляет при этом 0,4 мас.Ф.Подают исходные газы со скоростью:хлористый водород 0,130 г/мин(О,00357 моль/мин ), этилена 0,0938 г/ /мин (0,00335 моль/мин ). Синтез ведут при -2 С в течениеч, Отходящиегазы из реактора синтеза Г Н 5 С 1 подают в реактор получения Я 1 С 1 ЗКислотность реакционной массы не йревышает 15 Ф.Всего за опыт подано: хлористоговодорода 7,811 г (0,214 моль), этилена 5,628 г (0,201 моль ),После опыта реакционную массу упаривают, пары хлорэтила конденсируют.Всего в опыте, за выетом исходной загрузки хлорэтила получено12,92 г (0,200 моль ), что составляет: конверсия 998, селективностьпо этилену 9961 выход целевого продукта 99,6П р и м е р 4 (сравнительный ), Вреактор барботажного типа диаметром30 мм и высотой 240 мм снабженныйобратным холодильником, загружают92 г (1,426 моль ) хлористого этила,1,0 г металлического алюминия и каталитическое количество АС. Подаютисходные газы со скоростью. хлористыйводород 0,00357 моль/мин (0130 г/мин),этилен 0,003125 моль/мин (0,0875 г//мин ),Опыт ведут в течение трех часов,поддерживая реакционную массу в состоянии кипения, Всего за опыт подано:хлористого водорода 23,46 г(0,5625 моль), Продукт отбирают в виде паров в количестве, обеспечивающем поддержание высоты барботажногослоя в реакторе на уровне около 60 мм.После окончания опыта реакционнуюмассу упаривают досуха, пары хлористого этила конденсируют,Всего в опыте, за вычетом исходной загрузки хлористого этила, получено 22,12 г (0,343 моль), что составляет: конверсия 6471, селективность 94,21, выход 60,91. Таким образом, в условиях известного синтеза, показатели процесса резко снизились, особенно конверсия и выход. Очевидно дело именно в условиях проведения реакции гидрохлорирования: введение металлического алюминия в зону реакции, повышенная температура, концентрация катализатора,Таким образом, предлагаемый способ позволяет интенсифицировать процесс, т.е. увеличить обьем продукта с единицы объема рабочей зоны.Кроме того, отсутствие необходимости в частом вскрытии реакторов109165 Составитель В.СапуновРедактор Г,8 олкова Техред В.Далекорей Корректор О.Билак Заказ 8350/2 ч Тираж 118 Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, %-35, Раушская наб., д, 1/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,синтеза хлорэтила устраняет газовыделение в рабочее помещение, облегчает труд и позволяет в значительнойстепени ввтоматизировать и усовершенствовать процесс, так как на нескопько реакторов синтеза клорэтиладостаточно предусмотреть один реактордля получения раствора катализатора,что обеспечивает большую экономич 5 ность