專利名稱：利用1,2-二氯乙烷制備過程中釋放的反應(yīng)熱的方法和裝置的制作方法
利用1，2-二氯乙垸制備過程中釋放的反應(yīng)熱的方法和裝置本發(fā)明涉及利用1，2-二氯乙烷(下文中稱為EDC)制備過程中 釋放的反應(yīng)熱的方法和裝置。EDC主要在氯氣乙烯(下文中稱為 VCM)單體的制備過程中用作中間體，由VCM最終制得聚氯氣乙烯 PVC。在EDC轉(zhuǎn)化為VCM的過程中會形成氯化氫HC1。因此，優(yōu)選 由乙烯C2H4和氯氣Cl2以這樣的方式來制備EDC:使得根據(jù)下列反 應(yīng)方程式的反應(yīng)過程中所生成的氯化氫HC1和所消耗的HC1之間達(dá) 到平衡。C12 + C2H4 — C2H4C12 (純EDC) + 218 kJ/mol (1)C2H4C12 (分解反應(yīng)用EDC) — C2H3C1 (VCM) + HCl - 71 kJ/mol (2)C2H4 + 2 HCl + V2 02 — C2H4C12 (粗EDC) + H20 + 238 kJ/mol (3)HC1達(dá)到平衡的VCM制備方法(為簡便起見，下文中稱為"平衡式VCM法")包括 直接氯化，其中，由乙烯C2H4和氯氣Cl2制得所需的一部分EDC，并作為純EDC輸送；利用在該直接氯化過程中所產(chǎn)生的反應(yīng) 熱是本發(fā)明的一個核心方面； 氧氣氯化，其中，由乙烯C2H4、氯化氫HC1和氧氣02制得 另一部分EDC，并作為粗EDC輸送； 對EDC進(jìn)行分餾純化，其中，使粗EDC以及VCM分餾過程 中回流的再循環(huán)EDC脫除在氧氣氯化過程和EDC熱解過程中所產(chǎn)生 的副產(chǎn)物，以便得到適合用于EDC熱解的EDC料；在EDC純化過 程中利用由直接氯化所產(chǎn)生的反應(yīng)熱是本發(fā)明的一個核心方面；,EDC熱解，其中將純EDC與所述的EDC料混合，然后使該 混合物(稱作分解反應(yīng)用EDC)熱分解；所得到的分解氣體含有VCM、 氯化氫HC1和未反應(yīng)的EDC以及副產(chǎn)物； 對VCM進(jìn)行分餾，其中，從分解氣體中分離出作為產(chǎn)物的所 需的純VCM，并單獨(dú)地回收其它重要的分解氣體成分氯化氫HC1和未反應(yīng)的EDC以作為重要的原料，然后以再循環(huán)HC1或再循環(huán)EDC 的形式作為可再用的原料而循環(huán)用于平衡式VCM法中。用于制備純EDC、并且不是根據(jù)平衡式VCM法工作的設(shè)備通 常被設(shè)計(jì)為只遵循式(1)工作的純粹的直接氯化反應(yīng)器。而本發(fā)明 涉及根據(jù)平衡式VCM法設(shè)計(jì)的設(shè)備，并且本發(fā)明還涉及只有直接氯 化過程的設(shè)備，以及這兩種類型的組合形式。直接氯化過程中所需的氯氣Cl2通常是在電解設(shè)備中由氯化鈉 NaCl制備的。此時會形成濃度為約33y。的氫氧化鈉NaOH副產(chǎn)物。 由于所生成的氯氣Cl2具有高毒性，因此，如果有可能的話應(yīng)盡量避免長距離的輸送。由此，通常將用于使乙烯C2H4直接氯化的設(shè)備(在該設(shè)備中，氯氣Cl2被直接進(jìn)一步處理)與用于制備氫氧化鈉NaOH和氯氣Cl2的設(shè)備緊鄰設(shè)置。用于使乙烯直接氯化的設(shè)備不必以一體化設(shè)備的形式存在，而 是可以以"獨(dú)立工作"的形式來制備EDC，并且該設(shè)備具有用于將 氯氣輸送到其它位置以便在那里進(jìn)行處理而生成VCM的相對無害的 "輸送方式"。采用上述方法(例如，特別是專利文獻(xiàn)WO 01/34542 A2中所述的方法)制得的EDC很純凈，因而無需進(jìn)行進(jìn)一步蒸餾處 理。由此，當(dāng)這種設(shè)備以"獨(dú)立模式"工作時，沒有機(jī)會通過加熱 EDC蒸餾塔(例如，位于"平衡式VCM法"所用的一體化設(shè)備中的 那些EDC蒸餾塔，其中所述"平衡式VCM法"包括直接氯化、氧 氣氯化和EDC分解)的方式來回收熱量。因此，在這種結(jié)構(gòu)中，必須通過大量的冷卻水和/或空氣冷卻器 來除去大量的反應(yīng)熱，但是任何一種這樣的方法從經(jīng)濟(jì)角度來說都是 不理想的。因此，本發(fā)明的目的是使直接氯化過程中所釋放的熱量得 到利用，并且使冷卻水的需求量大幅降低。如果在平衡式VCM法中利用直接氯化過程，那么必須考慮到在 EDC熱解過程中，分解氣體中所形成的次要成分會降低VCM的產(chǎn)物 純度。這樣，通過除去次要成分來純化VCM是較為復(fù)雜的。因此， 將已在很大程度上脫除雜質(zhì)的分解反應(yīng)用EDC用于EDC熱解過程 中。關(guān)于能夠避免或(如果適當(dāng)?shù)脑?除去相應(yīng)的不利副產(chǎn)物和/或次要成分的大量技術(shù)，可以再次參照專利文獻(xiàn)WO 01/34542 A2 (特 別是該專利文獻(xiàn)中確認(rèn)的現(xiàn)有技術(shù))。已經(jīng)可以表明，在由乙烯C2H4 和氯氣Cl2反應(yīng)生成液態(tài)EDC的直接氯化過程中所釋放的反應(yīng)熱足 以使用于純化平衡式VCM法中產(chǎn)生的EDC的純化塔工作。然而，以上所提方法的缺點(diǎn)在于，只能利用EDC中的溫度相對 較高(即主要在約100°C以上)的熱量。雖然可以單獨(dú)通過所釋放 的熱量來使用于純化EDC的裝置工作，但是，依然需要用冷卻水對 所產(chǎn)生的EDC(例如，以待后用的EDC)實(shí)施進(jìn)一步冷卻，由此， 依然需要大量的冷卻水。以上所提方法的另一缺點(diǎn)在于反應(yīng)熱在用于加熱純化塔時必 需有相當(dāng)量值的蒸氣冷凝熱被除去。而根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的常規(guī)狀況，一 般也采用必須大量提供的冷卻水來除去這種蒸氣冷凝熱。因此，本發(fā)明的另一目的是使平衡式VCM法(特別是直接氯化 過程)中所釋放的熱量的利用情況迸一步優(yōu)化，并且使冷卻水的總需 求大幅降低。本發(fā)明通過以下的方式達(dá)到上述目的將在直接氯化反應(yīng)器中 形成1,2-二氯乙烷時產(chǎn)生的反應(yīng)熱的至少一部分用于蒸發(fā)在NaCl電 解(用于制備直接氯化過程所需的氯氣)過程中作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的 NaOH溶液。特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)，用于運(yùn)走NaCl電解所產(chǎn)生的氫氧化鈉 NaOH而產(chǎn)生的運(yùn)輸成本的高低有重要意義。如果將所產(chǎn)生的濃度為 大約33%的氫氧化鈉溶液蒸發(fā)至濃度為50%，則會顯著降低運(yùn)輸成 本?？梢允褂糜谡舭l(fā)氫氧化鈉NaOH溶液的設(shè)備在(例如)絕對壓 力為133毫巴的減壓條件和60。C的溫度下工作。當(dāng)然，根據(jù)消費(fèi)者 的所需情況和所釋放的熱量，也可以將不同于33%的濃度蒸發(fā)至不 同于50%的其它濃度。可以以多種方式將直接氯化過程所釋放的反應(yīng)熱用于蒸發(fā)氫氧 化鈉溶液。可以容易地將本發(fā)明方法的下列實(shí)施方案進(jìn)行組合，并且 這些實(shí)施方案可以極靈活地將熱量利用與現(xiàn)有設(shè)備相匹配，而且在新 設(shè)計(jì)的設(shè)備的情況下也可如此。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，將直接氯化過程所產(chǎn)生的EDC蒸氣的 至少一部分冷凝熱用于蒸發(fā)所形成的氫氧化鈉溶液。當(dāng)利用"獨(dú)立工作"模式的直接氯化裝置時，或者在對平衡式VCM法中產(chǎn)生的EDC 進(jìn)行蒸餾純化時不能吸收以這種方式可得的全部反應(yīng)熱的情況下，上 述這種實(shí)施方案是特別有利的。在這種情況下，來自直接氯化反應(yīng)器 上部的EDC蒸氣被用來(通過其冷凝熱)對蒸發(fā)器管的外部加熱， 其中，所述蒸發(fā)器管可被構(gòu)造為降膜蒸發(fā)器管的形式，并且氫氧化鈉 溶液在該蒸發(fā)器管中被蒸發(fā)。純EDC的冷凝物也可以起到蒸發(fā)氫氧 化鈉溶液的作用，并且該冷凝物在另一熱交換器(例如插管式熱交換 器)中進(jìn)一步冷卻。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，還將由反應(yīng)器排出的EDC再循環(huán)液流的顯熱用于蒸發(fā)氫氧化鈉溶液。當(dāng)把該液流與除去反應(yīng)熱的其它 物料流合并時，必須要注意確保使含有催化劑的EDC (其將要被再 循環(huán)至直接氯化反應(yīng)器的反應(yīng)器回路中)不與將要作為產(chǎn)物由該過程 排出的純EDC混合。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，將以氣態(tài)或液態(tài)的形式從直接氯 化反應(yīng)器排出的EDC產(chǎn)物首先用于對純化塔間接加熱，并且只有在 所述EDC在純化塔中將其溫度相對較高的一部分熱能轉(zhuǎn)移之后，該 EDC才被傳送至氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置中來進(jìn)一步轉(zhuǎn)移其能量，其 中在所述氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置中，EDC以間接熱交換的形式將較 低溫度的熱能轉(zhuǎn)移給所述氫氧化鈉。如果采用平衡式VCM法來制備 EDC和VCM，優(yōu)選的是，在對達(dá)到上述目的所需的純化塔加熱之后 再將剩余的反應(yīng)熱用于蒸發(fā)氫氧化鈉溶液。本發(fā)明的其它實(shí)施方案利用以下方面引入純化塔的間接加熱 過程中的上述反應(yīng)熱在后續(xù)的蒸氣冷凝過程中必須再次從上述純化 塔中被除去，所以只能說該反應(yīng)熱通過純化塔，并且其在上述過程中 是熱力學(xué)衰減的。然而，雖然反應(yīng)熱的溫度降低，但仍然可將通過純化塔的相當(dāng)一部分反應(yīng)熱用于蒸發(fā)氫氧化鈉溶液。這樣，在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，將含有EDC的蒸氣(其來 自用于除去沸點(diǎn)高于EDC沸點(diǎn)的成分的蒸餾塔)用于蒸發(fā)氫氧化鈉溶液。這種蒸餾塔(作為高沸塔)是平衡式VCM法中的常規(guī)部分。 不要將上述蒸餾塔錯認(rèn)為真空塔，真空塔是接在高沸塔之后的，并且 真空塔的塔頂溫度對于根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用來說還不夠高。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，還將含水的蒸氣(其來自用于除 去水和沸點(diǎn)低于1,2-二氯乙烷沸點(diǎn)的成分的蒸餾塔)用于蒸發(fā)氫氧化鈉溶液。這種蒸餾塔(作為低沸塔)是平衡式VCM法中的常規(guī)部分。以下的方法也是已知的將在直接氯化過程中產(chǎn)生的EDC以蒸 氣的形式排出，并且將該EDC直接導(dǎo)入到蒸餾過程中；這種直接氯 化法在(例如)專利文獻(xiàn)US 4,873,384中有所描述。在這種情況中， 直接氯化反應(yīng)器同時構(gòu)成后續(xù)的純化塔的底部蒸發(fā)器，或者該直接氯 化反應(yīng)器本身與純化塔的底部形成為一體。反應(yīng)熱以這種方式通過鄰 接的蒸餾塔，并且在蒸氣的冷凝過程中被除去。在本發(fā)明的一個實(shí)施 方案中，將在EDC (其是在直接氯化反應(yīng)器中由乙烯和氯氣反應(yīng)所 生成的)的蒸餾純化過程中所得的蒸氣的至少一部分冷凝熱用于蒸發(fā) 所形成的氫氧化鈉溶液。本發(fā)明的其它實(shí)施方案涉及用于將EDC的熱能轉(zhuǎn)移至待蒸發(fā)的 氫氧化鈉NaOH中的裝置。此處主要利用直立的列管式換熱器(優(yōu) 選降膜蒸發(fā)器)，該列管式換熱器具有兩個固定管板和用于容納 NaOH溶液的底部，其中，將氫氧化鈉NaOH溶液從頂端向下輸送至 管子的內(nèi)部，并且將傳熱介質(zhì)(即，EDC或者來自蒸餾塔的蒸氣) 輸送到管子的外周。如果將氣態(tài)的EDC或者來自蒸餾塔的蒸氣用于蒸發(fā)氫氧化鈉溶 液，則在列管式裝置中以順流的形式發(fā)生熱交換。從列管式裝置的頂 部引入的EDC蒸氣在經(jīng)過該裝置的過程中發(fā)生冷凝，并且可在底部 以液體的形式被排出。如果將液態(tài)EDC用于蒸發(fā)氫氧化鈉溶液，則與上述不同的是， 可以有利地以逆流的方式在列管式裝置中實(shí)現(xiàn)熱交換，或者通過位于 氫氧化鈉液體中的插入式換熱器管束實(shí)現(xiàn)熱交換，或者通過置于氫氧 化鈉液體外部、并以循環(huán)模式工作的換熱器(例如，釜式換熱器)實(shí) 現(xiàn)熱交換?？梢詫⑸鲜龅乃蟹椒ɡ奂邮褂没蚪M合使用。如果要同時采用EDC蒸氣和液態(tài)EDC使以上列管式裝置工作，則可以將該列管式裝置水平分隔。當(dāng)然，必須確保來自不同的蒸餾塔的各蒸氣流不會互相 混合。通常在多級蒸發(fā)設(shè)備中進(jìn)行氫氧化鈉溶液的蒸發(fā)，其中所述多 級蒸發(fā)設(shè)備包括(例如)多個順序連接的蒸發(fā)裝置。因此，還可以將此處所述的本發(fā)明的方法單獨(dú)地用于這種設(shè)備中的不同級或者不同的蒸發(fā)裝置。這樣，例如，可以通過氣態(tài)的EDC對一級裝置加熱， 而通過液態(tài)的EDC對另一級裝置加熱。然而，還可以將本發(fā)明的方 法只用在用于蒸發(fā)氫氧化鈉溶液的多級設(shè)備的某一級中，或者同時用 在多個級別中。為了允許各傳熱介質(zhì)可具有不同的溫度，也可以使多 個級別的蒸發(fā)裝置在不同的減壓條件下工作。下面借助8個附圖對本發(fā)明進(jìn)行說明，但是本發(fā)明的方法并不 限于這些特定的例子

圖1示出對應(yīng)于方法權(quán)利要求2和3的直接氯化反應(yīng)器和氫 氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置的可能排布方式； 圖2示出對應(yīng)于方法權(quán)利要求4的連有純化塔的直接氯化反 應(yīng)器和氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置的可能排布方式； 圖3和圖4分別示出根據(jù)專利文獻(xiàn)WO 01/34542 A2的教導(dǎo)、 并對應(yīng)于方法權(quán)利要求5的氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置與直接氯化反應(yīng) 器的可能組合以及根據(jù)平衡式VCM法進(jìn)行的熱回收； 圖5示出對應(yīng)于方法權(quán)利要求6和7的直接氯化反應(yīng)器、蒸 氣發(fā)生冷凝的純化塔和氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置的可能排布方式； 圖6至圖8示出對應(yīng)于裝置權(quán)利要求的氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝 置的示例性實(shí)施方案。圖1示出氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置與直接氯化反應(yīng)器的組合，其 中所述直接氯化反應(yīng)器以"獨(dú)立工作"的方式產(chǎn)生EDC，并且該直 接氯化反應(yīng)器釋放的反應(yīng)熱既通過氣態(tài)EDC (根據(jù)方法權(quán)利要求2) 又通過液態(tài)EDC (根據(jù)方法權(quán)利要求3)對氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置加 執(zhí)。"、、o直接氯化反應(yīng)器100包含充有液體的回路101、乙烯102的供入部分、溶解于EDC中的氯氣103的進(jìn)料部分，以及脫氣室108、 液態(tài)EDC 109的排放裝置、氣態(tài)EDC 110的排放裝置和再循環(huán)EDC 111的進(jìn)料點(diǎn)，其中氯氣104已預(yù)先在噴嘴105中溶解于液態(tài)EDC 106 (其已提前在EDC冷卻器107中冷卻至低溫以改善其溶解性)中， 并且根據(jù)實(shí)際情況各個進(jìn)料點(diǎn)和排放裝置還可以具有多種形式。在充 有液體的回路101中，氯氣與乙烯相互反應(yīng)而形成沸騰的EDC (其 在脫氣室108中氣化)以及未反應(yīng)的起始原料和惰性的伴生氣體。氣態(tài)EDC 110被導(dǎo)入到氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200的列管式換 熱器202 (圖中示為水平分隔的形式)的上部夾套空間201中，在該 處氣態(tài)EDC 110發(fā)生冷凝從而釋放熱量，但是其并沒有被顯著地過 度冷卻以避免EDC蒸氣的壓力發(fā)生波動。不可冷凝的成分通過惰性 氣體排放口 203被排出。此時，必須通過合適的技術(shù)措施來確保在列 管式換熱器的夾套空間內(nèi)不會形成爆炸性氣體混合物。這樣的技術(shù)措 施對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是已知的，并且不是本發(fā)明的主題。EDC 冷凝物204被排到水平分隔的列管式換熱器202的下部夾套空間205 中，在此處液態(tài)EDC被冷卻?？梢匀芜x地通過泵(圖中未示出)來 輔助將冷凝后的EDC排到下部的夾套空間中。冷卻后的純EDC 206通過冷凝物泵207從水平分隔的列管式換 熱器202中排出，并分成兩股支流產(chǎn)物EDC 208和再循環(huán)EDC 209。 產(chǎn)物EDC 208在產(chǎn)物冷卻器中(圖中未示出)進(jìn)行冷卻后被輸送到 裝置界區(qū)，而再循環(huán)EDC 209則被送回到反應(yīng)器中。從液態(tài)EDC 109的排放裝置中排出的含催化劑的EDC通過EDC 泵210被輸送到插入式冷卻器211 (其被安裝在氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝 置200的底部214)中，并且含催化劑的EDC在此處冷卻。從插入 式冷卻器211中排出的冷卻后的EDC 212在循環(huán)冷卻器107中被進(jìn) 一步冷卻，然后供給噴嘴105，在此冷卻后的EDC212作為驅(qū)動物料 流來吸入并且溶解氯氣104。然后溶解于EDC中的氯氣物料流103 被供給到直接氯化反應(yīng)器100中。濃度為33%的氫氧化鈉溶液213被供給到氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200的底部214，并在減壓條件下被蒸發(fā)。通過真空泵215來保持 壓力，其中所述真空泵215排出所釋放的水蒸氣216。通過氫氧化鈉 溶液泵217排出己被濃縮至約50%的一部分氫氧化鈉溶液作為產(chǎn)物 NaOH 218，并且將另外一部分氫氧化鈉溶液輸送至氫氧化鈉分配器 219，該氫氧化鈉分配器219將待濃縮的氫氧化鈉溶液分配至列管式 換熱器202的管內(nèi)。在此通過冷凝熱和/或冷凝后的EDC的顯熱來引 入用于蒸發(fā)的汽化能。以下的基于對年生產(chǎn)能力為250000噸EDC的設(shè)備所做的模擬 計(jì)算的算例可用來進(jìn)行說明。在這種規(guī)模的設(shè)備中，反應(yīng)焓為約19.1 MW (以EDC計(jì)為218 kJ/mo1) 。 250000噸的EDC年生產(chǎn)能力相當(dāng) 于22.5噸氯氣/小時的氯氣量，這進(jìn)而相當(dāng)于約25.4噸/小時的氫氧 化鈉產(chǎn)量(以100n/。NaOH來計(jì)算)。所得氫氧化鈉溶液的濃度為33%， 溫度為約80°C，并通過真空蒸發(fā)將氫氧化鈉溶液濃縮至50%。這相 當(dāng)于要?dú)饣乃牧繛榧s26.2噸/小時或者加熱功率為14.6 MW。這種熱量要求完全可以通過直接氯化過程所釋放的熱量來滿 足；這樣，在本專利申請中約76%的反應(yīng)熱是可以回收的，這正是 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。在絕對壓力為約133毫巴的減壓條件和60°C的溫度 下進(jìn)行蒸發(fā)。通過直接氯化設(shè)備中的換熱器來除去其余要被除去的反 應(yīng)熱。圖2示出直接氯化反應(yīng)器及其相連的用于純化所產(chǎn)生的EDC的 蒸餾裝置300。由直接氯化反應(yīng)器100和氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200 構(gòu)成的裝置組合的結(jié)構(gòu)與圖1所示的結(jié)構(gòu)相同。與圖1所示的工作模 式不同的是，從直接氯化反應(yīng)器中排出的EDC蒸氣首先在純化塔301 中被蒸餾純化。來自純化塔301的蒸氣302被導(dǎo)入到氫氧化鈉溶液蒸 發(fā)裝置200的上部夾套空間201內(nèi)。氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200起到 純化塔301的蒸氣冷凝器的作用。通過冷凝物泵207將蒸氣冷凝物 303輸送至純化塔301的頂部貯液器304中，并且通過貯液器泵305 將該蒸氣冷凝物303由頂部貯液器304供給到純化塔301的頂部。圖3和圖4示出來自氧氣氯化過程的EDC和來自EDC熱解過 程的未反應(yīng)EDC是如何在平衡式VCM法的EDC純化裝置400中以能量密集式EDC蒸餾的方式被純化的。來自氧氣氯化過程(圖中未示出)的粗EDC 401首先在低沸塔402中被脫除水和低沸物，并且 上述的水和低沸物通過低沸物管線403被排出。然后由低沸塔獲得的 塔底產(chǎn)物EDC (其依然還含有高沸物)通過EDC管線404被供給到 高沸塔405中。來自EDC熱解過程的未反應(yīng)的EDC中也含有髙沸物， 并通過EDC管線406被供給到高沸塔405中。所供入的物料流在高沸塔405中被分餾。在高沸塔405的頂部 通過蒸氣管線407排放純化后的EDC，并得到純EDC。高沸物積聚 在髙沸塔405的底部。在真空塔409內(nèi)對來自高沸塔405的塔底物料 流408進(jìn)行處理。在真空塔409的頂部通過EDC蒸氣管線410排出 純EDC。來自真空塔409的塔底輸出物411包含高沸物和少部分的 殘留EDC。通過下列方式達(dá)到對塔405和409加熱的目的液態(tài)EDC 109 從直接氯化反應(yīng)器100中被排出，并且作為加熱介質(zhì)被供給到真空塔 409的降膜蒸發(fā)器412中，以及從該降膜蒸發(fā)器412中被排出。EDC 蒸氣413從來自直接氯化反應(yīng)器100的氣態(tài)EDC 110中分流出來， 并作為加熱介質(zhì)被供給到高沸塔405的降膜蒸發(fā)器414。在降膜蒸發(fā) 器412和414中，要被加熱的液體在重力作用下從蒸發(fā)器主體的頂部 以在加熱管內(nèi)壁上均勻分配的沸騰薄膜的形式向下流動，并且部分被 蒸發(fā)。大部分EDC蒸氣在降膜蒸發(fā)器414的外部冷凝。當(dāng)然，也可 以使用其它的換熱器，如常規(guī)的熱虹吸再沸器。來自降膜蒸發(fā)器414的向上的物料流415可被供給到可任選的 輔助冷凝器416，該輔助冷凝器起到調(diào)節(jié)該物料流體系的作用。隨后 在接收器417中液態(tài)EDC中與不可冷凝的成分分開。此時，必須采 用合適的方法來確保在冷凝過程中不會形成氧氣、殘余乙烯和EDC 蒸氣的爆炸性混合物。為了達(dá)到該目的，(例如)用氧氣測量儀418 來測定氧氣的含量，并用關(guān)聯(lián)調(diào)節(jié)器相應(yīng)地調(diào)節(jié)流入到輔助冷凝器 416中的冷卻用介質(zhì)的流入量，但是還可以將另外的調(diào)節(jié)器連接到輔 助冷凝器416上。如果不需要調(diào)節(jié)裝置時，那么也可以省略輔助冷凝 器416。還可以通過其它方法來防止形成爆炸性混合氣體，這并不是本發(fā)明的主題。根據(jù)高沸塔405的特定要求，過量的EDC蒸氣可以存在至少一 段時間。在這種情況下，EDC支流419從氣態(tài)EDC 110中分流出來， 并與來自接收器417的不可冷凝成分420合并。合并后的EDC蒸氣 流421起到對氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200中的列管式裝置的下段205 進(jìn)行加熱的作用，并且EDC被冷凝并以EDC冷凝物220的形式被排 出。不可冷凝的成分以尾氣221的形式被排放，并且進(jìn)行進(jìn)一步處理 (圖中未示出)。液態(tài)EDC流109通過循環(huán)泵112從脫氣室108中排出，并被供 給到降膜蒸發(fā)器412以加熱真空塔409。使EDC流422 (其在顯熱向 外傳遞后已被輕微冷卻)與通過泵423從接收器417中排出的一部分 純EDC 424合并而形成純EDC 425，并將純EDC 425供給到氫氧化 鈉溶液蒸發(fā)裝置200。通過泵423從接收器417中排出的另外一部分 純EDC 424用來作為產(chǎn)物EDC 426。圖3示出獲得較高溫度的產(chǎn)物EDC的途徑。如果本領(lǐng)域的技術(shù) 人員希望在隨后的工藝步驟中直接對產(chǎn)物EDC進(jìn)行處理以生成 VCM，那么他會選擇這種方法，因?yàn)檫@種方法能夠節(jié)省一部分再加 熱時間。此時，使用產(chǎn)物EDC 426而并不進(jìn)一步利用其內(nèi)所包含的 熱量。然而，如果要將EDC輸送至大型的不耐壓貯存罐中時，可以 利用圖4所示的流程在該流程中，產(chǎn)物EDC 426在插入式冷卻器 211 (其被置于氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200的底部214)中被冷卻至 低于70。C，并作為冷卻后的產(chǎn)物EDC 222從此處被輸送至貯藏罐中。 作為可供選擇的方法，也可以將EDC冷卻器置于氫氧化鈉的泵回路 中。圖3和圖4示出液態(tài)EDC在氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200中是如 何被利用的。在圖3中，EDC流425被分流，其一部分223被供給 到氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200中的列管式裝置的上段201中，另外一 部分224被供給到起底部加熱作用的插入式換熱器211中。已冷卻至 約65°C -70°C的EDC流225和226與EDC冷凝物220合并，并形 成再循環(huán)流227。在圖4中，EDC流425沒有被分流，而是直接被供給到氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200中的列管式裝置的上段201中。作為可供選擇的另外一種方式，還可以采用設(shè)置在氫氧化鈉的泵回路中的方式。己冷卻至約70°C的EDC流225與EDC冷凝物220合并到一 起而形成再循環(huán)流227。再循環(huán)流227被分成EDC支流209和212。圖3和4中所示的 其它過程與針對圖1中的氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置和直接氯化反應(yīng)器 所述的過程相當(dāng)。以下基于模擬計(jì)算的算例用來說明圖3和4中所示的工藝變量 該計(jì)算針對年生產(chǎn)能力為250000噸EDC的設(shè)備而進(jìn)行。在這種規(guī)模 的設(shè)備中，反應(yīng)焓為約19.1 MW (以EDC計(jì)為218 kJ/mol)。其中 以使用EDC蒸氣加熱蒸餾塔的方式可以回收 7900 kW以使用液態(tài)EDC加熱蒸餾塔的方式可以回收 2050 kW以使用液態(tài)EDC對原料預(yù)加熱的方式可以回收 1310 kW 合計(jì)可以回收 11260 kW這些熱量合計(jì)占總反應(yīng)熱量的約60%。250000噸的EDC年生產(chǎn)能力相當(dāng)于22.5噸/小時的氯氣需求量， 這進(jìn)而相當(dāng)于約25.4噸/小時的氫氧化鈉產(chǎn)量(以100% NaOH來計(jì) 算)。所得氫氧化鈉溶液的濃度為33%，溫度為約80°C，并通過真 空蒸發(fā)將氫氧化鈉濃縮至50%。這相當(dāng)于要蒸發(fā)的水的量為約26.2 噸/小時或者加熱功率為14.6 MW。其中，通過在氫氧化鈉溶液蒸發(fā) 器中將再循環(huán)EDC流從100°C冷卻至70°C可以額外回收約4.2 MW 的熱量。這將反應(yīng)熱的利用度從60%提高至80%。通過直接氯化設(shè) 備中的換熱器來除去其余要被除去的反應(yīng)熱。與圖3和4相似，圖5示出這樣的平衡式VCM法，其中將直接 氯化反應(yīng)器100產(chǎn)生的反應(yīng)熱用于加熱純化塔。不管以何種方式(即， 例如，以本發(fā)明圖3和4中所示的方式或者其它方式)進(jìn)一步利用離 開蒸發(fā)器的EDC流中的熱量，來自高沸塔405的蒸氣都可以用于蒸 發(fā)氫氧化鈉溶液。為了達(dá)到該目的，高沸物蒸氣427不被供給到常規(guī) 的冷凝器中而是供給到氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置200中的列管式裝置 的上段201中，并且從氫氧化鈉溶液蒸發(fā)器排出的EDC冷凝物作為反流428而重新循環(huán)到高沸塔405中并供給其塔頂。高沸物蒸氣427是純EDC，可以按照類似于圖1所示的針對氣 態(tài)EDC 110的處理方式對其進(jìn)行處理或者可以按照類似于圖2所示 的針對EDC蒸氣303的處理方式對其進(jìn)行處理，可以參見上文對這 兩種處理方式所做的說明。由于該氣流為純EDC，因此它也可以與 流程中具有相似純度的其它EDC蒸氣或者EDC冷凝物混合。所以， 圖3、 4和5中所示的工藝可以容易地互相組合。以下基于模擬計(jì)算的算例用來進(jìn)行說明該計(jì)算是針對年生產(chǎn) 能力為400000噸EDC的設(shè)備而進(jìn)行的。在這種規(guī)模的設(shè)備中，在壓 力最高為1.11巴、溫度為約87°C的高沸塔中可以回收約16.2 MW 的熱能，通過這些熱能可以將產(chǎn)量為約44噸/小時的氫氧化鈉(以 100%的NaOH來計(jì)算)從33重量％濃縮至50重量％。圖6至圖8示出本發(fā)明裝置的示例性實(shí)施方案。圖6示出沒有 被水平分隔的降膜蒸發(fā)器，該降膜蒸發(fā)器包括列管式換熱器，該列管 式換熱器具有兩個固定管板和用于容納NaOH溶液的底部，并且該降膜蒸發(fā)器被構(gòu)造為使得氫氧化鈉溶液被輸送至管的內(nèi)部，而1,2-二氯乙烷被輸送至管的外部，該降膜蒸發(fā)器還具有用于將氫氧化鈉溶 液引入和分配至管內(nèi)部的部件，以及使得1,2-二氯乙烷可以在管的外 部冷凝、并且可以導(dǎo)入氣態(tài)1，2-二氯乙垸以及排出惰性氣體和1,2-二氯乙烷冷凝物的部件。圖7還示出這樣的列管式裝置，該列管式裝置具有使得可以導(dǎo) 入液態(tài)l,2-二氯乙垸、并且還可以排出液態(tài)1,2-二氯乙垸的部件，并 且采用被分隔的列管式裝置。圖8示出釜式外部循環(huán)蒸發(fā)器228，其是以采用液態(tài)1,2-二氯乙 烷作為列管式換熱器的底部加熱介質(zhì)的方式工作的。當(dāng)使用多股液態(tài) EDC流(該多股液態(tài)EDC流的純度不同，或者其中一股液態(tài)EDC 流含有用于使直接氯化反應(yīng)器工作的催化劑)，并且多股液態(tài)EDC 流不必互相混合時，可以有利地采用該實(shí)施方案。所用附圖標(biāo)記的列表100 直接氯化反應(yīng)器101 充有液體的回路102 乙烯原料103 溶解的氯氣104 氯氣105 噴嘴106 液態(tài)EDC107 EDC冷卻器108 脫氣室109 液態(tài)EDC110 氣態(tài)EDC111 再循環(huán)EDC112 循環(huán)泵200氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置.201 上部夾套空間202 列管式換熱器 203惰性氣體排放口204 EDC冷凝物205 下部夾套空間206 純EDC207 冷凝物泵208 產(chǎn)物EDC209 再循環(huán)EDC210 EDC泵211 插入式冷卻器212 EDC213 濃度為33%的氫氧化鈉溶液214 底部215 真空泵216 水蒸氣217 氫氧化鈉溶液泵218 產(chǎn)物NaOH219 氫氧化鈉溶液分配器220 EDC冷凝物221 尾氣222 冷卻后的產(chǎn)物EDC223 —部分EDC流224 另一部分EDC流225 EDC流226 EDC流227 再循環(huán)流228 釜式循環(huán)蒸發(fā)器300 蒸餾裝置301 純化塔302 蒸氣303 蒸氣冷凝物304 頂部貯液器305 貯液器泵400 EDC純化裝置401 粗EDC402 低沸塔403 低沸物管線404 EDC管線 405高沸塔 406 EDC管線 407蒸氣管線 408 塔底物料流409 真空塔410 EDC蒸氣管線 411塔底排放口412 降膜蒸發(fā)器413 EDC蒸氣414 降膜蒸發(fā)器415 輸出的物料流416 輔助冷凝器417 接收器418 氧氣測量儀419 EDC支流420 不可冷凝的成分421 EDC蒸氣流422 EDC流423 泵424 純EDC425 純EDC426 產(chǎn)物EDC427 高沸物蒸氣428 反流
權(quán)利要求
1.一種利用在直接氯化反應(yīng)器中由乙烯和氯氣制備1，2-二氯乙烷時所產(chǎn)生的反應(yīng)熱的方法，其中所述氯氣是在氯化鈉電解過程中制備的，該方法的特征在于，將在所述直接氯化反應(yīng)器中形成1，2-二氯乙烷時所產(chǎn)生的反應(yīng)熱的至少一部分用于蒸發(fā)NaOH溶液，其中所述NaOH溶液是所述NaCl電解過程中的副產(chǎn)物，所述NaCl電解過程用于制備所述直接氯化反應(yīng)所需的氯氣。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將由所述直接氯 化反應(yīng)產(chǎn)生的1,2-二氯乙垸蒸氣的至少一部分冷凝熱用于蒸發(fā)所產(chǎn) 生的氫氧化鈉溶液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將由所述直接氯 化反應(yīng)產(chǎn)生的液態(tài)1,2-二氯乙垸的至少一部分顯熱用于蒸發(fā)所產(chǎn)生 的氫氧化鈉溶液。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將在1,2-二氯乙 烷的蒸餾純化過程中所得的蒸氣的至少一部分冷凝熱用于蒸發(fā)所產(chǎn) 生的氫氧化鈉溶液，其中所述的1,2-二氯乙垸是在所述直接氯化反應(yīng) 器中由乙烯和氯氣反應(yīng)生成的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將從所述直接氯 化反應(yīng)器中以氣態(tài)或液態(tài)的形式排出的1，2-二氯乙垸產(chǎn)物首先用于 對純化塔迸行間接加熱，并且只有在所述1,2-二氯乙垸在該純化塔內(nèi) 將其溫度相對較高的一部分熱能轉(zhuǎn)移之后，所述1,2-二氯乙烷才被傳 送至氫氧化鈉溶液蒸發(fā)裝置中以進(jìn)一步轉(zhuǎn)移其能量，其中在所述氫氧 化鈉溶液蒸發(fā)裝置中，所述1,2-二氯乙垸將溫度較低的熱能以間接熱 交換的形式轉(zhuǎn)移給氫氧化鈉溶液。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將來自蒸餾裝置 的蒸氣的至少一部分冷凝熱用于蒸發(fā)所產(chǎn)生的氫氧化鈉溶液，其中所 述蒸餾裝置中的蒸發(fā)器是利用由乙烯和氯氣的直接氯化反應(yīng)所產(chǎn)生 的反應(yīng)熱進(jìn)行工作的。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，將來自蒸餾塔的 含有1,2-二氯乙烷的蒸氣用于蒸發(fā)氫氧化鈉溶液，其中所述蒸餾塔用 于除去沸點(diǎn)高于1,2-二氯乙垸沸點(diǎn)的成分。
8. —種用于實(shí)施根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述方法的裝 置，該裝置包括列管式換熱器，該列管式換熱器具有兩個固定管板和 用于容納NaOH溶液的底部，并且該裝置被構(gòu)造為使得氫氧化鈉溶 液被輸送至所述管的內(nèi)部，而使得1,2-二氯乙垸被輸送至所述管的外 部，并且該裝置還具有用于將氫氧化鈉溶液引入并分配至所述管的內(nèi) 部的部件。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，該裝置包括列管式裝置，該列 管式裝置具有這樣的部件，該部件使得1，2-二氯乙烷可以在所述管的 外部冷凝，并且還使得可以引入氣態(tài)1,2-二氯乙垸、以及排出惰性氣 體和1，2-二氯乙垸冷凝物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，該裝置包括列管式裝置，該列 管式裝置具有這樣的部件，該部件使得可以引入液態(tài)1,2-二氯乙垸， 并且可以將該液態(tài)1，2-二氯乙烷排出。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9或IO所述的裝置，該裝置包括被分隔的列 管式裝置，其中所述列管式裝置的一部分是根據(jù)權(quán)利要求9構(gòu)造的， 另外一部分是根據(jù)權(quán)利要求IO構(gòu)造的。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8至11中任意一項(xiàng)所述的裝置，該裝置在所述列管式換熱器的所述底部具有插入式換熱器，該插入式換熱器利用 液態(tài)1，2-二氯乙烷作為加熱介質(zhì)來工作。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任意一項(xiàng)所述的裝置，其中所述裝置在所述列管式換熱器的所述底部具有外部循環(huán)蒸發(fā)器，該外部循環(huán)蒸發(fā)器利用液態(tài)1，2-二氯乙烷作為加熱介質(zhì)來工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用在直接氯化反應(yīng)器中由乙烯和氯氣制備1，2-二氯乙烷時所產(chǎn)生的反應(yīng)熱的方法，其中所述的氯氣是通過氯化鈉電解過程制備的，其中，將生成1，2-二氯乙烷時所產(chǎn)生的反應(yīng)熱的至少一部分用于蒸發(fā)NaOH溶液，其中所述NaOH溶液是在用于制備直接氯化所需的氯氣的NaCl電解過程中作為副產(chǎn)物產(chǎn)生的。本發(fā)明還涉及用于實(shí)施上述方法的裝置，該裝置包括具有兩個固定管板的列管式換熱器和NaOH液相部分，并且氫氧化鈉溶液被輸送至管子的內(nèi)部，而1，2-二氯乙烷被輸送至管子的外部。該換熱器還具有將氫氧化鈉溶液引入并分配至管內(nèi)部的部件。
文檔編號C07C17/02GK101228105SQ200680023827
公開日2008年7月23日 申請日期2006年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月28日
發(fā)明者彼得·卡默霍費(fèi)爾, 斯文·彼得森, 米夏埃爾·本杰 申請人:烏德有限公司;威諾利特兩合有限公司