專利名稱：利用在流化床反應(yīng)器中由乙烯制備1，2-二氯乙烷的過(guò)程中所產(chǎn)生的反應(yīng)熱的方法
利用在流化床反應(yīng)器中由乙烯制備1，2-二氯乙烷的過(guò)程中所產(chǎn)生的反應(yīng)熱的方法本發(fā)明涉及一種利用在流化床反應(yīng)器中由乙烯通過(guò)與氧氣和氯化氫反應(yīng)(氧氯化)制備1，2-二氯乙烷(EDC)時(shí)所產(chǎn)生的反應(yīng)熱的方法，包括通過(guò)位于反應(yīng)器內(nèi)部定位于流化床內(nèi)的冷卻管束引出該反應(yīng)熱。用于乙烯的氧氯化的流化床反應(yīng)器通過(guò)沉浸在流化床中的冷卻管束冷卻(DE 197 18 871 A)。在這些冷卻管束內(nèi)使輸入循環(huán)中的鍋爐給水蒸發(fā)。此蒸汽或者輸送到設(shè)備屆區(qū)(Anlagengrenze)或者在EDC/VCM-工藝的聯(lián)合設(shè)備中用于塔的加熱或預(yù)熱。在此力求產(chǎn)生盡可能高品質(zhì)的，即熱的蒸汽，因?yàn)樾枰湓贓DC/VCM-工藝的不同位置用于供熱目的 (例如VCM-塔的供熱)。用于進(jìn)行多相催化氣相反應(yīng)的徑向流固定床反應(yīng)器，即另一種反應(yīng)器類型，由DE 41 31 446 Al已知。氧氯化反應(yīng)器的構(gòu)建尺寸取決于，一方面通過(guò)用于引出反應(yīng)熱所需的冷卻面積和另一方面通過(guò)用于特定的EDC-產(chǎn)量所需的催化劑的量及由此決定的處于流化狀態(tài)的流化床的容量。通過(guò)出于結(jié)構(gòu)性原因所需的冷卻管束的構(gòu)建尺寸造成了，實(shí)際的反應(yīng)器的催化劑儲(chǔ)備(Katalysatorinventar)總是大于對(duì)于特定期望的產(chǎn)量事實(shí)上所需的，或者實(shí)際上用催化劑可達(dá)到的空時(shí)產(chǎn)率由于結(jié)構(gòu)性的原因無(wú)法實(shí)現(xiàn)。為了減小反應(yīng)器大小或提高在給定反應(yīng)器容量下的產(chǎn)量，即也為了更好地利用催化劑(過(guò)程強(qiáng)化)原則上可以用兩種方法進(jìn)行1)提高反應(yīng)溫度提高反應(yīng)溫度一方面導(dǎo)致產(chǎn)量提高(空時(shí)產(chǎn)率)，且另一方面(通過(guò)增大由流化床至冷卻管束的熱傳遞的有效溫差)導(dǎo)致改善散熱。此處缺點(diǎn)是，在提高反應(yīng)溫度時(shí)同樣也增加了由于副反應(yīng)的生產(chǎn)損失，如大大增加高度氯化的副產(chǎn)物的形成或乙烯氧化至CO和(X)2 (專業(yè)人士稱作乙烯燃燒)且損害此方法的經(jīng)濟(jì)性。2)增大有效溫差通過(guò)有效溫差的增大可以顯著減小所需的冷卻面積及因此減小冷卻管束的構(gòu)建尺寸，這也導(dǎo)致了反應(yīng)器縮小?？梢酝ㄟ^(guò)降低所產(chǎn)生的蒸汽的壓力達(dá)到增大溫差。但是這導(dǎo)致，產(chǎn)生大量低品質(zhì)的蒸汽，反過(guò)來(lái)又惡化了此方法的經(jīng)濟(jì)性。同樣，通過(guò)將鍋爐給水在進(jìn)入冷卻管束前過(guò)冷卻，可以增大有效溫差。傳熱系數(shù)α ’ ,(從流化床至外面的冷卻管壁的熱傳遞)明顯小于傳熱系數(shù)α ’
(從內(nèi)部的冷卻管壁至冷卻水的熱傳遞)，更確切地說(shuō)不僅在單純的對(duì)流熱傳遞的情況下而且也在冷卻管內(nèi)側(cè)的蒸發(fā)的情況下。因此，在由蒸發(fā)冷卻部分地或完全地過(guò)渡至對(duì)流冷卻時(shí)，總傳熱系數(shù)K僅稍微改變。有效溫差對(duì)于每單位面積可傳遞的熱量影響明顯更大。鍋爐給水的過(guò)冷卻可以以不同的方式進(jìn)行；例如在熱交換器中的過(guò)冷卻可以借助空氣冷卻或水冷卻來(lái)進(jìn)行。但此變化方案是不經(jīng)濟(jì)的，因?yàn)闊岵豢稍倮?。另一種變化方案為通過(guò)中間膨脹來(lái)冷卻鍋爐給水。此處將所述的鍋爐給水在一個(gè) (附加的)蒸發(fā)容器中膨脹到較低的壓力，其中產(chǎn)生具有相應(yīng)溫度的給定的蒸汽量。同樣此方法在經(jīng)濟(jì)上是有不利的，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生低品質(zhì)的蒸汽。此外，需要額外的設(shè)備且鍋爐給水泵的電能消耗增加，因?yàn)楸仨毷瑰仩t給水在膨脹后重新達(dá)到出口壓力。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的任務(wù)在于，在縮小相應(yīng)設(shè)備單元的同時(shí)改善熱利用。用開(kāi)篇提到的那種方法，此任務(wù)根據(jù)本發(fā)明可由以下途徑實(shí)現(xiàn)，一部分反應(yīng)熱通過(guò)鍋爐給水的加熱而引出，其中經(jīng)加熱的鍋爐給水用于加熱EDC、VCM、PVC制備工藝中的吸熱設(shè)備或用于其它吸熱設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明方法的優(yōu)勢(shì)在于，EDC/VCM/PVC-聯(lián)合設(shè)備中的吸熱設(shè)備不再像迄今為止的那樣用蒸汽加熱，而是直接用經(jīng)加熱的鍋爐給水。由此鍋爐給水冷卻，并且然后可以重新輸入氧氯化反應(yīng)器的冷卻管束中用于新的加熱。因此，氧氯化的反應(yīng)熱被進(jìn)一步利用，且維持了所述方法的經(jīng)濟(jì)性。在此反應(yīng)熱可能完全地通過(guò)加熱鍋爐給水而引出，或者鍋爐給水可以部分被蒸發(fā)。一個(gè)特別的優(yōu)勢(shì)在于，在伴隨流速降低相應(yīng)地蒸汽量減少的情況下，冷卻水方面的消耗顯著降低。EDC/VCM/PVC-制備的聯(lián)合設(shè)備中適合的吸熱設(shè)備的實(shí)例為循環(huán)蒸發(fā)器VCM-塔
HCl-塔 VCM-汽提塔低沸物塔排水塔
EDC (EDC-裂解) 循環(huán)氣體(氧氯化) HCl (氧氯化) (PVC-干燥)但是本發(fā)明并不局限于這些實(shí)例。進(jìn)一步的實(shí)施方案、特征和優(yōu)勢(shì)由從屬權(quán)利要求給出。在此可以設(shè)計(jì)為，通過(guò)經(jīng)反應(yīng)熱所加熱的鍋爐給水來(lái)加熱制備1，2_ 二氯乙烷/氯乙烯的聯(lián)合設(shè)備中的蒸餾塔。根據(jù)本發(fā)明的另一種可能性在于，通過(guò)經(jīng)加熱的鍋爐給水來(lái)加熱用于加熱制備1， 2-二氯乙烷/氯乙烯的聯(lián)合設(shè)備中的過(guò)程流的熱交換器，其中根據(jù)本發(fā)明還可以設(shè)計(jì)為， 通過(guò)經(jīng)加熱的鍋爐給水來(lái)加熱聚氯乙烯(PVC)的干燥裝置。如上已經(jīng)提到的，也可以相應(yīng)地加熱其它吸熱設(shè)備。循環(huán)蒸發(fā)器循環(huán)蒸發(fā)器循環(huán)蒸發(fā)器循環(huán)蒸發(fā)器預(yù)熱器預(yù)熱器預(yù)熱器干燥器
實(shí)施例在氧氯化反應(yīng)器中應(yīng)傳遞19221kW的熱功率。借助于沉浸在流化床中的每個(gè)由12 根外徑為88. 9mm長(zhǎng)為11. 5m的管子組成的冷卻管束來(lái)進(jìn)行熱傳遞。(在計(jì)算面積時(shí)僅考慮直的管長(zhǎng)；忽略連接性彎管。)1通過(guò)蒸發(fā)的熱傳遞將鍋爐給水在186°C蒸發(fā)(蒸汽壓約為11. 5巴絕對(duì)壓力)。作為總傳熱系數(shù)測(cè)定為400W/m2K。反應(yīng)溫度(流化床溫度)為215°C。用這些數(shù)據(jù)可以由所需的19221kW傳遞功率計(jì)算出所需的1657m2的熱交換面積，這相當(dāng)于約43個(gè)冷卻管束。在此每個(gè)冷卻管束將傳遞約447kW的熱功率。在鍋爐給水的蒸發(fā)焓為1992. 5kJ/kg時(shí)，每小時(shí)產(chǎn)生約34. 7噸蒸汽。由此在蒸發(fā)率為8%時(shí)，產(chǎn)生約434t/h的鍋爐給水循環(huán)量。2通過(guò)產(chǎn)生熱水的熱傳遞19221kff/m2的熱功率應(yīng)主要通過(guò)鍋爐給水的加熱傳遞。作為總傳熱系數(shù)測(cè)定為 395W/m2K。借助數(shù)值計(jì)算方法迭代確定所需的鍋爐給水循環(huán)量，其在所供使用的管長(zhǎng)中加熱至186°C。在此使用同樣的方法確定每個(gè)冷卻管束傳遞的熱功率。得出鍋爐給水量為每個(gè)冷卻管束10，093t/h。通過(guò)加熱鍋爐給水，每個(gè)冷卻管束將傳遞約320kW的熱功率。得出作為用于加熱鍋爐給水所需的管長(zhǎng)約為70m。然后還有138-70 = 68m可供使用，其相當(dāng)于 19m2的熱交換面積。用400W/m2的傳熱系數(shù)和^TC (215-186)的溫差，可以計(jì)算出通過(guò)蒸發(fā)傳遞的熱功率為220kW。因此總共可以傳遞320+220 = 540kW，這相當(dāng)于增長(zhǎng)約20%。如果鍋爐給水的入口溫度降至150°C，可以用同樣的方法確定功率增長(zhǎng)是44%。如此可達(dá)到的增長(zhǎng)可以于設(shè)備的新規(guī)劃時(shí)利用，以經(jīng)濟(jì)地設(shè)計(jì)反應(yīng)器，或者為了強(qiáng)化現(xiàn)有的設(shè)備。本發(fā)明以下將依據(jù)附圖
進(jìn)一步闡述。其以簡(jiǎn)化的描述顯示設(shè)備圖解中根據(jù)本發(fā)明方法所使用的設(shè)備。在以1標(biāo)示的氧氯化反應(yīng)器中存在流化床2，由其出來(lái)的產(chǎn)品經(jīng)由反應(yīng)器旋風(fēng)分離器3或相應(yīng)的催化劑分離器輸送至產(chǎn)品分離4的產(chǎn)物中。在此，以5標(biāo)示循環(huán)氣體壓縮機(jī)，其將所述的循環(huán)氣體送回至氧氯化反應(yīng)器中，其中相應(yīng)的原料也同樣被輸送至該反應(yīng)器。對(duì)于本發(fā)明重要的是，用來(lái)自蒸發(fā)容器7的經(jīng)冷卻的鍋爐給水進(jìn)給至以6標(biāo)示的冷卻管束，其中所述的鍋爐給水通過(guò)泵8循環(huán)。在所示的實(shí)施例中(本發(fā)明不限于此)，所述的鍋爐給水在蒸餾塔10的循環(huán)蒸發(fā)器9釋放其熱量，且從而以本發(fā)明的方式冷卻。還以11標(biāo)示了鍋爐給水的輸入。其他如前所述，本發(fā)明不局限于此實(shí)施例。經(jīng)由鍋爐給水也可以加熱其他的設(shè)備單元。
權(quán)利要求
1.利用在流化床反應(yīng)器中由乙烯通過(guò)與氧氣和氯化氫反應(yīng)(氧氯化)制備1，2-二氯乙烷時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)熱的方法，包括通過(guò)位于反應(yīng)器內(nèi)部定位于流化床內(nèi)的冷卻管束引出該反應(yīng)熱，其特征在于，一部分反應(yīng)熱通過(guò)將鍋爐給水加熱而引出，其中使用經(jīng)加熱的鍋爐給水加熱制備工藝中的吸熱設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，通過(guò)由反應(yīng)熱所加熱的鍋爐給水來(lái)加熱制備 1,2- 二氯乙烷/氯乙烯的聯(lián)合設(shè)備中的蒸餾塔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，通過(guò)所述經(jīng)加熱的鍋爐給水來(lái)加熱熱交換器，所述熱交換器用于加熱制備1，2_ 二氯乙烷/氯乙烯的聯(lián)合設(shè)備中的過(guò)程流。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其特征在于，通過(guò)所述經(jīng)加熱的鍋爐給水來(lái)加熱聚氯乙烯(PVC)的干燥裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用在流化床反應(yīng)器中由乙烯通過(guò)與氧氣和氯化氫反應(yīng)(氧氯化)制備1，2-二氯乙烷時(shí)產(chǎn)生的反應(yīng)熱的方法，由通過(guò)位于反應(yīng)器內(nèi)部定位于流化床內(nèi)的冷卻管束引出該反應(yīng)熱，在縮小相應(yīng)的設(shè)備單元的同時(shí)改善熱利用。這通過(guò)如下實(shí)現(xiàn)一部分反應(yīng)熱通過(guò)將鍋爐給水加熱而引出，其中使用經(jīng)加熱的鍋爐給水加熱制備工藝中吸熱設(shè)備。
文檔編號(hào)C07C19/045GK102159526SQ200980136938
公開(kāi)日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2009年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者M·本杰, U·納布斯, W·科恩 申請(qǐng)人:溫諾利特兩合公司, 猶德有限公司