[发明专利]用乙烷和1,2－二氯乙烷制备氯乙烯的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用乙烷的氯化反应和1，2-二氯乙烷的热解反应制备氯乙烯的方法和设备，其中，能够完成两步法：反应和再生。当采用根据本发明所述的方法制备氯乙烯单体时，提高了反应产率并且能够解决在反应过程中产生的焦炭引起的问题。 

背景技术

在美国专利号5,097,083、5,705,728等中公开了关于利用氯气作为催化剂通过将乙烷和氯气注入高温管状反应器中制备乙烯和氯乙烯的方法。 

但是，制备氯乙烯的常规方法需要另外的步骤从而通过乙烷的热解反应将与氯乙烯一起制备的乙烯分离出来，将分离出的乙烯转化成1，2-二氯乙烷，然后再次发生1，2-二氯乙烷的热解反应。因此，制备氯乙烯的常规方法复杂，并且制备氯乙烯的成本随乙烯的产率增加。该方法广泛用于由乙烯制备氯乙烯的工业中，并且该方法是有文献(Ulmann′s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第5版，1986，第6卷，287-289)记载的。 

利用氯气作为催化剂的乙烷的热解反应在管状反应器中进行，并且涉及向管中注入乙烷和氯气，从而使乙烷和氯气在600～1,000℃的温度下流动。此时，在发生剧烈的放热反应的同时进行初始的乙烷氯化反应，并产生大量的焦炭。因此，焦炭粘附在管的内侧，需要定期  停止管状反应器的运转来去除焦炭。此外，为获得高产率，必须通过有效去除产生的热量来控制管状反应器的内部温度。 

美国专利号5,705,728公开了一种通过紊流混合如乙烯和氯气的两种原材料气体并调整两种气体在反应器入口的摩尔比来提高转化率并抑制反应器内焦炭产生的方法。当采用该方法时，能够减少焦炭产生的量，但是在反应器运转过程中不能去除产生的焦炭。此外，仅能通过反应器的外壁去除产生的热量。 

PCT公开号WO 95/26811公开了一种在通过乙烷氯化反应制备乙烯中有效地进行连续放热反应和吸热反应的方法和设备，其中，为放热反应的乙烷和氯气的反应形成了氯乙烷，并且制备的氯乙烷通过其中发生热解的吸热反应产生乙烯。在该方法中，进行吸热反应从而将内部管装配在外部管的内侧，放热反应发生在内部管内，产生的热被传导到外部管，然后利用了该热。当采用该方法时，可以相对减少焦炭的产生，并且可以收集生成的热。但是，不可避免地要停止反应器的运转来去除产生的焦炭，由于管状反应器的特点，即，内部温度分布不规则，造成管内的温度局部升高，且副产物增加。因此，需要改进。 

发明内容

技术问题 

本发明提供了一种用于制备氯乙烯的方法和设备，其提高了反应的产率并能够解决由在反应过程中产生的焦炭引起的问题。 

技术方案 

本发明提供了一种制备氯乙烯的方法，该方法包括：向设置在其中存在固体粒子的热解反应器下部的乙烷氯化反应区内加入氯气和乙烷；通过使氯气和乙烷与固体粒子接触而进行乙烷氯化反应，以使乙烷氯化反应的产物与固体粒子同时升向热解反应器的上部，并且使在乙烷氯化反应过程中产生的焦炭沉积在所述固体粒子上；通过使乙烷氯化反应的产物与固体粒子接触而在设置在热解反应器上部的热解反应区内进行热解反应，以使乙烷氯化反应的产物与固体粒子同时上升，并且使在热解反应的过程中产生的焦炭沉积在所述固体粒子上；在分离器中分离由热解反应制得的固体粒子和热解反应的产物；将分离出的固体粒子移至再生反应器，然后燃烧沉积在固体粒子上的焦炭以使该固体粒子再生；以及将再生的固体粒子再加入到热解反应器中。 

根据本发明的另一个实施方案，提供了一种制备氯乙烯的设备，该设备包括：包括在其下部的乙烷氯化反应区和在其上部的热解反应区的热解反应器；分离热解反应产物和固体粒子的分离器；以及通过燃烧使分离的固体粒子再生的再生反应器。 

当采用根据本发明所述的方法和设备制备氯乙烯时，提高了反应产率，并且能够抑制焦炭的产生和随后在反应器中焦炭的积聚。 

在下文中，将参考所附附图通过说明本发明的实施方案更详细地描述本发明。 

为制备氯乙烯，进行用氯气作为催化剂氯化乙烷的乙烷氯化反应和1，2-二氯乙烷的热解反应。所述反应在反应器(热解反应器)的两个不同的反应区内连续进行。所述乙烷氯化反应和热解反应分开进行，并因此使两种反应能够在不同的条件下进行。 

在本文中，使用作反应物的乙烷和1，2-二氯乙烷(如果需要)汽化，然后将其加入热解反应器。除该反应物外，加入固体粒子。该固体粒子促成了反应物在热解反应器和再生反应器中循环时被混合、传递反应热并去除作为副产物的焦炭。