[发明专利]由乙烷生产氯化氢、乙烯和氯乙烯的方法

说明书

本发明涉及一种通过使用氯气(Cl₂)作为氯化剂将乙烷氯化来生产氯化氢、乙烯和氯乙烯(VCM)的方法。本发明进一步涉及氯化氢和乙烯的部分再循环。

前述产物传统上是由较昂贵的烃源制备。回溯至本世纪的早期，氯乙烯、三氯乙烯和全氯乙烯的大规模生产始于使用乙炔，然而乙炔是一种相对昂贵的原材料。当二十世纪五十年代期间研发出乙烯氧氯化方法时，乙炔被成本较低的乙烯取代而作为氯化烃的原料。直到现在，实际上所有的氯化乙烷/乙烯产物均衍生自乙烯。

虽然世界级工厂大量生产乙烯，但是其成本必然高于优先用于制备其的乙烷的价格。必需使用具有固有低效率的复杂高温裂解方法导致了乙烯成本。因此，用乙烷取代乙烯来制造氯化乙烷/乙烯将成为明显的优势。特别在制造氯乙烯的情况下(每磅产物需要约0.45磅乙烯)，烃原材料成本的任何节省将具有重要作用。

为了规避现有技术的缺点，已经作出许多尝试以通过具成本效益的方式使乙烷氯化。举例来说，一种使用各种氯化剂(包括C₂Cl₆与氯化氢和氯气的组合)的此类方法描述于美国专利第5,097,083号中。虽然美国专利第5,097,083号表明了C₂Cl₆用作氯化剂的用途，但是在一些情况下，C₂Cl₆由于额外操作而可能是不利的且生产氯化剂C₂Cl₆需要资本成本。举例来说，提出了使C₂Cl₆的C₂Cl₄前驱物发生氯化的氧氯化反应器且需要额外的分离塔来提纯且再循环C₂Cl₄和HCl。美国专利第2,628,259号中所揭露的另一方法教示了使乙烷发生氯化而共产生VCM和偏二氯乙烯(1,1-二氯乙烯)以及使用高的氯气与乙烷摩尔比，致使所期望产物、VCM和乙烯的选择性降低。相比之下，CA2097434教示了一种提高乙烯选择性的方法，但其是通过使乙烷在低于1.1的氯气与乙烷摩尔比下氯化，致使所期望产物的工艺产率低于50％。

因此，本发明的一个目标是提供一种克服传统方法缺点的乙烷氯化方法。

本发明提供了一种连续生产氯化氢、乙烯和氯乙烯单体的方法，所述方法包含

a)使包含氯气的馈料与乙烷在反应区中发生反应而产生粗产物，其中所述粗产物包含

i.包含氯化氢、乙烯和VCM的产物组分，以及

ii.包含氯化氢和乙烯的部分再循环馏份；

b)从粗产物中分馏分离出部分再循环物；和

c)从粗产物中分馏分离出产物组分。

如本文中所用，“绝热”是指：热氯化过程或反应是在反应器与其周围环境之间不发生热传递的情况下进行。由于反应器被隔热或以不有意添加热量或从反应器中移出热量的方式设计，因此所述过程称为几乎绝热的。

如本文中所用，“出口温度”是指：反应器排出物温度。氯气与乙烷馈料比是用于控制出口温度的变量之一。这种氯气:乙烷摩尔比是在1.1到2.0或者1.1到1.9范围内。出口温度的范围是350-700℃，或者375-675℃，再或者400-650℃，并且更优选450-600℃。

如本文中所用，“重物质”是指：沸点大于VCM沸点的含有氯化物的副产物。本发明的重物质主要包含以下：1,2-二氯乙烷、1,1-二氯乙烷、1,1,1-三氯乙烷、1,1,2-三氯乙烷、1,1-二氯乙烯、反-1,2-二氯乙烯和顺-1,2-二氯乙烯。重物质是本发明的产物且从粗产物中分馏分离。

如本文中所用，“入口温度”是指：当馈料进入反应器中时，馈料中所有组分混合温度，其中馈料组分包含乙烷和氯气。入口温度的范围是200℃到350℃，或者210-330℃，再或者220-320℃，且更优选230-300℃。

如本文中所用，“部分再循环馏份”主要是指包含HCl和乙烯。HCL和乙烯也可以是本发明的产物。

如本文中所用，“产物组分”主要是指：氯化氢、乙烯和VCM。HCl、乙烯、VCM是本发明的产物。

本文提供的所有范围值具有包括性和可组合性。所有百分比是重量百分比。“主要”意指大于80重量％，或者大于85重量％，更或者大于90重量％。

图1是本发明方法的一个优选实施例的操作示意图。参看图，本发明的方法如下进行。