Крекинг дихлорэтана

На этой стадии винилхлорид получают термическим разложением дихлорэтана в реакторах крекинга трубчатого типа:

С₂Н₄Сl₂ ¾¾¾® С₂Н₃Сl + НСl – 25 ккал/моль

Скорость протекания реакции в значительной мере зависит от чистоты реактора. В начальной стадии после пуска реактора крекинга дихлорэтана с чистыми стенками константа скорости реакции очень высока. В процессе работы, после оседания сажи на стенках реактора, константа скорости реакции значительно снижается. Для поддержания необходимой скорости реакции требуется увеличить подвод тепла на единицу подаваемого дихлорэтана.

Термическое разложение дихлорэтана начинается при температуре 350°С. С повышением температуры крекинга увеличивается степень конверсии дихлорэтана, но в то же время в значительной степени нарастает массовая доля в продуктах крекинга ДХЭ таких примесей, как бутадиен, винилацетилен и др.

При еще более глубоком крекинге дихлорэтана резко возрастет масса образующихся смолистых веществ в продуктах крекинга, что ведет к быстрой забивке змеевика реактора. Глубина разложения дихлорэтана может быть снижена повышением давления, т.к. крекинг дихлорэтана идет с увеличением объема.

Исходя из вышеизложенного, определен верхний предел температуры крекинга 550°С, а также оптимальное давление процесса 8‑11 кгс/см² (0,8-1,1 МПа) и верхний предел степени конверсии ‑ 75%.

Технологическая схема стадии крекинга дихлорэтана следующая. Дихлорэтан‑ректификат вначале поступает в подогреватель, обогреваемый конденсатом пара высокого давления. Затем дихлорэтан‑ректификат поступает в испаритель, где дихлорэтан испаряется, и в парообразном состоянии поступает в верхнюю часть реакторов крекинга дихлорэтана. Процесс крекинга дихлорэтана осуществляется в реакторах трубчатого типа. Зона конвекции реактора имеет 15 труб, радиантная зона‑ 33 трубы. Общая длина трубы змеевика реактора 280 м, объем ‑ 2,5 м³, поверхность теплопередачи ‑ 100,7 м². Змеевик реактора изготовлен из жаропрочного сплава. Реактор крекинга ДХЭ имеет 24 горелки. Конструкция горелок позволяет не допускать контакта пламени с материалом змеевика и избежать местного перегрева змеевика.

Нагрев в радиантной зоне происходит за счет теплового излучения. В зоне конвекции нагрев дихлорэтана до температуры крекинга происходит за счет тепла конвекции топочных газов. Горелки расположены в три ряда (верхний, средний и нижний) по 8 горелок в ряду (по 4 с каждой стороны). Температура стенок змеевика реактора крекинга дихлорэтана по зонам должна быть:

верхняя зона ‑ не более 560°С,

средняя зона ‑ не более 590°С,

нижняя зона ‑ не более 560°С.

Смесь паров винилхлорида, хлористого водорода и неразложившегося дихлорэтана из реактора крекинга через впрыскивающее сопло поступает на закалку в закалочную часть колонны квенчинга в слой жидкого дихлорэтана. В результате впрыска в слой жидкого дихлорэтана и резкого расширения температура смеси газов резко падает и прекращается реакция разложения дихлорэтана.

Колонна квенчинга состоит из двух частей ‑ закалочной и отмывочной. Закалочная часть представляет собой куб, заполненный жидким дихлорэтаном, где прекращается реакция крекинга за счет резкого охлаждения продуктов крекинга. Отмывочная часть ‑ колонна тарельчатого типа, имеет съемную кассету с четырьмя полочными тарелками, на которых происходит отмывка газов от сажи и смолистых веществ, содержащихся в продуктах крекинга.

В верхней части колонны квенчинга смонтирован кожухотрубчатый конденсатор, в котором дихлорэтан частично конденсируется и по тарелкам стекает в куб колонны квенчинга, отмывая при этом газообразные продукты крекинга от сажи и смолистых веществ.

Продукты крекинга из колонны квенчинга поступают в каплеотбойник, где отбиваются капли дихлорэтана, унесенные с газовым потоком, и дихлорэтан самотеком сливается в куб колонны квенчинга. Из каплеотбойников продукты крекинга объединяются и поступают на систему отгонки хлористого водорода.

Газовый поток поступает в конденсатор, охлаждаемый оборотной водой. Оттуда продукты крекинга поступают в среднюю часть колонны отгонки хлористого водорода, где происходит отпарка хлористого водорода из смеси ВХ + ДХЭ + HCl. Хлористый водород и винилхлорид из верха колонны поступают в конденсатор, охлаждаемый рассолом с температурой минус 15°С. Винилхлорид, сконденсировавшись в конденсаторе, через сборник флегмы поступает на орошение колонны. Хлористый водород после конденсатора через хранилище поступает на систему гидрохлорирования ацетилена.

Смесь винилхлорида и дихлорэтана из куба колонны выводится на систему выделения ВХ в колонну стабилизации (см. разд. 3.3).