Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung der bei der Herstellung von 1,2- Dichlorethan anfallenden Reaktionswarme [0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von 1,2-Dichlorethan, im folgenden als EDC bezeichnet, welches uberwiegend als Zwischenprodukt der Herstellung von monomerem Vinylchlorid, im folgenden als VCM bezeichnet, dient, woraus letztlich Polyvinylchlorid, PVC, hergestellt wird. Bei der Umsetzung von EDC zu VCM entsteht Chlorwasserstoff HCI, EDC wird daher bevorzugt aus Ethen C2H4 und Chlor Cl2 derart hergestellt, dass hinsichtlich des bei den Umsetzungen erzeugten und verbrauchten Chlorwasserstoffes HCI eine ausgewogene Bilanz entsprechend den folgenden Reaktionsgleichungen erreicht wird: C12 + C2H4 C2H4CI2 (Rein-EDC) + 180 kJ/Mol (1) C2H4CI2 (Spalt-EDC) o C2H3CI (VCM) + HCI-71 kJ/Mol (2) C2H4 + 2 HCI +'/2 02 C2H4CI2 (Roh-EDC) + H20 + 238 kJ/Mol (3) [0002] Das Verfahren zur Herstellung von VCM mit ausgewogener HCI-Bilanz, im folgenden kurz"ausgewogenes VCM-Verfahren"genannt, besitzt: eine Direktchlorierung, in der aus Ethen C2H4 und Chlor Cl2 der eine Teil des benötigten EDC erzeugt wird und als sogenanntes Rein-EDC abgegeben wird; die Verwertung der bei dieser Direktchlorierung erzeugten Reaktionswarme ist zentraler Bestandteil der Erfindung; eine Oxichlorierung, in der aus Ethen C2H4, Chlorwasserstoff HCI und Sauerstoff 02 der andere Teil des EDC erzeugt wird und als sogenanntes Roh-EDC abgegeben wird; eine fraktionierende EDC-Reinigung, in der das Roh-EDC zusammen mit dem aus der VCM-Fraktionierung rezirkulierten Ruck-EDC von den in der Oxichlorierung und von den in der EDC-Pyrolyse gebildeten Nebenprodukten befreit wird, um ein fur den Einsatz in der EDC-Pyrolyse geeignetes, sogenanntes Feed-EDC zu gewinnen; die Nutzung der Reaktionsabwarme der Direktchlorierung in der EDC- Reinigung ist zentraler Bestandteil der Erfindung; eine EDC-Pyrolyse, in der das Rein-EDC mit dem Feed-EDC zusammengefuhrt und in der das dann Spalt-EDC genannte Gemisch thermisch gespalten wird; das erhaltene Spaltgas enthalt VCM, Chlorwasserstoff HCI und nichtumgesetztes EDC sowie Nebenprodukte; eine VCM-Fraktionierung, in der das als Produkt gewunschte Rein-VCM aus dem Spaltgas abgetrennt und die anderen wesentlichen Spaltgasbestandteile

Chlorwasserstoff HCI und nichtumgesetztes EDC als Wertstoffe gesondert zuruckgewonnen und als wiederverwertbarer Einsatz als Ruck-HCI bzw. Ruck- EDC im ausgewogenen VCM-Verfahren rezirkuliert werden.

[0003] Die in der EDC-Pyrolyse im Spaltgas entstehenden Begleitstoffe setzen die Produkt-Reinheit des VCM herab. Die Reinigung des VCM durch Entfernung der Begleitstoffe ist dementsprechend aufwendig. Daher besteht bei den Anwendern des ausgewogenen VCM-Verfahrens durchaus das Bestreben, den mit der Reinigung des VCM in der Fraktionierung verbundenen Aufwand zu verringern. Eine Ubertegung ist darauf gerichtet, die Entstehung der missliebigen Begleitstoffe in der EDC-Pyrolyse hinsichtlich Art und Menge zu begrenzen. Auf diesem Wege entsteht die Forderung, ein weitestgehend von Verunreinigungen befreites Spalt-EDC in der EDC-Pyrolyse einzusetzen. Die Verunreinigungen im Spalt-EDC entstehen zu einem Teil bei der Herstellung des Rein-EDC, zum anderen Teil werden sie mit dem zugemischten Ruck- EDC eingetragen. Einige der verunreinigenden Stoffe sind Precursoren bei der EDC- Pyrolyse fur die Entstehung der zusatzlichen Begleitstoffe im Spaltgas. Daher gilt es, mit dem Spalt-EDC so wenig wie mogtich an Precursoren in die EDC-Pyrolyse einzuspeisen.

[0004] Es sind daher in der Zwischenzeit seit dem Aufkommen des ausgewogenen VCM-Verfahrens eine Anzahl von Vorschlagen bekannt geworden, wie die entsprechenden und nachteiligen Nebenprodukte und/oder Begleitstoffe vermieden bzw. gegebenenfalls abgereinigt werden sollen. Bekanntlich wird ein Teil des fur die EDC-Pyrolyse benotigten EDC nach dem Direktchlorierungsverfahren durch Umsetzung von Ethen C2H4 und Chlor C12 in flussigem EDC hergestellt. Die Reaktion ist exotherm und es ist eine erhebliche Kühileistung zur Aufrechterhaltung der Reaktionstemperatur erforderlich. Die Direktchlorierungsreaktion findet in einem umlaufenden Strom des Reaktionsproduktes EDC in Gegenwart einer Lewis-Saure (meist Eisen- (111)-chlorid) sowie eines Inhibitors (meist Sauerstoff) statt. Die bekannten Reaktionssysteme unterscheiden sich nach der Art der Erzeugung dieses Umlaufstromes, es werden namlich Systeme mit Naturumlauf und Systeme mit Zwangsumiauf eingesetzt.

[0005] Ein solches System mit Naturumlauf ist beispielsweise in der Schrift DE 24 27 045 beschrieben. Die Reaktanden werden hier am unteren Ende des Steigrohrs eines Naturumlauf-Schlaufenreaktors zugegeben. Der Reaktorinhalt beginnt im oberen Teil des Steigrohrs zu sieden und die dampfformigen Reaktionsprodukte

werden direkt in den Sumpf einer Rektifikationskolonne zu deren Direktbeheizung eingespeist.

[0006] Das Reaktionsmedium EDC lässt sich auch im Zwangsumlauf fuhren. Ein System dieser Art ist z. B. in der Schrift DE 40 29 314 A1 beschrieben. Das Chlor wird durch einen als Injektor ausgebildeten Flussigkeitsstrahl-Gasverdichter angesaugt und lost sich teilweise im Reaktionsmedium. Stromabwarts wird dann das Ethen durch einen konventionellen Gasverteiler zunachst in Form groferer Gasblasen zugemischt.

Der gesamte Strom passiert danach einen statischen Mischer, in dem gröRere Gasblasen dispergiert werden, um die Auftosung und die damit gekoppelte Reaktion zu erleichtern. Bei einem System dieser Art siedet der Inhalt des eigentlichen Reaktors nicht; die EDC-Produktion wird durch Entspannungsverdampfung eines Teilstromes des EDC-Reaktionsmediums gasformig abgezogen. Die Warmeruckgewinnung geschieht bei diesem System mittels fuhlbarer Warme des EDC-Reaktionsmediums, wie z. B. in der Schrift EP 0 075 742 B1 beschrieben. Der flussige EDC-Umlaufstrom durchstromt hier einen oder mehrere ais Sumpferhitzer dienende Naturumlaufverdampfer und gibt dabei fuhlbare Warme an den siedenden Inhalt des Kolonnensumpfes ab.

[0007] In der Schrift DE 40 29 314 A1 wird ein Verfahren zur Direktchlorierung beschrieben, bei dem die Bildung der gesamten chlorierten Nebenprodukte im EDC, welches im Schlaufenreaktor mittels eines NaFeCl4-Katalysators erzeugt wird, unter einem Wert von 500 ppm iiegt. Dieser Reinheitsgrad des EDC ist normalerweise hoch genug, dass es ohne weitere zwischengeschaltete Reinigung der EDC-Pyrolyse zugefuhrt werden kann. Ein derart hoher Reinheitsgrad ist von greater Wichtigkeit, um damit einerseits Nebenreaktionen, die zur Verschmutzung der Pyrolyserohre fuhren, zu unterdrucken und andererseits auch noch eine hohe Reinheit des VCM zu erreichen.

Deshalb wird auf jeden Fall das nicht in der EDC-Pyrolyse umgesetzte EDC, das sogenannte Ruck-EDC, sowie das EDC aus der Oxichlorierung, das sogenannte Roh- EDC, in einer energieaufwendigen, destillativen EDC-Fraktionierung gereinigt, bevor es in die EDC-Pyrolyse eingespeist wird. Sofern ein geringerer Gehalt an Verunreinigungen als 500 ppm im EDC gefordert wird, ist es erforderlich, auch das Rein-EDC aus der Direktchlorierung in einer zusatzlichen destillativen Reinigungsstufe weiter aufzureinigen.

[0008] Die Reinigung aller EDC-Strome geschieht ublicherweise destillativ in der deshalb so genannten EDC-Destillation. Zwecks EDC-Reinigung wird das Roh-EDC aus der Oxichlorierung und das nicht umgesetzte EDC aus der EDC-Pyrolyse in einer

energieaufwendigen EDC-Destillation gereinigt. Falls erforderlich kann auch das in der Direktchlorierung hergestellte Rein-EDC zusammen mit dem Roh-EDC und dem Ruck- EDC in der EDC-Reinigung auf destillativen Wege gereinigt werden. Der zu reinigende EDC-Strom wird zunachst in eine Fraktionierkolonne zur Abtrennung von Wasser und Leichtsiedern, im folgenden als"Leichtsiederkolonne"bezeichnet, gegeben, danach wird das teilgereinigte EDC, welches noch Hochsieder enthalt, als Sumpfablauf aus der Leichtsiederkolonne abgezogen und einer Fraktionierkolonne zur Abtrennung von Hochsiedern, im folgenden als"Hochsiederkolonne"bezeichnet, zugefuhrt. Anstelle der Leichtsiederkolonne kann auch eine Reihe von getrennten Kolonnen eingesetzt werden [0009] Das von der EDC-Pyrolyse kommende, nicht umgesetzte Ruck-EDC enthalt ebenfalls Hochsieder und wird gleichfalls der Hochsiederkolonne zugefuhrt. In der Hochsiederkolonne werden die zugefuhrten Stoffstrome zusammen destilliert. Eine erste Teilmenge von gereinigten und weitgehend von den Hochsiedern befreiten EDC- Bruden wird am Kopf der Hochsiederkolonne abgezogen, im Warmeubertrager kondensiert und als reines EDC flussig gewonnen. Im Sumpf der Hochsiederkolonne reichern sich die Hochsieder an. Eine verstarkte Reinigung des Sumpfablaufes der Hochsiederkolonne ist moglich, indem der Sumpfabiauf einer als"Vakuumkolonne" bezeichneten zweiten Hochsiederkolonne zugefuhrt wird. Eine zweite Teilmenge von gereinigten und weitgehend von den Hochsiedern befreiten EDC-Bruden wird am Kopf der Vakuumkolonne abgezogen, im Warmeubertrager kondensiert und als reines EDC flussig gewonnen. Beide Teilmengen bilden nach ihrer Zusammenfuhrung das Spalt- EDC. Der Sumpfabzug der Vakuumkolonne besteht im wesentlichen aus Hochsiedern und einem kleinem Anteil EDC und wird entsorgt.

[0010] In der Praxis zeigt sich, dass der Direktchlorierungsreaktor zu den größten Verbrauchern fur Kühimedien und die Hochsiederkolonne wie auch die Vakuumkolonne zu den größten Verbrauchern fur Heizenergie innerhalb einer EDC/VCM-Anlage nach dem ausgewogenen VCM-Verfahren gehoren. Aus wirtschaftlichen Erwagungen sind deshalb verschiedene Wege vorgeschlagen worden, um den Energieverbrauch zu verringern, wobei die Vorschlage sich mit der Beheizung der Kolonnen befassten. Bei diesen Vorschlagen wird entweder die Reaktionswarme der Direktchlorierung zur Beheizung der EDC-Destillation durch direkte oder indirekte Beheizung ausgenutzt oder aber lediglich vergleichsweise niederwertige Heizenergie eingespart, indem das Prinzip Rektifikation mit Brudenverdichtung bei der destillativen EDC-Reinigung angewendet wird. Den vorgeschlagenen Verfahren haften jedoch Nachteile an, die im folgenden kurz erlautert werden.

[0011] Bei der direkten Beheizung werden die im Direktchlorierungsreaktor gebildeten Produktdampfe unmittelbar in den Sumpf der Hochsiederkolonne eingeleitet, wie es z. B. in den Schriften DE 29 35 884 und DE 24 27 045 beschrieben wird. Der Durchmesser der Hochsiederkolonne und die Flache ihres Rucklaufkondensators werden dann sehr grogs, da bei der exothermen Siedereaktion ohne Fremdkuhlung in Relation zum in der Direktchlorierung neu gebildeten EDC eine mehrfache Menge an EDC verdampft und zusatzlich zu den anderen EDC-Stromen in der Hochsiederkolonne rektifiziert werden muss. Da gleichzeitig vom Sumpf der Hochsiederkolonne flussiges EDC-ebenfalls die mehrfache Menge des im Direktchlorierungsreaktor neu gebildeten EDC-zuruck zum Reaktor gefahren werden muss, stellt sich gezwungenermaßen ein erhohtes Niveau an hohersiedenden Nebenprodukten im Reaktor ein, welches sich einerseits negativ auf die Katalysatorwirksamkeit auswirkt und andererseits die Nebenproduktbildung fordert, was letztlich zu AusbeuteeinbuRen fuhrt.

[0012] Auf Grund der oben geschilderten Zusammenhange kann die Reaktionswarme der Direktchlorierung auch nicht fur die direkte Beheizung der Vakuumkolonne in der EDC-Reinigung genutzt werden, da hier die Konzentration an Hochsiedern im Sumpf mit 90% noch weit größer als in der Hochsiederkolonne ist.

[0013] Bei der indirekten Beheizung kann man zwischen flussigem und dampfformigem EDC als Heizmedium wahlen. Es ergeben sich die folgenden Konsequenzen, wie sie in den Schriften DE 196 41 562, DE 41 33 810 A1, DE 40 39 960 A1, DE 36 04 968 und EP 0 075 742 B1 beschrieben sind: Wenn bei dem vorhandenen Stoffsystem Naturumlaufverdampfer in den verbundenen Kolonnen eingesetzt werden, ist fur eine einwandfreie Beheizung eine treibende Temperaturdifferenz von ca. 20-25 °C erforderlich. Man muss die Reaktionstemperatur des Reaktors gegenuber den Sumpftemperaturen der verbundenen Kolonnen der EDC-Reinigung deutlich erhohen, um die Reaktionswarme indirekt an die Naturumlaufverdampfer ubertragen zu konnen. Die Notwendigkeit einer Temperaturerhohung fuhrt zu einer Verschlechterung der EDC- Ausbeute und zu erhohter Nebenproduktbildung und vergrbrert somit die Menge der abzudestillierenden Substanzen und somit auch die fur die Destillation einzusetzende Warmemenge.

Die Reaktionswärme des Reaktors kann auch bei relativ niedrigen Reaktionstemperaturen an die Sumpferhitzer der verbundenen EDC-

Reinigungskolonnen abgefuhrt werden, wenn man deren Betriebsdruckniveau absenkt, in der Regel unter Atmospharendruck. Dies hat bei der Hochsiederkolonne zur Folge, dass Durchmesser und Rucklaufkondensator sehr grog dimensioniert werden mussen, was sich negativ auf die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens auswirkt.

'Die Schriften EP 0 075 742 B1 und DE 41 33 810 A1 sehen wie die vorliegende Erfindung eine Nutzung des flussigen EDC aus dem Direktchlorierungsreaktor vor, eine Nutzung der Enthalpie des dampfformigen EDC ist nicht m6glich.

'Die Schriften DE 196 41 562 und DE 36 04 968 sehen wie die Erfindung die Nutzung des dampfformigen EDC vor, nicht jedoch eine Nutzung des flussigen EDC.

[0014] Aufgabe der Erfindung ist es daher, die als Warme freiwerdende Reaktionsenthalpie in optimale Weise im Rahmen des ausgewogenen VCM- Verfahrens zu nutzen.

[0015] Mit einem Verfahren der Eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemtir der Erfindung dadurch gelöst, dass die im Reaktionsraum aus der Reaktion von Chlor mit Ethen freigesetzte und im gebildeten 1,2-Dichlorethan enthaltene Reaktionswarme mittels mindestens eines Anteils dampfformigen 1,2-Dichlorethans (latente Warme) und mindestens eines weiteren Anteils flussigen 1,2-Dichlorethans (fuhlbare Warme) aus dem Reaktionsraum herausgefuhrt und zur Beheizung zweier Fraktionierkolonnen zur Reinigung 1,2-Dichlorethans von hoher als 1,2-Dichlorethan siedenden Verunreinigungen verwendet wird.

[0016] Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht den Einsatz von Fallfilmverdampfern als Sumpfaufheizer der mit der Reaktionswarme der Direktchlorierung beheizten Destillationskolonnen der EDC-Reinigung vor.

Fallfilmverdampfer zeichnen sich dadurch aus, dass sie sowohl mit großen als auch mit theoretisch beliebig kleinen Temperaturdifferenzen betrieben werden konnen. Beim Fallfilmverdampfer stromen zu erhitzende Flussigkeit und Bruden auf der Rohrseite des Warmeaustauschers im senkrecht angeordneten Rohrbundel im Gleichstrom nach unten, wobei die Flussigkeit an der Rohrinnenwand als Rieselfilm nach unten abiauft und die im Rohr gebildeten Bruden im Kernbereich des Rohrquerschnittes nach unten abgeleitet werden. Eine entscheidende Roll fur den storungsfreien Betrieb spielt die gleichmäßige und ausreichende Benetzung der nnenrohrheizf) ache mit Filmflussigkeit.

Es zeigte sich, dass die Trennwirkung bei den geringen Warmestromdichten dergestalt

verbessert wird, dass bei vorgegebenem Warmestrom ein größerer Anteil der leichterfluchtigen Komponente in die Dampfphase ubergeht.

[0017] Dies ist vor allem fur den Betrieb der Vakuumkolonne ein ganz wichtiger Aspekt, da auf diese Weise der Anteil an sonst verlorenem EDC im Sumpfabzug der Vakuumkolonne reduziert wird. Eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht daher vor, die Warme zur Voreindickung und zur Nacheindickung der in den Fraktionierkolonnen anfallenden Sumpfprodukte, nam) ich den hoher als 1,2- Dichlorethan siedenden Verunreinigungen des 1,2-Dichlorethans, einzusetzen. Hierbei kann der Direktchlorierungsreaktor im Hinblick auf eine schonende Reaktionsfuhrung als Siedereaktor bei einer Verdampfungstemperatur von ca. 110 °C betrieben werden, was zum Betrieb sowohl einer ublichen Hochsiederkolonne als auch einer ublichen Vakuumkolonne beim Einsatz von Fallfilmverdampfern moglich ist.

[0018] Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass ein EDC- Teilstrom, der durch Nutzung der fuhibaren bzw. latente Warme abgekuhit wurde, in den Reaktionsraum zurückgeführt wird und dabei zur Unterstutzung der Stromung im Reaktionsraum verwendet wird.

[0019] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Auflosung des in der Direktchlorierung eingesetzten Chlors in einem kleinen, gekühiten EDC-Seitenstrom vorgesehen, wobei die Kuhlung bewirkt, dass sich mehr Chlor in EDC losen kann bzw. dass man weniger EDC zur Auflosung von Chlor benotigt. Hierbei ist es ein Vorteil der Erfindung, dass die in diesem EDC-Seitenstrom enthaltene Warme zu einem großen Teil zuvor zum Betreiben einer EDC-Reinigungskolonne, vorzugsweise der Vakuumkolonne zum Eindicken von Hochsiedern, genutzt werden kann, so dass die aufzuwendende Kühimittelmenge zur Abkuhlung des Seitenstroms zur Auflosung von Chlor entsprechend geringer wird.

[0020] Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Teilungen in mehrere dampfformige und flussige Teilströme mit nicht fixiertem Verhaltnis die Anzahl der Freiheitsgrade fur die Regelungen der Kolonnen vergrößern und somit die Regelung des Systems mit weniger Einschrankungen versehen ist.

[0021] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, den nach Nutzung der latente Warme als Kondensat anfallenden Strom, der jedoch noch gas- und dampfformige Komponenten enthalten kann, in einem Nachkondensator weiter zu

kondensieren. Bei der Nachkondensation der EDC-Bruden werden Inertgas (Inertgas im Sinne der Reaktionsgleichung (1)) und uberschussiges Ethen nicht kondensiert, zum Teil besteht das Inertgas aus Sauerstoff, der zwecks Inhibierung von Nebenreaktionen zu Reaktion (1) in die Direktchlorierung gegeben oder mit dem eingesetzten Chlor eingetragen und von dort zusammen mit Bruden ausgetragen wurde. Zusammen mit restlichem, dampfformigen EDC und uberschussigem Ethen kann sich dabei ein explosives Gemisch bilden, da wahrend des Kondensationsvorgangs der Partialdruckanteil der Inertgase gegeniiber EDC kontinuierlich steigt. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht daher die Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas vor. Dieser Messwert wird dazu benutzt, die Nachkondensation des EDC derart zu regeln, dass kein explosives Gemisch entstehen kann, gleichzeitig dem Gas-EDC-Dampfgemisch jedoch ein Maximum an latenter Warme entzogen werden kann.

[0022] Zur Losung der erfindungsgemäßen Aufgabe sieht die Erfindung eine Vorrichtung zur Nutzung der Reaktionswarme bei der Herstellung von EDC aus Ethen und Chlor vor, die sich auszeichnet durch eine Hochsiederkolonne und eine nachgeschaltete Vakuumkolonne, denen jeweils ein Fallfilmverdampfer zugeordnet ist, wobei der der Hochsiederkolonne zugeordnete Fallfilmverdampfer mit EDC-Dampf aus dem Direktchlorierungsreaktor beheizt und der der Vakuumkolonne zugeordnete Fallfilmverdampfer mit flussigem EDC aus dem Direktchlorierungsreaktor beheizt wird.

[0023] Zur Einbringung gasformigen Chlors in den Direktchlorierungsreaktor kann wenigstens eine EDC-Teilstromleitung in Verbindung mit einer Leitung zur Beaufschlagung eines Injektors zur Ansaugung gasformigen Chlors und eine Zufuhrleitung zur Einbringung des mit Chlor beladenen EDC-Stroms in eine Reaktionsstrecke des Direktchlorierungsreaktors vorgesehen sein.

[0024] Alternativ oder in Ausgestaltung hierzu sieht die Erfindung zur Unterstutzung eines Naturumlaufes oder zur Ausbildung eines Zwangsumlaufes eine EDC-Teilstromleitung zur Einbringung gekühiter EDC-Strome aus Leitungen aus den Fallfilmverdampfern zur Beschleunigung des Umlaufes uber eine Feinstrahidüse im Fallrohr des Direktchlorierungsreaktors vor.

[0025] Eine beispielhafte Ausfuhrungsform des Verfahrens der Erfindung sowie der erfindungsgemiren Vorrichtungen wird in Verbindung mit dem Fließschema gemäß der einzigen Figur zusammen mit Funktionen der einzelnen Elemente naher erlautert, wobei das Verfahren auf diese Ausfuhrungsform nicht beschrankt ist:

[0026] In der EDC-Reinigung werden das EDC aus der Oxichlorierung und das nicht umgesetzte EDC aus der EDC-Pyrolyse in einer energieaufwendigen EDC- Destillation gereinigt. Falls erforderlich kann auch das in der Direktchlorierung erzeugte Rein-EDC destillativ gereinigt werden. Das Roh-EDC 1 aus der Oxichlorierung, die in der Figur nicht dargestellt ist, wird in einer Leichtsiederkolonne 2 zunachst von Wasser und Leichtsiedern getrennt, die uber die Leichtsiederleitung 3 abgefuhrt werden.

Danach wird das als Sumpfprodukt der Leichtsiederkolonne erhaltene EDC, welches noch Hochsieder enthalt, uber die Leitung 4 der Hochsiederkolonne 5 zugefuhrt. Das nicht umgesetzte EDC aus der EDC-Pyrolyse enthält ebenfalls Hochsieder und wird uber Leitung 6 der Hochsiederkolonne 5 zugefuhrt.

[0027] In der Hochsiederkolonne 5 werden die zugefuhrten Stoffstrome fraktioniert. Gereinigtes EDC wird am Kopf der Hochsiederkolonne 5 uber Leitung 7 abgezogen und als reines EDC gewonnen. Im Sumpf der Hochsiederkolonne 5 reichern sich die Hochsieder an. Die Reinigung des Sumpfproduktes der Hochsiederkolonne 5 wird verstarkt, indem der Sumpfstrom uber die Leitung 8 einer Vakuumkolonne 9 zugefuhrt wird. Gereinigtes EDC wird am Kopf der Vakuumkolonne 9 uber Leitung 10 abgezogen und als reines EDC gewonnen. Der Sumpfabzug 11 der Vakuumkolonne 9 besteht aus Hochsiedern und einem kleinen Restanteil EDC.

[0028] Die Beheizung der Kolonnen 5 und 9 erfolgt dabei folgendermaßen : Uber die Leitung 12 wird ein EDC-Flussigkeitsstrom aus dem Direktchlorierungsreaktor 13 abgezogen und an den Fallfilmverdampfer 14 der Vakuumkolonne 9 als Heizmedium zu-und abgefuhrt. Uber die Brudenleitung 15 wird ein EDC-Dampfstrom aus dem Direktchlorierungsreaktor 13 zum Fallfilmverdampfer 16 der Hochsiederkolonne 5 als Heizmedium zugefuhrt. In den Fallfilmverdampfern 14 und 16 flirt die zu erhitzende Flussigkeit vom Kopf des Verdampferkorpers als gleichmäßig verteilter, siedender Film auf Grund der Schwerkraft auf der Innenseite der Heizrohre herab und verdampft dabei teilweise.

[0029] Mit einem Fallfilmverdampfer kann pro Apparateeinheit eine deutlich größere Wärmeübertragungsfläcne realisiert werden als mit den ublicherweise sonst eingesetzten Naturumlaufverdampfern. Dies bedeutet, dass bei großer Anlagenleistung die Sumpfbeheizung beider Kolonnen 5 und 9 mit nur je einer einzigen Fallfilmverdampfereinheit vorgenommen werden kann, wahrend mit einem Naturumiaufverdampfer mehrere Einheiten notwendig waren.

[0030] Die Reaktion im als Schlaufenreaktor ausgefuhrten Direktchlorierungsreaktor 13, der aus einer Reaktionsstrecke 17, einem Ausdampfgefäß 18, einem Fallrohr 19, einem Steigrohr 20, einer Ethen- Eindusungsstelle 21 und mehreren Eingabestellen fur flussiges EDC besteht, sowie die Auskopplung der Reaktionswarme werden in folgender Weise vorgenommen: Langs der Reaktionsstrecke 17 reagieren gelöstes Chlor und gelöstes Ethen in flussiger Phase zu EDC, welches teilweise im Ausdampfbehalter 18 verdampft.

[0031] Durch die Brudenleitung 15 wird dampfformiges EDC dem Fallfilmverdampfer 16 zugefuhrt, der zur Beheizung der Hochsiederkolonne 5 dient.

Hierbei kondensiert der gr6Rte Teil des EDC-Dampfes. Der Austrittstrom 22 des Fallfilmverdampfers 16 wird einem Trimmkondensator 23 zugefuhrt, der zur Regelung des Systems dient. Hierbei muss darauf geachtet werden, dass sich wahrend der Kondensation kein explosives Gemisch zwischen Sauerstoff, restlichem Ethen und EDC-Dampf bilden kann. Daher misst ein Sauerstoffmessgerat 24 den Sauerstoffgehalt und eine damit verbundene Regelungseinrichtung regelt die Zulaufmenge an Kühimedium des Trimmkondensators 23 entsprechend, es konnen aber auch noch weitere Regelungseinrichtungen auf den Trimmkondensator 23 aufgeschaltet werden.

[0032] Flussiges EDC wird im Anschluss daran in der Vorlage 25 von nichtkondensierbaren Anteilen getrennt, die durch die Abgasleitung 26 einer weiteren Behandlung zugefuhrt werden. Aus der Vorlage 25 wird ein EDC-Teilstom 28 mittels der Pumpe 27 als Produktstrom zur VCM-Herstellung, alternativ als Verkaufs-EDC, abgefuhrt. Der andere EDC-Teilstrom 29, der aufgrund der Kondensation leicht abgekuhlt ist, wird aufgeteilt in die EDC-Teilstrome 30 und 31. Der eine EDC- Teilstrom 30 wird in das Fallrohr 19 des Direktchlorierungsreaktors 13 zuruckgefuhrt und kann dort durch seinen Impuls als Freistrahl aus einer Duse 32 und auch durch seine gegenuber dem Steigrohr 20 niedrigere Temperatur den Naturumlauf unterstutzen. Der andere EDC-Teilstrom 31 wird fur die Auftosung von Chlor reserviert.

[0033] Aus dem Ausdampfbehalter 18 wird mit der Kreislaufpumpe 33 ein EDC- Strom abgezogen und dem Fallfilmverdampfer 14 zur Beheizung der Vakuumkolonne 9 zugefuhrt. Der nach Abgabe fuhlbarer Warme abgekuhlte EDC-Strom 34 wird aufgeteilt in die EDC-Teilstr6me 35 und 36. Der eine EDC-Teilstrom 35 wird in das Fallrohr 19 des Direktchlorierungsreaktors 13 zuruckgefuhrt und kann dort durch seinen Impuls als

Freistrahl aus der Duse 32 und auch durch seine gegenuber dem Steigrohr 20 niedrigere Temperatur den Naturumlauf unterstutzen.

[0034] Der andere EDC-Teilstrom 36 wird fur die Auflosung von Chlor reserviert.

Hierbei ist es moglich, sowohl die EDC-Teilstrome 31 und 36 als EDC-Strom 37 als auch die EDC-Teilstrome 30 und 35 als EDC-Strom 38 zusammenzufassen, wie in der Figur dargestellt.

[0035] Die EDC-Teilstr6me 31 und 36 werden zusammengefasst als EDC- Strom 37 einem EDC-Kühler 39 zugefuhrt, wo eine weitere Abkuhtung des EDC stattfindet, darauf folgend wird in einem Injektor 40 die leichter losliche Gaskomponente Chlor 41 angesaugt und aufgelost. Der mit Chlor beladene EDC- Strom 42 wird dann der Reaktionsstrecke 17 zugefuhrt.

[0036] Zur Veranschaulichung dient das folgende Zahlenbeispiel auf der Basis einer Simulationsrechnung : Im als Schlaufenreaktor ausgefuhrten Direktchlorierungsreaktor 13 werden 4 765 kg/h Ethylen (170 kmol/h) mit der aquimolaren Menge Chlor umgesetzt. Die Temperatur im Ausdampfgefäß 18 betragt 110 °C, der Druck 2,1 bar (absolut). Uber die Brudenleitung 15 werden 70 465 kg/h dampfformiges EDC dem Fallfilmverdampfer 16 zugefuhrt, der eine Leistung von 5 094 kW an die Hochsiederkolonne 5 abgibt. Die Sumpftemperatur der Hochsiederkolonne 5 betragt 100 °C. Die Restmenge EDC wird im Trimmkondensator 23 mit Kuhlwasser kondensiert, wobei eine Warmeleistung von 951 kW abgefuhrt wird.

[0037] Der Austrittstrom der Kondensationsstrecke mit einer Temperatur von 102 °C wird in der Vorlage 25 gesammelt. Hier wird auch der mit EDC beladene Abgasstrom 26 von 2 848 kg/h abgetrennt. Die Pumpe 27 fordert einerseits den EDC- Teilstrom 28 von 14 017 kg/h zur Weiterverarbeitung. Andererseits fordert die Pumpe 27 den EDC-Teilstrom 29, der in diesem Fall gleich dem EDC-Teilstrom 30 ist, von 53 600 kg/h zuruck in das Fallrohr 19 des Schlaufenreaktors.

[0038] Aus dem Ausdampfbehalter 18 wird durch die Pumpe 33 der EDC- Strom 12 von 250 000 kg/h abgezogen und dem Fallfilmverdampfer 14 der Vakuumkolonne 9 zugefuhrt. Der Fallfilmverdampfer 14 gibt eine Warmeleistung von 1 814 kW an die Vakuumkolonne 9 ab, deren Sumpftemperatur 87 °C betragt. Der

abgekuhite EDC-Strom 34 am Austritt des Fallfilmverdampfers 14 hat eine Temperatur von 92 °C.

[0039] Ein Anteil von 40 % dieses Stroms wird als EDC-Teilstrom 35 abgezweigt und ebenfalls zurück in das Fallrohr 19 des Direktchlorierungsreaktors 13 gegeben.

Die verbleibenden 60 % (150 000 kg/h) werden als EDC-Strom 37, der in diesem Fall gleich dem EDC-Teilstrom 36 ist, im Kuhler 39 auf 45 °C abgekuhit und saugen im Injektor 40 eine Menge von 12 100 kg/h Chlor an. Dabei erwarmt sich der EDC- Strom 41 durch die betrachtliche Losungswarme des Chlors wieder auf 75 °C. Dieser EDC-Strom 41 wird in die Reaktionsstrecke 17 eingebracht, wobei zweckmäßigerweise ein stromungsunterstutzendes Dusensystem verwendet wird. Liste der verwendeten Bezuqszeichen 1 Roh-EDC 2 Leichtsiederkolonne 3 Leichtsiederleitung 4 Leitung 5 Hochsiederkolonne 6 Leitung 7 Leitung 8 Leitung 9 Vakuumkolonne 10 Leitung 11 Sumpfabzug 12 Leitung 13 Direktchlorierungsreaktor 14 Fallfilmverdampfer 15 Brudenleitung 16 Fallfilmverdampfer 17 Reaktionsstrecke <BR> 18 Ausdampfgefäß<BR> 19Fallrohr 20 Steigrohr 21Ethen-Eindüsungsstelle 22 Austrittstrom 23 Trimmkondensator 24 Sauerstoffmessgerat 25 Vorlage 26 Abgasleitung 27 Pumpe 28 EDC-Teilstrom 29 EDC-Teilstrom 30 EDC-Teilstrom 31 EDC-Teilstrom 32 Duse 33 Kreislaufpumpe 34 EDC-Strom 35 EDC-Teilstrom 36 EDC-Teilstrom 37 EDC-Strom<BR> 38 EDC-Strom<BR> 39 EDC-Kühler 40 Injektor <BR> <BR> 41Chlor<BR> 42 EDC-Strom