Brevet FR2537575A1 — publié le 19840615

2537575- PROCEDE DE PREPARATION DU CHLORURE DE VINYLE MONOMERE La présente invention concerne un procédé et un dispositif de pré- paration du chlorure de vinyle monomère et notamment une amélioration de ce procédé destinée à économiser l'énergie. Le chlorure de vinyle se prépare par craquage de vapeur de dichlo- rure d'éthylène à température et à pression élevées dans une zone de pyrolyse Le dichlorure d'éthylène peut se préparer en faisant réagir l'éthylène avec le chlore dans une réaction à basse ou à haute température, telle que décrite dans le brevet des Etats Unis d'Amérique N O 4 347 391. Le dichlorure d'éthylène peut aussi se préparer par une réaction d'oxy- chloruration de l'éthylène, d'une source d'oxygène et d'acide chlorhy- drique Chaque réaction ne forme pas du dichlorure d'éthylène pur Les produits de la réaction comprennent les produits lourds tels que 1,1,2- dichloroéthane, 1,1,1,2 ou 1,1,2,2-tétrachloroéthane, pentachloroéthane et des produits lourds tels que l'air, l'acide chlorhydrique, l'hydrogène, le chlore, l'éthylène, des hydrocarbures chlorés à bas point d'ébullition et analogues Le dichlorure d'éthylène est purifié jusqu'à au moins 98 % de pureté par distillation Diverses méthodes de distillation sont dispo- nibles et sont bien connues de l'homme de l'art. Deux méthodes générales de distillation sont utilisées La première utilise des colonnes à reflux séquentielles pour éliminer tout d'abordles produits légers et non condensables (colonne de produits légers) et ensuite pour séparer ledit chlorure d'éthylène des produits lourds notamment le 1,1,2-dichloroéthane (colonne de produits lourds) Dans une- autre méthode telle que celle décrite dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n O 4 347 391, un courant contrôlé de vapeur dans une colonne unique permet de retirer les produits légers et non condensables du sommet de la colonne, de concentrer ledit chlorure d'éthylène et de le prélever sous forme de liquide au centre de la colonne ou de vapeur et de retirer les produits 2537 75 lourds du fond de la colonne. La vapeur de dichlorure d'éthylène est généralement prélevée de la colonne de distillation à une température dans l'intervalle d'environ 850 C à 1200 C à une pression allant de la pression atmosphérique à environ 2 kg/ cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique La vapeur est condensée, le produit refroidi à environ 40 'C et pompé dans un réservoir de stockage Le produit est prélevé par pompage du réservoirdestockage etenvoyé versle four de pyrolyse Le dichlorure d'éthylène est vaporisé par application de cha- leur, habituellement sous la forme de vapeur dans des moyens de transfert de chaleur, pour élever la température de la vapeur à environ 1850 C et sa pression à environ 10,0 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique Un autre système de préchauffage a encore été employé dans lequel on fait passer le dichlorure d'éthylène liquide à travers un serpentin chauffé par les gaz d'échappement du four de pyrolyse ou par échange de chaleur avec un autre fluide du procédé Dans chaque cas, le préchauffage et la vapori- sation du dichlorure d'éthylène à la température et à la pression conve- nables pour son entrée dans la zone de pyrolyse requièrent approximative- ment 340 kcal/kg de chlorure de vinyle monomère produit. En accord avec la présente invention, l'énergie nécessaire pour amener la vapeur de dichlorure d'éthylène au niveau de température et de pression requis pour son entrée dans le four de pyrolyse peut être signi- ficativement réduite par un procédé consistant à faire passer une vapeur sensiblement saturée de dichlorure d'éthylène dans un compresseur, à comprimer la vapeur d'une pression allant de la pression atmosphérique à 2 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique, à une pression allant d'environ 6 à environ 14 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique et à pyrolyser la vapeur comprimée Par ce procédé, l'énergie nécessitée pour cette partie du procédé peut être réduite à environ 1/6 sans qu'il n'en résulte de perte de rendement La quantité d'énergie nécessaire est déter- minée mathématiquement. La figure 1 est une vue schématique du procédé et du dispositif suivant l'invention. En se référant à la figure 1, la vapeur de dichlorure d'éthylène est amenée de la colonne à reflux 1 par la conduite 2 au compresseur 3. La colonne à reflux est de préférence une colonne de produitslourds La vapeur de dichlorure d'éthylène est à une température d'au moins 851 C * 4 de préférence à une température d'environ 850 C à environ 120 'C Le dichlorure d'éthylène est à la pression de vapeur à cette température. 253 755 La pression va généralement d'environ la pression atmosphérique à environ 2 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique. Une partie de la vapeur est condensée dans le condenseur 4 et elle est retournée par la conduite 5 à la colonne de reflux 1 pour en procurer le reflux Le reflux peut aussi être procuré par l'utilisation d'une source extérieure de dichlorure d'éthylène Les taux de reflux sont bien connus de l'homme de l'art Les taux de reflux pour les unités industriel- les vont d'environ 0,7 à 1,0 jusqu'à environ 1,5 à 1,0. La vapeur restante est comprimée dans le compresseur 3 pour procurer de la vapeur de dichlorure d'éthylène à une pression et à une température suffisantes pour l'alimentation du four de pyrolyse Le compresseur peut être n'importe quel compresseur mécanique convenant pour la compression de gaz tel qu'un compresseur alternatif, un compresseur à vis, de préférence un compresseur centrifuge et analogue Le compresseur peut être à simple effet ou à double effet selon sa conception Puisque le compresseur doit procurer une vapeur chauffée à pression élevée, le compresseur doit être isolé et équipé de moyens convenables de contrôle de la température tels que par exemple des fluides de chauffage dans une jaquette ou tout autre dispositif équivalent pour empêcher la condensation Un chauffage supplé- mentaire peut être appliqué au-delà du compresseur et avant le four de pyrolyse si nécessaire. La vapeur de dichlorure d'éthylène comprimée est amenée-au four de pyrolyse 6 par la conduite 7 dans le serpentin 8 situé à l'intérieur du four Le dichlorure d'éthylène est craqué thermiquement dans le four don- nant du chlorure de vinyle monomère et de l'acide chlorhydrique Les tem- pératures de pyrolyse ou de craquage sont bien connues et ne font pas partie de la présente invention. Le chlorure de vinyle, l'acide chlorhydrique et le dichlorure d'éthylène qui n'a pas réagi, sont séparés, l'acide chlorhydrique étant recyclé vers un procédé d'oxychloruration (non représenté) tel que celui représenté dans le brevet des Etats Unis d'Amérique n O 4 347 391 pour la conversion supplémentaire en dichlorure d'éthylène Tout le dichlorure d'éthylène qui n'a pas réagi après purification est recyclé Le chlorure de vinyle monomère est purifié pour procurer le produit final. Le maintien d'une température et d'une pression convenables dans la zone de pyrolyse est essentiel à la pureté du monomère de chlorure de vinyle et au bon déroulement du reste du procédé L'acide chlorhydrique est séparé du chlorure de vinyle et du dichlorure d'éthylène sous pression pour permettre la séparation sans distillation du chlorure de vinyle. L'acide chlorhydrique sous pression peut être condensé en utilisant un équipement de réfrigération classique et une partie peut être recyclée pour assurer le reflux Lemaintiend'une pression à l'entrée de la zone de pyro- lyse dans l'intervalle d'environ 6 à environ 14, de préférence d'environ 9 à environ 11 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique est souhai- table pour obtenir un bon rendement. Les économies d'énergie étant de première importance, toutes les conduites, les récipients etl 'équipementsont de préférenceisolés et si nécessai- re ont une double enveloppe pour permettre un contrôle de température conve- nable Il ne faut pas laisser la température de la vapeur de dichlorure d'éthyléne provenant de la colonne de distillation et allant vers le com- presseur diminuer puisque ceci nécessiterait un apport de chaleur pour maintenir une température convenable et éviter la condensation. La présente invention n'entend pas être limitée à la façon d'obte- nir la vapeur de dichlorure d'éthylène pour autant qu'une vapeur relati- vement pure (au moins 96 % et de préférence au moins 90 % de dichlorure d'éthylène) est utilisée. La présente invention peut être utilisée non seulement comme fai- sant partie d'un nouveau procédé mais elle peut aussi être avantageusement utilisée comme faisant partie d'un procédé existant. L'appareillage existant peut être modifié pour by-passer le système actuel qui comprend des moyens de condensation, un réservoir de stockage, un préchauffeur éventuel et un vaporiseur et prendre la charge du sommet du condenseur à reflux et en faire passer la majeure partie de cette charge à travers le compresseur en utilisant le condenseur existant pour condenser partiellement une petite portion de la charge et la recycler comme reflux En cas de danger ou de surcapacité du système principal, le système secondaire peut être utilisé pour condenser ledit chlorure d'éthy- lène et le stocker Un système de stockage semblable Wpeut être ajouté à la nouvelle construction mais cela n'est pas essentiel. La présente invention sera illustrée à l'aide de l'exemple suivant: Exemple: Du dichlorure d'éthylène d'approximativement 98 % de pureté à une pression de vapeur d'environ 1,0 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphé- rique est comprimé en utilisant un compresseur centrifuge à plusieurs étages, équipé d'une isolation thermique L'énergie requise pour amener le dichlorure d'éthylène au four de pyrolyse à une pression d'environ ,0 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique et à une température d'environ 1850 C, est d'environ 720 000 kcal/h basée sur un taux d'alimen- tation du four de pyrolyse de 40 000 kg de dichlorure d'éthylène purifié par heure - Dans un système classique, du dichlorure d'éthylène liquide purifié à environ 400 C est prélevé d'un réservoir de stockage et préchauffé et vaporisé à une température d'environ 1850 C à une pression d'environ 10,0 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique Sur la base d'un taux d'a- limentation de 40 000 kg/h, environ 4 250 000 kcal/h sont requis pour amener le dichlorure d'éthylène au four de pyrolyse en utilisant le procédé classique. Le procédé suivant l'invention ne nécessite qu'environ 1/6 de l'é- nergie requise pour amener la charge au four de pyrolyse par rapport à l'énergie requise dans le procédé classique. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes acces- sibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1. Procédé de préparation de monomère de chlorure de vinyle à par- tir de dichlorure d'éthylène, caractérisé en ce que: (a) on compresse une vapeur de dichlorure d'éthylène à une pression dans l'intervalle d'environ 6 à environ 14 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique; et, (b) on pyrolyse la vapeur pour former du monomère de chlorure de vinyle et de l'acide chlorhydrique. 2. Procédé de conservation de l'énergie pendant la fabrication de monomère de chlorure de vinyle à partir de dichlorure d'éthylène,caracté- risé eh ce que: (a) on forme une vapeur purifiée de dichlorure d'éthylène par distillation à une pression d'environ la pression atmosphérique à environ 2,0 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique; (b) on compresse la vapeur de dichlorure d'éthylène à une pression dans l'intervalle d'environ 6 à environ 14 kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphérique; et, (c) on pyrolyse la vapeur comprimée pour former du chlorure de vinyle mono- mère et de l'acide chlorhydrique. 3 Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la vapeur de dichlorure d'éthylène est comprimée à une pression dans l'inter- valle d'environ 9 à environ Il kg/cm 2 au-dessus de la pression atmosphé- rique. 4. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que, avant la compression, une partie de la vapeur de dichlorure d'éthylène est condensée et retournée sous forme de reflux à la distillation. 5. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la vapeur de dichlorure d'éthylène amenée à l'étape de compression (b) et à l'étape de pyrolyse (c) est maintenue à une température au-dessus de son point de condensation.