Производство хлорметанов (метиленхлорида, хлороформа, четыреххлористого углерода) на ОАО «Химпром», страница 7

Примечание: Сырье допускается в производство по результатам входного контроля со стороны отдела технического контроля, выполненного в соответствии с требованиями ПР №35 "Входной контроль сырья и материалов", утв.20.06.02 г.

Хлорирование метана.

Процесс хлорирования метана ведется при температуре 470-510 ⁰С и избыточном давлении не более 0,07 МПа (0,7 кгс/см²). При таких условиях часть молекулярного хлора в результате термической диссоциации распадается на активный атомарный хлор:

Cl₂ ®Cl^· + Cl^·

что дает начало реакции хлорирования метана, которая протекает по радикальному механизму:

Cl^· + CH₄    ®      CH₃^· + HCl

CH₃^· + Cl₂   ®      CH₃Cl + Cl^·

^{хлорметил}

CH₃Cl +Cl^·  ®     CH₂Cl^· + HCl

CH₂Cl^· + Cl₂         ®      CH₂Cl₂ + HCl

^{метиленхлорид}

CH₂Cl₂ + Cl^·         ®      CHCl₂^· + HCl

CHCl₂^·  + Cl₂        ®      CHCl₃ + Cl^·

                                           ^{хлорофом}

CHCl₃ + Cl^·           ®      CCl₃^· + HCl

CCl₃^· + Cl₂   ®      CCl₄ + Cl^·

                                           ^ЧХУ

CН₄ + Cl^·     ®     CН₃^·+ HCl и т.д.

В ходе процесса хлорируются и гомологи метана, содержащиеся в природном газе, поэтому суммарная формула химической реакции в зауглероженном реакторе имеет вид

16834Cl₂ + 7288СН₄ + 24С₂Н₆ + 6С₃Н₈ =

= 258CH₃Cl + 4492CH₂Cl₂ + 1903CHCl₃ + 370CCl₄ + 40С_2,038Н_2,58С_1,8 +

+ 91С_2,5Н_2,84С1_2,81 + 22С_2,078Н_1,774С1_3,74 + HCl, где

С_2,038Н_2,58С_1,8 -      обобщенная формула низкокипящих хлоруглеводов

С₂-С₃ (средняя молекулярная масса равна 90,893);

С_2,5Н_2,84С1_2,81 -     обобщенная формула этерифицируемых хлоруглеводородов

С₂-С₃ (средняя молекулярная масса равна 132,514);

С_2,078Н_1,774С1_3,74 - обобщенная формула высококипящих хлоруглеводородов

С₂-С₃ (средняя молекулярная масса равна 159,341).

Преимущественное образование того или иного продукта зависит от условий протекания процесса хлорирования:

§ температуры реакции;

§ соотношения хлора и метана в исходной смеси;

§ степени предварительного смешивания реагентов;

§ состава реакционной смеси;

§ времени пребывания реагентов в реакционной зоне.

С целью наивысшего выхода метиленхлорида процесс хлорирования метана ведут при температуре 470-510 ⁰С и при объемном соотношении между хлором и поступающей на хлорирование смесью метана и циркуляционного газа 1¸ 3,5-4,5.

Предварительное смешение реагирующих компонентов обеспечивает равномерное течение процесса хлорирования без местных перегревов и увеличения объемной доли непрореагировавшего хлора ("проскока" хлора) в реакционном газе.

При снижении температуры в зоне реакции ниже 460 ⁰С возможен "проскок" хлора и "затухание" реакции хлорирования метана.

При температуре выше 530 ⁰С процесс хлорирования сопровождается деструкцией метана с обильным сажеобразованием:

СН₄ + 2Cl₂  Û      C + 4HCl + 2,9 ×1O² кДж

Выделившаяся сажа катализирует реакцию разложения метана.

Тепло, выделяющееся при реакции хлорирования, отводится с реакционным газом, т.е. процесс хлорирования ведется в адиабатических условиях.

Хлорирование метана осуществляется в трех хлораторах поз.56_1-3.

Перед пуском хлоратор поз.56_1-3 разогревается до температуры 500-600 ⁰С за счет сжигания природного газа в горелке, опускаемой в хлоратор через верхний люк. Образующиеся дымовые газы отсасываются дымососом поз.58 и направляются в трубу поз.58а на рассеивание.

После разогрева хлоратора поз.56_1-3 горелка отключается. Люк хлоратора поз.56_1-3 закрывается крышкой на асбестовой прокладке. Хлоратор поз.56_1-3 продувается азотом, отглушается от линии выброса дымовых газов через дымосос поз.58 металлической заглушкой на асбестовой прокладке.