Herstellung von Chlorethen (Vinylchlorid) aus Ethen

Das Ethen aus dem Steamcracking wird durch Chlorierung bzw. Oxichlorierung zu 1,2-Dichlorethan (EDC - Ethylendichlorid) umgesetzt. Aus diesem wird HCl abgespalten und man erhält Chlorethen (VC - Vinylchlorid).

Die Umsetzung von Ethen und Chlor erfolgt in flüssiger Phase. Als Lösemittel kommt 1,2-Dichlorethan (das Endprodukt) zum Einsatz. Es löst auch den Katalysator FeCl₃. De Katalysator bildet sich durch die Reaktion von Chlor mit der Gefäßwandung. Man arbeitet bei 50 - 80°C und einem Druck von 4 bar.

Höhere Temperaturen führen dazu, dass mehr höher chlorierte Ethane gebildet werden. Verunreinigungen durch Ethin führen zur Bildung von Tetrachlorethan.

Das EDC wird durch Destillation aus dem Reaktionsgemisch abgetrennt.

Die zurückbleibende Flüssigkeit wird weiter als Lösemittel für die Umsetzung benutzt. (Motherliquid), sie reichert sich mit FeCl₃ und hochsiedenden Chlorverbindungen an.

Bei der nachfolgenden Dehydrochlorierung fallen große Mengen HCl an, die mit Sauerstoff und Ethen zu 1,2-Dichlorethan umgesetzt werden.

Die Umsetzung erfolgt in einem Wirbelbettreaktor. Der feinkörnige Katalysator wird durch den Gasstrom der Edukte in der Schwebe gehalten, die Edukte reagieren an den Katalysatorpartikeln miteinander.

Die stark exotherme Reaktion erreicht eine Umsetzung von 95% des Ethens. Durch Nebenreaktionen entstehen höher chlorierte Verbindungen wie Tetrachlorethan.

In Einzelnen laufen folgende Schritte ab:

1.  CH₂=CH₂  +  2CuCl₂          ==>  CH₂Cl-CH₂Cl  +  2CuCl
2.  2CuCl  +  0,5O₂                 ==>  CuO  +  CuCl₂
3.  CuO  +  2HCl                     ==>  CuCl₂  +  H₂O

__________________________________________________

      CH₂=CH₂  +  2HCl  +  0,5O₂  ==>  CH₂Cl-CH₂Cl  +  H₂O

Das beim Prozess entstehende Wasser führt zum Austrag des Katalysators.

• Reste an HCl werden mit NaOH ausgewaschen
• Reinigung des EDC durch Destillation
• Reste an Ethen werden zurückgeführt

Das auf den zwei Wegen erzeugte 1,2-Dichlorethan wird thermisch gespalten.

Man leitet es schnell durch Metallröhren, die auf 380°C geheizt sind. Dabei wird HCl abgespaltet:

Danach erfolgt in einer zweistufigen Destillation die Abtrennung von Verunreinigungen (HCl, Reste EDC usw.)

Bei hohen Temperaturen entstehen als Nebenprodukte Acetylen und Ruß. Um diese Nebenprodukte zu begrenzen wird der Umsatz auf ca. 50% begrenzt. Das Reaktionsgemisch wird mit kalten EDC abgekühlt (Quenchen) HCl entweicht gasförmig und Vinylchlorid wird destillativ abgetrennt. 

Stoffströme (ohne Nebenprodukte)