背景技术：
1、聚氯乙烯(polyvinyl chloride,pvc)具有耐久性，尤其是在面对阳光的情况下，这使pvc成为用于长寿命产品的重要聚合物，例如在户外领域。因此，聚氯乙烯通过由单体氯乙烯(monomeric vinyl chloride,vcm)聚合而产生，所述vcm当前通常从乙烯(ch2＝ch2)和元素氯(cl2)通过两阶段合成生成，在所述两阶段合成中首先形成1,2-二氯乙烷(ch2cl-ch2cl，也称为edc)作为中间体。从1,2-二氯乙烷中消除氯化氢(hcl)会随后导致形成氯乙烯：
2、cl2+c2h4→c2h4cl2(纯edc) +180kj/mol
3、c2h4cl2(裂解edc)→c2h3cl(vcm)+hcl -71kj/mol
4、例如在de 19910964 a1或de 102008020386 a1中描述了一种用于由乙烯生产1,2-二氯乙烷的对应工艺，其中产物1,2-二氯乙烷在此也用作反应介质。这种工艺方法也称为直接氯化。根据所示的反应方程式，显而易见的是乙烯与氯气反应成1,2-二氯乙烷是强放热的。
5、在直接氯化中，低温(ltdc)氯化工艺与高温(htdc)氯化工艺之间是有区别的。在两种工艺变体的情况中的反应介质都是液体反应产物本身，所述液体反应产物含有溶解的路易斯酸(通常是氯化铁(iii))催化剂。
6、用例如在us2,393,367 a中所述的ltdc工艺，在约50-60℃下进行反应。通过冷却水或者通过一个或多个空气冷却器完全去除约2000kj/kg edc的反应热。由于低反应温度，例如1,1,2-三氯乙烷的不希望的副产物的形成率也很低。然而，低反应温度不允许任何热利用或热回收。此外，必须用水洗涤反应产物以去除催化剂，继而产生需要单独处理的废水。由于这些缺陷，ltdc工艺已变得不再那么重要。
7、用htdc工艺，反应实际上通常在介于100℃与130℃之间的温度下进行。反应产物edc以蒸汽形式从所述工艺中取出，而溶解的催化剂则保留在反应器中。例如在gb 1 554658中描述了这种类型的工艺。用这些工艺，可以实现热回收—例如，可以将反应产物以蒸汽形式直接进料到用于蒸馏纯化的塔中或用于蒸馏塔的间接加热。
8、大多数htdc工艺是以反应吸收方式进行的—也就是说，首先将作为气态反应物的氯气溶解在edc反应介质的循环流(stream)中，其中循环edc流可能是作为反应装置中的强制循环或自然对流的结果发生的。在含有溶解氯的循环edc料流中，然后通入气态乙烯，并在穿过相界面之后与溶解的氯反应。
9、已经令人惊讶地发现，如果直接氯化在液相中均质地进行，则即使在通常为120℃的反应温度下也可生成非常高品质的产物。
10、所述反应实际上例如在具有上升管、蒸发区和下降管的环路反应器中发生，在所述环路反应器中反应混合物以自然对流方式被传递(即，不引入任何实质的流动能量)。所产生的1,2-二氯乙烷以蒸汽形式从上升管上端处的蒸发区取出。
11、自然对流的驱动力(即，上升管中的上举力)一方面是通过在上升管的下部部分中添加气态反应物乙烯而生成的，另一方面是通过在上升管的上部部分中循环1,2-二氯乙烷的部分蒸发生成的。这两个事件导致了一定的气体分数，并且因此导致上升管中的平均密度低于反应器的其余部分中的平均密度。此外，自然对流由以下支持：上升管中的液态1,2-二氯乙烷的温度由于放热反应而较高，并且因此与下降管中的1,2-二氯乙烷相比其密度较低。
12、反应在液相中通过以下方式进行：经由上升管的下部部分中的歧管以气体形式添加气态乙烯，然后所述气态乙烯溶解在向上流动的1,2-二氯乙烷中。
13、实际上，为了在de 19910964 a1或de 102008020386 a1的工艺中将氯气引入1,2-二氯乙烷中，将液态1,2-二氯乙烷的侧流从例如反应器的下降管中抽出，并经由至少一个热交换器进行冷却。冷却的1,2-二氯乙烷充当液体喷射气体压缩机(例如，喷射器喷嘴)中的动力流，所述动力流吸入气态氯。由于动力流的较低温度以及因此氯气在edc中的易溶解性，因此氯气已经在液体喷射气体压缩机的出口处完全溶解在1,2-二氯乙烷中。然后，这种溶液通过液体分配器再次供应至反应器的上升管，在所述上升管中所述溶液与溶解的乙烯反应以形成1,2-二氯乙烷。
14、相对于其他工艺，液相反应方案显著减少了副产物的形成。具体地，在通常为120℃的反应温度下实现了产物纯度，而其他工艺需要显著降低的反应温度以抑制不希望的副反应。
15、对于温度控制来说，必须从工艺中完整去除热量，所述热量可以用于其他工艺中散热器的加热。例如，来自反应器顶部的1,2-二氯乙烷蒸汽可用于蒸馏塔的循环蒸发器的壳侧加热，或可以以蒸汽形式直接进料到蒸馏塔中进行进一步纯化，从而在每种情况下都可以节省进行塔加热原本所需的等效蒸汽量。
16、类似地，从用于溶解氯气的反应器中抽出的1,2-二氯乙烷流可以通过壳侧加热，例如蒸馏塔的循环蒸发器的壳侧加热进行冷却。例如在ep 1228 022b1中描述了采用这些方法的工艺。
17、还可以借助于蒸汽和液态1,2-二氯乙烷流来实现进一步的热回收措施。例如，ep1 899 287 b1描述了一种工艺，在所述工艺中使用来自直接氯化的反应热来加热用于浓缩来自氯碱工艺电解设施的碱液的设施。
18、de 10 2011 014 131 a1描述了使用反应热的另一种选项，在所述选项中利用反应热来干燥湿聚合物粉末(尤其是pvc)。
19、在此描述的所有工艺的共同特征是，液态1,2-二氯乙烷流中的显热含量只有部分被利用，因为所述显热通常必须在高于约95℃去除。
20、然而，为了能够将氯反应物溶解在液态1,2-二氯乙烷流中，必须将后者冷却至约50℃至60℃。这通常通过水冷却来实现，并且因此由于较低的温度水平，1,2-二氯乙烷流的部分显热无法被利用。因此，总的来说，在所描述的现有技术中，仅约60％的来自直接氯化的反应热(约600kwh/t的1,2-二氯乙烷)可以通过用于热回收的措施进行利用。
21、在这种背景下，需要一种允许更广泛且尽可能完全地利用在乙烯的直接氯化中产生的热量的方法。本发明解决了这种需求。
技术实现思路
1、本发明人已经惊奇地确定，在乙烯的直接氯化中获得的热量可广泛用于水淡化。这对于咸水(例如为海水形式)大量存在，但由于降水量而几乎没有淡水可用的地区尤其有巨大优势。相应生成的经淡化的水可以用于例如氯碱工艺，从而产生直接氯化所需的氯气。
2、因此，本发明在第一方面中涉及一种由乙烯和氯气生成1,2-二氯乙烷并进行水淡化的方法，其通过在第一设施部分中使乙烯与氯气反应成1,2-二氯乙烷，并在第二设施部分中进行水淡化，其中在乙烯与氯气的反应中产生的热量用于加热淡化中的水。
3、所述水淡化优选地包括对盐含量为2重量％至5重量％，更具体地为2.8重量％至3.8重量％的水进行淡化。非常优选地，被淡化的水的盐含量为约3.5重量％—也就是说，特别是海水。
4、对于本发明的方法来说进行水淡化的方式并不特别重要，只要作为所述方法的一部分，将用于纯化的水加热到更高的温度，或者通过供应热量来抵消水的冷却即可。然而，优选地，用于水淡化的方法是通过蒸发将水与溶解的盐分离的方法。作为这种类型的特别合适的方法可以援引例如多级闪蒸(mfs)或多效蒸馏(med)，其中多效蒸馏尤其是有利的。这两种方法都是多级方法，在所述方法中输入的热量可以在分别降低的温度和压力水平下重复利用，并且它们特别适合用于利用在低温水平下获得的工艺热量来生成淡水。此类方法使得甚至能够利用低级工艺热，例如在乙烯的直接氯化中获得的，也能用从海水获得淡水。
5、近年来，用于咸水，更特别地海水的淡化的热方法的功效已经历了显著的提高。例如，wo 2015/154142 a1描述了允许在极低的温度水平下供应水蒸发所需能量的方法。这些方法，也称为“增强多效蒸馏”和“闪蒸增强多效蒸馏”，在本文所述的发明的上下文中特别优选的作为用于在第二设施部分中进行的水淡化的方法。有关这些方法的详细描述，参考wo 2015/154142a1。然而，本发明不限于使用根据wo 2015/154142 a1的方法。
6、如上所述，特别的优点是，在水淡化中生成的水可用于氯碱工艺，并且根据水淡化所用的技术，可以在水淡化中生成比操作(operate)氯碱工艺所需的更多的水。因此，在一个优选实施方式中，本发明的方法包括进行氯碱工艺的第三设施部分，其中在第二设施部分中生成的经淡化的水至少部分地用于所述氯碱工艺。在所述氯碱工艺中生成的氯气优选地至少部分地进料到第一设施部分中，在所述第一设施部分中所述氯气与乙烯反应成1,2-二氯乙烷。在本发明的方法中，用于乙烯与氯气的反应的设施部分优选地实现为环路反应器，所述环路反应器包括上升管、排气容器、和下降管。
7、在另外的实施方式中，本发明的方法可以经由使用来自直接氯化的反应热进行热海水淡化而为将氯乙烯聚合成聚氯乙烯提供补充水。
8、如在de 19910964 a1和de 102008020386 a1的工艺中，环路反应器可以由填充有液体的环路组成，所述填充有液体的环路由上升管、蒸汽去除区、和下降管形成。在上升管中，输入乙烯，并添加氯气在1,2-二氯乙烷中的溶液，所述氯气已预先在例如注射器中溶解在液态1,2-二氯乙烷中。在de 19910964 a1或de 102008020386 a1的说明性工艺的情况下，将这种二氯乙烷从下降管转移出反应混合物，并在冷却器中冷却至低温，以促进氯气的溶解。所述排气容器可以包括用于液态1,2-二氯乙烷的取出装置和/或用于气态1,2-二氯乙烷的取出装置(通常且优选地，两种装置都存在)。出于实际原因，相应供应点和取出装置也可以被多重地实现。在填充有液体的环路的上升管中，氯气和乙烯彼此反应成沸腾的1,2-二氯乙烷，所述沸腾的1,2-二氯乙烷作为蒸汽与未反应的起始材料和惰性伴随气体一起在蒸汽去除区中排出。
9、在本发明的方法中，优选地，用于乙烯与氯气的反应的1,2-二氯乙烷流的热量和/或在反应器顶部以蒸汽形式抽出的来自反应产物的冷凝热用于加热淡化中的水。换句话说，通过将1,2-二氯乙烷反应混合物从排气容器中或在从反应器出来的下降管的区域中按路线传递出，并借助于热交换器将热量传递至不同的介质，优选地液体介质，来利用来自1,2-二氯乙烷流的热量。随后将1,2-二氯乙烷反应混合物再次供应于蒸汽去除区的区域中、下降管的区域中、或上升管上的在乙烯供应点之前的位置处。同样地，通过热交换器有利地将来自反应器顶部以蒸汽形式抽出的产物的冷凝热转移到优选地液体热传递介质中，其中1,2-二氯乙烷从反应混合物中冷凝。
10、来自1,2-二氯乙烷反应的热能/热量可直接按路线传送至水淡化中，通过使来自反应的热产物在热交换器中与待淡化的水进行热接触(在没有热传递介质的情况下的热传递)，或者可使用热传递介质，其从1,2-二氯乙烷生产的反应产物吸收热能(例如，在第一热交换器中)，并且随后将热能传递至待淡化的水(例如，在第二热交换器中，所述第二热交换器通常是用于水淡化的设施部分的组成部分)。出于结构原因，在此优选的是借助于热传递介质进行热传递。
11、一种特别经济有效的由于其高热容而合适的热传递介质是水，水甚至使得能够将反应混合物冷却至远低于95℃的温度。因此，在本发明的方法的一个优选实施方式中，利用水作为热传递介质，以将热量从第一设施部分传递至第二设施部分。
12、冷却至低于100℃，更特别地低于80℃的温度，使得可以确保氯气在1,2-二氯乙烷中的易溶性，并且因此对于所述方法，优选的是通过将热量传递至热传递介质而将1,2-二氯乙烷的至少部分冷却至在40℃至90℃，优选地45℃至85℃，更优选地50℃至80℃，更优选地还是50℃至65℃范围内的温度。有利地，随后将氯气引入这个部分，优选地通过注射器引入这个部分。
13、用于冷却上述1,2-二氯乙烷的冷却水优选地加热至不高于95℃，更优选地90℃，更优选地还是不高于85℃。
14、在另一方面中，本发明涉及由乙烯和氯气生成1,2-二氯乙烷的方法产生的热量用于加热在水淡化中待处理的水的用途，其中所述热量借助于传递装置从1,2-二氯乙烷传递至所述水。对于此用途的优选配置，可参考上文关于对应方法的讨论。
15、在另一方面中，本发明涉及一种用于生产1,2-二氯乙烷且用于水淡化的集成设施，其中所述集成设施包括：第一设施部分，具有用于使氯气与乙烯反应成1,2-二氯乙烷的反应器；第二设施部分，用于水淡化；以及用于在所述两个设施部分之间传递热能的装置。所述设施优选地经调适/配置用于进行如上所述的方法。
16、所述设施是集成设施，这意味着第一设施部分和第二设施部分在空间上相邻或在空间上邻近布置，并且存在一个或多个导管，从而允许将热能从第一设施部分传输到第二设施部分。
17、在一个优选的实施方式中，所述设施另外包括用于氯碱工艺的设施部分，其中用于水淡化的设施部分流体连接到用于氯碱工艺的设施部分，以允许将来自水淡化的经淡化的水供应到氯碱工艺。“流体连接”在此是指存在这样的导管，一方面与水淡化的产物侧连通，另一方面与氯碱工艺的起始材料侧连通。在一个特别优选的实施方式中，所述设施另外具有导管，允许将在氯碱工艺中产生的氯气(即，氯气、cl2)转移到用于生产1,2-二氯乙烷的设施部分中。
18、在另一优选实施方式中，所述设施另外包括用于氯乙烯聚合的设施部分，其中用于水淡化的设施部分流体连接到用于氯乙烯聚合的设施部分，以允许将来自水淡化的经淡化的水供应到氯乙烯聚合。“流体连接”在此存在这样的导管，所述导管一方面与水淡化的产物侧连通，另一方面与氯乙烯聚合的起始材料侧连通。在氯乙烯聚合中，水被有利地用作补充水。
19、在所述设施中，用于水淡化的设施部分有利地被实现为多级闪蒸、多效蒸馏、增强多效蒸馏或闪蒸增强多效蒸馏。替代地，此外优选地，在用于使氯气与乙烯反应成1,2-二氯乙烷的设施部分中，反应器被实现为环路反应器。此外，优选的是如果所述设施包括一个或多个热交换器，所述热交换器通过管道与环路反应器的排气容器的顶部空间以及与排气容器或下降管连通，使得在反应器在操作中时，液体材料能够被传送到热交换器。在特别优选的实施方式中，热交换器的另一侧与用于热传递流体的循环系统连通，所述循环系统继而与用于水淡化的设施部分热耦合。
20、在以下文本中，将结合附图对本发明及其实施方式进行更详细的说明：
21、图1示出了本发明的具有热海水淡化设施的乙烯直接氯化设施的说明性实施方式。
22、图2示出了本发明的设施配置的说明性、示意性实施方式。
23、图1更详细地解释如下：
24、在由反应容器(2)和内部上升管(3)组成的环路反应器(1)中，氯气(4)和乙烯(5)在循环液态edc流(6)中反应成edc。在反应器的上部部分中，反应混合物沸腾，并且产物(7)以蒸汽形式从反应器中取出。乙烯通过分流装置(未示出)添加到上升管(3)的下部部分中，并溶解在循环的edc流中。
25、edc子流(10)经由edc循环泵(9)从反应器(8)的环形间隙抽出，并在第一循环冷却器(11)中冷却，其中对第一热水子流(12)进行初始加热。在第二edc循环冷却器(13)中，edc子流在适当的情况下被进一步冷却至在反应中使用所需的温度，并在喷射泵(14)中用于吸入氯气(4)并溶解所述氯气。然后，将含氯的edc循环流(15)通过上升管(3)中的分流装置(未示出)添加到已经含有溶解的乙烯的循环edc流中。然后直接氯化反应在液相中发生。
26、在上升管(3)的上部部分，由于静水压力的降低，反应混合物开始沸腾并经历部分蒸发。蒸汽形式的edc(7)从反应器顶部取出，并进料到蒸馏塔(16)中以去除沸点相对较高的副产物。纯产物(17)在塔顶部取出，并且主要经由顶部冷凝器(18)进行冷凝，其中对第二热水子流(19)进行初始加热。在至少一个二级冷凝器(20)中进一步edc的冷凝之后，将剩余的废气流(21)送至设施区界(plant limit)进行进一步处理。冷凝产物edc流(22)、(23)部分作为返回流(24)进料到所述塔中。将剩余量的edc作为产物送至设施区界。蒸馏所需的外部量的热量由塔底部处的循环蒸发器(31)供应。
27、合并的经预热的水流(12)、(19)作为初始热水级分(fraction)(25)供应到用于热海水淡化的多级设施(26)。将海水(27)进料到淡化设施中，与此同时将浓缩海水流(28)传递回大海。供应淡水(29)以用于在设施综合体的内部或外部进一步使用。将热水返回流(30)分开并供应以再次加热热交换器(11)和(18)。
28、图2更详细地解释如下：
29、示例中所述的材料流量(flows)和热流量与大约327kt/a 1,2-二氯乙烷的二氯乙烷产能有关，所述二氯乙烷产能在被称为用于氯乙烯/聚氯乙烯生产的平衡设施中将相当于400kt/a的氯乙烯/聚氯乙烯产能。体积流量仅在需要阐明本发明时才陈述。
30、在直接氯化设施(32)中，来自氯碱工艺设施(33)的氯气(4)和乙烯(5)彼此反应成1,2-二氯乙烷(未示出)。反应热相当于约25mw的热输出。
31、约18mw的热电力(34)从直接氯化(32)耦合出，并且用于加热用于热海水淡化的设施(26)。这相当于约72％的回收率。为此，将海水(27)供应至海水淡化设施，并且将蒸发浓缩的海水(28)再次传送回设施区界。
32、可获得约92t/h(约2200t/d)的经淡化的水(29)。所述氯碱工艺设施的经淡化的水需求量为约2100t/d。因此，通过使用来自直接氯化的反应热对海水进行热淡化，可以完全满足氯碱工艺设施的水需求量。
33、替代地(10)，经淡化的水可以用作聚氯乙烯生产设施(35)中的补充水。聚氯乙烯设施的水需求量为约2760t/d，并且可满足到约76％的程度。
34、然而，本发明并不局限于根据图1和图2的示例。特别地，通过提高所部署的装置的水平，可以回收更高比例的来自直接氯化的反应热和/或生产更多的经淡化的水。
35、附图标记列表
36、1 环路反应器
37、2 反应容器
38、3 上升管
39、4 氯气
40、5 乙烯
41、6 循环edc流
42、7 蒸气形式的产物edc
43、8 环形间隙
44、9 edc循环泵
45、10 edc子流
46、11 edc循环冷却器i
47、12 热水子流i
48、13 edc循环冷却器ii
49、14 喷射泵
50、15 含氯edc循环流
51、16 高沸物：
52、17 蒸汽形式的产物edc
53、18 顶部冷凝器
54、19 热水子流ii
55、20 二级冷凝器
56、21 废气
57、22 液体形式的产物edc
58、23 液体形式的产物edc
59、24 返回流
60、25 初始热水级分
61、26 热海水淡化设施
62、27 海水
63、28 海水，浓缩物
64、29 淡水
65、30 热水返回流
66、31 循环蒸发器
67、32 直接氯化设施
68、33 氯碱工艺设施
69、34 来自直接氯化的反应热
70、35 pvc设施(任选的)
1.一种用于由乙烯和氯气生成1,2-二氯乙烷并进行水淡化的方法，该方法通过在第一设施部分中使乙烯与氯气反应成1,2-二氯乙烷，并在第二设施部分中进行水淡化，其特征在于，在乙烯与氯气的所述反应中产生的热量用于加热所述淡化中的水。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水淡化作为海水淡化进行。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水淡化作为多级闪蒸或作为多效蒸馏，优选地作为多效蒸馏进行。
4.根据权利要求1至3中至少一项所述的方法，其特征在于，在乙烯与氯气的所述反应中产生的水用于经由增强多效蒸馏或闪蒸增强多效蒸馏进行水淡化的热工艺的加热。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，所述方法进一步包括第三设施部分，在所述第三设施部分中进行氯碱工艺，且其中在所述第二设施部分中产生的经淡化的水至少部分地用于所述氯碱工艺。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，乙烯与氯气反应成1,2-二氯乙烷的所述反应在环路反应器中进行。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，用于乙烯与氯气的所述反应的1,2-二氯乙烷流的热量和/或在反应器顶部以蒸汽形式抽出的来自所述反应的产物的冷凝热用于加热所述淡化中的水。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，通过将热量传递至热传递介质，将所述1,2-二氯乙烷的至少部分冷却至40℃至90℃，优选地50℃至65℃的范围内的温度。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，利用水作为热传递介质以将所述热量从所述第一设施部分传递至所述第二设施部分。
10.来自由乙烯和氯气生成1,2-二氯乙烷的方法的热量用于加热水淡化中待处理的水的用途，其中所述热量借助于传递装置从1,2-二氯乙烷传递至所述水。
11.一种用于生产1,2-二氯乙烷并用于水淡化，优选地用于进行根据权利要求1至8中任一项所述的方法的设施，其中所述设施包括：第一设施部分，所述第一设施部分具有用于使氯气与乙烯反应成1,2-二氯乙烷的反应器；第二设施部分，所述第二设施部分用于水淡化；以及用于在所述两个设施部分之间传递热能的装置。
12.根据权利要求11所述的设施，其中所述设施另外包括用于氯碱工艺的设施部分，并且其中用于水淡化的设施部分流体连接至用于所述氯碱工艺的设施部分，以允许将来自所述水淡化的经淡化的水供应至所述氯碱工艺。
13.根据权利要求11或12所述的设施，其中用于水淡化的所述设施部分被实现为多级闪蒸、多效蒸馏、增强多效蒸馏或闪蒸增强多效蒸馏。
14.根据权利要求11至13中至少一项所述的设施，其中在用于使氯气与乙烯反应成1,2-二氯乙烷的设施部分中，所述反应器实现为环路反应器。
