Modelamiento y simulación de un reactor industrial gas-líquido, tipo columna de burbujeo con lazo de recirculación externo : apli- cación a la cloración directa de etileno

Joaquín A. Orejas.

1992.

311 h. : ilus. ; 27 cm.

Tesis--Universidad Nacional del Sur, 1993.

Resumen: INTRODUCCION: El cloruro de vinilo monómero (VCM) constituye la materia prima esencial en la obtención de policloruro de vinilo (PVC), polímero que en la actualidad posee una enorme cantidad de aplicaciones. Las distintas tecnologías que se ofrecen para la obtención de VCM (B.F. Goodrich, Dow, Stauffer, Toyo Soda, etc.) tienen en común que el producto se logra en base a tres reacciones principales: 1-Cloración directa de etileno (C2H4 + Cl2 ——> CH2ClCH2Cl) ;2-Craqueo de 1,2- Docloroetano (CH2ClCH2Cl ——> C2H3Cl + HCl) ; 3—Oxicloración de etileno (C2H4+2HCl + 1/2O2 ——> CH2ClCH2Cl + H2O) . En el presente trabajo se presenta el desarrollo de un modelo matemático, y a partir de él de un programa de simulación, correspondientes a un reactor comercial tipo columna de burbujeo con lazo de recirculación externo, en el cual tiene lugar la reacción de cloración directa de etileno. Esta reacción, mencionada más arriba, conforma con las otras dos lo que suele denominarse "proceso balanceado" para la obtención de VCM. En la figura 1.1 se muestra el esquema simplificado de uno de estos procesos, donde como se verá, cada una de las reacciones tiene lugar en reactores específicos.* En efecto, en dicha figura se observa que las materias primas etileno y cloro ingresan al reactor de cloración directa, que será el tema central de estudio de esta tesis, para producir 1,2-Dicloroetano (DCE). Luego de dos etapas de purificación, el DCE es alimentado a un horno de pirólisis. Este equipo es en realidad un segundo reactor donde se lleva a cabo el craqueo térmico del DCE para dar el producto final, VCM. Sin embargo, una columna intercalada en el tren de purificación del producto recupera el HCl, el que es alimentado junto con etileno y aire (u oxígeno) al tercer reactor, donde se produce la reacción de oxicloración que también genera DCE. Este DCE, junto con el no convertido en el horno de pirólisis (alrededor del 50 por ciento), se suman al producto por el reactor de cloración directa. Como se ve, esta combinación conduce a un proceso integrado, donde se consigue un uso económico del cloro. Centrándose ahora en el reactor de cloración directa de etileno, esta reacción se lleva a cabo burbujeando ambos reactivos en fase líquida. Este rol lo cumple el producto (DCE). Con este sistema, se consigue un íntimo mezclado de las dos fases gaseosas originales. En estas condiciones y catalizada por muy pequeñas cantidades de cloruro férrico, el que es soluble en el DCE, se produce la reacción deseada, que en condiciones industriales alcanza conversiones del orden del 100 por ciento. Además, el cloro disuelto puede reaccionar con el producto principal, DCE, y conducir a clorados mayores del etano a través de una red compleja de reacciones .*No se transcribe la figura. //

Incluye referencias bibliográficas.