Винилхлорид. Свойства, применение. Методы получения. Технология сбалансированного по хлору метода производства винилхлорида

1.

ВИНИЛХЛОРИД. СВОЙСТВА,
ПРИМЕНЕНИЕ. МЕТОДЫ
ПОЛУЧЕНИЯ. ТЕХНОЛОГИЯ
СБАЛАНСИРОВАННОГО ПО ХЛОРУ
МЕТОДА ПРОИЗВОДСТВА
ВИНИЛХЛОРИДА.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА .
Идиятуллина Наиля 07004

2.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
• бесцветный легковоспламеняющийся газ, который
имеет сладкий запах
• молекулярная масса: 62,499
• температура кипения: -13°C
• температура плавления: -154°C
• температура вспышки: -78°C
• температура самовоспламенения: 472°C
• Плотность: 0,9106 (при 20 °C)
• чрезвычайно огне- и взрывоопасный, токсичен
• сильный яд, оказывающий канцерогенное действие

3.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Винилхлорид — активное химическое соединение, чьи химические свойства
определяются как наличием двойной связи, так и атома хлора.
Винилхлорид вступает в реакции присоединения по кратной связи, при этом
атом хлора выступает в роли электронакцепторного заместителя, тем самым
снижая реакционную способность соединения в реакциях электрофильного
присоединения и повышая реакционную способность соединения в реакциях
нуклеофильного присоединения.
Для винилхлорида характерны реакции:
• присоединения по двойной связи
• замещения по атому хлора
• полимеризации
• окисления, озонолиза, восстановления

4.

ПРИМЕНЕНИЕ
Более 99 % всего производимого в мире винилхлорида (в 2020 году) было
использовано для дальнейшего производства ПВХ. ПВХ применяется для
изготовления следующих видов продукции:
• трубы и их соединительные части;
• сайдинг, окна, двери, заборы
• напольные покрытия; кровельные материалы;
• потребительская продукция, упаковка
• кабели и провода (оболочка, изоляция);
• медицинские принадлежности;
• покрытия, клеи.
Небольшая доля винилхлорида (порядка 1%) используется для производства
сополимеров, из которых практическое значение имеют комбинации с
винилацетатом, винилиденхлоридом. Они применяются для изготовления
линолеума и других покрытий для полов; оконных рам; искусственной кожи;
пленок; лаков; нетканых материалов

5.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
На 2010 год существуют три основных способа получения винилхлорида,
реализованные в промышленных масштабах:
Каталитическое газофазное хлорирование ацетилена
Сбалансированный по хлору метод на основе этилена
Комбинированный метод на основе этилена и ацетилена
Существует также сравнительно новый способ, пока не получивший
распространения и реализованный в виде пилотного проекта в 1998 году на
одном предприятии в Германии — окислительное хлорирование этана.
1. КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ГАЗОФАЗНОЕ ГИДРОХЛОРИРОВАНИЕ АЦЕТИЛЕНА
• получение ацетилена
СaC2+2H2O →Ca(OH)2+C2H2
• гидрохлорирование ацетилена в присутствии HgCl2
C2H2+HCl → CH2=CHCl

6.

Принципиальная технологическая схема получения винилхлорида
гидрохлорированием ацетилена:
1 - фильтр; 2, 3 - смесители; 4 - реактор; 5 - теплообменник; 6 - адсорбер; 7 теплообменник; 8 - компрессор; 9, 10- ректификационные колонны; 11 колонна щелочной осушки и нейтрализации.
Потоки: I - ацетилен; II - хлорид водорода; III - NaOH; IV - вода; V винилхлорид; VI - сточные воды; VII - отходы на сжигание

7.

2. СБАЛАНСИРОВАННЫЙ ПО ХЛОРУ МЕТОД НА ОСНОВЕ
ЭТИЛЕНА
1. Хлорирование этилена
CH2=CH2 + Cl2 → ClCH2-CH2Cl
Механизм стадии:
FeCl3 + Cl2 → FeCl4-Cl+
CH2=CH2 + FeCl4-Cl+ → ClCH2-CH2Cl +
FeCl3
2. Термическое
дегидрохлорирование дихлорэтана
(пиролиз дихлорэтана):
ClCH2-CH2Cl → CH2=CHCl + HCl
Механизм стадии:
ClCH2-CH2Cl → ClCH2-CH2• +Cl
Cl• +ClCH2-CH2Cl → ClCH2-CHCl• +HCl
ClCH2-CHCl• →CH2=CHCl + Cl
3. Окислительное хлорирование этилена:
2CH2=CH2 + 4 HCl + O2 →2ClCH2-CH2Cl +
2H2O
Механизм стадии:
CH2=CH2 + CuCl2 → ClCH2-CH2Cl + 2CuCl
4CuCl + O2 → 2Cu2OCl2
Cu2OCl2 + HCl → 2CuCl2 + H2O

8.

9.

3. КОМБИНИРОВАННЫЙ МЕТОД НА ОСНОВЕ ЭТИЛЕНА И
АЦЕТИЛЕНА
Комбинированный метод на основе этилена и ацетилена заключается в совмещении
реакции хлорирования этилена и последующей деструкции дихлорэтана с реакцией
гидрохлорирования ацетилена и использованием для последней хлороводорода со
стадии термического разложения.
Химия
процесса:
CH
2=CH2 + Cl2 → ClCH2-CH2Cl
ClCH2-CH2Cl → CH2=CHCl + HCl
HC≡CH + HCl → CH2=CHCl
Метод позволил заменить половину ацетилена на более дешёвый этилен, а также
утилизировать хлороводород, тем самым доведя почти до 100 % полезное
использование хлора.

10.

ОКИСЛИТЕЛЬНОЕ ХЛОРИРОВАНИЕ ЭТАНА
Технология прямого оксихлорирования в присутствии хлорида меди (I).
Химия процесса:
CH3-CH3 + Cl2 → CH3-CH2Cl + HCl
CH3-CH2Cl → CH2=CH2 + HCl
CH2=CH2 + Cl2 → CH2Cl-CH2Cl
CH2Cl-CH2Cl → CH2=CHCl + HCl
4CuCl + O2 → 2Cu2OCl2
Cu2OCl2 + 2HCl → 2CuCl + Cl2 + H2O
Процесс проходил при 450—550 °C и давлении 1 МПа; степень конверсии этана достигала
65—70 %. По данным производителя, температура процесса составляет менее 500 °C,
степень конверсии сырья — 100 % по хлору, 99 % по кислороду и более чем 90 % по этану;
выход винилхлорида превышает 90 %