Vinilklorid (vinilklorid): lastnosti, formula, industrijska proizvodnja v Rusiji

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-02 14:02

Vinilklorid je eden najpreprostejših derivatov acetilena, pridobljen z dodajanjem vodikovega klorida. Glavna vrsta kemičnih reakcij, v katere je vključena ta snov, je proces polimerizacije. Končni izdelek - PVC - se pogosto uporablja na vseh področjih človeške dejavnosti. Postopek izdelave spojine in njenih derivatov spremlja sproščanje hlapnih snovi, ki imajo močan toksični učinek na človeško telo.

Splošni opis

Vinilklorid (vinilklorid) je ena izmed najbolj razširjenih kemičnih spojin, saj je surovina za proizvodnjo PVC. To snov je prvič pridobil Liebig leta 1830 v Nemčiji iz dikloroetana in alkoholnega kalijevega karbonata. Po 42 letih je drugi nemški kemik Eugen Baumann opozoril na dejstvo, da se kosmiči pri shranjevanju na svetlobi začnejo oboriti iz vinilklorida. Ta znanstvenik velja za odkritelja polivinilklorida.

Ta spojina sprva ni vzbudila zanimanja med trgovci in proizvajalci kemičnih izdelkov. Njegova proizvodnja v industrijskem obseguzačela v 30-ih letih. XX stoletje.

Empirična formula za vinil klorid je: C₂H_{3Cl. Strukturna formula je prikazana na spodnji sliki.}

V normalnih pogojih je vinil klorid brezbarven plin, a ker je njegovo vrelišče -13 °C, se z njim običajno ravna v tekočem stanju.

Kemične lastnosti vinilklorida

Glavne reakcije te snovi so:

• Polimerizacija.
• Substitucija na vezi ogljik-klor. Ta postopek proizvaja alkoholate in vinilne estre. Atom klora se nadomesti v prisotnosti katalizatorjev: halogenidov, paladija in soli drugih kovin. Če se alkohol uporablja kot topilo, se sintetizirajo estri.
• Oksidacija s kisikom v plinski fazi. Produkti te reakcije so formilklorid, ogljikov monoksid, klorovodikova kislina in mravljinčna kislina. Popolno oksidacijo opazimo s sodelovanjem kob altovega kromitnega katalizatorja ali v vodni raztopini z uporabo kalijevega permanganata. Reakcija z ozonom v tekočem in plinastem stanju vinilklorida vodi do tvorbe formilklorida in mravljinčne kisline. Spontano zgorevanje proizvaja ogljikov monoksid, klorovodikovo kislino in strupen fosgen (v majhnih količinah).
• Odzivi na dodajanje. Za pridobitev trikloroetana, ki se uporablja kot topilo, izvedemo reakcijo adicije klora: po ionskem mehanizmu (v tekoči fazi, v odsotnosti svetlobe, z uporabo katalizatorja na osnovi prehodnih kovin) ali z radikalomreakcije (pri povišani temperaturi). Uporabni izdelki iz vinilklorida se sintetizirajo tudi s kislinsko katalizo in hidrogeniranjem.
• fotodisociacija. Pod vplivom svetlobe z valovno dolžino 193 nm se skupini HCl in Cl odcepita od molekule vinilklorida.
• Piroliza. Vinil klorid je bolj odporen na toplotno razgradnjo kot drugi haloalkani te vrste. Piroliza se začne pri 550°C. Pri 680 °C je izkoristek acetilena, klorovodikove kisline, kloroprena in vinilacetilena približno 35 %. V prisotnosti vode bo vinil klorid razjedal železo, jeklo in aluminij s sproščanjem HCl.

reakcija polimerizacije

Monomer vinilklorida lahko v normalnih pogojih obstaja dlje časa. Pojav radikalov kot posledica foto- ali termokemičnih reakcij vodi do aktivacije polimerizacije.

Ta postopek poteka v 3 fazah in je prikazan na spodnji sliki.

fizične značilnosti

Glavne fizikalne lastnosti spojine v normalnih pogojih so naslednje:

• molekulska teža – 62, 499;
• tališče - 119 K;
• vrelišče - 259 K;
• toplotna zmogljivost v tekočem stanju – 84 J/(mol∙K);
• parni tlak pri 0 °C - 175 kPa;
• Viskoznost pri -20 °C – 0,272 mPa∙s;
• spodnja meja eksplozivnosti - 8,6 % (po prostornini);
• temperatura samovžiga - 745 K.

Snov je dobro topna v ogljikovodikih,olja, alkoholi, organske tekočine; praktično se ne meša z vodo.

Prejmi

Obstaja več industrijskih načinov za pridobivanje vinilklorida:

• kot posledica reakcije klorovodikove kisline z acetilenom;
• iz etilena in klora (neposredno kloriranje etilena, pridobivanje etilen diklorida, njegova piroliza do vinilklorida);
• etilensko oksikloriranje;
• kombinirana metoda (direktno kloriranje, piroliza etilen diklorida, oksikloriranje) - ravnotežni proces etilena in klora brez tvorbe ali porabe klorovodikove kisline.

Trenutno je slednja možnost najpogostejša in stroškovno učinkovita. Količina vinilklorida, pridobljenega s to tehnologijo, je več kot 95 % celotne svetovne proizvodnje. Kemija reakcij je prikazana na spodnji sliki.

Celoten volumen kisline, ki nastane pri pirolizi etilen diklorida, se uporabi kot surovina v naslednji fazi proizvodnje (oksikloracija). Nastali produkt se očisti z destilacijo, stranski proizvodi se uporabljajo pri proizvodnji topil ali reciklirajo.

Proizvodnja v Rusiji

V Rusiji se proizvodnja vinilklorida iz acetilena izvaja v naslednjih podjetjih:

• AK Azot, (Novomoskovsk, regija Tula).
• JSC Plastcard (Volgograd).
• JSC Khimprom(Volgograd).
• Usolekhimprom JSC, (Usolye-Sibirskoye, regija Irkutsk).

Na osnovi etilena se sinteza snovi izvaja v organizacijah, kot so:

• JSC "Sayanskkhimplast" (Sayansk).
• JSC Sibur-Neftekhim (Caprolactam, Dzerzhinsk).
• ZAO Kaustik (Sterlitamak).

Sinteza iz acetilena velja za zastarelo tehnologijo. Uporaba etilena kot surovine ima naslednje prednosti:

• cenejše in cenovno ugodnejše surovine;
• visok donos končnega izdelka;
• nizka poraba energije in vode;
• možnost izgradnje proizvodnih linij visoke zmogljivosti.

To metodo že več kot 40 let uporabljajo vodilni svetovni proizvajalci. Glavne obetavne smeri razvoja industrijske proizvodnje vinilklorida v Rusiji so uvedba novih zmogljivosti, prehod na etansko surovino, širjenje tehnologije oksiklorinacije s pomočjo kisika in razvoj sorodnih industrij za prodajo kavstične sode, ki nastane kot stranski proizvod.

Prijava

Velika večina proizvedenega vinilklorida se uporablja za izdelavo polivinilklorida (PVC). Po statističnih podatkih je več kot 50 % proizvodnje tega polimera v Aziji.

Polivinilklorid je najbolj vsestranski material od vseh polimerov. Uporablja se lahko za izdelavo tako trdih gradbenih konstrukcij (cevi, zunanje stenske obloge, profili) kotelastični izdelki (žice, kabli, strešni materiali). Za razliko od drugih polimernih materialov, polivinil klorid pod vplivom ultravijoličnih žarkov, oksidacije in tekočih ogljikovodikov ne samo razpade, ampak tudi delno navzkrižno povezuje polimerne verige. Ta lastnost je povezana s prisotnostjo atomov klora v strukturi spojine. Visoka konkurenčnost PVC-ja je razložena tudi z nizko ceno.

PVC se uporablja za izdelavo naslednjih izdelkov (v padajočem vrstnem redu obsega proizvodnje):

• cevi in njihovi priključki;
• stranska stran;
• okna, vrata;
• profili (vključno z ograjami in kritinami);
• talne obloge;
• strešni materiali;
• potrošniški izdelki;
• embalaža;
• kabli in žice (plašč, izolacija);
• medicinski material;
• premazi, lepila.

Druge uporabe

Majhen delež vinilklorida (približno 1%) se uporablja za proizvodnjo kopolimerov, od katerih so kombinacije z vinil acetatom, viniliden kloridom, monomeri akrilne serije in alfa-olefini praktičnega pomena. Najbolj razširjena je prva vrsta kopolimerov. Ti materiali imajo naslednja trgovska imena:

• vestolit;
• hostalitis;
• winnol;
• lukovil;
• corvik;
• jeon;
• sikron in drugi.

Uporabljajo se za izdelavo izdelkov, kot so:

• linolej in druge talne obloge;
• okenski okvirji;
• obrnjene ploščice;
• umetno usnje;
• film;
• laki;
• netkani material.

strupenost

Vinilklorid se nanaša na zelo nevarne spojine, ki vodijo v resno poslabšanje človeškega telesa. Snov je hlapna in glavna pot vstopa je vdihavanje. Vir je proizvodnja vinilklorida, PVC in izdelkov iz njega.

Vinil klorid povzroča motnje v naslednjih organih in sistemih:

• depresija osrednjega živčevja (omotica, dezorientacija, toksična koma);
• poškodbe vezivnega tkiva in krvnih žil;
• poslabšanje reproduktivne funkcije;
• karcinogeni učinek (najpogosteje se odkrije angiosarkom jeter, razvijejo se tumorji in druge lokalizacije);
• prebavni sistem – hepatitis, holecistitis, holangitis, gastritis, peptična razjeda;
• obtok in hematopoetski sistem - hipertenzija, koronarna srčna bolezen, eozinofilija, trombocitopenija;
• motnje holesterola in splošne presnove;
• mutageni učinek, nastanek kromosomskih aberacij;
• zaviranje protimikrobne zaščite, zmanjšane imunske sile.

Pri dolgotrajni izpostavljenosti (od šestih mesecev do 3 let) strupenim odmerkom te snovi se pojavi "bolezen vinilklorida". Njegov razvoj poteka skozi 3 stopnje, za katere so značilne naslednje značilnosti:

1. slabost, migrena, slabost, anemija, bolečina v nohtnih falangah okončin, pa tudi njihovo uničenjekosti. Ko škodljivi vpliv preneha, so spremembe reverzibilne.
2. Vnetje perifernih živcev, ki povzroči izgubo občutljivosti; aritmija, bolečina v predelu srca, kršitev termoregulacije.
3. Pomanjkanje spomina, halucinacije, nehotena nihanja oči, dvojna slika, motnje spanja, zmanjšana zmogljivost, bolečine v želodcu, slabost, bruhanje, povečana patologija kosti.