Получение хлористого винила (стр. 1 из 4)

Содержание

Введение

1. Получение хлористого винила

1.1 Способы получения

1.2 Производство хлористого винила по Остросмысленскому

1.3 Производство хлористого винила гидрохлорированием ацетилена

1.4 Производство хлористого винила пиролизом дихлорэтана

1.5. Производство винилиденхлорида

1.6 Производство винилацетата

1.7 Производство этиленгликоля

Литература

Введение

Тема реферата «Получение хлористого винила» по дисциплине «Органический синтез».

Хлористый винил СН₂=СНС1—бесцветный газ с эфирным запахом, температура кипения — 12,5°С, температура плавления—159,7°С, удельный вес 0,96 (при —12,5).

Хлористый винил—представитель моногалоидных производных этиленовых углеводородов. Он способен к реакции полимеризации, при которой получается полихлорвиниловая смола, и совместной полимеризации с другими веществами.

Масштаб применения хлористого винила определяется производством полихлорвиниловой смолы, являющейся сырьем для широко используемых в настоящее время винипластов и полихлорвинилового пластиката. Продукты сополимеризации хлорвинила с хлористым винилиденом, вилилацетатом и др. мономерами также нашли широкое применение в качестве поделочных материалов.

хлористый винил винилацетат этиленгликоль

1. Получение хлористого винила

1.1 Способы получения

Хлористый винил может быть получен одним из следующих способов.

1. Дегидрохлорированием дихлорэтана:

а) дегидрохлорнрование может быть осуществлено путем отнятия хлористого водорода от днхлорэтапа спиртовым раствором щелочи;

б) пиролизом дихлорэтана при температуре 550—600°С.

2. Гидрохлорированием ацетилена.

3. Хлорированием этилена:

а) высокотемпературное хлорирование этилена протекает при температуре около 500°С. Процесс, испытанный в лабораторных условиях, не дал положительных результатов;

б) хлорированием этилена в расплавленных солях. Расплавленные соли являются инертным тепловым агентом, позволяющим быстро осуществить теплообмен с реакционными газами. Процесс опробован в лабораторных условиях при температуре около 400°С при соотношении этилена к хлору, равном 2,5 : 1 по объему с хорошим выходом хлорвинила.

В последнее время разработаны различные варианты сочетания пиролиза дихлорэтана с гидрохлорированием ацетилена и способы получения хлористого винила из этилена и хлора, минуя стадию выделения дихлорэтана.

В литературе [3] приводятся данные о техноэкоиомических показателях различных методов получения хлористого винила.

Таблица 1.

Техноэкономические показатели методов получения хлористого винила (на одну тонну)

Наименование метода производства хлористого винила	Расход хлора, т	Расход этилена, т	Общий расход эл. энергии, включая сырье, квт-ч	Стоимостьгрн. (округленно)
Дегидрохлорирование дихлорэтана спиртовой щелочью	1,6	0,64	3619	2201
Пиролиз дихлорэтана	1,5	0,6	1500	1028
Гидрохлорирование ацетилена	0,7	ацетилен 0,5	1500	2011
Хлорирование в расплавленных солях	1,9	0,6	1000	652

Как видно из приведенных данных, методы хлорирования в расплавленных солях и пиролиз дихлорэтана позволяют получить более дешевый хлористый винил. При значительном снижении стоимости ацетилена, путем получения его из углеводородного сырья, очевидно, можно будет получить хлористый винил методом гидрохлорирования ацетилена с меньшими затратами.

1.2 Производство хлористого винила по Остросмысленскому

Производство хлористого винила дегидрохлорированием дихлорэтана спиртовым раствором щелочи основано на работах, приведенных Остро-мысленским И. И.

Получение хлористого винила осуществляется следующим образом (Схема 1).

В реактор 4 из мерников 1 и 2 сливается 24%-ный раствор едкого натра и метиловый спирт в отношении по весу приблизительно 2:1. Затем прибавляется в несколько порций необходимое количество дихлорэтана из мерника 3. После прибавки первой порции его реакционную массу в реакторе 4 подогревают до 50°С. Давление в реакторе повышается до 2,5—2,8 атм., а температура до 75°С. Хлористый винил отгоняется при температуре за обратным холодильником не выше 45°. Отгон ведется до содержания дихлорэтана в реакционной жидкости 0,5%. В реакторе 4 протекает основная реакция:

CH₂Cl - CH₂Cl+NaOH → CH₂ = CHCl+NaCl+H₂0;

побочные реакции

СН₂С1 - СНС1₂ + NаОН → CH₂ = CCl₂+NaCl+H₂0.

Так как в техническом дихлорэтане-ректификате находится некоторое количество (меньше 3%) трихлорэтана, то возможно образование ацетилена при избытке концентрированной щелочи по реакции:

CH₂Cl - CHCl₂ + 3NaOH → C₂H₂ + 3NaCl + 2H₂0

Образовавшиеся пары и газы поднимаются из реактора 4 и поступают в обратный холодильник 5. В обратном холодильнике конденсируется большая часть паров воды, спирта и дихлорэтана; полученный конденсат стекает в реактор 4. Хлористый винил, несконденсировавшиеся пары воды, дихлорэтана, метилового спирта и других примесей с температурой не выше 45 поступают в колонну ректификации хлористого винила 6. Из ректификационной колонны пары его с температурой 13°С направляются в холодильник-конденсатор 7, охлаждаемый рассолом с температурой—23°С. Жидкий хлористый винил поступает в сборник жидкого хлористого винила 8, охлаждаемый рассолом с температурой —23°С. Из него хлористый винил сжатым азотом передавливается потребителю. Кубовая жидкость из ректификационной колонны 6 с температурой 40°, содержащая хлористый винил в количестве меньшем 1 %, поступает на выделение метилового спирта (па схеме не указано). Из кубовых остатков возможно выделение винилденхлорида. Маточная жидкость, содержащая поваренную соль, 30% метилового спирта и около 10% каустика, из реактора 4 после отгона хлористого винила передавливается в сборник маточника 9, снабженный мешалкой для предотвращения выпадения поваренной соли. Из сборника 9 маточная жидкость с содержанием 30% метилового спирта поступает в колонну для отгона метилового спирта 10. Кубовая часть колонны 10 обогревается паром. Осаждающаяся в ней поваренная соль периодически вымывается водой, и полученный рассол с содержанием 250 г/л NaCl направляется в цех электролиза раствора поваренной, соли. Водно-спиртовая фракция из колонны 10 с содержанием 65% метилового спирта поступает в ректификационную колонну 11. Сверху ректификационной колонны выходят спиртоводные пары с содержанием СН₃ОН не менее 75%, которые конденсируются в дефлегматоре 12. Частично конденсат поступает в колонну в виде флегмы, другая часть его, охлаждаясь в холодильнике 13, направляется в сборник метилового спирта 14, из которого поступает в мерник метилового спирта 2.

Из кубовой части колонны 11 вытекает вода с содержанием метилового спирта меньше 0,5%.

Схема 1. Технологическая схема производства хлористого винила по Остромысленскому

Обозначения на схеме 1:

1—мерник щелочи,

2—мерник метилового спирта,

3—мерник дихлорэтана,

4—реактор,

5—обратный холодильник,

6—ректификационная колонна X. В.,

7—холодильник хлорвинила,

8—сборник жидкого хлорвинила,

9—сборник маточника,

10—колонна д/отгона метилового спирта,

11—ректификационная колонна,

12—дефлегматор,

13—холодильник метилового спирта,

14—сборник метилового спирта.

Основные параметры производства

Температура в реакторе 75°С

Давление 2,5 атм.

Соотношение компонентов, подаваемых в реактор:

едкий натр, спирт, дихлорэтан 2:1:2

Температура за обратным холодильником не более 45°С

Температура верха ректификационной колонны хлористого винила 6 — 13°С

Температура куба колонны не выше 30°С

Давление в колонне 0,7 атм.

Температура верха отпарной колонны 92°С

Температура куба отпарной колонны 110°С

Температура верха ректификационной спиртовой колонны 11 75°С

Температура куба ректификационной колонны 105°С

1.3 Производство хлористого винила гидрохлорированием ацетилена

По описываемой схеме (Схема 2) производство хлористого винила осуществляется методом гетерогенного газофазного катализа путем пропускания смеси ацетилена и хлористого водорода над твердым катализатором—сулемой, нанесенной на активированный уголь. Температура реакционной зоны 150—220°С, давление атмосферное.

Процесс, протекающий в реакционной зоне, соответствует суммарному уравнению

С₂Н₂ + НСl → С₂Н₃Сl.

Реакция получения хлористого винила протекает через ряд стадий с образованием промежуточных и побочных продуктов:

C₂H₂ + HgCl₂ →ClСH = CHHgCl,

ClCH= CHHgCl + HCl → CH₂ = CHCl + HgCl₂,

О

ClCH = CHHgCl + H₂0 → СНзС < + HgCl₂.

Н

Для уменьшения выхода ацетальдегида, поступающие ацетилен и хлористый водород подвергаются осушке. Ацетилен поступает в систему через гидрозатвор 18 и ротационным компрессором через водоотделитель 17 подается в холодильник 6, охлаждаемый рассолом с температурой 0°С. Сконденсировавшаяся влага отбирается внизу холодильника; ацетилен проходит в осушитель ацетилена 7, заполненный кусками твердого едкого кали. Образующаяся 45%-ная водная щелочь с примесью поташа спускается внизу сборника, систематически подогреваясь для предотвращения кристаллизации. Осушенный ацетилен поступает в смеситель газов 19. Туда же направляется через ловушку 1 хлористый водород.

Смесь газов из смесителя 19 поступает в контактный аппарат 8, где протекает основная реакция получения хлористого винила

С₂Н₂ + НС1→ С₂НзС1.

Контактный аппарат—трубчатый. Трубки контактного аппарата заполнены активированным углем, пропитанным раствором сулемы. Температура в зоне реакции 150—200°С.