Смекни!
smekni.com

Производство 12-дихлорэтана (стр. 2 из 16)

Образование этилхлорида происходит в результате взаимодействия этилена с хлористым водородом в присутствии хлорного железа.

FeC13 δ+

СН2 = СН2 +Н – С1 СН2 = СН2 CH3 – СН2+ + FeС1
CH3 – СН2С1

Н – С1δ-

π – комплекс

Для снижения активности радикалов в газовой фазе в реакционную зону подают кислород на уровне 1% объемного. Избыток этилена (2 – 5%), также препятствует выходу хлора в газовую фазу и следовательно снижает долю побочных свободно – радикальных процессов.

Основными параметрами, определяющими чистоту получаемого продукта, являются:

1. Соотношение этилен: хлор.

2. Наличие посторонних примесей в исходном сырье.

3. Температура процесса.

4. Концентрация катализатора.

Соотношение, между вступившими в реакцию этиленом и хлором, поддерживается 1:1. Избыток хлора ведет к увеличению образования побочных продуктов. Избыток этилена ведет к увеличению объема абгазов и дезактивации катализатора.

1) Примеси в сырье инертных газов или насыщенных углеводородов не оказывают влияния на химизм процесса, но заметно увеличивают потери продукта с абгазами. Объемная доля влаги более 0,002% дезактивирует катализатор, так как хлорное железо является гидрофильным веществом, которое образует с водой нереакционноспособный комплекс FеС13 * 6Н2O. Наличие кислорода в небольшом количестве способствует реакции присоединительного хлорирования, так как кислород подавляет образование свободных радикалов хлора.

2) Температуру в реакторе прямого хлорирования следует поддерживать в пределах 49–65 °С. При температуре ниже 49 °С увеличиваются потери хлора и этилена с абгазами из-за неполного взаимодействия. При температуре более 65°С происходит увеличение образования побочных продуктов, главным образом трихлорэтана, и ускоряется коррозионный износ оборудования.

3) Массовая доля катализатора FеС13 в дихлорэтане должна поддерживаться в пределах 0,005 – 0,03% (50–300 ppm). При массовой доле катализатора в дихлорэтане менее 0,005% (50 ppm) скорость реакции присоединительного хлорирования уменьшается. При массовой доле катализатора более 0,03% (300 ppm)увеличиваются его потери с дихлорэтаном-сырцом.

3 Характеристика сырья, готовых продуктов и вспомогательных материалов

3.1 Характеристика сырья

Этилен СН2 = СН2

Физико-химические свойства:

– молекулярная масса -28

– плотность – 1,261 кг/м3

– растворимость в воде при н. у. – 0,281г/дм3

– температура кипения – минус 103,710С

– температура плавления – минус 169,50С

Этилен – бесцветный газ с удушливым сладковатым запахом. По степени воздействия на организм человека относится к 4‑му классу опасности (ГОСТ 25070 – 87). Предельно – допустимая концентрация этилена 100 мг/м3. При превышении предельно – допустимой концентрации этилен оказывает наркотическое действие, может вызвать головную боль, головокружение, ослабление дыхания, нарушение кровообращения, потерю сознания. Этилен – горючий газ, способный к взрывному разложению при повышенном давлении, высокой температуре или при воздействии открытого огня в присутствии кислорода. Концентрированные пределы воспламенения в воздухе: нижний – не менее 3,11% объемных, верхний – не более 32% объемных [4].

Хлор СL2

Физико-химические свойства:

– молекулярная масса -35

– плотность – 3,214 кг/м3

– растворимость в воде при н. у. – 7,4г/дм3

– температура кипения – минус 34,050С

– температура плавления – минус 101,60С

Хлор – негорючий, удушливый газ с резким запахом, желто – зеленого цвета, который в 2,5 раза тяжелее воздуха. Вызывает раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек, вызывает отек легких. Воздействуя на кожу, вызывает химический ожог. Класс опасности – 2 (вещество высоко – опасное). С водородом образует взрывоопасные смеси. Предельно – допустимая концентрация хлора 1 мг/м3 [4].

Таблица 3.1

Наименование сырья, материалов, продуктов ГОСТ, ТУ. Показатели обязательные для проверки Регламентные показатели, допустимые отклонения
Этилен (C2H4) ГОСТ 25070–87 1) объемная доля этилена, %2) объемная доля пропилена, %3) объемная доля метана и этана в сумме, %4) объемная доля ацетилена, % не менее 99,9не более 0,005не более 0,1не более 0,001
Хлор (С12) ГОСТ 6718 – 93 5) объемная доля хлора, %6) объемная доля воды, %7) объемная доля кислорода, % не менее 97,6не более 0,01не более 2,0

3.2 Характеристика готовой продукции

Дихлорэтан СН2СL – CН2L

Физико-химические свойства:

– молекулярная масса – 98

– плотность – 1282 кг/м3

– растворимость в воде при н. у. – 0.91%

– температура кипения – 83.470С

– температура плавления – минус 35.360С

Дихлорэтан – бесцветная жидкость с характерным запахом, легко растворяется в обычных растворителях и сам является хорошим растворителем. В смеси с воздухом пары дихлорэтана образуют взрывоопасные смеси. Концентрированные пределы воспламенения смеси с воздухом: нижний – не менее 6,2, % объемных, верхний – не более 16,0% объемных. Дихлорэтан токсичен. При вдыхании паров и проникновении через кожу вызывает дистрофические изменения в печени, почках. Класс опасности – 2 (вещество высоко – опасное). Предельно – допустимая концентрация дихлорэтана 10 мг/ м3 [4].

Таблица 3.2

Наименование сырья, материалов, продуктов ГОСТ, ТУ. Показатели обязательные для проверки Регламентные показатели, допустимые отклонения
1,2 – дихлорэтан –ректификат(С2Н4С12) ГОСТ 1942–86 1) массовая доля 1.2 – дихлорэтана, %2) массовая доля воды, %3) массовая доля хлора, %4) массовая доля железа, %5) массовая доля суммы легкокипящих, %6) массовая доля суммы высококипящих, % не менее 99,1не более 0,0015не более 0,0002не более 0,0007не более 0,5не более 0,4

3.3 Характеристика побочных продуктов

Хлорное железо в обычных условиях – кристаллы фиолетового цвета с темно – зеленым оттенком. Хлорное железо при погрузо – разгрузочных работах пылит, пыль его вызывает раздражение слизистых оболочек органов дыхания и зрения, при попадании в пищеварительный тракт может вызвать рвоту. Относится к 2 классу опасности (вещество высоко – опасное). Предельно – допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны производственных помещений – 1 мг/м3 [4].

Азот N2

Физико-химические свойства:

– молекулярная масса – 14

– плотность – 1,251 кг/м3

– растворимость в воде при н. у. – 0,024 г./дм3

– температура кипения – минус 195,80С

– температура плавления – минус 209,860С

Азот – инертный газ без цвета и запаха. При больших концентрациях приводит к удушью, так как не поддерживает дыхание [4].

1,1,2 – трихлорэтан С2Н3СL3

1.1.2 – трихлорэтан

Физико-химические свойства:

– молекулярная масса – 135

– температура вспышки – 290С

– температура самовоспламенения – 4950С

1,1,2 – трихлорэтан – бесцветная летучая жидкость со сладковатым запахом. Проникает в организм через неповрежденную кожу и при вдыхании паров. Присутствие трихлоэтана во вдыхаемом воздухе вызывает резкую одышку, кашель, боль в легких. Поражает нервную систему, печень. Обладает сильным наркотическим действием.

Таблица 3.3

Наименование сырья, материалов, продуктов ГОСТ, ТУ. Показатели обязательные для проверки Регламентные показатели, допустимые отклонения
Хлорное железо(FeC13) ТУ‑6–00–5763450–129–91 по сертификату поставщика содержание хлорного железа, % не менее 95,0
Азот (N2) ТУ‑6–02–1129–91 1) объемная доля азота, %2) объемная доля кислорода, %3) массовая концентрация водяных паров в газообразном азоте при 20 °С и 101,13 кПа, г/м3 не менее 99,999не более 0,005не более 0,005
1,1,2 – трихлорэтан(С2Н3С13) ТУ‑6–01–1130–92 1) внешний вид цвет2) содержание 1,1,2 – трихлорэтана, %3) содержание примесей, % в том числе:1,1 и 1,2 дихлорэтана, %тетрахлорэтана, %перхлорэтилена, %4) содержание воды, %5) рН водной вытяжки бесцветная подвижная жидкостьне менее 92,0не более 8,0не более 3,0не более 1,5не более 3,5не более 0,054,5 – 7,0

4. Описание технологической схемы получения 1,2 – дихлорэтана

Реакция прямого хлорирования этилена протекает в реакторе, совмещенном с теплообменником в жидкой фазе при поглощении газообразного этилена и хлора жидким дихлорэтаном в присутствии катализатора – хлорного железа (FеС13), растворенного в дихлорэтане.

Реактор прямого хлорирования Р- 1 представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат с внутренним диаметром 1400 мм. и высотой 9700 мм., в нижней части которого установлены два распределительных устройства для подачи этилена, хлора. Для исключения проскока свободного хлора, хлорный барботер расположен ниже этиленового.

Для снятия тепла реакции реактор Р- 1 своими нижними и верхними частями соединен линиями перетока с трубной частью вертикального кожухотрубного теплообменника Т – 1, с площадью теплообмена 961м2, диаметр кожуха 1200 мм, диаметр труб 20*2 мм, количество труб 1701, длина труб 9 м. В трубопровод прямой оборотной воды периодически, для удаления отложений на трубном пучке, подается технологический воздух.