Винилхлорид (винилхлорид): қасиеттері, формуласы, Ресейдегі өнеркәсіптік өндірісі

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-02 13:58

Винилхлорид – хлорсутегін қосу арқылы алынатын ацетиленнің қарапайым туындыларының бірі. Бұл зат қатысатын химиялық реакциялардың негізгі түрі полимерлену процесі болып табылады. Соңғы өнім - ПВХ - адам қызметінің барлық салаларында кеңінен қолданылады. Қосылысты және оның туындыларын өндіру процесі адам ағзасына күшті уытты әсер ететін ұшқыш заттардың бөлінуімен бірге жүреді.

Жалпы сипаттама

Винилхлорид (винилхлорид) ең көп қолданылатын химиялық қосылыстардың бірі болып табылады, өйткені ол ПВХ өндірісінің шикізаты болып табылады. Бұл затты алғаш рет Либих 1830 жылы Германияда дихлорэтан мен алкогольді калий карбонатынан алған. 42 жылдан кейін тағы бір неміс химигі Евген Бауман жарықта сақталған кезде винилхлоридтен үлпектердің тұнбаға түсе бастайтынына назар аударды. Бұл ғалым поливинилхлоридті ашушы болып саналады.

Алғашында бұл қосылыс химиялық өнімдерді шығаратын саудагерлер мен өндірушілер арасында ешқандай қызығушылық тудырмады. Оны өнеркәсіптік ауқымда өндіру30-жылдары басталды. ХХ ғасыр.

Винилхлоридтің эмпирикалық формуласы: C₂H_{3Cl. Құрылымдық формула төмендегі суретте көрсетілген.}

Қалыпты жағдайда винилхлорид түссіз газ болып табылады, бірақ оның қайнау температурасы -13 ° C болғандықтан, әдетте сұйық күйде өңделеді.

Винилхлоридтің химиялық қасиеттері

Бұл затқа тән негізгі реакциялар:

• Полимерлену.
• Көміртек-хлор байланысы бойынша алмастыру. Бұл процесс алкоголаттар мен винил эфирлерін шығарады. Хлор атомы катализаторлардың: галогенидтердің, палладийдің және басқа металдардың тұздарының қатысуымен ауыстырылады. Егер еріткіш ретінде спирт пайдаланылса, онда күрделі эфирлер синтезделеді.
• Газ фазасында оттегімен тотығу. Бұл реакцияның өнімдері формилхлорид, көміртек оксиді, тұз қышқылы және құмырсқа қышқылы. Толық тотығу кобальт хромит катализаторының қатысуымен немесе калий перманганатын қолданатын сулы ерітіндіде байқалады. Винилхлоридтің сұйық және газ тәрізді күйінде озонмен әрекеттесу формилхлорид пен құмырсқа қышқылының түзілуіне әкеледі. Өздігінен жану кезінде көміртегі тотығы, тұз қышқылы және улы фосген (аз мөлшерде) түзіледі.
• Қосу реакциялары. Еріткіш ретінде қолданылатын трихлорэтанды алу үшін хлорды қосу реакциясы жүргізіледі: иондық механизм бойынша (сұйық фазада, жарықтың болмауында, өтпелі металдар негізіндегі катализаторды қолдану) немесе радикалмен.реакциялар (жоғары температурада). Пайдалы винилхлоридті өнімдер сонымен қатар қышқылдық катализ және гидрлеу арқылы синтезделеді.
• Фотодиссоциация. Толқын ұзындығы 193 нм жарық әсерінен HCl және Cl топтары винилхлорид молекуласынан бөлінеді.
• Пиролиз. Винилхлорид осы түрдегі басқа галоалкандарға қарағанда термиялық ыдырауға төзімді. Пиролиз 550°C температурада басталады. 680°С температурада ацетилен, тұз қышқылы, хлоропрен және винилацетиленнің шығымы шамамен 35% құрайды. Су болған жағдайда винилхлорид темірді, болатты және алюминийді тоттандырады.

Полимерлену реакциясы

Винилхлорид мономері қалыпты жағдайда ұзақ уақыт болуы мүмкін. Фото- немесе термохимиялық реакциялар нәтижесінде радикалдардың пайда болуы полимерленудің белсендірілуіне әкеледі.

Бұл процесс 3 кезеңде жүреді және төмендегі суретте көрсетілген.

Физикалық сипаттамалары

Қалыпты жағдайда қосылыстың негізгі физикалық қасиеттері келесідей:

• молекулярлық салмағы – 62, 499;
• балқу температурасы - 119 К;
• қайнау температурасы - 259 К;
• сұйық күйдегі жылу сыйымдылығы – 84 Дж/(моль∙К);
• бу қысымы 0 °C - 175 кПа;
• Тұтқырлық -20 °C – 0,272 мПа∙с;
• төменгі жарылыс шегі - 8,6% (көлем бойынша);
• автоматты тұтану температурасы - 745 К.

Заттың көмірсутектерде жақсы ерігіштігі бар,майлар, спирттер, органикалық сұйықтықтар; сумен іс жүзінде араласпайды.

Алу

Винилхлоридті алудың бірнеше өнеркәсіптік жолдары бар:

• тұз қышқылының ацетиленмен әрекеттесуі нәтижесінде;
• этилен мен хлордан (этиленді тікелей хлорлау, этилен дихлоридін алу, оның винилхлоридке пиролизі);
• этиленді оксихлорлау;
• аралас әдіс (тікелей хлорлау, этилендихлоридінің пиролизі, оксихлорлау) - этилен мен хлордың тұз қышқылын түзусіз немесе тұтынусыз тепе-теңдік процесі.

Қазіргі уақытта соңғы нұсқа ең кең таралған және үнемді болып табылады. Бұл технология бойынша алынған винилхлоридтің мөлшері жалпы әлемдік өндірістің 95%-дан астамын құрайды. Реакциялардың химиясы төмендегі суретте көрсетілген.

Этилен дихлоридінің пиролизі кезінде алынатын қышқылдың барлық көлемі өндірістің келесі сатысында (оксихлорлау) шикізат ретінде пайдаланылады. Алынған өнім дистилляция арқылы тазартылады, жанама өнімдер еріткіштер өндірісінде пайдаланылады немесе қайта өңделеді.

Ресейдегі өндіріс

Ресейде ацетиленнен винилхлорид өндіру келесі кәсіпорындарда жүзеге асырылады:

• АК Азот, (Новомосковск, Тула облысы).
• АО Пластик картасы (Волгоград).
• АО «Химпром».(Волгоград).
• Усолехимпром АҚ, (Усолье-Сибирское, Иркутск облысы).

Этилен негізінде заттың синтезі мынадай ұйымдарда жүзеге асырылады:

• АО «Саянскхимпласт» (Саянск).
• АО «Сибур-Нефтехим» (Капролактам, Дзержинск).
• ZAO Kaustik (Стерлитамак).

Ацетиленнен синтездеу ескірген технология болып саналады. Шикізат ретінде этиленді пайдалану келесі артықшылықтарға ие:

• арзан және қолжетімді шикізат;
• дайын өнімнің жоғары шығымдылығы;
• қуат пен суды аз тұтыну;
• жоғары қуатты өндірістік желілерді салу мүмкіндігі.

Бұл әдісті әлемнің жетекші өндірушілері 40 жылдан астам уақыт бойы қолданып келеді. Ресейде винилхлоридтің өнеркәсіптік өндірісін дамытудың негізгі перспективалық бағыттары жаңа қуаттарды енгізу, этандық шикізатқа көшу, оттегі көмегімен оксихлорлау технологиясын тарату және каустикалық сода сатудың ілеспе салаларын дамыту болып табылады. жанама өнім ретінде қалыптасады.

Қолданба

Өндірілетін винилхлоридтің басым көпшілігі поливинилхлоридті (ПВХ) жасау үшін пайдаланылады. Статистикаға сәйкес, бұл полимер өндірісінің 50%-дан астамы Азияда.

Поливинилхлорид - барлық полимерлердің ең әмбебап материалы. Ол қатты құрылыс конструкцияларын (құбырлар, сыртқы қабырғаларды жабу, профильдер) және де өндіру үшін пайдаланылуы мүмкінсерпімді бұйымдар (сымдар, кабельдер, шатыр материалдары). Басқа полимерлік материалдардан айырмашылығы, поливинилхлорид ультракүлгін сәулелердің, тотығудың және сұйық көмірсутектердің әсерінен тек ыдырап қана қоймайды, сонымен қатар полимер тізбектерін ішінара қиылысады. Бұл қасиет қосылыстың құрылымында хлор атомдарының болуымен байланысты. ПВХ жоғары бәсекеге қабілеттілігі оның төмен бағасымен де түсіндіріледі.

ПВХ келесі өнімдерді жасау үшін қолданылады (өндіріс көлемінің кему ретімен):

• құбырлар және олардың фитингтері;
• сайдинг;
• терезелер, есіктер;
• профильдер (соның ішінде қоршаулар мен палуба);
• еден жабындары;
• шатыр материалдары;
• тұтыну өнімдері;
• қаптама;
• кабельдер мен сымдар (қабық, оқшаулау);
• медициналық заттар;
• жабындар, желімдер.

Басқа пайдаланулар

Винилхлоридтің аздаған бөлігі (шамамен 1%) сополимерлерді алу үшін пайдаланылады, олардың винилацетат, винилиден хлориді, акрил сериясының мономерлері және альфа-олефиндері бар комбинацияларының практикалық маңызы бар. Сополимерлердің бірінші түрі ең көп таралған. Бұл материалдардың келесі сауда атаулары бар:

• вестолит;
• хосталит;
• winnol;
• lukovil;
• корвик;
• джон;
• sikron және басқалар.

Олар келесідей өнімдерді жасау үшін пайдаланылады:

• линолеум және басқа еден жабындары;
• терезе жақтаулары;
• қабатты плиткалар;
• жасанды былғары;
• фильм;
• лактар;
• тоқыма материалдар.

Улылық

Винилхлорид адам ағзасының айтарлықтай нашарлауына әкелетін аса қауіпті қосылыстарға жатады. Зат ұшқыш болып табылады және негізгі ену жолы - ингаляция. Қайнар көзі - винилхлорид, ПВХ және одан жасалған бұйымдар.

Винилхлорид келесі органдар мен жүйелердің жұмысында бұзылулар тудырады:

• ОЖЖ депрессиясы (бас айналу, бағдардың бұзылуы, токсикалық кома);
• дәнекер тіннің және қан тамырларының зақымдануы;
• репродуктивті функцияның нашарлауы;
• канцерогендік әсері (көбінесе бауырдың ангиосаркомасы анықталады, ісіктер және басқа локализациялар дамиды);
• асқорыту жүйесі – гепатит, холецистит, холангит, гастрит, ойық жара;
• қан айналымы және қан түзу жүйесі - гипертония, жүректің ишемиялық ауруы, эозинофилия, тромбоцитопения;
• холестериннің және жалпы метаболизмнің бұзылуы;
• мутагендік әсер, хромосомалық аберрациялардың түзілуі;
• микробқа қарсы қорғанысты тежеу, иммундық күштерді төмендету.

Осы заттың улы дозалары ұзақ әсер еткенде (алты айдан 3 жылға дейін) «винилхлорид ауруы» пайда болады. Оның дамуы келесі ерекшеліктермен сипатталатын 3 кезеңнен өтеді:

1. Әлсіздік, мигрень, жүрек айнуы, анемия, аяқ-қолдардың тырнақ фалангаларының ауыруы, сондай-ақ олардың бұзылуысүйектер. Зиянды әсер тоқтағанда, өзгерістер қайтымды болады.
2. Шеткі нервтердің қабынуы, нәтижесінде сезімнің жоғалуы; аритмия, жүрек аймағындағы ауырсыну, терморегуляцияның бұзылуы.
3. Жадтың бұзылуы, елестеулер, көздің еріксіз ауытқуы, қосарланған сурет, ұйқының бұзылуы, өнімділіктің төмендеуі, асқазанның ауыруы, жүрек айнуы, құсу, сүйек патологиясының күшеюі.