Vinil-klorid (vinil-klorid): tulajdonságok, képlet, ipari termelés Oroszországban

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 13:56

A vinil-klorid az acetilén egyik legegyszerűbb származéka, amelyet hidrogén-klorid hozzáadásával állítanak elő. A kémiai reakciók fő típusa, amelyben ez az anyag részt vesz, a polimerizációs folyamat. A végterméket - a PVC-t - széles körben használják az emberi tevékenység minden területén. A vegyület és származékai előállítási folyamata illékony anyagok felszabadulásával jár, amelyek erősen mérgező hatással vannak az emberi szervezetre.

Általános leírás

A vinil-klorid (vinil-klorid) az egyik legszélesebb körben használt kémiai vegyület, mivel a PVC-gyártás nyersanyaga. Ezt az anyagot először Liebig nyerte 1830-ban Németországban diklór-etánból és alkoholos kálium-karbonátból. 42 év után egy másik német kémikus, Eugen Baumann felhívta a figyelmet arra, hogy fényben tárolva a vinil-kloridból pelyhek kezdenek kicsapódni. Ezt a tudóst a polivinil-klorid felfedezőjének tartják.

Eleinte ez a vegyület nem keltett érdeklődést a vegyipari termékek kereskedői és gyártói körében. Gyártása ipari méretbena 30-as években kezdődött. XX. század.

A vinil-klorid empirikus képlete: C₂H_{3Cl. A szerkezeti képlet az alábbi ábrán látható.}

Normál körülmények között a vinil-klorid színtelen gáz, de mivel forráspontja -13 °C, általában folyékony állapotban kezelik.

A vinil-klorid kémiai tulajdonságai

Az anyagban rejlő fő reakciók a következők:

• Polimerizáció.
• Szén-klór kötés helyettesítése. Ezzel az eljárással alkoholátok és vinil-észterek keletkeznek. A klóratomot katalizátorok jelenlétében helyettesítik: halogenidek, palládium és más fémek sói. Ha alkoholt használnak oldószerként, akkor észterek szintetizálódnak.
• Oxidáció oxigénnel a gázfázisban. A reakció termékei a formil-klorid, szén-monoxid, sósav és hangyasav. A teljes oxidációt kob alt-kromit katalizátor részvételével vagy kálium-permanganátot tartalmazó vizes oldatban figyeljük meg. A vinil-klorid folyékony és gáz halmazállapotú ózonnal való reakciója formil-klorid és hangyasav képződéséhez vezet. Spontán égés során szén-monoxid, sósav és mérgező foszgén (kis mennyiségben) keletkezik.
• Hozzáadási reakciók. Az oldószerként használt triklór-etán előállításához klóraddíciós reakciót hajtanak végre: ionos mechanizmussal (folyékony fázisban, fény hiányában, átmenetifém-alapú katalizátorral) vagy gyökös reakcióval.reakciók (emelt hőmérsékleten). A hasznos vinil-klorid termékeket savas katalízissel és hidrogénezéssel is szintetizálják.
• Fotódisszociáció. A 193 nm hullámhosszú fény hatására a HCl és Cl csoportok leválik a vinil-klorid molekuláról.
• Pirolízis. A vinil-klorid jobban ellenáll a hőbomlásnak, mint a többi ilyen típusú halogén-alkán. A pirolízis 550 °C-on kezdődik. 680 °C-on az acetilén, a sósav, a kloroprén és a vinil-acetilén hozama körülbelül 35%. Víz jelenlétében a vinil-klorid HCl felszabadulásával korrodálja a vasat, az acélt és az alumíniumot.

Polimerizációs reakció

A vinil-klorid monomer normál körülmények között hosszú ideig létezhet. A gyökök foto- vagy termokémiai reakciók eredményeként történő megjelenése a polimerizáció aktiválásához vezet.

Ez a folyamat 3 szakaszban zajlik, és az alábbi ábrán látható.

Fizikai jellemzők

A vegyület fő fizikai tulajdonságai normál körülmények között a következők:

• molekulatömeg – 62 499;
• olvadáspont - 119 K;
• forráspont - 259 K;
• hőkapacitás folyékony állapotban – 84 J/(mol∙K);
• gőznyomás 0 °C-on - 175 kPa;
• Viszkozitás -20 °C-on – 0,272 mPa∙s;
• alsó robbanási határ - 8,6% (térfogat szerint);
• öngyulladási hőmérséklet - 745 K.

Az anyag jól oldódik szénhidrogénekben,olajok, alkoholok, szerves folyadékok; vízzel gyakorlatilag nem elegyedik.

Fogadás

Több ipari módszer létezik a vinil-klorid beszerzésére:

• a sósav acetilénnel való reakciójának eredményeként;
• etilénből és klórból (etilén közvetlen klórozása, etilén-diklorid előállítása, pirolízise vinil-kloriddá);
• etilén-oxiklórozás;
• kombinált módszer (közvetlen klórozás, etilén-diklorid pirolízise, oxiklórozás) - etilén és klór egyensúlyi folyamata sósav képződése vagy elfogyasztása nélkül.

Jelenleg az utóbbi lehetőség a legelterjedtebb és legköltséghatékonyabb. Az ezzel a technológiával előállított vinil-klorid mennyisége a világ össztermelésének több mint 95%-a. A reakciók kémiáját az alábbi ábra mutatja.

Az etilén-diklorid pirolízise során nyert sav teljes mennyisége nyersanyagként kerül felhasználásra a gyártás következő szakaszában (oxiklórozás). A kapott terméket desztillációval tisztítják, a melléktermékeket oldószerek előállításához használják fel vagy újrahasznosítják.

Oroszországi gyártás

Oroszországban a vinil-klorid acetilénből történő előállítását a következő vállalkozások végzik:

• AK Azot, (Novomoskovszk, Tula régió).
• JSC Plastcard (Volgograd).
• JSC Khimprom(Volgograd).
• Usolekhimprom JSC, (Usolye-Sibirskoye, Irkutszk régió).

Etilén bázisán egy anyag szintézisét olyan szervezetekben végzik, mint például:

• JSC "Sayanskkhimplast" (Sayansk).
• JSC Sibur-Neftekhim (Kaprolaktám, Dzerzsinszk).
• ZAO Kaustik (Sterlitamak).

Az acetilénből történő szintézis elavult technológiának számít. Az etilén alapanyagként való használata a következő előnyökkel jár:

• olcsóbb és megfizethetőbb alapanyagok;
• a késztermék magas hozama;
• alacsony energia- és vízfogyasztás;
• nagy kapacitású gyártósorok építésének lehetősége.

Ezt a módszert a világ vezető gyártói több mint 40 éve alkalmazzák. Az oroszországi vinil-klorid ipari termelés fejlesztésének fő ígéretes irányai az új kapacitások bevezetése, az etán alapanyagra való átállás, az oxigénnel segített oxiklórozási technológia elterjedése és a kapcsolódó iparágak fejlesztése a nátronlúg értékesítésére. melléktermékként keletkezik.

Alkalmazás

Az előállított vinil-klorid túlnyomó többségét polivinil-klorid (PVC) előállítására használják. A statisztikák szerint a polimer gyártásának több mint 50%-a Ázsiában történik.

A polivinil-klorid az összes polimer közül a legsokoldalúbb anyag. Használható mind merev épületszerkezetek (csövek, külső falburkolatok, profilok) ésrugalmas termékek (huzalok, kábelek, tetőfedő anyagok). Más polimer anyagoktól eltérően a polivinil-klorid ultraibolya sugarak, oxidáció és folyékony szénhidrogének hatására nemcsak lebomlik, hanem részben térhálósítja is a polimer láncokat. Ez a tulajdonság a klóratomok jelenlétével függ össze a vegyület szerkezetében. A PVC versenyképességét alacsony ára is magyarázza.

PVC-ből a következő termékek készülnek (a gyártási mennyiség csökkenő sorrendjében):

• csövek és szerelvényeik;
• iparvágány;
• ablakok, ajtók;
• profilok (beleértve a kerítéseket és a burkolatokat);
• padlóburkolatok;
• tetőfedő anyagok;
• fogyasztói termékek;
• csomagolás;
• kábelek és vezetékek (köpeny, szigetelés);
• orvosi kellékek;
• bevonatok, ragasztók.

Egyéb felhasználások

A vinil-klorid kis hányadát (körülbelül 1%) használják kopolimerek előállítására, amelyek közül a vinil-acetáttal, vinilidén-kloriddal, akril sorozatú monomerekkel és alfa-olefinekkel való kombinációk gyakorlati jelentőséggel bírnak. A kopolimerek első típusa a legelterjedtebb. Ezek az anyagok a következő kereskedelmi nevekkel rendelkeznek:

• vestolite;
• hostalitis;
• winnol;
• lukovil;
• corvik;
• jeon;
• sikron és mások.

Az alábbi termékek előállítására használják őket:

• linóleum és egyéb padlóburkolatok;
• ablakkeretek;
• burkolólapok;
• műbőr;
• film;
• lakkok;
• vlies.

Toxikus

A vinil-klorid olyan rendkívül veszélyes vegyületekre utal, amelyek az emberi szervezet súlyos károsodásához vezetnek. Az anyag illékony, és a bejutás fő módja a belélegzés. A forrás a vinil-klorid, PVC és az abból készült termékek gyártása.

A vinil-klorid zavarokat okoz a következő szervekben és rendszerekben:

• CNS depresszió (szédülés, tájékozódási zavar, toxikus kóma);
• a kötőszövet és az erek károsodása;
• reproduktív funkció romlása;
• karcinogén hatás (leggyakrabban a máj angiosarcomáját észlelik, daganatok és egyéb lokalizációjúak alakulnak ki);
• emésztőrendszer – hepatitis, epehólyag-gyulladás, cholangitis, gastritis, gyomorfekély;
• keringési és vérképző rendszer - magas vérnyomás, szívkoszorúér-betegség, eozinofília, thrombocytopenia;
• koleszterinszint és általános anyagcserezavar;
• mutagén hatás, kromoszóma-rendellenességek kialakulása;
• az antimikrobiális védelem gátlása, csökkent immunerők.

Ennek az anyagnak a mérgező dózisainak hosszan tartó expozíciója (hat hónaptól 3 évig) „vinil-klorid-betegség” lép fel. Fejlődése 3 szakaszon megy keresztül, amelyeket a következő jellemzők jellemeznek:

1. Gyengeség, migrén, hányinger, vérszegénység, a végtagok körömfalánjainak fájdalma, valamint károsodásacsontok. Amikor a káros hatás megszűnik, a változások visszafordíthatók.
2. A perifériás idegek gyulladása, ami az érzékelés elvesztését eredményezi; aritmia, fájdalom a szív területén, a hőszabályozás megsértése.
3. Memóriazavar, hallucinációk, akaratlan szem-ingadozások, kettős kép, alvászavarok, csökkent teljesítmény, gyomorfájdalom, hányinger, hányás, a csontpatológiák számának növekedése.