Vinil klorür (vinil klorür): özellikleri, formülü, Rusya'da endüstriyel üretim

2024 Yazar: Howard Calhoun | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-02 14:04

Vinil klorür, hidrojen klorür eklenerek elde edilen en basit asetilen türevlerinden biridir. Bu maddenin dahil olduğu ana kimyasal reaksiyon türü, polimerizasyon işlemidir. Nihai ürün - PVC - insan faaliyetinin tüm alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bileşiğin ve türevlerinin üretim sürecine, insan vücudu üzerinde güçlü bir toksik etkiye sahip olan uçucu maddelerin salınımı eşlik eder.

Genel Açıklama

Vinil klorür (vinil klorür), PVC üretiminin hammaddesi olduğu için en yaygın kullanılan kimyasal bileşiklerden biridir. Bu madde ilk olarak 1830 yılında Almanya'da Liebig tarafından dikloroetan ve alkollü potasyum karbonattan elde edilmiştir. 42 yıl sonra, bir başka Alman kimyager Eugen Baumann, ışıkta saklandığında pulların vinil klorürden çökelmeye başladığı gerçeğine dikkat çekti. Bu bilim adamı, polivinil klorürün kaşifi olarak kabul edilir.

İlk başta, bu bileşik kimyasal ürün tüccarları ve üreticileri arasında herhangi bir ilgi uyandırmadı. Endüstriyel ölçekte üretimi30'larda başladı. XX yüzyıl.

Vinil klorürün ampirik formülü: C₂H_{3Cl. Yapısal formül aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.}

Normal koşullar altında vinil klorür renksiz bir gazdır ancak kaynama noktası -13 °C olduğundan genellikle sıvı halde işlenir.

Vinil klorürün kimyasal özellikleri

Bu maddenin doğasında bulunan ana reaksiyonlar şunlardır:

• Polimerizasyon.
• Karbon-klor bağında ikame. Bu işlem alkolatlar ve vinil esterler üretir. Klor atomu katalizörlerin varlığında değiştirilir: halojenürler, paladyum ve diğer metallerin tuzları. Çözücü olarak alkol kullanılıyorsa, esterler sentezlenir.
• Gaz fazında oksijen ile oksidasyon. Bu reaksiyonun ürünleri formil klorür, karbon monoksit, hidroklorik asit ve formik asittir. Bir kob alt kromit katalizörünün katılımıyla veya potasyum permanganat kullanılarak sulu bir çözeltide tam oksidasyon gözlenir. Vinil klorürün sıvı ve gaz halindeki ozonla reaksiyonu, formil klorür ve formik asit oluşumuna yol açar. Kendiliğinden yanma karbon monoksit, hidroklorik asit ve toksik fosgen (küçük miktarlarda) üretir.
• Toplama reaksiyonları. Çözücü olarak kullanılan trikloretan elde etmek için, klor ilave reaksiyonu gerçekleştirilir: iyonik mekanizma (sıvı fazda, ışığın yokluğunda, geçiş metallerine dayalı bir katalizör kullanılarak) veya radikal tarafındanreaksiyonlar (yüksek sıcaklıkta). Kullanışlı vinil klorür ürünleri de asit katalizi ve hidrojenasyon ile sentezlenir.
• Foto ayrışma. 193 nm dalga boyuna sahip ışığın etkisi altında, HCl ve Cl grupları vinil klorür molekülünden ayrılır.
• Piroliz. Vinil klorür, bu tipteki diğer haloalkanlara göre termal ayrışmaya karşı daha dirençlidir. Piroliz 550°C'de başlar. 680°C'de asetilen, hidroklorik asit, kloropren ve vinilasetilen verimi yaklaşık %35'tir. Su varlığında vinil klorür, HCl'yi serbest bırakarak demir, çelik ve alüminyumu aşındırır.

Polimerizasyon reaksiyonu

Vinil klorür monomeri normal koşullar altında uzun süre var olabilir. Foto- veya termokimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak radikallerin ortaya çıkması, polimerizasyonun aktivasyonuna yol açar.

Bu işlem 3 aşamada gerçekleşir ve aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Fiziksel özellikler

Normal koşullar altında bileşiğin temel fiziksel özellikleri aşağıdaki gibidir:

• moleküler ağırlık – 62, 499;
• erime noktası - 119 K;
• kaynama noktası - 259 K;
• Sıvı haldeki ısı kapasitesi – 84 J/(mol∙K);
• buhar basıncı 0 °C - 175 kPa;
• -20 °C'de Viskozite – 0.272 mPa∙s;
• alt patlama sınırı - %8,6 (hacimce);
• otomatik tutuşma sıcaklığı - 745 K.

Madde hidrokarbonlarda iyi çözünürlüğe sahiptir,yağlar, alkoller, organik sıvılar; pratik olarak suyla karışmaz.

Al

Vinil klorür elde etmenin birkaç endüstriyel yolu vardır:

• hidroklorik asidin asetilen ile reaksiyonu sonucunda;
• etilen ve klordan (etilenin doğrudan klorlanması, etilen diklorür elde edilmesi, bunun vinil klorüre pirolizi);
• etilen oksiklorlama;
• kombine yöntem (doğrudan klorlama, etilen diklorürün pirolizi, oksiklorinasyon) - hidroklorik asit oluşumu veya tüketimi olmaksızın etilen ve klorun denge süreci.

Şu anda, ikinci seçenek en yaygın ve uygun maliyetlidir. Bu teknoloji ile elde edilen vinil klorür miktarı, toplam dünya üretiminin %95'inden fazladır. Reaksiyonların kimyası aşağıdaki şekilde gösterilmiştir.

Etilen diklorürün pirolizi sırasında elde edilen asidin hacminin tamamı, üretimin bir sonraki aşamasında (oksiklorinasyon) hammadde olarak kullanılır. Elde edilen ürün damıtılarak saflaştırılır, yan ürünler solvent üretiminde kullanılır veya geri dönüştürülür.

Rusya'da Üretim

Rusya'da asetilenden vinil klorür üretimi aşağıdaki işletmelerde gerçekleştirilmektedir:

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

Etilen bazında, bir maddenin sentezi aşağıdaki gibi kuruluşlarda gerçekleştirilir:

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

Asetilenden sentez, modası geçmiş bir teknoloji olarak kabul edilir. Etilenin hammadde olarak kullanılması aşağıdaki avantajlara sahiptir:

• daha ucuz ve daha uygun fiyatlı hammaddeler;
• bitmiş ürünün yüksek verimi;
• düşük güç ve su tüketimi;
• yüksek kapasiteli üretim hatları inşa etme imkanı.

Bu yöntem dünyanın önde gelen üreticileri tarafından 40 yılı aşkın süredir kullanılmaktadır. Rusya'da endüstriyel vinil klorür üretiminin geliştirilmesi için umut verici ana yönler, yeni kapasitelerin tanıtılması, etan hammaddesine geçiş, oksijen destekli oksiklorlama teknolojisinin yayılması ve kostik soda satışı için ilgili endüstrilerin geliştirilmesidir. yan ürün olarak oluşur.

Uygulama

Üretilen vinil klorürün büyük çoğunluğu polivinil klorür (PVC) yapmak için kullanılır. İstatistiklere göre, bu polimerin üretiminin %50'den fazlası Asya'da.

Polivinil klorür, tüm polimerler arasında en çok yönlü malzemedir. Hem rijit bina yapıları (borular, dış duvar kaplamaları, profiller) hem de profiller üretmek için kullanılabilir.elastik ürünler (teller, kablolar, çatı kaplama malzemeleri). Diğer polimerik malzemelerden farklı olarak, ultraviyole ışınlarının, oksidasyonun ve sıvı hidrokarbonların etkisi altındaki polivinil klorür, polimer zincirlerini sadece parçalamakla kalmaz, aynı zamanda kısmen çapraz bağlar. Bu özellik, bileşiğin yapısında klor atomlarının varlığı ile ilişkilidir. PVC'nin yüksek rekabet gücü, düşük fiyatıyla da açıklanmaktadır.

PVC, aşağıdaki ürünleri yapmak için kullanılır (üretim hacmine göre azalan sırayla):

• borular ve bağlantı parçaları;
• siding;
• pencereler, kapılar;
• profiller (çitler ve zemin kaplaması dahil);
• yer kaplamaları;
• çatı malzemeleri;
• tüketici ürünleri;
• ambalaj;
• kablolar ve teller (kılıf, yalıtım);
• tıbbi malzemeler;
• kaplamalar, yapıştırıcılar.

Diğer kullanımlar

Küçük bir oranda vinil klorür (yaklaşık %1), vinil asetat, viniliden klorür, akrilik serisi monomerler ve alfa-olefinlerle kombinasyonları pratik öneme sahip olan kopolimerleri üretmek için kullanılır. İlk tip kopolimerler en yaygın olanıdır. Bu malzemeler aşağıdaki ticari isimlere sahiptir:

• vestolit;
• hostalitis;
• winnol;
• lukovil;
• corvik;
• jeon;
• sikron ve diğerleri.

Şu gibi ürünler yapmak için kullanılırlar:

• linolyum ve diğer zemin kaplamaları;
• pencere çerçeveleri;
• karo kaplama;
• suni deri;
• film;
• vernikler;
• dokunmamış kumaşlar.

Toksisite

Vinil klorür, insan vücudunda ciddi bozulmalara yol açan son derece tehlikeli bileşikleri ifade eder. Madde uçucudur ve ana giriş yolu solumadır. Kaynak, vinil klorür, PVC ve bunlardan üretilen ürünlerin üretimidir.

Vinil klorür aşağıdaki organ ve sistemlerde rahatsızlıklara neden olur:

• CNS depresyonu (baş dönmesi, yönelim bozukluğu, toksik koma);
• bağ dokusu ve kan damarlarında hasar;
• üreme fonksiyonunun bozulması;
• kanserojen etki (karaciğer anjiyosarkomu en sık tespit edilir, tümörler ve diğer lokalizasyonlar gelişir);
• sindirim sistemi – hepatit, kolesistit, kolanjit, gastrit, peptik ülser;
• dolaşım ve hematopoietik sistem - hipertansiyon, koroner kalp hastalığı, eozinofili, trombositopeni;
• kolesterol ve genel metabolizma bozukluğu;
• mutajenik etki, kromozomal anormalliklerin oluşumu;
• antimikrobiyal korumanın inhibisyonu, az altılmış bağışıklık kuvvetleri.

Bu maddenin toksik dozlarına uzun süreli maruz kalma (altı aydan 3 yıla kadar) ile "vinil klorür hastalığı" oluşur. Gelişimi, aşağıdaki özelliklerle karakterize edilen 3 aşamadan geçer:

1. Zayıflık, migren, mide bulantısı, anemi, uzuvların tırnak falanjlarında ağrı ve bunların yıkımıkemikler. Zararlı etki durduğunda, değişiklikler geri alınabilir.
2. Duyu kaybıyla sonuçlanan periferik sinirlerin iltihaplanması; aritmi, kalp bölgesinde ağrı, termoregülasyonun ihlali.
3. Hafıza bozukluğu, halüsinasyonlar, istemsiz göz dalgalanmaları, çift görüntü, uyku bozukluğu, performans azalması, mide ağrısı, bulantı, kusma, kemik patolojilerinde artış.