Получение хлористого винила (стр. 2 из 4)
Реакционные газы, содержащие хлористый винил, хлористый водород, непрореагировавший ацетилен, уксусный альдегид, инерты и др., охлаждаются в холодильнике 20, проходят через абсорбер 16, наполненный активированным углем, с целью освобождения от паров ртути. Далее для отмывки хлористого водорода реакционные газы промываются водой в скруббере 9. Отходящая из скруббера соляная кислота содержит 28% НС1. Для окончательной отмывки от хлористого водорода реакционные газы проходят в щелочную башню 10, орошаемую концентрированным раствором едкого кали (40%), который из емкости 21 центробежным насосом перекачивается на верх щелочной башни. Из промывной щелочной башни реакционные газы поступают в конденсатор 2, где охлаждаются до 10°С, благодаря чему из газов конденсируется влага. Для окончательной сушки и освобождения от углекислого газа реакционные газы проходят через щелочной осушитель 11, наполненный кусками едкого кали. Образующийся раствор 65%-ной щелочи стекает в сборник 22 и периодически откачивается в сборник 21. Во избежание кристаллизации щелочи в нижней части осушителя 11 смонтирован паровой змеевик.
Очищенный от хлористого водорода, углекислого газа и ацетальдегида газообразный хлористый винил с примесью дихлорэтана и др. проходит холодильник 12, охлаждаемый рассолом с температурой—35°С и поступает на дистилляцию для отделения дихлорэтана, остатков ацетальдегида и ацетилена. В дистилляционной колонне 3 температура куба +30, вследствие чего ацетилен и хлористый винил идут через верх колонны в конденсатор 4, где температура 30°С. Сконденсировавшийся хлористый винил частично стекает в колонну 3, остальная часть направляется в газоотделитель 5. Из куба дистилляционной колонны в сборник 23 вытекают кубовые остатки, состоящие в основном из дихлорэтана.
В газоотделителе 5 происходит отделение ацетилена. Хлористый винил, частично испаряющийся и увлекаемый ацетиленом, конденсируется в трубчатой части газоотделителя, охлаждаемого рассолом с температурой 35°С. Из куба газоотделителя хлористый винил стекает в ректификационную колонну 14. Легколетучие примеси и ацетилен через дефлегматор 13 уходят в дистилляционную колонну 3. Хлористый винил из куба ректификационной колонны 14 с температурой 13—18°С проходит через холодильник 15, охлаждается до—30°С и поступает в емкость хлористого винила 24, как готовый продукт. Из куба колонны периодически спускается некоторое количество кубовых остатков в сборник 25.
Схема 2. Технологическая схема производства хлористого винила гидрохлорированием ацетилена
Обозначения на схеме 2:
1—ловушка,
2—конденсатор,
3—дистилляционная колонна,
4—конденсатор трубчатый,
5—газоотделитель,
6—холодильник,
7—осушитель ацетилена,
8—контактный аппарат,
9—промывная водяная башня,
10—промывная щелочная башня,
11 —осушитель щелочной,
12—холодильник трубчатый,
13—дефлегматор.
14—колонна ректификации,
15—противоточный холодильник,
16 – абсорбер,
17- водоотделитель,
18—гидравлический затвор,
19—смеситель газа,
20—холодильник воздушный.
21—емкость циркуляционной щелочи,
22— сборник щелочи,
23- сборник кубовых остатков,
24 – емкость для хлорвинила,
25— сборник кубовых остатков.
Основные параметры производства
Температура в контактном аппарате 150-200°С
Давление перед контактным аппаратом 0,2 атм.
Температура куба дистилляционной колонны 30°С
Температура верха ректификационной колонны —35°С
Температура куба ректификационной колонны —15°С
Катализатор—активированный уголь марки АР—3, пропитанный
10%-ным раствором сулемы в соляной кислоте
Обогрев контактного аппарата производится подогретым маслом
1.4 Производство хлористого винила пиролизом дихлорэтана
Сущность получения хлористого винила пиролизом дихлорэтана заключается в дегидрохлорировании дихлорэтана в паровой фазе в присутствии катализатора—активированного угля—при температуре 500°С. Процесс осуществляется по следующей схеме (Схема 3).
Дихлорэтан центробежным насосом подается в напорный бак 1, из которого самотеком поступает в подогреватель—испаритель 2. При температуре 100°С пары дихлорэтана направляются в перегреватель, вмонтированный в контактную печь 3, откуда с температурой 300°С пары дихлорэтана поступают в контактный аппарат. Трубки контактного аппарата засыпаны катализатором—активированным углем.
В контактном аппарате протекают:
1. Основная реакция—получение хлористого винила:
СН2С1 - СН2С1→СН2 = СНС1+НС1;
2. Побочные реакции:
а) образование ацетилена — CH2Cl—СН2С1 → СН = CH +2HCl;
б) образование этилена CH2Cl — CH2Cl → СН2 = СН2+ Cl2;
в) образование сажи и продуктов полимеризации.
Обогрев контактной печи производится топочными газами, полученными при сжигании метано-водородной или какой-либо другой фракции. Так как температура топочных газов достигает 1000°С, то для снижения ее и более равномерного обогрева с помощью газодувки осуществляется частичная циркуляция топочных газов. Продукты реакции, выходящие из контактной печи при температуре 500°С, поступают в пылеуловитель 13. С целью освобождения от увлеченных током газа частиц катализатора и частично от непрореагировавшего дихлорэтана, продукты реакции проходят через воздушный холодильник 11 и поступают в абсорбер 4 для поглощения хлористого водорода. Вытекающая из абсорбера соляная кислота, с концентрацией НС1 не менее 27,5%, охлаждается в холодильнике 12 и стекает в сборник соляной кислоты 14. Продукты реакции для окончательной очистки от хлористого водорода подвергаются нейтрализации 10%-ным раствором едкого натра в нейтрализационной колонне 5.
Сушка хлористого винила производится в сушильной башне 6, орошаемой концентрированной щелочью—едким натром. Пары осушенного хлористого винила поступают в ректификационную колонну для отделения от дихлорэтана и легко летучих полимеров. Из ректификационной колонны 7 хлористый винил с температурой 14°С идет в дефлегматор 8. Конденсат из дефлегматора поступает в виде флегмы в колонну, другая часть конденсата охлаждается в холодильнике 9 и направляется в сборник хлористого винила 10. Из кубовой части ректификационной колонны 7 периодически выпускается дихлорэтан с небольшой примесью полимеров.
Основные параметры производства
Температура контактной печи 300-500°С
Давление в контактной печи атмосферное
Температура в подогревателе-испарителе 100°С
Температура верха ректификационной колонны -14°С
Температура куба ректификационной колонны 30-40°С
Схема 3. Технологическая схема производства хлористого винила пиролизом дихлорэтана
Обозначения на схеме 3:
1- напорный бак;
2- подогреватель-испаритель,
3—контактная печь,
4-абсорбер,
5-нейтрализационная колонна,
6- сушильная башня,
7-ректификационная колонна,
8- дефлегматор,
9 – холодильник,
10— сборникхлористого винила,
11 —воздушный холодильник,
12— холодильник соляной кислоты,
13 - пылеуловитель,
14— сборник соляной кислоты,
15 – сборник щелочи,
16 – сборник серной кислоты.
1.5 Производство винилиденхлорида
Винилиденхлорид, хлористый винилиден, 1, 1 — дихлорэтилен, СН2=СС12 —бесцветная жидкость со слабым запахом, температура кипения 31,7°С; температура замерзания-122,1°С, удельный вес 1,219. Пределы взры-ваемости с воздухом от 7 до 16% объемных. Винилиденхлорид хорошо смешивается со многими органическими растворителями. Он способен к реакциям полимеризации и совместной полимеризации с другими мономерами—хлористым винилом, бутадиеном, метилметакрилатом и др. Полимеры и сополимеры винилиденхлорида обладают рядом ценных свойств: химической стойкостью, водостойкостью, достаточной механической прочностью, способностью окрашиваться и пр., поэтому находят применение для получения пластмасс, пленкообразующих веществ, упаковочных материалов, заменителей кожи, синтетических волокон.
Сырьем для получения винилиденхлорида служит трихлорэтан, который получается хлорированием хлористого винила
СН2=СНС1 + С12 → СН2С1—СНСl2
или дихлорэтана
СН2С1—СН2С1+С12 → СН2Сl-СНСl2+НСl.
Обычно используют вторую реакцию, т. к. дихлорэтан дешевле, чем хлорвинил и сравнительно легко хлорируется каталитически в жидкой фазе в присутствии инициатора—порофора. Рациональное использование хлористого водорода является существенным моментом при организации производства трихлорэтана из дихлорэтана.
Получение винилиденхлорида дегидрохлорированием трихлорэтана возможно следующими методами:
1) спирто-щелочным,
2) водно-щелочным,
3) пиролизом,
4) известковым.
Первый способ требует затраты спирта и щелочи, стоимость которых сравнительно велика. Отделение винилиденхлорида от спирта, в связи с возможным образованием азеотропных смесей спирт-вода—винилиденхлорид, затруднено. Наличие же спирта в винилиденхлориде ухудшает полимеризацию последнего. Воднощелочной способ применялся в промышленном масштабе, несмотря на высокий расход щелочи, т. к. при омылении трихлорэтана приходится брать избыток щелочи для сдвижения равновесного состояния в сторону образования винилиденхлорида. Более прогрессивным может явиться метод пиролиза трихлорэтана, при подборе соответствующего катализатора. При проведении процесса с активированным углем в качестве катализатора при температуре 500°С, с конверсией 50—60%, выход винилиденхлорида не превышал 50%.
Проведение дегидрохлорирования тетрахлорэтана известковым молоком позволяет использовать более дешевое сырье, чем едкий натр, при сохранении достаточного выхода винилиденхлорида.