«Процессы, сочетающие оксихлорирование и расщепление хлорпроизводных» - Реферат

Производство органических веществ зародилось очень давно, но пер-воначально оно базировалось на переработке растительного или животного сырья – выделение ценных веществ (сахар, масла) или их расщепление (мыло, спирт и др.). Органический синтез, т. е. получение более сложных веществ из сравнительно простых, зародился в середине XIX века на осно-ве побочных продуктов коксования каменного угля, содержавших аромати-ческие соединения. Затем, уже в XX веке как источники органического сы-рья все большую роль стали играть нефть и природный газ, добыча, транс-порт и переработка которых более экономичны, чем для каменного угля. На этих трех видах ископаемого сырья главным образом и базируется про-мышленность органического синтеза. В процессах их физического разделе-ния, термического или каталитического расщепления (коксование, крекинг, пиролиз, риформинг, конверсия) получают пять групп исходных веществ для синтеза многих тысяч других соединений:

1. Парафины (от метана СН4 до углеводородов С15 – С40);

2. Олефины (С2Н4, С3Н6, С4Н8, С5Н10);

3. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, нафталин);

4. Ацетилен;

5. Оксид углерода и синтез-газ (смесь СО и Н2).

В своем развитии промышленность органического синтеза разделилась на ряд отраслей (технология красителей, лекарственных веществ, пласти-ческих масс, химических волокон и др.), среди которых важное место зани-мает промышленность основного органического и нефтехимического синте-за. Термин «основной» (или «тяжелый») органический синтез охватывает производство многотонажных продуктов, служащих основой для всей ос-тальной органической технологии. В свою очередь, термин «нефтехимиче-ский» синтез появился в связи с преобразованием технологии органических веществ на нефтяное сырье и в обычном смысле слова (исключая получе-ние неорганических веществ и полимеров) охватывает первичную химиче-скую переработку углеводородов нефтяного происхождения. В этом плане он является частью основного органического синтеза, чем и обусловлено их объединенное начало.

Оксихлорирование и отщепление HCI проводится в разных реакторах. Но при повышении температуры до 400 – 4500С появляется возможность совместить оба процесса и с избытком компенсировать затраты тепла на расщепление. На этом основан один из самых эффективных в настоящее время методов получения три- и тетрахлорэтилена – из 1,2-дихлорэтана или других хлорпроизводных C2:

2CH2CI-CH2CI + CI2 + 1,5O2 → 2CHCI=CCI2 + 3H2O

2CH2CI-CH2CI + 2CI2 + 2O2 → 2CCI2=CCI2 + 4H2O

По сравнению с совмещенным хлорированием и дегидрохлорированием 1,2-дихлорэтана он выгодно отличается минимальным расходом хлора и отсутствием побочного образования HCI. Очевидно, что в этом процессе в зависимости от соотношения хлора и 1,2-дихлорэтана получается смесь хлорэтиленов, причем недостаточно прохлорированные вещества возвра-щают на реакцию. Процесс можно направить и на совместное получение три- и тетрахлорэтиленов, используя в качестве сырья не только 1,2-дихлорэтан, но и различные отходы хлорпроизводных C2. Процесс осуще-ствляют в реакторе с псевдоожиженным катализатором, снимая избыточ-ное тепло кипящим водным конденсатом и генерируя пар высокого давле-ния. В промышленности имеются установки большой мощности для совме-стного получения три- и тетрахлорэтиленов данным методом. При исполь-зовании тетрахлорэтана вообще отпадает потребность в постороннем хло-ре:

CHCI2-CHCI2 + 0,5O2 → CCI2=CCI2 + H2O

С целью еще большего удешевления хлорпроизводных C2 в качестве сырья применяют этан или его смеси с этиленом. Так, представлял интерес процесс «Транскат», в котором реакции проводились в циркулирующем расплаве катализатора оксихлорирования с разделением стадий хлориро-вания и окисления. Он не получил развития из-за громоздкой системы цир-куляции больших масс расплава. Другие методы основаны на комбиниро-вании или совмещении прямого и окислительного хлорирования с отщеп-лением HCI и с другими реакциями. Так, в одном из реализованных в про-мышленности процессов (рис. 1) в реакторе 1 совмещены прямое хлориро-вание этана (или его смесей с этиленом) и отщепление HCI от хлорпроиз-водных. На установке 2 из продуктов первой стадии выделяют целевые хлоролефины (винилхлорид, винилденхлорид), а остальные вещества, включая этилен, непревращенный этан и HCI, направляют в реактор 3 на оксихлорирование. Здесь получают хлорэтаны, которые отделяют от возду-ха и возвращают в реактор 1. Процесс комбинируют с гидрохлорированием винилиденхлорида для производства метилхлороформа и с окислительным хлорированием всех нецелевых хлорорганических веществ в три- и тетра-хлорэтилен.

Рис. 1 Блок-схема комбинированной переработки этана или его смесей с этиленом

1. Термическое хлорирование и дегидрохлорирование, 2. Ректификация, 3. Окислитель-ное хлорирование, 4. Гидрохлорирование, 5. Окислительное хлорирование и дегидро-хлорирование

Таким образом, появление промышленных процессов, совмещенных и комбинированных с расщеплением хлорпроизводных и окислительным хлорированием, оказывает огромное влияние на технологию синтеза наи-более многотонажных хлорорганических продуктов, на экономическую эф-фективность этих производств и охрану окружающей среды. Ведется уси-ленная разработка и внедрение этих процессов, которые постепенно вы-тесняют устаревшие и менее эффективные производства.