Klorur vinil (klorur vinil): vetitë, formula, prodhimi industrial në Rusi

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-02 14:02

Kloruri i vinilit është një nga derivatet më të thjeshtë të acetilenit që përftohet duke shtuar klorur hidrogjeni. Lloji kryesor i reaksioneve kimike në të cilat përfshihet kjo substancë është procesi i polimerizimit. Produkti përfundimtar - PVC - përdoret gjerësisht në të gjitha sferat e veprimtarisë njerëzore. Procesi i prodhimit të përbërjes dhe derivateve të tij shoqërohet me çlirimin e substancave të paqëndrueshme, të cilat kanë një efekt të fortë toksik në trupin e njeriut.

Përshkrim i përgjithshëm

Vinyl kloride (vinyl kloride) është një nga përbërësit kimikë më të përdorur pasi është lënda e parë për prodhimin e PVC. Kjo substancë u përftua për herë të parë nga Liebig në 1830 në Gjermani nga dikloroetani dhe karbonati alkoolik i kaliumit. Pas 42 vjetësh, një tjetër kimist gjerman, Eugen Baumann, tërhoqi vëmendjen për faktin se kur ruhen në dritë, thekonet fillojnë të precipitojnë nga kloruri i vinilit. Ky shkencëtar konsiderohet si zbuluesi i klorurit polivinil.

Në fillim, ky përbërës nuk ngjalli ndonjë interes tek tregtarët dhe prodhuesit e produkteve kimike. Prodhimi i tij në shkallë industrialefilloi në vitet '30. Shekulli XX.

Formula empirike për klorurin vinil është: C₂H_{3Cl. Formula strukturore është paraqitur në figurën më poshtë.}

Në kushte normale, kloruri i vinilit është një gaz pa ngjyrë, por meqenëse pika e tij e vlimit është -13 ° C, zakonisht trajtohet në gjendje të lëngshme.

Vetitë kimike të klorurit vinil

Reaksionet kryesore të natyrshme në këtë substancë janë:

• Polimerizim.
• Zëvendësimi i lidhjes karbon-klor. Ky proces prodhon alkoolate dhe estere vinyl. Atomi i klorit zëvendësohet në prani të katalizatorëve: halideve, paladiumit dhe kripërave të metaleve të tjera. Nëse alkooli përdoret si tretës, atëherë esteret sintetizohen.
• Oksidimi me oksigjen në fazën e gazit. Produktet e këtij reaksioni janë klorur formil, monoksid karboni, acid klorhidrik dhe acid formik. Oksidimi i plotë vërehet me pjesëmarrjen e një katalizatori kromit kob alt ose në një zgjidhje ujore duke përdorur permanganat kaliumi. Reagimi me ozonin në gjendje të lëngët dhe të gaztë të klorurit të vinilit çon në formimin e klorurit formil dhe acidit formik. Djegia spontane prodhon monoksid karboni, acid klorhidrik dhe fosgjen toksik (në sasi të vogla).
• Reagimet e shtimit. Për të marrë trikloroetan, i cili përdoret si tretës, kryhet reaksioni i shtimit të klorit: me mekanizëm jonik (në fazën e lëngshme, në mungesë të dritës, duke përdorur një katalizator të bazuar në metale kalimtare) ose me radikal.reaksionet (në temperaturë të ngritur). Produktet e dobishme të klorurit të vinilit sintetizohen gjithashtu nga katalizimi acid dhe hidrogjenizimi.
• Fotodissociim. Nën veprimin e dritës me një gjatësi vale prej 193 nm, grupet HCl dhe Cl ndahen nga molekula e klorurit të vinilit.
• Pirolizë. Kloruri i vinilit është më rezistent ndaj dekompozimit termik se haloalkanet e tjerë të këtij lloji. Piroliza fillon në 550°C. Në 680°C, rendimenti i acetilenit, acidit klorhidrik, kloroprenit dhe vinilacetilenit është rreth 35%. Në prani të ujit, kloruri i vinilit do të gërryejë hekurin, çelikun dhe aluminin duke çliruar HCl.

Reaksioni i polimerizimit

Monomeri i klorurit të vinilit mund të ekzistojë për një kohë të gjatë në kushte normale. Shfaqja e radikalëve si rezultat i reaksioneve foto- ose termokimike çon në aktivizimin e polimerizimit.

Ky proces zhvillohet në 3 faza dhe tregohet në figurën më poshtë.

Karakteristikat fizike

Vetitë kryesore fizike të përbërjes në kushte normale janë si më poshtë:

• pesha molekulare – 62, 499;
• pika e shkrirjes - 119 K;
• pika e vlimit - 259 K;
• kapaciteti i nxehtësisë në gjendje të lëngët – 84 J/(mol∙K);
• presion avulli në 0 °C - 175 kPa;
• Viskoziteti në -20 °C – 0,272 mPa∙s;
• kufiri më i ulët shpërthyes - 8,6% (nga vëllimi);
• temperatura e ndezjes automatike - 745 K.

Substanca ka tretshmëri të mirë në hidrokarbure,vajra, alkoole, lëngje organike; praktikisht i papërziershëm me ujë.

Merr

Ka disa mënyra industriale për të marrë klorur vinili:

• si rezultat i reaksionit të acidit klorhidrik me acetilen;
• nga etileni dhe klori (klorinimi i drejtpërdrejtë i etilenit, marrja e diklorurit të etilenit, piroliza e tij në klorur vinil);
• oksiklorinim etilen;
• metodë e kombinuar (klorinimi i drejtpërdrejtë, piroliza e diklorurit të etilenit, oksiklorinimi) - një proces ekuilibër i etilenit dhe klorit pa formimin ose konsumimin e acidit klorhidrik.

Aktualisht, opsioni i fundit është më i zakonshmi dhe me kosto efektive. Sasia e klorurit të vinilit të marrë nga kjo teknologji është më shumë se 95% e prodhimit të përgjithshëm botëror. Kimia e reaksioneve është paraqitur në figurën më poshtë.

I gjithë vëllimi i acidit, i cili përftohet gjatë pirolizës së etilen diklorurit, përdoret si lëndë e parë në fazën tjetër të prodhimit (oksiklorinimi). Produkti që rezulton pastrohet me distilim, nënproduktet përdoren në prodhimin e tretësve ose riciklohen.

Prodhimi në Rusi

Në Rusi, prodhimi i klorurit të vinilit nga acetilen kryhet në ndërmarrjet e mëposhtme:

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

Në bazë të etilenit, sinteza e një substance kryhet në organizata të tilla si:

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

Sinteza nga acetilen konsiderohet teknologji e vjetëruar. Përdorimi i etilenit si lëndë ushqyese ka përparësitë e mëposhtme:

• lëndë të para më të lira dhe më të përballueshme;
• rendiment i lartë i produktit të përfunduar;
• konsum i ulët i energjisë dhe ujit;
• mundësia e ndërtimit të linjave të prodhimit me kapacitet të lartë.

Kjo metodë është përdorur nga prodhuesit kryesorë në botë për më shumë se 40 vjet. Drejtimet kryesore premtuese për zhvillimin e prodhimit industrial të klorurit të vinilit në Rusi janë futja e kapaciteteve të reja, kalimi në lëndën e parë të etanit, përhapja e teknologjisë së oksigjenit të asistuar nga oksigjeni dhe zhvillimi i industrive të ngjashme për shitjen e sodës kaustike, e cila është formuar si një nënprodukt.

Aplikacion

Shumica dërrmuese e klorurit të vinilit të prodhuar përdoret për të bërë polivinilklorur (PVC). Sipas statistikave, më shumë se 50% e prodhimit të këtij polimeri është në Azi.

Kloridi polivinil është materiali më i gjithanshëm nga të gjithë polimerët. Mund të përdoret për të prodhuar të dyja strukturat e ngurta të ndërtimit (tuba, veshje të jashtme të mureve, profile) dheprodukte elastike (tela, kabllo, materiale për çati). Ndryshe nga materialet e tjera polimerike, kloruri i polivinilit nën ndikimin e rrezeve ultravjollcë, oksidimit dhe hidrokarbureve të lëngëta jo vetëm që dekompozohet, por edhe ndërlidh pjesërisht zinxhirët polimer. Kjo veti lidhet me praninë e atomeve të klorit në strukturën e përbërjes. Konkurrueshmëria e lartë e PVC shpjegohet edhe me çmimin e tij të ulët.

PVC përdoret për të bërë produktet e mëposhtme (në rend zbritës të vëllimit të prodhimit):

• tuba dhe pajisje të tyre;
• mbrojtje;
• dritare, dyer;
• profile (duke përfshirë gardhe dhe stolisje);
• mbulesa dyshemeje;
• materialet e çatisë;
• produktet e konsumit;
• paketimi;
• kabllo dhe tela (këllëf, izolim);
• furnizime mjekësore;
• veshje, ngjitëse.

Përdorime të tjera

Një pjesë e vogël e klorurit të vinilit (rreth 1%) përdoret për prodhimin e kopolimerëve, nga të cilët kombinimet me acetat vinil, klorur viniliden, monomere të serisë akrilike dhe alfa-olefina kanë rëndësi praktike. Lloji i parë i kopolimerëve është më i përhapuri. Këto materiale kanë emrat tregtarë të mëposhtëm:

• vestolite;
• hostalitis;
• winnol;
• lukovil;
• corvik;
• jeon;
• sikron dhe të tjerë.

Ato përdoren për të bërë produkte të tilla si:

• linoleum dhe mbulesa të tjera dyshemeje;
• korniza dritare;
• pllaka përballë;
• lëkurë artificiale;
• film;
• llaqe;
• punët jo të endura.

Toksiciteti

Kloridi vinil i referohet komponimeve shumë të rrezikshme që çojnë në përkeqësim serioz në trupin e njeriut. Substanca është e paqëndrueshme dhe rruga kryesore e hyrjes është inhalimi. Burimi është prodhimi i klorurit të vinilit, PVC dhe produkteve prej tij.

Kloridi vinil shkakton shqetësime në organet dhe sistemet e mëposhtme:

• Depresioni CNS (marramendje, çorientim, koma toksike);
• dëmtimi i indit lidhës dhe enëve të gjakut;
• përkeqësim i funksionit riprodhues;
• efekt kancerogjen (angiosarkoma e mëlçisë zbulohet më shpesh, zhvillohen tumoret dhe lokalizimet e tjera);
• sistemi tretës – hepatiti, kolecistiti, kolengiti, gastriti, ulçera peptike;
• sistemi qarkullues dhe hematopoietik - hipertension, sëmundje koronare të zemrës, eozinofili, trombocitopeni;
• çrregullim i kolesterolit dhe metabolizmit të përgjithshëm;
• efekt mutagjen, formimi i aberacioneve kromozomale;
• frenim i mbrojtjes antimikrobiale, reduktim i forcave imune.

Me ekspozimin e zgjatur (nga gjashtë muaj deri në 3 vjet) të dozave toksike të kësaj substance, shfaqet "sëmundja e klorurit të vinilit". Zhvillimi i tij kalon në 3 faza, të cilat karakterizohen nga karakteristikat e mëposhtme:

1. Dobësi, migrenë, të përziera, anemi, dhimbje të falangave të thonjve të gjymtyrëve, si dhe shkatërrimi i tyrekockat. Kur ndalon ndikimi i dëmshëm, ndryshimet janë të kthyeshme.
2. Inflamacion i nervave periferikë, që rezulton në humbje të ndjeshmërisë; aritmi, dhimbje në zonën e zemrës, shkelje e termoregulimit.
3. Dëmtimi i kujtesës, halucinacione, luhatje të pavullnetshme të syve, imazh i dyfishtë, shqetësim i gjumit, ulje e performancës, dhimbje në stomak, nauze, të vjella, rritje e patologjive të kockave.