Vinyl chloride (vinyl chloride): mga katangian, formula, pang-industriyang produksyon sa Russia

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2024-01-02 14:03

AngVinyl chloride ay isa sa pinakasimpleng derivatives ng acetylene na nakuha sa pamamagitan ng pagdaragdag ng hydrogen chloride. Ang pangunahing uri ng mga reaksiyong kemikal kung saan kasangkot ang sangkap na ito ay ang proseso ng polimerisasyon. Ang huling produkto - PVC - ay malawakang ginagamit sa lahat ng larangan ng aktibidad ng tao. Ang proseso ng pagmamanupaktura ng compound at ang mga derivatives nito ay sinamahan ng paglabas ng mga pabagu-bagong substance, na may malakas na nakakalason na epekto sa katawan ng tao.

Pangkalahatang Paglalarawan

Ang Vinyl chloride (vinyl chloride) ay isa sa pinakamalawak na ginagamit na compound ng kemikal dahil ito ang hilaw na materyal para sa paggawa ng PVC. Ang sangkap na ito ay unang nakuha ng Liebig noong 1830 sa Germany mula sa dichloroethane at alcoholic potassium carbonate. Pagkaraan ng 42 taon, ang isa pang Aleman na chemist, si Eugen Baumann, ay nakakuha ng pansin sa katotohanan na kapag nakaimbak sa liwanag, ang mga natuklap ay nagsisimulang mamuo mula sa vinyl chloride. Ang scientist na ito ay itinuturing na nakatuklas ng polyvinyl chloride.

Sa una, ang tambalang ito ay hindi nakapukaw ng anumang interes sa mga mangangalakal at mga tagagawa ng mga produktong kemikal. Ang produksyon nito sa isang pang-industriya na sukatnagsimula noong 30s. XX siglo.

Ang empirical formula para sa vinyl chloride ay: C₂H_{3Cl. Ang structural formula ay ipinapakita sa figure sa ibaba.}

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon, ang vinyl chloride ay isang walang kulay na gas, ngunit dahil ang boiling point nito ay -13 ° C, karaniwan itong hinahawakan sa isang likidong estado.

Mga kemikal na katangian ng vinyl chloride

Ang mga pangunahing reaksyon na likas sa sangkap na ito ay:

• Polymerization.
• Pagpalit sa carbon-chlorine bond. Ang prosesong ito ay gumagawa ng mga alcoholate at vinyl esters. Ang chlorine atom ay pinapalitan sa pagkakaroon ng mga katalista: halides, palladium at mga asing-gamot ng iba pang mga metal. Kung ang alkohol ay ginagamit bilang mga solvent, ang mga ester ay synthesize.
• Oxidation na may oxygen sa gas phase. Ang mga produkto ng reaksyong ito ay formyl chloride, carbon monoxide, hydrochloric acid at formic acid. Ang kumpletong oksihenasyon ay sinusunod sa pakikilahok ng isang cob alt chromite catalyst o sa isang may tubig na solusyon gamit ang potassium permanganate. Ang reaksyon sa ozone sa likido at gas na estado ng vinyl chloride ay humahantong sa pagbuo ng formyl chloride at formic acid. Ang kusang pagkasunog ay gumagawa ng carbon monoxide, hydrochloric acid at nakakalason na phosgene (sa maliliit na halaga).
• Mga karagdagang reaksyon. Upang makakuha ng trichloroethane, na ginagamit bilang isang solvent, ang reaksyon ng pagdaragdag ng klorin ay isinasagawa: sa pamamagitan ng mekanismo ng ionic (sa likidong bahagi, sa kawalan ng liwanag, gamit ang isang katalista batay sa mga metal na transisyon) o ng radikalmga reaksyon (sa mataas na temperatura). Ang mga kapaki-pakinabang na produkto ng vinyl chloride ay na-synthesize din sa pamamagitan ng acid catalysis at hydrogenation.
• Photodissociation. Sa ilalim ng pagkilos ng liwanag na may wavelength na 193 nm, ang mga pangkat ng HCl at Cl ay nahahati mula sa molekula ng vinyl chloride.
• Pyrolysis. Ang vinyl chloride ay mas lumalaban sa thermal decomposition kaysa sa iba pang mga haloalkanes ng ganitong uri. Nagsisimula ang pyrolysis sa 550°C. Sa 680°C, ang ani ng acetylene, hydrochloric acid, chloroprene, at vinylacetylene ay humigit-kumulang 35%. Sa pagkakaroon ng tubig, ang vinyl chloride ay magwawasak ng bakal, bakal, at aluminyo sa pamamagitan ng pagpapakawala ng HCl.

Reaksyon ng polimerisasyon

Vinyl chloride monomer ay maaaring umiral nang mahabang panahon sa ilalim ng normal na mga kondisyon. Ang paglitaw ng mga radical bilang resulta ng photo- o thermochemical reactions ay humahantong sa pag-activate ng polymerization.

Ang prosesong ito ay nagaganap sa 3 yugto at ipinapakita sa figure sa ibaba.

Mga katangiang pisikal

Ang pangunahing pisikal na katangian ng tambalan sa ilalim ng normal na mga kondisyon ay ang mga sumusunod:

• molecular weight – 62, 499;
• melting point - 119 K;
• boiling point - 259 K;
• kapasidad ng init sa estadong likido – 84 J/(mol∙K);
• presyon ng singaw sa 0 °C - 175 kPa;
• Lagkit sa -20 °C – 0.272 mPa∙s;
• mas mababang limitasyon sa paputok - 8.6% (ayon sa volume);
• temperatura ng auto-ignition - 745 K.

Ang substance ay may mahusay na solubility sa hydrocarbons,mga langis, alkohol, mga organikong likido; halos hindi nahahalo sa tubig.

Matanggap

May ilang pang-industriya na paraan para makakuha ng vinyl chloride:

• bilang resulta ng reaksyon ng hydrochloric acid na may acetylene;
• mula sa ethylene at chlorine (direktang chlorination ng ethylene, pagkuha ng ethylene dichloride, pyrolysis nito sa vinyl chloride);
• ethylene oxychlorination;
• pinagsamang paraan (direktang chlorination, pyrolysis ng ethylene dichloride, oxychlorination) - isang proseso ng equilibrium ng ethylene at chlorine nang walang pagbuo o pagkonsumo ng hydrochloric acid.

Sa kasalukuyan, ang huling opsyon ang pinakakaraniwan at cost-effective. Ang halaga ng vinyl chloride na nakuha ng teknolohiyang ito ay higit sa 95% ng kabuuang produksyon ng mundo. Ang chemistry ng mga reaksyon ay ipinapakita sa figure sa ibaba.

Ang buong dami ng acid, na nakukuha sa panahon ng pyrolysis ng ethylene dichloride, ay ginagamit bilang isang hilaw na materyal sa susunod na yugto ng produksyon (oxychlorination). Ang resultang produkto ay dinadalisay sa pamamagitan ng distillation, ang mga by-product ay ginagamit sa paggawa ng mga solvent o nire-recycle.

Produksyon sa Russia

Sa Russia, ang paggawa ng vinyl chloride mula sa acetylene ay isinasagawa sa mga sumusunod na negosyo:

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

Sa batayan ng ethylene, ang synthesis ng isang substance ay isinasagawa sa mga organisasyon tulad ng:

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

Ang Synthesis mula sa acetylene ay itinuturing na hindi na ginagamit na teknolohiya. Ang paggamit ng ethylene bilang feedstock ay may mga sumusunod na pakinabang:

• mas mura at mas abot-kayang hilaw na materyales;
• mataas na ani ng tapos na produkto;
• mababang kuryente at pagkonsumo ng tubig;
• posibilidad ng pagbuo ng mataas na kapasidad na mga linya ng produksyon.

Ang paraang ito ay ginamit ng mga nangungunang tagagawa sa mundo sa loob ng mahigit 40 taon. Ang mga pangunahing promising na direksyon para sa pagpapaunlad ng pang-industriyang produksyon ng vinyl chloride sa Russia ay ang pagpapakilala ng mga bagong kapasidad, ang paglipat sa ethane feedstock, ang pagkalat ng oxygen-assisted oxychlorination na teknolohiya at ang pagbuo ng mga kaugnay na industriya para sa pagbebenta ng caustic soda, na kung saan ay nabuo bilang isang by-product.

Application

Ang karamihan ng ginawang vinyl chloride ay ginagamit para gumawa ng polyvinyl chloride (PVC). Ayon sa istatistika, higit sa 50% ng produksyon ng polymer na ito ay nasa Asia.

Ang Polyvinyl chloride ay ang pinaka versatile na materyal sa lahat ng polymer. Maaari itong magamit upang makagawa ng parehong matibay na istruktura ng gusali (mga tubo, panlabas na cladding sa dingding, mga profile) atnababanat na mga produkto (mga wire, cable, materyales sa bubong). Hindi tulad ng iba pang mga polymeric na materyales, ang polyvinyl chloride sa ilalim ng impluwensya ng ultraviolet rays, oksihenasyon at likidong hydrocarbons ay hindi lamang nabubulok, kundi pati na rin ang bahagyang cross-link na mga polymer chain. Ang pag-aari na ito ay nauugnay sa pagkakaroon ng mga chlorine atoms sa istraktura ng compound. Ang mataas na competitiveness ng PVC ay ipinaliwanag din sa mababang presyo nito.

PVC ay ginagamit upang gawin ang mga sumusunod na produkto (sa pababang pagkakasunud-sunod ng dami ng produksyon):

• mga tubo at mga kabit ng mga ito;
• siding;
• windows, doors;
• profiles (kabilang ang mga bakod at decking);
• mga panakip sa sahig;
• mga materyales sa bubong;
• produkto ng consumer;
• packaging;
• mga cable at wire (sheath, insulation);
• mga gamit pangmedikal;
• coatings, adhesives.

Iba pang gamit

Ang isang maliit na bahagi ng vinyl chloride (mga 1%) ay ginagamit upang makagawa ng mga copolymer, kung saan ang mga kumbinasyon na may vinyl acetate, vinylidene chloride, acrylic series monomers at alpha-olefins ay praktikal na kahalagahan. Ang unang uri ng copolymers ay ang pinaka-laganap. Ang mga materyales na ito ay may mga sumusunod na pangalan ng kalakalan:

• vestolite;
• hostalitis;
• winnol;
• lukovil;
• corvik;
• jeon;
• sikron at iba pa.

Ginagamit ang mga ito sa paggawa ng mga produkto gaya ng:

• linoleum at iba pang panakip sa sahig;
• window frame;
• nakaharap sa mga tile;
• faux leather;
• pelikula;
• barnis;
• nonwovens.

Toxicity

Ang Vinyl chloride ay tumutukoy sa lubhang mapanganib na mga compound na humahantong sa malubhang pagkasira sa katawan ng tao. Ang sangkap ay pabagu-bago ng isip at ang pangunahing ruta ng pagpasok ay paglanghap. Ang pinagmulan ay ang produksyon ng vinyl chloride, PVC at mga produkto mula rito.

Vinyl chloride ay nagdudulot ng mga kaguluhan sa mga sumusunod na organ at system:

• CNS depression (pagkahilo, disorientation, toxic coma);
• pinsala sa connective tissue at mga daluyan ng dugo;
• pagkasira ng reproductive function;
• carcinogenic effect (angiosarcoma ng atay ay kadalasang natutukoy, nagkakaroon ng mga tumor at iba pang lokalisasyon);
• sistema ng panunaw – hepatitis, cholecystitis, cholangitis, gastritis, peptic ulcer;
• circulatory at hematopoietic system - hypertension, coronary heart disease, eosinophilia, thrombocytopenia;
• gulo ng kolesterol at pangkalahatang metabolismo;
• mutagenic effect, pagbuo ng mga chromosomal aberrations;
• pagpigil sa proteksyong antimicrobial, nabawasan ang immune forces.

Sa matagal na pagkakalantad (mula anim na buwan hanggang 3 taon) ng mga nakakalason na dosis ng sangkap na ito, nangyayari ang "vinyl chloride disease". Ang pag-unlad nito ay dumaan sa 3 yugto, na nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na tampok:

1. Kahinaan, sobrang sakit ng ulo, pagduduwal, anemya, pananakit ng mga phalanges ng kuko ng mga paa, pati na rin ang kanilang pagkasirabuto. Kapag huminto ang mapaminsalang impluwensya, mababawi ang mga pagbabago.
2. Pamamaga ng peripheral nerves, na nagreresulta sa pagkawala ng pandamdam; arrhythmia, pananakit sa bahagi ng puso, paglabag sa thermoregulation.
3. Paghina ng memorya, mga guni-guni, hindi sinasadyang pagbabagu-bago ng mata, dobleng imahe, pagkagambala sa pagtulog, pagbaba ng pagganap, pananakit ng tiyan, pagduduwal, pagsusuka, pagtaas ng mga pathology ng buto.