Особенности производства винилхлорида
Винилхлорид - органическое вещество, бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, его химическая формула и основные свойства. Промышленное производство винилхлорида, технологическая характеристика процесса его получения. Расчет материального баланса.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.11.2011 |
| Размер файла | 237,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Технологическая характеристика процесса
- 1.1 Общая характеристика процесса
- 1.2 Технологическая схема получения винилхлорида
- 2. Расчетная часть
- 2.1 Расчет материального баланса
- 2.1.1 Расчет ведется по т/ч
- 2.2 Расчет теплового баланса
- Список использованной литературы
Введение
Винилхлорид - органическое вещество; бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, имеющий формулу C2H3Cl и представляющий собой простейшее хлорпроизводное этилена. Вещество является чрезвычайно огне - и взрывоопасным, выделяя при горении токсичные вещества. Винилхлорид - сильный яд, оказывающий на человека канцерогенное, мутагенное и тератогенное действие.
Промышленное производство винилхлорида входит в первую десятку производства крупнейших многотоннажных продуктов основного органического синтеза; при этом почти весь производимый объём используется для дальнейшего синтеза полихлорвинила (ПВХ), мономером которого и является винилхлорид.
По мнению издания The 100 Most Important Chemical Compounds (Greenwood Press, 2007), винилхлорид входит в сотню самых важных химических соединений.
Впервые винилхлорид был получен профессором химии Гиссенского университета Юстусом Либихом в 30-х годах XIX века действием на дихлорэтан спиртового раствора гидроксида калия:
Ученик Либиха французский химик Анри Виктор Реньо в 1835 году подтвердил открытие Либиха, впервые опубликовав об этом статью в издании Annales de chimie et de physique.
Он же впервые обнаружил, что под действием света вещество превращается в белый порошок. Однако, приоритет изобретения поливинилхлорида признаюмт за немецким химиком Эугеном Бауманном, который в 1872 году открыл и описал процесс фотополимеризации винилхлорида.
В 1912 году немецкий химик Фриц Клатте (англ. Fritz Klatte) получил винилхлорид по реакции ацетилена с хлороводородом:
Компания Greisheim Electron, где работал учёный, запатентовала в Германии этот метод и материал, получавшийся в результате полимеризации, однако не смогла найти ему практическое применение. Только в 1933 году после исследований американского учёного Уолдо Симона (англ. Waldo Semon) (1926 год) компанией B. F. Goodrich был получен патент и разработано первое промышленное производство винилхлорида.
До середины XIX века учёные ошибочно считали, что структура винилхлорида описывается формулой C4H3Cl (этилену приписывалась формула C4H4). Только после работ Эмиля Эрленмейера (1862 год), предположившего наличие в этилене двойной связи, учёные пришли к современному представлению о строении винилхлорида. Из русских ученых исследованием полимеризации винилхлорида и возможностей его коммерческого использования занимался Иван Остромысленский (начало XX века). Винилхлорид при нормальных условиях представляет собой бесцветный газ со слабым сладковатым запахом, напоминающим запах хлороформа. Порог ощущения запаха в воздухе составляет приблизительно 3000 частей на миллион. Малорастворим в воде (около 0,95 масс. % при 15-85°С), легко растворим в спирте, хлороформе и дихлорэтане, растворим в диэтиловом эфире.
винилхлорид органическое вещество химический
1. Технологическая характеристика процесса
1.1 Общая характеристика процесса
Получение хлористого винила гидрохлорированием ацетилена.
Гидрохлорированием ацетилена можно проводить в жидкой или газовой фазе. Жидкофазный способ
Жидкофазный способ заключается в пропускании ацетилена и хлористого водорода при 60°С через катализатор (раствор хлористой меди CuCl и хлористого аммония в 12-15% -ной соляной кислоте). Образующийся хлористый винил в смеси с непрореагировавшим ацетиленом, парами воды и хлористым водородом по выходе из реактора поступает в орошаемый водой скруббер для удаления хлористого водорода. Далее паро-газовую смесь промывают охлажденным до - 10° С раствором хлористого кальция; при этом происходит конденсация паров воды. После окончательной осушки газов твердым хлористым кальцием хлористый винил конденсируют, охлаждая его до - 20° С, и в сепараторе отделяют несконденсированный ацетилен, возвращаемый в реактор. При гидрохлорировании ацетилена в газовой фазе в качестве катализатора используют активный уголь, пропитанный солянокислым или водным раствором хлорной ртути 10% от количества угля). Хлорная ртуть реагирует с ацетиленом, образуя промежуточное ртуть-органическое соединение:
При взаимодействии с этим соединением хлористого водорода образуется хлористый винил и регенерируется хлорная ртуть:
Ацетилен, направляемый на гидрохлорирование, предварительно подвергают осушке, а для удаления влаги из катализатора через него перед гидрохлорированием пропускают хлористый водород. Образующаяся соляная кислота стекает, не вымывая сулему из угля.
В процессе гидрохлорирования применяется синтетический высококонцентрированный хлористый водород, который должен быть тщательно очищен от свободного хлора, так как при реакции ацетилена с хлором происходит взрыв. Благодаря применению концентрированного хлористого водорода оборотный ацетилен значительно меньше разбавляется инертными газами; в связи с этим облегчается конденсация хлористого винила и уменьшаются его потери с отходящими газами. Для наиболее полного связывания ацетилена, присутствие которого в продуктах реакции крайне нежелательно, в исходной газовой смеси должен быть избыток хлористого водорода (5-10 объемн. %).
1.2 Технологическая схема получения винилхлорида
Технологическая схема синтеза хлористого винила из ацетилена и хлористого водорода в газовой фазе приведена на рис.1.
Концентрированный ацетилен (97-99% -ный), очищенный от РН3, NH3 и других вредных примесей, компрессором 2 нагнетается в систему под избыточным давлением 0,5 ат и охлаждается до 3 - 5° С в холодильнике 4 рассолом, циркулирующим в межтрубном пространстве. После отделения в сепараторе 5 от сконденсированной влаги ацетилен поступает на окончательную осушку в аппарат 6, заполненный твердой едкой щелочью.
Осушенный ацетилен смешивается с сухим хлористым водородом в смесителе 7. Газовая смесь поступает в трубчатый контактный аппарат в, предварительно нагретый до 110-120° С горячим маслом, циркулирующим в межтрубном пространстве аппарата.
Реакция образования хлористого винила протекает с выделением тепла (26 ккал/моль). Избыточное тепло отводится циркулирующим в межтрубном пространстве контактного аппарата 8 маслом или водой, которые охлаждаются до 70° С в выносном холодильнике (на схеме не показан). По мере старения катализатора температуру процесса постепенно повышают до 180° С.
При повышенных температурах хлорная ртуть начинает возгоняться. Так как у входа в реактор реакция протекает наиболее интенсивно, пары сулемы вместе с исходными газами и продуктами реакции начинают перемещаться вдоль катализаторных труб, а в менее горячей части пары сулемы конденсируются.
В результате этого создается как бы "подвижный фронт" катализатора. При исчерпывании сулемы из активного угля каталитическая. активность понижается и в контактных газах появляется несвязанный ацетилен.
Было предложено 228 для увеличения срока службы катализатора периодически изменять направление движения реакционной смеси на обратное - в этом случае сулема должна была бы перемещаться от одного конца катализаторной трубы к другому, а затем в обратном направлении. Если процесс проводить при температурах до 120° С, потери сулемы в значительной мере уменьшаются.
Появление в контактных газах свободного ацетилена указывает на значительное понижение активности катализатора и на необходимость замены его свежим. Выгрузка отработанного катализатора из контактного аппарата производится пневматически - путем отсасывания через гибкий шланг, присоединенный к вакуумсборнику, через систему циклонов и сепараторов.
В контактном аппарате 8, кроме основной реакции гидрохлорирования, протекают и побочные реакции, в частности образование несимметрического дихлорэтана в результате присоединения хлористого водорода к хлористому винилу по правилу Марковникова:
В результате гидратации ацетилена образуется также некоторое количество ацетальдегида. Поэтому в контактных газах, содержащих примерно 93 вес. % хлористого винила, 5 вес. % хлористого водорода и 0,5 вес. % ацетилена, присутствует 0,3 вес. % паров несимметрического дихлорэтана и 0,3 вес. % ацетальдегида.
Эта смесь для удаления хлористого водорода поступает в орошаемый водой насадочный скруббер 9 из углеродистой стали, футерованный изнутри поливинилхлоридом. В скруббере 10, орошаемом 40% -ным раствором щелочи, из газов удаляется двуокись углерода.
После щелочной промывки контактный газ охлаждается до - 10° С рассолом, (температура рассола - 30° С) в холодильнике 11, где происходит вымораживание большей части влаги, и поступает в осушитель 12, заполненный твердой кусковой щелочью. Образующийся раствор щелочи периодически отводится из нижней части осушителя и используется для промывки газов в скруббере 10. В осушителе 12 контактный газ полностью очищается от влаги и большей части ацетальдегида. Очистку хлористого винила от дихлорэтана и остатков ацетальдегида проводят путем дистилляции в тарельчатой колонне 13, орошаемой жидким хлористым винилом, охлажденным до - 30° С. Кубовая жидкость из колонны 13 может быть использована как растворитель.
2. Расчетная часть
2.1 Расчет материального баланса
2.1.1 Расчет ведется по т/ч
В процессе гидрохлорирования протекает следующая реакция:
CHCH+HClCH2=CHCl
Производительность винилхлорида 80 000 т/г.
Рассчитаем массы веществ участвующих в реакции:
mHCl:, х=46720 т/ч., mCHCH, х=33280 т/ч.
С учетом степени превращения
х== 33959,2 т/ч.
Остаток:
33959,2-33280=679,2 т/ч., mН2О : CH, х=23040 т/ч.
mдихлорэтана=33959,2*0,50=12095.05 т/ч.
mацетальдегида=33959,2**0,50=10944.75 т/ч.
|
Приход т/ч |
Расход т/ч |
|||
|
СН СН |
33959,2 |
CH2=CHCl |
80000 |
|
|
НСl |
46720 |
СН СН |
679.2 |
|
|
H20 |
23040 |
C2H4Cl2 |
7257.03 |
|
|
C2H4O |
10944.75 |
|||
|
Итого |
Итого |
103719 |
2.2 Расчет теплового баланса
Температура при входе 1600 С на выходе 2200С
По закону сохранения энергии:
1. Рассчитываем:
Qацетилена=33959,2*1,72*160=9345571,84 кДж.
Q НСl =46720*2.43*160=18164736 кДж.
Qх. р. =-Hx. p=112,4 кДж.
Qприхода=9345571,84+18164736+112,4=19100420,24 кДж.
1. Определяем:
=679,2*2,43*220=363100,32 кДж.
=80000*1,47*220=2587200 кДж.
= 363100,32+2587200=2950300,32 кДж.
=19100420,24-2950300,32=16150119,92 кДж.
|
Приход кДж |
Расход кДж |
|||
|
СН СН |
9345571,84 |
CH2=CHCl |
363100,32 |
|
|
НСl |
18164736 |
СН СН |
2587200 |
|
|
Потери: |
16150119,92 |
|||
|
Итого |
19100420,24 |
Итого |
19100420,24 |
Список использованной литературы
1. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. - М.: Химия, 1968. - 848 с.
2. Капкин В.Д. Технология органического синтеза / В.Д. Капкин, Г.А. Савинецкая, В.И. Чапурин. - М.: Химия, 1987. - 400 с.
3. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. - М.: Химия, 1988. - 457 с.
4. Барон Н.М. Краткий справочник физико-химических величин / Н.М. Барон, А.М. Пономарева, А.А. Равдель, З.Н. Тимофеева. - М.: Аз-book, 2009. - 240 с.
Приложения
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
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Промышленные методы получения винилхлорида. Принципиальная схема прямого хлорирования этилена и ректификация дихлорэтана. Блок-схема получения винилхлорида из этана. Годовая производительность винилхлорида. Расчет на прочность корпуса, стенки обечайки.
курсовая работа [287,3 K], добавлен 11.05.2012Способы получения винилхлорида. Выбор метода производства, его стадии и описание технологической схемы. Характеристика сырья и готового продукта. Устройство и принцип действия основного аппарата, вспомогательное оборудование. Охрана окружающей среды.
курсовая работа [176,3 K], добавлен 08.01.2012Теоретические основы процесса ректификации, их методы расчетов и виды колонн ректификации. Проектирование стадии ректификации винилхлорида производительностью 300000 т/год по готовому продукту. Характеристика опасных и вредных производственных факторов.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 16.01.2014Сущность комбинированного и сбалансированного методов получения винилхлорида. Каталитическое гидрохлорирование ацетилена. Технология получения дихлорэтана путем прямого хлорирования. Классификация вторичных энергетических ресурсов промышленности.
курсовая работа [548,0 K], добавлен 30.04.2012Поливинилхлорид (ПВХ) - термопластичный материал, получаемый полимеризацией винилхлорида, хлорзамещенного этилена. Процессы переработки, хранения и эксплуатации полимера. Производство ПВХ в массе, его физико-механические свойства и методы получения.
курсовая работа [842,0 K], добавлен 20.11.2010Физические и химические свойства изооктана, основные промышленные способы его производства гидрогенизацией диизобутилена над никелевым, медно-хромовым и другими катализаторами. Технологическая схема процесса производства и расчет материального баланса.
курсовая работа [263,5 K], добавлен 25.08.2010Методы получения соляной кислоты. Характеристика основного и вспомогательного сырья. Физико-химические характеристики стадий процесса. Характеристика абсорберов хлороводорода. Расчет материального баланса производства синтетической соляной кислоты.
курсовая работа [835,1 K], добавлен 17.11.2012Серная кислота: физико-химические свойства и применение. Характеристика исходного сырья. Технологическая схема производства серной кислоты контактным способом. Расчет материального баланса процесса. Тепловой баланс печи обжига колчедана в кипящем слое.
курсовая работа [520,8 K], добавлен 10.06.2015Химическая формула и вид молекулы полиэтилена. Характеристика материала и изделия по назначению. Толщина пленки различных марок. Усадка и предельные отклонения. Технологическая схема установки для производства пленки рукавным методом с приемкой вверх.
реферат [847,2 K], добавлен 10.02.2014Выбор и обоснование способа производства изделия из полиэтилена низкого давления, характеристика основного и вспомогательного оборудования. Технологическая схема производства. Расчет количества сырья и материалов. Составление материального баланса.
дипломная работа [2,2 M], добавлен 26.03.2012
