Vinyl klorida (vinil klorida): sifat, formula, pengeluaran perindustrian di Rusia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-02 14:00

Vinyl klorida ialah salah satu terbitan termudah asetilena yang diperoleh dengan menambahkan hidrogen klorida. Jenis utama tindak balas kimia di mana bahan ini terlibat ialah proses pempolimeran. Produk akhir - PVC - digunakan secara meluas dalam semua bidang aktiviti manusia. Proses pembuatan kompaun dan derivatifnya disertai dengan pembebasan bahan meruap, yang mempunyai kesan toksik yang kuat pada tubuh manusia.

Perihalan Umum

Vinyl klorida (vinil klorida) adalah salah satu sebatian kimia yang paling banyak digunakan kerana ia adalah bahan mentah untuk pengeluaran PVC. Bahan ini pertama kali diperoleh oleh Liebig pada tahun 1830 di Jerman daripada dichloroethane dan kalium karbonat alkohol. Selepas 42 tahun, seorang lagi ahli kimia Jerman, Eugen Baumann, menarik perhatian kepada fakta bahawa apabila disimpan dalam cahaya, kepingan mula memendakan daripada vinil klorida. Saintis ini dianggap sebagai penemu polivinil klorida.

Pada mulanya, kompaun ini tidak menimbulkan minat di kalangan peniaga dan pengeluar produk kimia. Pengeluarannya pada skala perindustrianbermula pada tahun 30-an. Abad XX.

Formula empirik untuk vinil klorida ialah: C₂H_{3Cl. Formula struktur ditunjukkan dalam rajah di bawah.}

Di bawah keadaan biasa, vinil klorida ialah gas tidak berwarna, tetapi memandangkan takat didihnya ialah -13 ° C, ia biasanya dikendalikan dalam keadaan cecair.

Sifat kimia vinil klorida

Tindak balas utama yang wujud dalam bahan ini ialah:

• Pempolimeran.
• Penggantian pada ikatan karbon-klorin. Proses ini menghasilkan alkoholat dan ester vinil. Atom klorin digantikan dengan kehadiran pemangkin: halida, paladium dan garam logam lain. Jika alkohol digunakan sebagai pelarut, maka ester akan disintesis.
• Pengoksidaan dengan oksigen dalam fasa gas. Hasil tindak balas ini ialah formil klorida, karbon monoksida, asid hidroklorik dan asid formik. Pengoksidaan lengkap diperhatikan dengan penyertaan mangkin kob alt kromit atau dalam larutan akueus menggunakan permanganat kalium. Tindak balas dengan ozon dalam keadaan cecair dan gas vinil klorida membawa kepada pembentukan formil klorida dan asid formik. Pembakaran spontan menghasilkan karbon monoksida, asid hidroklorik dan fosgen toksik (dalam jumlah yang kecil).
• Tindak balas tambahan. Untuk mendapatkan trichloroethane, yang digunakan sebagai pelarut, tindak balas penambahan klorin dilakukan: dengan mekanisme ionik (dalam fasa cecair, tanpa cahaya, menggunakan mangkin berdasarkan logam peralihan) atau oleh radik altindak balas (pada suhu tinggi). Produk vinil klorida yang berguna juga disintesis oleh pemangkinan asid dan penghidrogenan.
• Photodissociation. Di bawah tindakan cahaya dengan panjang gelombang 193 nm, kumpulan HCl dan Cl dipisahkan daripada molekul vinil klorida.
• Pyrolysis. Vinyl klorida lebih tahan terhadap penguraian terma daripada haloalkana lain jenis ini. Pirolisis bermula pada 550°C. Pada 680°C, hasil asetilena, asid hidroklorik, kloroprena, dan vinilasetilena adalah kira-kira 35%. Dengan adanya air, vinil klorida akan menghakis besi, keluli dan aluminium dengan membebaskan HCl.

Tindak balas pempolimeran

Monomer vinil klorida boleh wujud untuk masa yang lama dalam keadaan biasa. Kemunculan radikal akibat tindak balas foto atau termokimia membawa kepada pengaktifan pempolimeran.

Proses ini berlaku dalam 3 peringkat dan ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Ciri fizikal

Sifat fizikal utama sebatian dalam keadaan normal adalah seperti berikut:

• berat molekul – 62, 499;
• takat lebur - 119 K;
• takat didih - 259 K;
• kapasiti haba dalam keadaan cecair – 84 J/(mol∙K);
• tekanan wap pada 0 °C - 175 kPa;
• Kelikatan pada -20 °C – 0.272 mPa∙s;
• had rendah letupan - 8.6% (mengikut volum);
• suhu pencucuhan automatik - 745 K.

Bahan tersebut mempunyai keterlarutan yang baik dalam hidrokarbon,minyak, alkohol, cecair organik; hampir tidak bercampur dengan air.

Terima

Terdapat beberapa cara perindustrian untuk mendapatkan vinil klorida:

• akibat tindak balas asid hidroklorik dengan asetilena;
• daripada etilena dan klorin (pengklorinan terus etilena, mendapatkan etilena diklorida, pirolisisnya kepada vinil klorida);
• etilena oksiklorinan;
• kaedah gabungan (pengklorinan langsung, pirolisis etilena diklorida, oksiklorinasi) - proses keseimbangan etilena dan klorin tanpa pembentukan atau penggunaan asid hidroklorik.

Pada masa ini, pilihan terakhir adalah yang paling biasa dan kos efektif. Jumlah vinil klorida yang diperolehi oleh teknologi ini adalah lebih daripada 95% daripada jumlah pengeluaran dunia. Kimia tindak balas ditunjukkan dalam rajah di bawah.

Keseluruhan isipadu asid, yang diperoleh semasa pirolisis etilena diklorida, digunakan sebagai bahan mentah dalam peringkat pengeluaran seterusnya (oksiklorinan). Produk yang terhasil disucikan melalui penyulingan, produk sampingan digunakan dalam penghasilan pelarut atau dikitar semula.

Pengeluaran di Rusia

Di Rusia, pengeluaran vinil klorida daripada asetilena dijalankan di perusahaan berikut:

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

Atas dasar etilena, sintesis bahan dijalankan dalam organisasi seperti:

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

Sintesis daripada asetilena dianggap sebagai teknologi usang. Menggunakan etilena sebagai bahan suapan mempunyai kelebihan berikut:

• bahan mentah yang lebih murah dan mampu milik;
• hasil tinggi produk siap;
• kuasa rendah dan penggunaan air;
• kemungkinan membina barisan pengeluaran kapasiti tinggi.

Kaedah ini telah digunakan oleh pengeluar terkemuka dunia selama lebih 40 tahun. Arah utama yang menjanjikan untuk pembangunan pengeluaran industri vinil klorida di Rusia ialah pengenalan kapasiti baharu, peralihan kepada bahan mentah etana, penyebaran teknologi oksiklorinasi berbantukan oksigen dan pembangunan industri berkaitan untuk penjualan soda kaustik, yang dibentuk sebagai hasil sampingan.

Permohonan

Sebahagian besar vinil klorida yang dihasilkan digunakan untuk membuat polivinil klorida (PVC). Menurut statistik, lebih daripada 50% pengeluaran polimer ini adalah di Asia.

Polyvinyl chloride ialah bahan yang paling serba boleh daripada semua polimer. Ia boleh digunakan untuk menghasilkan kedua-dua struktur bangunan tegar (paip, pelapisan dinding luaran, profil) danproduk elastik (wayar, kabel, bahan bumbung). Tidak seperti bahan polimer lain, polivinil klorida di bawah pengaruh sinar ultraviolet, pengoksidaan dan hidrokarbon cecair bukan sahaja terurai, tetapi juga sebahagian rantai polimer silang silang. Sifat ini dikaitkan dengan kehadiran atom klorin dalam struktur sebatian. Daya saing PVC yang tinggi juga dijelaskan oleh harganya yang rendah.

PVC digunakan untuk membuat produk berikut (dalam susunan menurun volum pengeluaran):

• paip dan kelengkapannya;
• siding;
• tingkap, pintu;
• profil (termasuk pagar dan geladak);
• penutup lantai;
• bahan bumbung;
• produk pengguna;
• pembungkusan;
• kabel dan wayar (sarung, penebat);
• bekalan perubatan;
• salutan, pelekat.

Kegunaan lain

Sebilangan kecil vinil klorida (kira-kira 1%) digunakan untuk menghasilkan kopolimer, yang mana gabungan dengan vinil asetat, vinilida klorida, monomer siri akrilik dan alfa-olefin adalah kepentingan praktikal. Jenis kopolimer pertama adalah yang paling meluas. Bahan ini mempunyai nama dagangan berikut:

• vestolite;
• hostalitis;
• winnol;
• lukovil;
• corvik;
• jeon;
• sikron dan lain-lain.

Ia digunakan untuk membuat produk seperti:

• linoleum dan penutup lantai lain;
• bingkai tingkap;
• menghadap jubin;
• kulit tiruan;
• filem;
• varnis;
• bukan tenunan.

Ketoksikan

Vinyl klorida merujuk kepada sebatian yang sangat berbahaya yang membawa kepada kemerosotan serius dalam tubuh manusia. Bahannya tidak menentu dan laluan utama kemasukan adalah penyedutan. Sumbernya ialah pengeluaran vinil klorida, PVC dan produk daripadanya.

Vinyl klorida menyebabkan gangguan pada organ dan sistem berikut:

• Kemurungan CNS (pening, kekeliruan, koma toksik);
• kerosakan pada tisu penghubung dan saluran darah;
• kemerosotan fungsi pembiakan;
• kesan karsinogenik (angiosarcoma hati paling kerap dikesan, tumor dan penyetempatan lain berkembang);
• sistem penghadaman – hepatitis, kolesistitis, kolangitis, gastritis, ulser peptik;
• sistem peredaran darah dan hematopoietik - hipertensi, penyakit jantung koronari, eosinofilia, trombositopenia;
• gangguan kolesterol dan metabolisme umum;
• kesan mutagenik, pembentukan penyimpangan kromosom;
• perencatan perlindungan antimikrob, mengurangkan daya imun.

Dengan pendedahan berpanjangan (dari enam bulan hingga 3 tahun) dos toksik bahan ini, "penyakit vinil klorida" berlaku. Perkembangannya melalui 3 peringkat, yang dicirikan oleh ciri-ciri berikut:

1. Lemah, migrain, loya, anemia, sakit pada falang kuku anggota badan, serta kemusnahannyatulang. Apabila pengaruh berbahaya berhenti, perubahan boleh diterbalikkan.
2. Radang saraf periferi, mengakibatkan kehilangan sensasi; aritmia, sakit di kawasan jantung, pelanggaran termoregulasi.
3. Kerosakan ingatan, halusinasi, turun naik mata secara tidak sengaja, imej berganda, gangguan tidur, penurunan prestasi, sakit perut, loya, muntah, peningkatan dalam patologi tulang.