СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛИДЕНХЛОРИДА Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

К.О. Кузнецова

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННОГО СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ ВИНИЛИДЕНХЛОРИДА

В статье предлагается усовершенствованный вариант технологии получения винилиденхлорида дегидрохлорированием 1,1,2-трихлор-этана путем замены исходного сырья.

Ключевые слова: винилиденхлорид, 1,1-дихлрэтилен, 1,1,2-три-хлорэтан (ТХЭ), дегидрохлорирование, известковое молоко, гидроксид кальция.

Винилиденхлорид, также называемый 1,1-дихлорэтиленом, в настоящее время широко используется в производстве полимеров и сополимеров, имеющих высокий спрос. Основное применение винилиденхлорида - получение поливинилиденхлорида и сополимеров с акрилонитрилом, винилхлоридом и бутадиеном [1, с.89].

Поливинилиденхлорид и сополимер винилиденхлорида с винилхлоридом обладают отличными барьерными свойствами. Их избирательная и низкая газо- и паропроницаемость, безопасность для здоровья человека и совместимость с продуктами питания послужили причиной мирового спроса в производстве упаковочных материалов для пищевой и фармацевтической промышленности. Материалы на основе ви-нилиденхлорида не пропускают кислород, диоксид углерода, пары воды, жиры и ароматические вещества, поэтому их часто используют для защиты мясных и молочных продуктов, а также лекарств, которые чувствительны к влажности [2].

Существует два главных промышленных методов синтеза винилиденхлорида: термическое газофазное дегидрохлорирование 1,1,2-трихлорэтана в присутствии гетерогенного катализатора и жидкофазное омыление под действием щелочных агентов. Метод высокотемпературного газофазного разложения ТХЭ не находит широкого практического применения из-за невысокой селективности реакции и выхода целевого продукта [1, с.87]. Основную долю всего производимого винилиденхлорида получают по технологии омыления в жидкой фазе. Процесс образования винилиденхлорида заключается во взаимодействии 1,1,2-трихлорэтана и известкового молока по схеме:

Дегидрохлорирование 1,1,2-трихлорэтана гидроксидом кальция осуществляют непрерывным методом при температурах 75-105 оС в каскаде, состоящим из двух реакторов. Аппараты оснащены барботиру-ющим устройством для перемешивания и обогрева реакционной среды острым паром и надреакторной насадочной колонной. Последний элемент установлен в целях стабилизации выделяющихся паров дихлор-этилена в процессе синтеза.

Основными достоинствами существующей технологии синтеза в жидкой фазе являются:

1. Высокие технико-экономические показатели процесса дегидрохлорирования: степень конверсии 99,8%; выход 99%; селективность 99,2%;

2. Простота конструкции основного аппарата синтеза;

3. Проведение процесса в широком интервале высоких температур (75-105 оС) без образования взрывоопасных хлорацетиленов;

Основными недостатками являются:

1. Образование жидких отходов в достаточно большом количестве (сточные воды, которые содержат неутилизируемый хлористый кальций и гидроксид кальция);

2. В процессе синтеза возможно образование азеотропной смеси ТХЭ-вода, выкипающая при температуре 86 оС.

Перечисленные недостатки производства обуславливают необходимость улучшения технологии получения винилиденхлорида. Существует множество способов получения продукта, которые позволяют решить данные проблемы путем замены известкового молока. Например, описанный в патенте ЯШ291850

© К.О. Кузнецова, 2022.

Научный руководитель: Мохов Владимир Михайлович - доктор химических наук, доцент, Волгоградский государственный технический университет, Россия.

[3] способ синтеза винилиденхлорида предлагает использование в качестве дегидрохлорирующего агента раствор гидроксида четвертичной аммониевой соли, получаемый электролизом раствора диметил-Р или у-хлордипропенил аммоний хлорида. С одной стороны, применение гидроксида аммониевой соли позволяет снизить температуры синтеза до 40-60 оС и предотвратить образование азеотропной смеси и неутилизиру-емых сточных вод, с другой - является экономически невыгодным по причине сложного строения аммониевой соли и, как следствие, его высокой стоимости. При использовании более дешевого реагента - гидроксида натрия, как предлагается в патентах SU 1127881 [4] и GB1464356 [5], отработанную щелочь, содержащую хлористый натрий, можно отправить на электролиз для получения хлора и NaOH. Однако, данный способ является взрывоопасным вследствие протекания процесса глубокого дегидрохлорирования ви-нилиденхлорида и неизбежного образования хлорацетиленов.

В дополнение, на предприятиях, где производят винилиденхлорид существует проблема образования значительного количества промышленных хлорорганических отходов при синтезе хлорированных производных этана (исходного сырья - ТХЭ, винилхлорида и др.).

В целях усовершенствования технологии, а также улучшения экономических и экологических показателей производства винилиденхлорида предлагается использование в качестве исходного сырья компаундированного трихлорэтана. Компаундированный трихлорэтан представляет собой смесь, состоящую из очищенного ТХЭ и ТХЭ, полученного при хлорировании абгазов хлористого винила, в процентном соотношении 75:25 [6].

Выбросы абгазов винилхлорида в атмосферу оказывают негативное воздействие на окружающую среду и жизнедеятельность человека. Установлена канцерогенность хлористого винила, поэтому утилизация абгазов является необходимым мероприятием, который требует больших капиталовложений на его перевозку и дальнейшее обезвреживание.

Таким образом, при использовании предложенного способа производства основного продукта решается одна из основных проблем - это уменьшение производимых промышленных отходов за счет их повторного использования. Кроме того, повышается экономический показатель производства. Использование компаундированного трихлорэтана позволит снизить затраты на утилизацию абгазного винилхло-рида и использование технического винилхлорида на получение исходного сырья для омыления.

Библиографический список:

1. Муганлинский, Ф. Ф. Химия и технология галогенорганических соединений / Ф. Ф. Муганлинский, Ю. А. Трегер, М. М. Люшин. - Москва : Химия, 1991. - 272 с.

2. Мировое производство поливинилиденхлорида [Электронный ресурс] - Режим доступа : http://www.chem-market.info/ru/home/article/1920/ (дата обращения 24.02.2022).

3. Пат. 2291850 Российская Федерация, МПК C 07 C 17/25, С 07 С 21/08. Способ получения винилиденхлорида / С. С. Шаванов, И. Х. Бикбулатов, Н. А. Быковский, Н. Б. Садыков, Н. Н. Фанакова, А. А. Исламутдинова, Л. Р. Музафарова ; заявитель и патентообладатель Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный нефтяной технический университет". - № 2005132702/04 ; заявл. 24.10.2005 ; опубл. 20.01.2007, Бюл. № 2

4. Авторское свидетельство СССР №1127881, МПК С 07 С 21/08, С 07 С 17/34. Способ получения хлористого винилидена / Т. В. Шутенкова, Г. А. Толстиков, С. С. Шаванов, Г.А. Викторов,И. Х. Бикбулатов, Е. В. Шурупов, А. С. Исханов, Ю. Д. Морозов, С. Р. Рафиков, Е. Н. Денисов ; заявитель и патентообладатель Институт химии Башкирского филиала АН СССР и Стерлимакское производственное объединение «Каустик» ; заявл. 21.01.1981 ; опубл. 07.12.1984.

5. Пат. 1464356 Великобритания, МПК C 07 C 21/08. Процесс очистки винилиденхлорида / Рене Валрейвенс, Андре Девос ; заявитель и патентообладатель Солвей. - № 32255/75 ; заявл. 01.08.1975 ; опубл. 09.02.1977

6. Пат. 2288909 Российская Федерация, МПК C 07 C 17/25, C 07 C 21/06, C 07 C 21/08, C 07 C 21/10. Способ получения хлорированных производных этилена / Ю. В. Шаталин, С. М. Щербаков, Е. Р. Ачильдиев ; заявитель и патентообладатель ОАО "Каустик". - № 2005120716/04 ; заявл. 05.07.2005 ; опубл. 10.12.2006, Бюл. № 34

КУЗНЕЦОВА КСЕНИЯ ОЛЕГОВНА - магистрант, Волгоградский государственный технический университет, Россия.