Натенадзе Г.Д.

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБА ПРОИЗВОДСТВА ВИНИЛИДЕНХЛОРИДА

Волгоградский государственный технический университет

В данной статье рассмотрен один из способов промышленного производства винилиденхлорида, приведены основные области его применения. Также выявлен важный недостаток производства, а именно, плохая растворимость щелочного агента в воде. Предложен другой способ получения винилиденхлорида, в котором применяются катализатор межфазного переноса и щелочной агент с лучшей растворимостью в воде.

 Ключевые слова: винилиденхлорид, применение винилиденхлорида, производство винилиденхлорида, омыление 1,1,2-трихлорэтана, известковое молоко, гидроксид натрия.

In this article is discussed one of the ways of industrial production of vinylidene chloride, the main areas of its application are resulted in it. Also the significant lack of production is discovered, namely, the poor solubility of alkaline agent in water. Proposed another method for vinylidene chloride, where applicable phase transfer catalyst and alkaline agent with the best solubility in water.

Key words: vinylidene chloride, using vinylidene chloride, production of vinylidene chloride, saponification of 1,1,2-trichloroethane, milk of lime, sodium hydroxide. 

Спрос на винилиденхлорид постепенно растет. Области потребления данного продукта различны.

Винилиденхлорид применяют главным образом в качестве исходного мономера для получения полимеров и различных сополимеров, имеющих большое значение в технике и в быту. Используют винилиденхлорид также для синтеза фреонов и метилхлороформа.

Сополимеры винилиденхлорида с различными мономерами обладают ценными техническими свойствами и применяются для производства пластических масс, пленкообразующих веществ, синтетического волокна, упаковочных материалов и т.д. В последние десятилетия приобрели промышленное значение сополимеры винилиденхлорида с хлористым винилом, акрилонитрилом, бутадиеном и другими мономерами, а также трехкомпонентные сополимеры бутадиена, винилиденхлорида и третьего мономера (винилацетат, изобутилен, метилметакрилат, стирол и др.). В наибольших количествах винилиденхлорид применяется для сополимеризации с хлористым винилом. Процесс чаще всего проводят в эмульсии, применяя в качестве инициаторов перекись бензоила, персульфат калия, перекись водорода[3].

Большую часть выпускаемого во всем мире винилиденхлорида полу­чают жидкофазным омылением 1,1,2-трихлорэтана. Процесс заключается в дегидрохлорировании  1,1,2-трихлорэтана известковым молоком (раствором гидроксида кальция)[1].

Большим недостатком производства является плохая растворимость гидроксида кальция в воде.

Использование данного метода производства влечет за собой образование значительного количества сточных вод, которое в несколько раза превышает количество образовавшегося целевого продукта, обусловленное избытком щелочного агента и его неполным расходованием на превращение. Кроме того, неизбежно образование соли хлорида кальция, которая не подвергается последующей переработке.

Происходит образование твердых отходов в реакторе в результате осаждения гидроксида кальция, загрязненного хлорорганикой и образовавшимся хлоридом кальция. Раствор реагента заданной концентрации представлен суспензией, взвешенные частицы которой могут коагулировать и оседать. Во избежание этого требуется интенсивное постоянное перемешивание реакционной массы, что влечет дополнительные затраты на обеспечение необходимого гидродинамического режима. Несмотря на это, периодически возникает необходимость чистки реакторов, и обезвреживания и утилизации образовавшихся твердых отходов.

Проведение процесса требует высокой температуры. Обеспечение требуемого температурного режима осуществляется подачей острого пара, что влечет за собой высокие затраты на дорогостоящий теплоноситель. А также, длительное время реакции увеличивает затраты на поддержание постоянства условий технологического процесса.

Поэтому необходимо повысить растворимость щелочного агента и создать более мягкие условия проведения процесса. Поставленная задача решается омылением 1,1,2-трихлорэтана водным раствором гидроксида натрия в присутствии катализатора межфазного переноса, относящегося к полигликолям.

Способ заключается в следующем[2].

Синтез винилиденхлорида дегидрохлорированием 1,1,2-трихлорэтана проводят в реакторе, при взаимодействии с  гидроксидом натрия в виде 11%-ного водного раствора при температуре 60°С. Мольное соотношение 1,1,2-трихлорэтана к гидроксиду натрия равно 1:1,2.

Катализатор используют в количестве 0,0001% от массы исходного 1,1,2 трихлорэтана, и процесс проводят в присутствии промотора-экстрагента ХП-30, с последующим выделением целевых продуктов.

В качестве катализатора межфазного переноса используют полиэтиленгликоли марки 400 (ПЭГ 400) по ТУ 2483-167-05757587-2000.

Промотор-эктрагент ХП-30, представляющий собой смесь хлорированных парафинов общей формулы C_nH_2n+2-xCl_x, где n=10-16, х=1-3, имеющих молекулярную массу 260 и содержание хлора 28-32%, (ТУ 6-01-5-63-94), используют в количестве 1% от массы исходного 1,1,2-трихлорэтана.

Пары образовавшегося винилиденхлорида при атмосферном давлении проходят надреакторную колонну, теплообменник и конденсируются в охлаждаемом сборнике. За 2,5 часа получают винилиденхлорид-сырец с содержанием основного вещества 96,5%. Выход целевого продукта 98%.

Водную фазу, оставшуюся в реакторе, и содержащую 2% непрореагировавшего гидроксида натрия, используют для подпитки системы нейтрализации кислых газов при производстве исходного 1,1,2-трихлорэтана.

Полученный винилиденхлорид-сырец подвергают ректификации, получая винилиденхлорид-ректификат с содержанием основного вещества 99%.

Выход винилиденхлорида-ректификата составляет 95,5% от взятого на омыление 1,1,2-трихлорэтана.

Роль промотора-экстрагента, представляющего собой смесь хлорированных парафинов, заключается в выполнении следующих функций:

- в качестве поверхностно-активного вещества он способствует образованию устойчивой во времени тонкодисперсной эмульсии двух несмешивающихся жидкостей - водного раствора гидроксида натрия и 1,1,2-трихлорэтана с растворенным в нем катализатором, то есть хлорпарафины промотируют процесс межфазного катализа;

- в качестве экстрагента жидкие хлорированные парафины экстрагируют остатки исходных соединений и образующихся целевых продуктов, а также катализатора из водной фазы - отработанного щелочного раствора.

Благодаря этому хлорорганические соединения и катализатор, растворенные в жидких хлорированных парафинах, могут быть использованы в дальнейшем для получения 1,1,2-трихлорэтана по заявленному способу, а отработанный щелочной раствор после экстракции из него хлорорганических соединений – в качестве щелочного реагента для получения 1,1,2-трихлорэтана по заявленному способу или для переработки в целевые продукты - бикарбонат натрия, натр едкий технический марки РД. Таким образом, осуществляется принцип замкнутого цикла.

Выбранное направление совершенствования позволяет проводить процесс в более мягких условиях, что уменьшает расходы на поддержание температурного режима; увеличить скорость протекания процесса и селективность по целевому веществу, что приведет к подавлению побочных реакций и получить винилиденхлорид с высоким выходом и достаточно высоким содержанием основного вещества.

Литература

1. Лебедев, Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза / Н.Н. Лебедев. – 2-е изд., перераб. – М.: Химия, 1975. – 736 с.
2. Пат.2288909 Российская Федерация, МПК 8 C 07 C 17/25. Способ получения хлорированных производных этилена / Ю. В. Шаталин, С. М. Щербаков, Е. Р. Ачильдиев. – 2005.
3. Платэ, Н.А. Основы химии и технологии мономеров: учеб. пособ. / Н.А. Платэ, Е.В. Сливинский. – М.: Наука, 2002. – 696 с.