Характеристика катализаторов, применяемых в процессе получения хлористого винила

Стенки формующей камеры и плунжеры, используемые для формования сквозных отверстий, покрывают тонким слоем стеариновой кислоты, которую  наносят с помощью непрерывной  струи воздуха.

Трехлепестковые гранулы прокаливают при 550^oC в течение 3 часов и пропитывают водным раствором, содержащим хлорид меди и хлорид калия в таком количестве, чтобы получить следующий весовой состав катализатора: 
 
CuCl₂=15%; KCl=5%; Al₂O₃=80%.

После пропитки гранулы сушат  при 150^oC в течение 3 часов.

Получаемые гранулы катализатора имеют удельную площадь поверхности (БЭТ) 92 м²/г и пористость 0,28 см³/г (ртутный порозиметр). Распределение пор по объему таково, что свыше 40% указанных пор имеет радиус 60-70.  Осевая разрушающая деформация составляют 68 кг/частица.

6 Описание технологии  окислительного хлорирования этилена

Важнейшим из процессов, включающих окислительное хлорирование, является так называемый сбалансированный метод  производства винилхлорида из этилена. Он является комбинацией трех процессов: прямого аддитивного хлорирования этилена в 1,2-дихлорэтан, термического дегидрохлорирования 1,2-дихлорэтана в винилхлорид и окислительного хлорирования этилена в 1,2-дихлорэтан с помощью HCI, образовавшегося при дегидрохлорировании:  
 
 
CH₂=CH₂ +CI₂ →CICH₂-CH₂CI 
 
 
2CH₂CI-CH₂CI→2CH₂=CHCI+2HCI  
 
 
CH₂=CH₂ +2HCI+0,5O₂ →CICH₂-CH₂CI+H₂O  
 
 
2CH₂=CH₂ +CI₂ +0,5O₂ →2CH₂=CHCI+H₂O  
 
В результате из этилена, хлора и кислорода получается винилхлорид, причем хлор полностью расходуется и не образуется HCl. Этот метод вообще устраняет применение дорогостоящего ацетилена и в настоящее время является самым экономичным для синтеза винилхлорида: себестоимость получаемого мономера снижается на 25 – 30% по сравнению с методом гидрохлорирования ацетилена.  
 
Технологическая схема процесса представлена на рис. 1.  
 
Прямое хлорирование этилена до 1,2-дихлорэтана проводят в колонном хлораторе 1, куда хлор и этилен подают через соответствующие барботеры. В колонне сохраняют постоянный уровень жидкости, в которой растворен катализатор (FeCI₃). Тепло реакции отводят за счет испарения 1,2-дихлорэтана; пары его конденсируются в конденсаторе-холодильнике 2. Конденсат поступает в сборник 3, откуда часть его возвращают в колонну (чтобы обеспечить нормальный тепловой режим хлоратора и постоянный уровень жидкости), а остальное выводят на ректификацию. В сборнике 3 от

конденсата отделяются остаточные газы, которые во избежание потерь 1,2-дихлорэтана дополнительно охлаждают  рассолом в холодильнике 2, направляют на очистку и затем выводят  в атмосферу. 
 
Стадия оксихлорирования проводится в реакторе 5 с псевдоожиженным слоем катализатора под давлением 0,5 МПа при 260-280⁰С. Этилен, рециркулирующий газ и хлорид водорода смешиваются предварительно в трубе, после чего в смесителе 4 к ним добавляют технический кислород. Способ смешения и состав смеси должны обеспечить взрывобезопасные условия работы. В реакторе 5 выделяющееся тепло отводится за счет испарения водного конденсата под давлением; в результате получается технологический пар, используемый на этой же установке. Реакционные газы, состоящие из непревращенных этилена, кислорода и хлорида водорода, а также паров 1,2-дихлорэтана, циркулирующей через холодильник 7. Частично охлажденную газопаровую смесь очищают от HCI и CO₂ в горячем щелочном скруббере 9 и окончательно охлаждают в холодильнике 10. Конденсат отделяют от газа в сепараторе 11, после чего рециркулирующий газ (смесь этилена, кислорода и инертных веществ) компрессором 13 возвращают на оксихлорирование.  
 
Часть этого газа во избежание значительного накопления инертных примесей направляют в общую линию отходящих газов, и после улавливания летучих хлорорганических веществ и санитарной очистки выводят в атмосферу. Конденсат из сепаратора 11 идет в сепаратор 12, где более тяжелый 1,2-дихлорэтан отделяется от воды. Ее используют для разбавления щелочи, очищающей газ в скруббере 9, что позволяет избежать потерь на растворение 1,2-дихлорэтана.  
 
1,2-дихлорэтан, полученный при оксихлорировании, насыщен водой, поэтому его, прежде всего, обезвоживают в колонне 14 азеотропной осушки, снабженной кипятильником 15, конденсатором-холодильником 2 и сепаратором 12. После этого оба потока 1,2-дихлорэтана – со стадий прямого хлорирования и оксихлорирования и не превращенного при пиролизе - объединяют. В ректификационной колонне 16 от высших хлоридов отгоняют 1,2-дихлорэтан высокой чистоты, собираемый в емкости 17.  
 
Пиролиз 1,2-дихлорэтана в винилхлорид и HCI проводят в трубчатой печи 19 при 1,5 – 2,0 МПа и 500⁰С. Реакционные газы охлаждаются в холодильнике 20 циркулирующим 1,2-дихлорэтаном и затем в конденсатре-холодильнике 2 водой, после чего смесь поступает в ректификационную колонну 21, снабженную кипятильником, конденсатором-холодильником и сепаратором 11. Давление в колонне позволяет сконденсировать в виде флегмы HCI, осуществить эффективную очистку продукта от HCI и получить последний в сухом и чистом виде. Этот газообразный HCI направляют затем на оксихлорирование. Кубовую жидкость колонны 21, состоящую из винилхлорида и непревращенного 1,2-дихлорэтана, направляют в колонну 22, где под давлением, обеспечивающим конденсацию винилхлорида, его отгоняют от непревращенного дихлорэтана, который возвращают на ректификацию. 
 
Полученный винилхлорид содержит 99,9% основного вещества и вполне пригоден для последующей полимеризации.  

Заключение

В данном реферате приведен обзор литературы по свойствам, применению, методам получения и научным основам процесса получения винилхлорида. Приведен химизм процесса с указанием используемого катализатора. Рассмотрены состав, основные характеристики катализатора и его роль в данном процессе, технология его приготовления. 

Список использованной литературы

1. Лебедев Н.Н. «Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза». Учебник для вузов. 4-е изд. - М.: Химия, 1988. - 592 с
2. Мухленов И.П. и др. «Технология катализаторов». Под ред. проф. И. П. Мухленова. 3-е изд., перераб. - Л.: Химия, 1989 - 272 с.
3. Панченков Г.М., Лебедев В.П. «Химическая кинетика и катализ», М.,

Химия,1985

4. Химическая энциклопедия / Главный редактор И. Л.Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1
5. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза, М.: Химия, 1968 - 848 с. 
6. Справка о состоянии «хлорной» отрасли химической промышленности России. Подготовлено Российским Центром «Хлорбезопасность». Федеральная Антимонопольная Служба РФ (23 августа 2004).