Производство поливинилхлорида
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
Содержание
Введение
. Литературный обзор
.1 Промышленные методы получения винилхлорида
. Технологическая часть
.1 Материальный баланс
.2 Технологический расчет
. Механический расчет
.1 Расчет на прочность корпуса
Заключение
Введение
Винилхлорид (хлористый винил, хлорэтен, монохлорэтилен) СН2=СН-CI - бесцветный газ с эфирным запахом; т. пл. 114,6 К, т. кип. 259,2 К, хорошо растворим в обычных органических растворителях.
Винилхлорид является основным продуктом хлорорганического синтеза, на его получение в различных странах расходуется до 20-35% хлора.
Основным потребителем винилхлорида является производство поливинилхлорида, который по объему выпуска занимает второе место после полиэтилена. В начале 1990-х годов ежегодные темпы роста его производства в мире составляли 5%. Общий объем его мирового производства в 2000 г. достиг 25 млн т [1].
Поливинилхлорид находит применение в различных отраслях промышленности, в том числе в строительстве, электротехнике и электронике, в производствах целлюлозы и бумаги, эластомеров и волокнообразующих полимеров, настилов для пола, одежды, обуви. Самым крупным потребителем поливинилхлорида является производство труб для газо- и водопроводов, на которое расходуется до 20-55% полимера. Интенсивно увеличивается использование поливинилхлорида в качестве заменителя дерева. Суммарный объем производства поливинилхлорида в России составляет -550 тыс. т/год, или 2% мирового промышленного производства.
1. Литературный обзор
.1 Промышленные методы получения винилхлорида
Исходным углеводородным сырьем для производства винилхлорида являются этан, этилен или ацетилен.
Существует четыре промышленных способа получения винилхлорида:
.Сбалансированный двухстадийный метод, включающий стадии прямого хлорирования этилена[1]:
или его окислительного хлорирования [1]:
до 1,2-дихлорэтана с последующим пиролизом до винилхлорида и хлорида водорода [1]:
Образовавшийся хлорид водорода направляется на окислительное хлорирование этилена.
.Комбинированный метод на основе этилена и ацетилена, состоящий из стадий прямого хлорирования этилена до дихлорэтана с последующим его пиролизом до винилхлорида и хлорида водорода [1]:
(1)
Образовавшийся хлорид водорода используют для гидрохлорирования ацетилена до винилхлорида [1]:
или суммарно [1]:
. Комбинированный метод на основе легкого бензина, включающий стадии пиролиза бензина с получением смеси этилена и ацетилена примерно в стехиометрическом соотношении с последующим гидрохлорированием смеси до винилхлорида и хлорированием оставшегося этилена до дихлорэтана.
Дихлорэтан затем подвергают пиролизу до винилхлорида с рециклом образовавшегося хлорида водорода.
. Гидрохлорирование ацетилена[1]:
Из всех перечисленных методов наиболее широкое распространение в промышленности получил метод синтеза винилхлорида на основе этилена. Например, в США с 1989 г. практически весь винил хлорид получают этим методом.
Сбалансированный метод синтеза винилхлоридана основе этилена. В основе сбалансированного метода лежат три химические реакции:
прямое хлорирование этилена до дихлорэтана;
окислительное хлорирование этилена до дихлорэтана;
пиролиз дихлорэтана до винилхлорида.
Прямое хлорирование этилена. Важнейшую роль в сбалансированном процессе получения винилхлорида играет стадия прямого хлорирования этилена. Именно на этой стадии образуется дополнительное количество дихлорэтана, необходимое для подачи на стадию пиролиза. Соотношение количеств продуктов прямого и окислительного хлорирования обычно близко к 1:1.
Реакция прямого хлорирования этилена, катализируемая кислотами Льюиса, протекает по механизму электрофильного присоединения согласно уравнению[1]:
Взаимодействие хлора и этилена происходит в среде кипящего дихлорэтана при 363-383 К. Заместительного хлорирования этилена с образованием три- и полихлоридов этана можно избежать путем проведения реакции при 323-343 К. Использование ингибиторов (кислород, хлорид железа) позволяет понизить температуру реакции до 313-333 К при практически 100%-й селективности по дихлорэтану.
Окислительное хлорирование этилена* Основной стадией в производстве винилхлорида сбалансированным методом является окислительное хлорирование этилена. Все промышленные процессы оксихлорирования этилена могут быть разделены по двум главным признакам: проведение процесса на неподвижном слое или в "кипящем слое" катализатора и использование в качестве окислителя чистого кислорода или воздуха.
Рисунок 1 - Принципиальная схема прямого хлорирования этилена и ректификация дихлорэтана [1]
В настоящее время большинство крупных мировых производителей винилхлорида применяют процесс в "кипящем слое".
Оксихлорирование этилена проводят в газовой фазе при 600-615 К и 150 кПа на стационарном или в "кипящем слое" катализатора. В качестве катализатора используют хлориды меди, калия, натрия и других металлов на носителях, однако промышленный катализатор представляет собой хлорид меди(нанесенный на сферический оксид алюминия. Содержание меди в катализаторе составляет 4-6%. В качестве окислителя использ