Интенсификация производства винилхлорида крекингом 1,2-дихлорэтана с целью повышения качества основного продукта | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 18 июля, печатный экземпляр отправим 22 июля.

Опубликовать статью в журнале

Авторы: ,

Рубрика: Химия

Опубликовано в Молодой учёный №20 (310) май 2020 г.

Дата публикации: 15.05.2020

Статья просмотрена: 35 раз

Библиографическое описание:

Шаповалова, К. К. Интенсификация производства винилхлорида крекингом 1,2-дихлорэтана с целью повышения качества основного продукта / К. К. Шаповалова, Ю. Л. Зотов. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 20 (310). — С. 14-16. — URL: https://moluch.ru/archive/310/70090/ (дата обращения: 10.07.2020).



Рассматривается способ совершенствования процесса термического крекинга 1,2-дихлорэтана для получения винилхлорида с использованием инициатора для повышения качества винилхлорида.

Ключевые слова: винилхлорид, 1,2-дихлорэтан, крекинг, инициатор.

Винилхлорид является одним из наиболее распространенных продуктов хлорорганического синтеза. До 98 % всего выпускаемого хлористого винила направляется на получение поливинилхлорида, широко используемого для производства труб для газо- и водопроводов, кабельного пластика, герметизирующих пленок, упаковочных материалов и др. Также процесс получения винилхлорида характеризуется высоким хлоропотреблением, то есть решается проблема утилизации хлора, как побочного продукта при получении каустической соды [1, с. 6–7].

Основным промышленным способом получения винилхлорида является термический крекинг 1,2-дихлорэтана. Данный процесс протекает непрерывно в трубчатых печах змеевикового типа при высоких температурах (350–520 С) и давлении 1 МПа. Конверсия 1,2-дихлорэтана за один проход составляет 50–55 % [2, c. 2801].

Основная химическая реакция:

Сl−СН2−СН2−Сl  СН2=СН−Сl + НСl, ΔH = 73 кДж/моль

Высокая температура процесса, превышающая 500 С является основным недостатком термического крекинга, так как она способствует ускорению побочных реакций с образованием большого числа побочных продуктов.

Например, возможен процесс дальнейшей деструкции уже образовавшегося винилхлорида с образованием ацетилена [1, c. 478–479]:

СН2=СН−Сl  НС≡СН + HCl

Образующийся ацетилен легко вступает в дальнейшие превращения, образуя ряд побочных продуктов — винилацетилен, бензол, хлоропрен:

2 НС≡СН  НС≡С−СН=СН2

3 НС≡СН  С6Н6

НС≡СН + СН2=СН−Сl  СН2=СН−СCl=СН2

При взаимодействии винилхлорида и этилена, образуется 1,3-бутадиен:

СН2=СН2 + СН2=СН−Сl  СН2=СН−СН=СН2 + HCl

В винилхлориде крайне нежелательно присутствие таких примесей как ацетилен, винилацетилен, 1,3-бутадиен, хлоропрен, винилиденхлорид, этилхлорид, поскольку они являются сильнейшими ингибиторами полимеризации, а также загрязняют целевой продукт.

Таким образом, селективность процесса пиролиза дихлорэтана зависит в первую очередь от температуры.

На сегодняшний день имеется достаточно много разработок по снижению температуры пиролиза при сохранении высокой скорости процесса, а, следовательно, и конверсии 1,2-ДХЭ. Можно выделить три основных направления интенсификации: применение инициирующих добавок, каталитических систем и физическое инициирование процесса.

Основной и наиболее перспективный путь развития — применение инициаторов — веществ, способных возбуждать радикально-цепной механизм дегидрохлорирования, что позволяет снизить температуру крекинга за счет уменьшения времени реакции и уменьшить образование побочных продуктов. В качестве инициирующих добавок можно использовать: хлор, тетрахлорид углерода, хлористый водород, кислород и др.

На основании патентного анализа было предложено применение хлористого водорода в концентрации 500 ppm в качестве инициатора крекинга 1,2-дихлорэтана [3].

Выбор данного соединения в качестве инициатора обусловлен следующими факторами: хлористый водород является легкодоступным веществом; в результате гомолитического расщепления хлористого водорода образуются радикалы хлора, являющиеся наиболее предпочтительными инициаторами в данном процессе; хлористый водород хорошо растворим в дихлорэтане (около 15000 ppm масс.); для инициирования процесса нужны небольшие концентрации (50–1000 ppm масс).

Предложено растворять инициатор в 1,2-дихлорэтане на стадии подготовки сырья в инжекционном смесителе в сочетании с винтовой вставкой для увеличения поверхности контакта и более равномерного распределения газа в объеме жидкости.

Конструкция смесителя представлена на рис. 1.

https://studfile.net/html/2706/48/html_VvuGN5XO2J.1AF6/img-VDnHwX.png

Рис. 1. Инжекционный смеситель с винтовой вставкой [4, с. 141]: 1, 2 — входы компонентов; 3 — выход смеси; 4 — винтовая вставка

Нами проведено экспериментальное изучение крекинга 1,2-ДХЭ в присутствии инициатора — хлористого водорода и показана возможность снижения температуры крекинга на выходе из печи, а также в ходе расчета материального баланса установлено, что происходит сокращение выхода побочных продуктов при увеличении конверсии и селективности.

В таблице 1 приведено сравнение существующего и предлагаемого способов.

Таблица 1

Сравнение параметров способа промышленного аналога ипредлагаемого способа получения целевого продукта

Параметр процесса

Способ производства аналога

Предлагаемый способ

Температура на выходе из реактора, °С

505–520

480–485

Давление, МПа

0,8–1

0,8–1

Наличие инициатора

-

Хлористый водород

Фазовое состояние системы

Газ

Газ

Конверсия, %

55

66

Селективность, %

98

99,95

Количество побочных продуктов, % масс.

Хлорметил

1,3-бутадиен

Этилхлорид

1,1,2-трихлорэтан

1,1,2,2-тетрахлорэтан

Хлоропрен

0,01

0,0073

0,026

0,046

0,0067

0,03

0,0009

0,0002

0,0003

0,012

0,0003

0,02

Литература:

  1. Флид, М. Р. Винилхлорид: химия и технология / М. Р. Флид, Ю. А. Трегер. — Москва: Калвис, 2008. — 584 с. — Текст: непосредственный.
  2. Schirmeister R. Influence of EDC Cracking Severity on the Marginal Costs of Vinyl Chloride Production / R. Schirmeister, J. Kahsnitz, M. Trager. — Текст: непосредственный // Industrial & Engineering Chemistry Research. — 2009. — № 6. — P. 2801–2809.
  3. Пат. 2256642 РФ, МПК C 07 C 17/25; C 07 C 21/06. Способ получения винилхлорида / О. Н. Митрофанова, А. В. Селезнев, Р. Г. Мубараков. — Заявл. 10.12.2003; опубл. 10.07.2005.
  4. Гельперин Н. И. Основные процессы и аппараты химической технологии / Н. И. Гальперин. — Москва: Химия, 1981. — 812 с. — Текст: непосредственный.
Основные термины (генерируются автоматически): хлористый водород, термический крекинг, винтовая вставка, продукт, предлагаемый способ, получение винилхлорида, целевой продукт, инжекционный смеситель.


Ключевые слова

1, инициатор, винилхлорид, 2-дихлорэтан, крекинг

Похожие статьи

Сравнение органического и парового циклов Ренкина

Паровые циклы Ренкина имеют термические КПД выше 30 %, но с более сложной конструкцией. В таблице 1 перечислены преимущества

Методы повышения тепловой и экологической эффективности... Преимуществами паровая турбины являются то, что производится она в...

Исследование закрученного течения в гидроэлеваторах

В статье приведены результаты исследования гидроэлеваторов и сравнения конструкции с прямоточным подводом пассивной всасываемой среды в приемную камеру и конструкции гидроэлеватора с подводом пассивной среды с закруткой. Экспериментальные исследования...

Изучение механизма действия как основа выбора эффективного...

Основной задачей угольной промышленности является получение технологического сырья в необходимых объемах и требуемого качества. Наиболее сложной и важной является задача, связанная с качеством добываемых углей...

Разработка методики нанесения пленок перовскита

В предыдущей статье упоминалось о том, что типичная формула соединения перовскита, используемого в солнечной энергетике, выглядит следующим образом CH3NH3PbX3, где CH3NH3 — метиламмония ион, Pb — атом свинца, а X — ион из числа галогенов...

Минерализация пластовых вод, выделенных из местных...

В процессе добыче нефти попутно извлекается пластовая минерализованная вода, от качества которой зависит устойчивость образующейся водонефтяной эмульсии. Известно, что пластовая минерализованная вода образует с нефтью более устойчивые и быстро стареющие эмульсии...

Влияние различных видов пропиток на некоторые...

Проблема коррозии металлов и сплавов является одной из важнейших в промышленности, транспорте и сельском хозяйстве. По усредненным оценкам прямые потери от коррозии составляют в среднем около 4-5% национального дохода промышленно развитых стран.

Технологическое оформление установок аминовой очистки газов

Схемы установок аминовой очистки газа водными растворами алканоламинов отличаются в основном способами подачи абсорбента. Здесь можно выделить четыре основных способа. Первый способ — подача раствора абсорбента одним потоком на верхнюю тарелку абсорбера...

Улучшение технико-экономических показателей процесса...

Промышленный способ получения кормового метионина состоит из ряда стадий.

Таким образом, достоинство предлагаемого способа производства метионина заключается в том

Изучение процесса получения цианистого натрия как промежуточного продукта в синтезе...

Применение инструментов системного инжиниринга...

В статье рассмотрены вопросы нового подхода к технологической подготовке производства с использованием инструментов системного инжиниринга. Данный инструментарий помогает решить основные проблемы современного производства за счет разработки и внедрения...

Похожие статьи

Сравнение органического и парового циклов Ренкина

Паровые циклы Ренкина имеют термические КПД выше 30 %, но с более сложной конструкцией. В таблице 1 перечислены преимущества

Методы повышения тепловой и экологической эффективности... Преимуществами паровая турбины являются то, что производится она в...

Исследование закрученного течения в гидроэлеваторах

В статье приведены результаты исследования гидроэлеваторов и сравнения конструкции с прямоточным подводом пассивной всасываемой среды в приемную камеру и конструкции гидроэлеватора с подводом пассивной среды с закруткой. Экспериментальные исследования...

Изучение механизма действия как основа выбора эффективного...

Основной задачей угольной промышленности является получение технологического сырья в необходимых объемах и требуемого качества. Наиболее сложной и важной является задача, связанная с качеством добываемых углей...

Разработка методики нанесения пленок перовскита

В предыдущей статье упоминалось о том, что типичная формула соединения перовскита, используемого в солнечной энергетике, выглядит следующим образом CH3NH3PbX3, где CH3NH3 — метиламмония ион, Pb — атом свинца, а X — ион из числа галогенов...

Минерализация пластовых вод, выделенных из местных...

В процессе добыче нефти попутно извлекается пластовая минерализованная вода, от качества которой зависит устойчивость образующейся водонефтяной эмульсии. Известно, что пластовая минерализованная вода образует с нефтью более устойчивые и быстро стареющие эмульсии...

Влияние различных видов пропиток на некоторые...

Проблема коррозии металлов и сплавов является одной из важнейших в промышленности, транспорте и сельском хозяйстве. По усредненным оценкам прямые потери от коррозии составляют в среднем около 4-5% национального дохода промышленно развитых стран.

Технологическое оформление установок аминовой очистки газов

Схемы установок аминовой очистки газа водными растворами алканоламинов отличаются в основном способами подачи абсорбента. Здесь можно выделить четыре основных способа. Первый способ — подача раствора абсорбента одним потоком на верхнюю тарелку абсорбера...

Улучшение технико-экономических показателей процесса...

Промышленный способ получения кормового метионина состоит из ряда стадий.

Таким образом, достоинство предлагаемого способа производства метионина заключается в том

Изучение процесса получения цианистого натрия как промежуточного продукта в синтезе...

Применение инструментов системного инжиниринга...

В статье рассмотрены вопросы нового подхода к технологической подготовке производства с использованием инструментов системного инжиниринга. Данный инструментарий помогает решить основные проблемы современного производства за счет разработки и внедрения...

Задать вопрос