Библиографическое описание:

Шишкин Е. В., Дудкина М. С., Дудкин А. М. Исследование влияния технологических параметров на качество трихлорэтилена, получаемого методом жидкофазного дегидрохлорирования 1,1,2,2-тетрахлорэтана из-вестковым «молоком» // Молодой ученый. — 2013. — №4. — С. 136-138.

Трихлорэтилен — эффективный растворитель для множества органических веществ. Основное производство трихлорэтилена сконцентрировано в России, Румынии и Китае. Производство трихлорэтилена в России в 2012 году составило 15 тыс. тонн. При этом на внутреннее потребление приходится — 34 %, остальное отправляется на экспорт.

Основными потребителями трихлорэтилена на внутреннем рынке являются предприятия-производители капролактама и предприятия машиностроения [1].

Трихлорэтилен получают методом жидкофазного дегидрохлорирования 1,1,2,2-тетрахлорэтана известковым «молоком». Одним из преимуществ этого метода является то, что синтез трихлорэтилена совмещен с процессом его выделения, заключающимся в азеотропной отгонке трихлорэтилена с водяным паром. Однако, образующиеся в процессе синтеза хлорорганические примеси так же отгоняются в виде азеотропных смесей с водой. Это влечет за собой необходимость в дальнейшем проводить энергозатратный процесс двухступенчатой ректификации [2] для очистки трихлорэтилена. С целью упрощения технологической схемы на стадии выделения трихлорэтилена, нами проведено исследование, направленное на поиск возможности снижения количества хлорорганических присей, отгоняемых в процессе синтеза совместно с трихлорэтиленом.

В соответствии с химической схемой дегидрохлорирования тетрахлорэтана известковым «молоком» [2] в реакционной массе, помимо трихлорэтилена, присутствуют: гексахлорэтан, перхлорэтилен и непрорегировавший тетрахлорэтан. Температура кипения азеотропной смеси трихлорэтилен-вода составляет 72,9ºС. Ближайшими по температуре кипения являются азеотропные смеси перхлорэтилен-вода (88ºС) и тетерахлорэтан-вода (94ºС). Температура кипения азеотропной смеси гексахлорэтана с водой намного выше температур кипения других азеотропных смесей и составляет 99ºС, что снижает вероятность его отгонки из реакционной массы, если синтез трихлорэтилена вести при температуре ниже 99ºС. С другой стороны, если температура синтеза трихлорэтилена ниже чем 88ºС, то все хлорорганические примеси должны оставаться в реакционной массе, чему так же способствует наличие в отработанном известковом «молоке» твердого гидроксида кальция, который выступает как адсорбент и позволяет удержать в реакционной массе хлорорганические примеси [3]. В соответствии с ГОСТ 9976–954, количество допускаемых примесей хлорорганических веществ в товарном трихлорэтилене первого сорта не должно превышать 1,5 % масс. Очевидно, что этими примесями могут быть перхлорэтилен и тетрахлорэтан, если процесс синтеза и отгонки трихлорэтилена вести в интервале температур 72–95ºС.

Целью исследования является установление зависимости количества хлорорганических примесей (перхлорэтилена и тетрахлорэтана) в составе трихлорэтилена, отгоняемого на стадии синтеза, от температуры и давления.

Моделирование процесса отгонки трихлорэтилена, перхлорэтилена и тетрахлорэтана из реакционной массы в интервале температур от 72 до 95ºС, при давлении от 0,8 до 1,1 атм проводили с помощью программного комплекса HYSYS.

Процесс моделирования состоит из следующих этапов:

  1. Создание списка компонентов, состоящего из тетрахлорэтана, трихлорэтилена, перхлорэтилена и воды.

  2. Создание пакета свойств. В процессе моделирования был использован пакет свойств UNIQUAC.

  3. Создание материальных потоков и введение состава исходного материального потока, который соответствует материальному балансу производства трихлорэтилена мощностью 15тыс. тонн в год: трихлорэтилен — 1870 кг/ч, перхлорэтилен — 38 кг/ч, тетрахлорэтан — 35 кг/ч, вода — 1000 кг/ч.

  4. Задание параметров потока: температура — 72–95ºС, давление — 0,8–1,1 атм.

  5. Выбор типа аппарата и соединение его с материальными потоками. В процессе моделирования был использован трехфазный сепаратор.

  6. Проведение расчетного исследования, которое заключалось в построении графических зависимостей количества отгоняемых тетрахлорэтана и перхлорэтилена от температуры при заданном давлении.

На рисунке 1 представлены графические зависимости количества отгоняемых перхлорэтилена и тетрахлорэтана из реакционной массы от температуры проведения процесса при атмосферном давлении.

Рис. 1. Зависимости количества отгоняемых хлорорганических примесей (перхлорэтилена и тетрахлорэтана) от температуры проведения процесса (72–95ºС) при атмосферном давлении


Рис 2. Зависимости количества отгоняемых хлорорганических примесей (перхлорэтилена и тетрахлорэтана) от давления (0,8–1,1 атм) при 80ºС


На рисунке 2 представлены графические зависимости количества отгоняемых из реакционной массы перхлорэтилена и тетрахлорэтана от давления при температуре 80ºС.

По графическим зависимостям (рис.1 и рис.2) можно определить процентное содержание примесей в составе трихлорэтилена. Так, например, при атмосферном давлении при температуре 80ºС (рис.1) количество отгоняемого тетрахлорэтана составляет 15 кг/ч, количество перхлорэтилена — 10 кг/ч. Так как количество отгоняемого при всех температурах и давлениях трихлорэтилена равно 1800 кг/ч, то суммарное количество хлорорганических примесей равное 25 кг/ч составляет 1,4 %.

Рассчитанные таким образом значения процентного содержания хлорорганических примесей в составе трихлорэтилена в зависимости от температуры и давления представлены в таблице:

Таблица

Процентное содержание хлорорганических примесей в составе трихлорэтилена в зависимости от температуры и давления

Температура, ºС

72

75

78

80

85

90

95

Давление, 0,8 атм

Содержание хлорорганических примесей, масс. %

1,3

1,6

1,72

1,9

2,4

3,1

3,6

0,9 атм

Содержание хлорорганических примесей, масс. %

0

1,27

1,55

1,66

2,16

2,8

3,4

1 атм

Содержание хлорорганических примесей, масс. %

0

0

1

1,4

2

2,5

3,2

1,1 атм

Содержание хлорорганических примесей, масс. %

0

0

0

1,3

1,72

2,3

2,8


Анализ результатов расчетного исследования, представленных в таблице позволяет сделать следующие выводы:

  1. Повышение температуры проведения процесса при всех исследуемых давлений способствует повышению количества отгоняемых хлорорганических примесей.

  2. Повышение давления способствует снижению хлорорганических примесей. Повышение давления выше атмосферного приводит к незначительному уменьшению количество тетрахлорэтана и перхлорэтилена, отгоняемых из реакционной массы.

  3. Суммарное количество отгоняемых побочных продуктов (перхлорэтилена и тетрахлорэтана) не превышает 1,5 %, если отгонку трихлорэтилена проводить при атмосферном давлении в интервале температур 72–80ºС.

Таким образом, наиболее эффективными параметрами процесса синтеза трихлорэтилена методом жидкофазного дегидрохлорирования 1,1,2,2-тетрахлорэтана известковым «молоком» является температура в интервале 72–80ºС и атмосферное давление. Соблюдение этих параметров приводит к уменьшению количества отгоняемых из реакционной массы тетрахлорэтана и перхлорэтилена до 1,5 %. Это позволяет упростить технологическую схему производства трихлорэтилена за счет исключения стадии двухступенчатой ректификации и получить готовый продукт первого сорта с чистотой трихлорэтилена не менее 98,5 %.


Литература:

  1. Промышленные хлорорганические продукты. Справочник / Под ред. Л. А. Ошина. — М.: Химия, 1978. — 656 с.

  2. Совершенствование технологии производства трихлорэтилена методом жидкофазного дегидрохлорирования 1,1,2,2-тетрахлорэтана / Е. В. Шишкин, М. С. Дудкина // Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов, Курск, 2012. — 123–124.

  3. Ускач, Я. Л. Совершенствование технологии получения трихлорэтилена / Я. Л. Ускач, С. Б. Зотов, Ю. В. Попов // Известия ВолгГТУ, Волгоград, 2009. — 93–96 с.





Основные термины (генерируются автоматически): реакционной массы, методом жидкофазного дегидрохлорирования, хлорорганических примесей, атмосферном давлении, составе трихлорэтилена, реакционной массе, зависимости количества, трихлорэтилена методом жидкофазного, производства трихлорэтилена, Температура кипения азеотропной, графические зависимости количества, технологических параметров, кипения азеотропной смеси, интервале температур, хлорорганические примеси, синтеза трихлорэтилена, известковым «молоком», Исследование процесса конверсии, процесса конверсии хлорида, синтез трихлорэтилена.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос