отчет. дихлорэтан. Этилендихлорид ClCH

• Название: Этилендихлорид ClCH
• Анкор: отчет
• Дата: 27.04.2022
• Размер: 78.21 Kb.
• Имя файла: дихлорэтан.docx
• Тип: Документы; #499807

Дихлорэтан

Этилендихлорид (ClCH₂–СН₂Cl) – 1,2-дихлорэтан (ДХЭ) является одним из самых крупнотоннажных галогенпроизводных углеводородов. Применение 1,2-дихлорэтана как хорошего растворителя ограничивается его высокой токсичностью. В основном ДХЭ используют в качестве промежуточного продукта для синтеза винилхлорида, винилиденхлорида, этилендиамина, этиленгликоля, полисульфидных каучуков, фумигант [25]. Производственные мощности по выпуску ДХЭ во всём мире составляют около 20 млн. тонн в год [24]. Основными производителями являются компании США, Западной Европы и Японии.

Сырьевыми источниками для получения ДХЭ являются: этиленовая фракция газов пиролиза нефтяного сырья или этиленовая фракция коксового газа и хлор.

В промышленности 1,2-дихлорэтан получают двумя способами.

Первый – это прямое хлорированием этилена в жидкой фазе в присутствии катализатора – хлорида железа(III) при 50–100 °С с отбором продукта в жидкой или паровой фазе:

СН₂=СН₂ + Cl₂ → СН₂Cl–СН₂Cl,

При получении дихлорэтана взаимодействием этилена с хлором в среде жидкого дихлорэтана, который растворяет оба газа, реакция протекает фактически в жидкой фазе. Благодаря этому достигается безопасность процесса и улучшаются условия теплопередачи от реакционной массы к охлаждающему агенту. Отвод реакционного тепла значительно облегчается, и полностью устраняется возможность местных перегревов. Кроме того, в среде дихлорэтана процесс протекает аутокаталитически и скорость реакций значительно выше, чем при взаимодействии газообразных этилена и хлора. При взаимодействии С₂Н₄ с хлором, кроме продукта присоединения хлора по двойной связи (1,2-дихлорэтана), образуются также продукты замещения – трихлорэтан, тетрахлорэтан и высшие полихлориды:

CH₂ =CH₂ + 3Cl₂ → СНСl₂–СНСl₂ + 2HCl и т.д.

Состав получаемых продуктов резко изменяется, если в реакционную среду вводить свободный кислород. При этом образование продуктов замещения замедляется и даже прекращается. Объясняется это тем, что цепная реакция замещения в присутствии кислорода обрывается:

Cl₂ → Cl· + Cl·

Cl₂· + О₂ → Cl–O–O·

Cl–O–O· → Cl·

ClO· + ClO· → Cl₂ + O₂ и т.д.

Это обстоятельство значительно упрощает технологию производства дихлорэтана. Поэтому при добавлении кислорода можно проводить взаимодействие этилена с хлором при 20–30 °С и отводить тепло реакции холодной водой без охлаждения рассолом требуемого при температурах ниже 0 °С. Благодаря этому снижается выход побочных продуктов замещения с 10 до 0,5–2 %, упрощается аппаратурное оформление процесса и понижается себестоимость дихлорэтана [15].

Технология процесса прямого хлорирования этилена представлена на рисунке 15. Сухие этилен и хлор подают че­рез барботеры в нижнюю часть пустотелого реактора 1, заполненного 1,2-дихлорэтаном. Прямое хлорирование осуществляют при 50–60 °С в раство­ре жидкого дихлорэтана. Выходящий из реактора 1,2-дихлорэтан направляют на трехступенчатую отмывку от солей, которую проводят последовательно ки­слотой, щелочью и водой. Затем продукт процесса направляют на осушку в комплекс аппаратов 2.

Рис. 15. Технологическая схема получения 1,2-дихлорэтана хлорированием этилена [15]: 1 – реактор, 2 – блок очистки, 3, 4 – ректификацион­ные колонны, 5 – холодильники, I – хлор, II – этилен, III – вода, IV – легкокипящие фракции, V – 1,2-дихлорэтан, VI – полихлориды, VII – пар.
Далее дихлорэтан подают в ректификационную колонну 3, где из него в качестве дистиллята удаляют более легкие компоненты, конден­сируют в конденсаторе 5 и частично возвращают в колонну в качестве флегмы. Балансовое количество дистиллята выводят с установки. Кубовый продукт ко­лонны 3 направляют в ректификационную колонну 4 для удаления из целевого продукта полихлоридов, которые выводят из куба колонны. Дихлорэтан отби­рают с верха колонны, конденсируют в холодильнике-конденсаторе 5 и частич­но возвращают в колонну на орошение, а остаток направляют на товарный склад. Схемой предусмотрен отвод избытка тепла процесса путем циркуляции внизу колонн части кубовых продуктов через выносные холодильники 5. Технология прямого хлорирования этилена позволяет достигать поч­ти 100 % конверсии хлора, а конверсия этилена зависит от его избытка и со­ставляет 90–97 %. При этом выход 1,2-дихлорэтана равен 99 %.

Второй способ получения 1,2-дихлорэатана – окислительное хлорированием этилена в газовой фазе при участии катализатора Декона (СuСl₂ на Аl₂О₃): СН₂=СН₂ + 2НCl + 0.5О₂ → СН₂Cl–СН₂Cl + Н₂О.

Данный процесс существует бла­годаря необходимости утилизации больших объемов отходящего газообразного HCl, являющегося побочным продуктом на ряде химических предприятий, где имеются процессы заместительного хлорирования и дегидрохлорирования. Объединение стадий хлорирования и оксихлорирования позволяет сбалансиро­вать промышленные производства по С1₂ [26]. Промышленный процесс оксихлорирования проводят в газовой фазе на ге­терогенном катализаторе. Катализатором служат соединения меди, щелочных и редкоземельных элементов или их смеси на пористых носителях. Основой для оксихлорирования послужил газофазный процесс окисления HCl.

Процесс получения 1,2-дихлорэтана окислительным хлорированием включает две основные стадии [26]: синтез 1,2-дихлорэтана и его выделение (рис. 16). В реактор с псевдоожиженным слоем катализатора 1 подают этилен, НCl и воздух в соотношении, обеспечивающим 3–5 % избыток этилена. Температура в реакторе 210–260 °С.

Реакционная масса, покидающая реактор, содержит 1,2-дихлорэтан, полихлориды, реакционную воду, НCl и инерты (из воздуха). Реакционная мас­са далее поступает в закалочную колонну 2, где происходит охлаждение паро­газовой смеси и удаление из нее непрореагировавшего НCl и инертных газов. При этом пары конденсируют в конденсаторе 3, собирают в емкости 11, оттуда конденсат стекает в сепаратор 5. Из него часть водного слоя возвращают на орошение колонны 3, а остальную массу подают на очист­ку от 1,2-дихлорэтана в колонну гетероазеотропной ректификации 6.

Нижний слой из сепаратора (1,2-дихлорэтан-сырец) направляют в колонны 7 и 8 для отмывки от хлораля, которую ведут раствором щелочи и водой. С низа колонны 7 и верха колонны 8 выводят солевые стоки. Несконденсированные в аппарате 3 газы с верха емкости 11 поступают в абсорбер 4, орошаемый водой, для улав­ливания хлорида водорода.

Рис. 1. Технологическая схема получения 1,2-дихлорэтана оксихлорированием этилена в паровой фазе [15]: 1 – реактор, 2 – закалочная колонна, 3 – холодильни­ки, 4 – абсорбер, 5 – сепаратор жидкость-жидкость, 6 – колонна гетероазео-тропной ректификации, 7, 8 – колонны отмывки от хлораля, 9, 10 – ректифика­ционные колонны, 11 – емкости, I – этилен, IIа – хлористый водород, IIIб –концентрированная соляная кислота, III – кислород­содержащий газ, IV – 1,2-дихлорэтан, V – полихлориды, VI – газы абсорбции, VII – вода, VIII – раствор щелочи, IX – солевые стоки, X – легколетучие при­меси.
Из колонны 8 дихлорэтан поступает в колонну 9 для отгонки от летучих примесей, которые выводят из колонны в виде дистил­лята, охлаждают в холодильнике 3, затем собирают в емкости 11, из которой дистиллят частично возвращают в колонну на орошение, а остаток выводят с установки.

Кубовый продукт колонны 9 подают в колонну 10, где проводят окончательную очистку дихлорэтана удалением полихлоридсв, которые отво­дят из куба колонны 10. Товарный 1,2-дихлорэтан выводят из колонны в виде дистиллята, который конденсируют в холодильнике 3, собирают в емкости 11, из которой его частично возвращают в колонну на орошение, а остаток подают на товарный склад.

В этом процессе конверсия этилена составляет 95 %, НCl – 99 %; выход 1,2-дихлорэтана – 97 %.