Производство 1,2-дихлорэтана

FеС13 + Ŕ FеС12 + RС1

FеС12 + 1 2 С12 FеС13

В качестве катализатора используют безводные хлориды железа при температуре от 0 °С до температуры кипения 1,2 – ДХЭ при давлении 0,05–0,2 МПа.

Наряду с основной реакцией получения 1,2 – ДХЭ протекают реакции заместительного хлорирования, которые ведут к образованию побочных продуктов, таких как 1,1,2 – трихлорэтан, винилхлорид и т.д. Образование других примесей, также связано со свободнорадикальными процессами.

Механизм побочных реакций следующий, сначала образуется радикал хлора.

С12 2 1

Свободный радикал хлора взаимодействует с молекулой 1,2 – ДХЭ с образованием 1,1,2 – трихлорэтана и хлористого водорода.

СН2С1 – СН2С1 + 1 С1Н – СН2С1 + НС1

С1Н – СН2С1 + С12 СНС12 – СН2С1 + 1

Так же свободный радикал хлора может вступить в реакцию с молекулой этилена с образованием винильного радикала.

СН2 = СН2 + 1 Н = СН2 + НС1

Образование винилхлорида в результате взаимодействия хлорного и винильного радикалов.

Н = СН2 + 1 С1СН = СН2

Образование этилхлорида происходит в результате взаимодействия этилена с хлористым водородом в присутствии хлорного железа.

FeC13 δ+

СН2 = СН2 +Н – С1 СН2 = СН2 CH3 – СН2+ + FeС1CH3 – СН2С1

Н – С1δ-

π – комплекс

Для снижения активности радикалов в газовой фазе в реакционную зону подают кислород на уровне 1% объемного. Избыток этилена (2 – 5%), также препятствует выходу хлора в газовую фазу и следовательно снижает долю побочных свободно – радикальных процессов.

Основными параметрами, определяющими чистоту получаемого продукта, являются:

1. Соотношение этилен: хлор.

2. Наличие посторонних примесей в исходном сырье.

3. Температура процесса.

4. Концентрация катализатора.

Соотношение, между вступившими в реакцию этиленом и хлором, поддерживается 1:1. Избыток хлора ведет к увеличению образования побочных продуктов. Избыток этилена ведет к увеличению объема абгазов и дезактивации катализатора.

1) Примеси в сырье инертных газов или насыщенных углеводородов не оказывают влияния на химизм процесса, но заметно увеличивают потери продукта с абгазами. Объемная доля влаги более 0,002% дезактивирует катализатор, так как хлорное железо является гидрофильным веществом, которое образует с водой нереакционноспособный комплекс FеС13 * 6Н2O. Наличие кислорода в небольшом количестве способствует реакции присоединительного хлорирования, так как кислород подавляет образование свободных радикалов хлора.

2) Температуру в реакторе прямого хлорирования следует поддерживать в пределах 49–65 °С. При температуре ниже 49 °С увеличиваются потери хлора и этилена с абгазами из-за неполного взаимодействия. При температуре более 65°С происходит увеличение образования побочных продуктов, главным образом трихлорэтана, и ускоряется коррозионный износ оборудования.

3) Массовая доля катализатора FеС13 в дихлорэтане должна поддерживаться в пределах 0,005 – 0,03 % (50–300 ppm). При массовой доле катализатора в дихлорэтане менее 0,005% (50 ppm) скорость реакции присоединительного хлорирования уменьшается. При массовой доле катализатора более 0,03% (300 ppm) увеличиваются его потери с дихлорэтаном-сырцом.

3 Характеристика сырья, готовых продуктов и вспомогательных материалов

3.1 Характеристика сырья

Этилен СН2 = СН2

Физико-химические свойства:

– молекулярная масса -28

– плотность – 1,261 кг/м3

– растворимость в воде при н. у. – 0,281г/дм3

– температура кипения – минус 103,710С

– температура плавления – минус 169,50С

Этилен – бесцветный газ с удушливым сладковатым запахом. По степени воздействия на организм человека относится к 4‑му классу опасности (ГОСТ 25070 – 87). Предельно – допустимая концентрация этилена 100 мг/м3. При превышении предельно – допустимой концентрации этилен оказывает наркотическое действие, может вызвать головную боль, головокружение, ослабление дыхания, нарушение кровообращения, потерю сознания. Этилен – горючий газ, способный к взрывному разложению при повышенном давлении, высокой температуре или при воздействии открытого огня в присутствии кислорода. Концентрированные пределы воспламенения в воздухе: нижний – не менее 3,11% объемных, верхний – не более 32% объемных [4].

Хлор СL2

Физико-химические свойства:

– молекулярная масса -35

– плотность – 3,214 кг/м3

– растворимость в воде при н. у. – 7,4г/дм3

– температура кипения – минус 34,050С

– температура плавления – минус 101,60С

Хлор – негорючий, удушливый газ с резким запахом, желто – зеленого цвета, который в 2,5 раза тяжелее воздуха. Вызывает раздражение верхних дыхательных путей и слизистых оболочек, вызывает отек легких. Воздействуя на кожу, вызывает химический ожог. Класс опасности – 2 (вещество высоко – опасное). С водородом образует взрывоопасные смеси. Предельно – допустимая концентрация хлора 1 мг/м3 [4].

Таблица 3.1

 Скачать реферат