Дихлорэтан центробежным насосом подается в напорный бак 1, из которого самотеком поступает в подогреватель—испаритель 2. При температуре 100°С пары дихлорэтана направляются в перегреватель, вмонтированный в контактную печь 3, откуда с температурой 300°С пары дихлорэтана поступают в контактный аппарат. Трубки контактного аппарата засыпаны катализатором—активированным углем.

В контактном аппарате протекают:

1. Основная реакция—получение хлористого винила:

СН2С1 - СН2С1→СН2 = СНС1+НС1;

2. Побочные реакции:

а) образование ацетилена — CH2Cl—СН2С1 → СН = CH +2HCl;

б) образование этилена CH2Cl — CH2Cl → СН2 = СН2+ Cl2;

в) образование сажи и продуктов полимеризации.

Обогрев контактной печи производится топочными газами, полученными при сжигании метано-водородной или какой-либо другой фракции. Так как температура топочных газов достигает 1000°С, то для снижения ее и более равномерного обогрева с помощью газодувки осуществляется частичная циркуляция топочных газов. Продукты реакции, выходящие из контактной печи при температуре 500°С, поступают в пылеуловитель 13. С целью освобождения от увлеченных током газа частиц катализатора и частично от непрореагировавшего дихлорэтана, продукты реакции проходят через воздушный холодильник 11 и поступают в абсорбер 4 для поглощения хлористого водорода. Вытекающая из абсорбера соляная кислота, с концентрацией НС1 не менее 27,5%, охлаждается в холодильнике 12 и стекает в сборник соляной кислоты 14. Продукты реакции для окончательной очистки от хлористого водорода подвергаются нейтрализации 10%-ным раствором едкого натра в нейтрализационной колонне 5.

Сушка хлористого винила производится в сушильной башне 6, орошаемой концентрированной щелочью—едким натром. Пары осушенного хлористого винила поступают в ректификационную колонну для отделения от дихлорэтана и легко летучих полимеров. Из ректификационной колонны 7 хлористый винил с температурой 14°С идет в дефлегматор 8. Конденсат из дефлегматора поступает в виде флегмы в колонну, другая часть конденсата охлаждается в холодильнике 9 и направляется в сборник хлористого винила 10. Из кубовой части ректификационной колонны 7 периодически выпускается дихлорэтан с небольшой примесью полимеров.

Основные параметры производства

Температура контактной печи 300-500°С

Давление в контактной печи атмосферное

Температура в подогревателе-испарителе 100°С

Температура верха ректификационной колонны -14°С

Температура куба ректификационной колонны 30-40°С

Схема 3. Технологическая схема производства хлористого винила пиролизом дихлорэтана

Обозначения на схеме 3:

1- напорный бак;

2- подогреватель-испаритель,

3—контактная печь,

4-абсорбер,

5-нейтрализационная колонна,

6- сушильная башня,

7-ректификационная колонна,

8- дефлегматор,

9 – холодильник,

10 — сборникхлористого винила,

11 —воздушный холодильник,

12— холодильник соляной кислоты,

13 - пылеуловитель,

14— сборник соляной кислоты,

15 – сборник щелочи,

16 – сборник серной кислоты.

1.5 Производство винилиденхлорида

Винилиденхлорид, хлористый винилиден, 1, 1 — дихлорэтилен, СН2=СС12 —бесцветная жидкость со слабым запахом, температура кипения 31,7°С; температура замерзания-122,1°С, удельный вес 1,219. Пределы взры-ваемости с воздухом от 7 до 16% объемных. Винилиденхлорид хорошо смешивается со многими органическими растворителями. Он способен к реакциям полимеризации и совместной полимеризации с другими мономерами—хлористым винилом, бутадиеном, метилметакрилатом и др. Полимеры и сополимеры винилиденхлорида обладают рядом ценных свойств: химической стойкостью, водостойкостью, достаточной механической прочностью, способностью окрашиваться и пр., поэтому находят применение для получения пластмасс, пленкообразующих веществ, упаковочных материалов, заменителей кожи, синтетических волокон.

Сырьем для получения винилиденхлорида служит трихлорэтан, который получается хлорированием хлористого винила

СН2=СНС1 + С12 → СН2С1—СНСl2

или дихлорэтана

СН2С1—СН2С1+С12 → СН2Сl-СНСl2+НСl.

Обычно используют вторую реакцию, т. к. дихлорэтан дешевле, чем хлорвинил и сравнительно легко хлорируется каталитически в жидкой фазе в присутствии инициатора—порофора. Рациональное использование хлористого водорода является существенным моментом при организации производства трихлорэтана из дихлорэтана.

Получение винилиденхлорида дегидрохлорированием трихлорэтана возможно следующими методами:

1) спирто-щелочным,

2) водно-щелочным,

3) пиролизом,

4) известковым.

Первый способ требует затраты спирта и щелочи, стоимость которых сравнительно велика. Отделение винилиденхлорида от спирта, в связи с возможным образованием азеотропных смесей спирт-вода—винилиденхлорид, затруднено. Наличие же спирта в винилиденхлориде ухудшает полимеризацию последнего. Воднощелочной способ применялся в промышленном масштабе, несмотря на высокий расход щелочи, т. к. при омылении трихлорэтана приходится брать избыток щелочи для сдвижения равновесного состояния в сторону образования винилиденхлорида. Более прогрессивным может явиться метод пиролиза трихлорэтана, при подборе соответствующего катализатора. При проведении процесса с активированным углем в качестве катализатора при температуре 500°С, с конверсией 50—60%, выход винилиденхлорида не превышал 50%.

Проведение дегидрохлорирования тетрахлорэтана известковым молоком позволяет использовать более дешевое сырье, чем едкий натр, при сохранении достаточного выхода винилиденхлорида.

Производство винилиденхлорида по известковому методу осуществляется по описываемой схеме в три стадии:

1) омылении трихлорэтана известковым молоком,

2) ректификации винилиденхлорида,

3) стабилизации готового продукта.

Известковое молоко, необходимое для омыления трихлорэтана готовится в гасителе 11, взаимодействием негашеной извести и воды (Схема 4).

Из гасителя известковое молоко с содержанием гидрата окиси кальция 170 г/л сливается в емкость 12, куда в случае необходимости добавляется вода. Центробежным насосом известковое молоко подается в мерник, 1, из которого поступает в смеситель 3, в него же из мерника 2 сливается трихлорэтан. Образовавшаяся смесь центробежным насосом закачивается в реактор 13. Реактор — стальная колонна, футерованная диабазовой плиткой с рубашкой и змеевиком внутри. В конце реакции реактор обогревается острым паром.

В реакторе 13 протекает основная реакция получения винилиденхлорида:

2СН2С1-СНС1 + Са(ОН)2 → 2СН2=СС12+СаС12+2Н20.

Вследствие наличия в трихлорэтане тетрахлорэтана и пентахлорэтана протекают побочные реакции образования трихлорэтилена:

2СНС12-СНС12+Са(0Н)2 → 2СНС1=ССl2+СаСl2+2Н20.

и тетрахлорэтилена:

2СС13—СНС12+Са(0Н)2 → СС12 = ССl2+СаС12+2Н20.

Смесь паров из реактора 13 поступает в реакционную емкость 14. В ней благодаря введению свежей порции известкового молока и дополнительному времени трихлорэтан, почти полностью вступает в реакцию. Парогазовая фаза из реакционной емкости 14 частично конденсируется в дефлегматоре 4. Конденсат через фазоразделитель 9 стекает в реакционную емкость или в сборник конденсата 15, Паровая фаза, состоящая в основном из винилиденхлорида, конденсируется в конденсаторе5, охлаждаемом рассолом. Неконденсирующиеся газы сбрасываются в атмосферу из фазоразделителя 6; винилиденхлорид-сырец из него же сливается в емкость 16 или в куб ректификационной колонны 17, который обогревается горячей водой так, чтобы температура в кубе поддерживалась 60—70°С.