Tehnologia de obținere a clorurii de vinil

Capitolul I: Memoriu general

În cadrul acestui proiect a fost concepută o instalaţie de obţinere a clorurii de vinil, arătând necesitatea şi oportunitatea temei propuse şi alegând procedeul tehnologic optim.

Proiectarea s-a realizat cu ajutorul calculelor cinetice şi termodinamice, precum şi pe baza bilanţului de materiale.

În continuare s-a trecut la elemente de automatizare şi control a procesului, la modul de a asigură transportul şi depozitarea, a ventilaţiei şi iluminatului. Proiectul se finalizează cu norme de protecţia muncii şi bibliografia care a stat la baza întocmirii materialului.

1.1. Prezentarea produsului

Derivaţii halogenaţi sunt compuşi care derivă formal prin înlocuirea unuia sau mai multor atomi de H2 cu atomi de halogeni. Au o importanţă deosebită ca substanţe de plecare în sinteze a numeroase clase de compuşi organici, datorită reactivităţii lor, în special faţă de compuşii care sunt agenţi nucleofili. În acest timp, unii derivaţi halogenaţi au utilizări practice ca: solvent, pesticide, agenţi frigorifici, monomeri.

Clorura de vinil, denumită şi cloretilen sau monocloretilen, este un derivat organic halogenat, care se obţine la scară industrială în instalaţii de mare tonaj.

Descoperită în 1835, de către Regnault, prin acţiunea unei soluţii alcoolice de KOH asupra dicloretanului, aceasta a rămas mai mult ca o curiozitate, până când Ostromaslenski a început cercetarea sa.

În 1911, Klatte şi Ralet au descoperit reacţia dintre acetilenă şi HCl, reacţie ce a stat la baza primului procedeu industrial de obţinere a clorurii de vinil. Primul procedeu industrial de obţinere a clorurii de vinil datează din 1930.

Clorura de vinil este un derivat organic halogenat, un monomer etenic cu un singur substituent şi anume Cl.

Clorura de vinil, denumită şi cloretilen sau monocloretin are formula chimică brută C2H3Cl şi formula chimică structurală CH2=CHCl.

Are următoarele proprietăţi fizice :

- masa moleculară : 62,50

- starea de agregare : gaz

- densitate (g/cm3) :

- temperatura de topire (°C) : -150,7

- temperatura de fierbere (°C/mmHg) : -13,9

- solubilitate, g/100 ml soluţie la temperatura °C :

aq greu solubil

al solubil

alţi dizolvanţi solubil eter

Are miros eteric şi se dizolvă în solvenţi uzuali ca: acetone, alcool etilic, hidrocarburi aromatice şi hidrocarburi alifatice.

Clorura de vinil este un derivat halogenat, cu reactivitate scăzută pentru că halogenul este fixat de un atom de carbon hibridizat sp2.

În clorura de vinil, atomul de Clor exercita efecte –I si +M.

Prin efectul +M legatura C-Cl capătă caracter parţial de legatură dublă, se scurtează şi halogenul devine mai mobil.

Dezavantajul clorurii de vinil este dat de faptul că este un gaz foarte toxic. Dar cu toate acestea, produsul se fabrică şi are aplicaţii importante.

Importanţa pe care o ocupă polimerizarea clorurii de vinil rezultă şi din evoluţia procentuală a acestui polimer, din totalul materialelor plastice faţă de care reprezintă circa 40-60%, în ţările cu o industrie chimică dezvoltată.

Până în 1965, policlorura de vinil a fost polimerul ce s-a fabricat în cele mai mari cantităţi iar după aceasta a fost depaşită doar de polietilenă. Acest succes se datorează proprietăţilor polimerului, care prelucrat cu plastifianţi şi agenţi de umplere, poate furniza o largă gamă de materiale, de la cele mai moi şi elastice, până la cele mai dure şi rigide.

Deşi producţia de monomeri nu este exprimată ca atare, aceasta fiind legată de regula de producţie de polimer în cadrul aceluiaşi complex industrial, ea poate fi dedusă cu aproximaţie suficient de bună în producţia polimerilor şi copolimerilor respectivi.

1.2. Necesitatea şi oportunitatea proiectării propuse

Clorura de vinil este un monomer cu utilizări deosebit de importante în domeniul maselor plastice. Deşi industrializarea acestuia a început în 1930, într-o perioadă scurtă a devenit unul din monomerii cei mai solicitaţi, producţia clorurii de vinil înregistrând creşteri importante de la an la an. Homopolimerii precum şi copolimerii ca acetatul de vinil, clorura de vniliden, esterii acrilici şi maleici au căpătat multiple posibilităţi de aplicare în cele mai variate domenii tehnice.

Aceasta se datorează faptului că proprietăţile lor pot fi modificate în limite foarte largi, prin schimbarea condiţiilor de polimerizare, cât şi datorită posibilităţii deosebit de mari de plastifiere sau prin aliere cu alţi polimeri.

Clorura de vinil şi polimerii săi, ocupă un loc unic în istoria maselor plastice şi deşi această industrie a început în 1930 ea nu a fost înlocuită de polimeri noi, dimpotrivă a căpătat noi dimensiuni. De exemplu producţia sa a fost de 1,3 milioane tone în 1955, de 3,25 milioane tone în 1966, de 20 milioane tone în 1982 şi continuă să crească. Practic ea este utilizată în totalitate pentru fabricarea policlorurii de vinil şi copolimerilor sai. Policlorura de vinil (PVC) a constituit multă vreme cel mai important polimer sintetic, fiind şi un substituient al unor materiale precum: oţelul, fonta, aluminiul, cupru, lemn, sticla, hârtie, piele. PVC este unul din cele mai fabricate materiale de construcţie din punct de vedere al consumului de energie.

În cantităţi mici, clorura de vinil este mai folosită ca solvent special, agent refrigerant şi unele sinteze chimice.