ไวนิลคลอไรด์ (ไวนิลคลอไรด์): คุณสมบัติ สูตร การผลิตทางอุตสาหกรรมในรัสเซีย

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 14:03

ไวนิลคลอไรด์เป็นหนึ่งในอนุพันธ์ที่ง่ายที่สุดของอะเซทิลีนที่ได้จากการเติมไฮโดรเจนคลอไรด์ ปฏิกิริยาเคมีประเภทหลักที่เกี่ยวข้องกับสารนี้คือกระบวนการพอลิเมอไรเซชัน ผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย - พีวีซี - ใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกกิจกรรมของมนุษย์ กระบวนการผลิตสารประกอบและอนุพันธ์ของสารประกอบนั้นมาพร้อมกับการปล่อยสารระเหยซึ่งมีผลเป็นพิษอย่างแรงต่อร่างกายมนุษย์

คำอธิบายทั่วไป

ไวนิลคลอไรด์ (ไวนิลคลอไรด์) เป็นหนึ่งในสารเคมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดเนื่องจากเป็นวัตถุดิบสำหรับการผลิตพีวีซี Liebig ได้รับสารนี้เป็นครั้งแรกในปี พ.ศ. 2373 ในประเทศเยอรมนีจากไดคลอโรอีเทนและโพแทสเซียมคาร์บอเนตที่มีแอลกอฮอล์ หลังจากผ่านไป 42 ปี Eugen Baumann นักเคมีชาวเยอรมันอีกคนหนึ่งได้ให้ความสนใจกับข้อเท็จจริงที่ว่าเมื่อเก็บไว้ในที่มีแสง สะเก็ดจะเริ่มตกตะกอนจากไวนิลคลอไรด์ นักวิทยาศาสตร์คนนี้ถือเป็นผู้ค้นพบโพลิไวนิลคลอไรด์

ในตอนแรก สารประกอบนี้ไม่ได้กระตุ้นความสนใจใดๆ ในหมู่พ่อค้าและผู้ผลิตผลิตภัณฑ์เคมี การผลิตในระดับอุตสาหกรรมเริ่มใน 30s ศตวรรษที่ XX.

สูตรเอมพิริคัลสำหรับไวนิลคลอไรด์คือ: C₂H_{3Cl. สูตรโครงสร้างแสดงในรูปด้านล่าง}

ภายใต้สภาวะปกติ ไวนิลคลอไรด์เป็นก๊าซไม่มีสี แต่เนื่องจากจุดเดือดของมันคือ -13 ° C จึงมักจะได้รับการจัดการในสถานะของเหลว

คุณสมบัติทางเคมีของไวนิลคลอไรด์

ปฏิกิริยาหลักที่มีอยู่ในสารนี้คือ:

• พอลิเมอไรเซชัน
• การทดแทนพันธะคาร์บอนคลอรีน กระบวนการนี้ผลิตแอลกอฮอล์และไวนิลเอสเทอร์ อะตอมของคลอรีนจะถูกแทนที่เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา ได้แก่ เฮไลด์ แพลเลเดียม และเกลือของโลหะอื่นๆ หากแอลกอฮอล์ถูกใช้เป็นตัวทำละลาย เอสเทอร์จะถูกสังเคราะห์
• ออกซิเดชันกับออกซิเจนในเฟสแก๊ส ผลิตภัณฑ์จากปฏิกิริยานี้คือ ฟอร์มิลคลอไรด์ คาร์บอนมอนอกไซด์ กรดไฮโดรคลอริก และกรดฟอร์มิก การเกิดออกซิเดชันที่สมบูรณ์นั้นสังเกตได้จากการมีส่วนร่วมของตัวเร่งปฏิกิริยาโคบอลต์โครไมต์หรือในสารละลายที่เป็นน้ำโดยใช้โพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต ปฏิกิริยากับโอโซนในสถานะของเหลวและก๊าซของไวนิลคลอไรด์นำไปสู่การก่อตัวของฟอร์มิลคลอไรด์และกรดฟอร์มิก การเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเองทำให้เกิดคาร์บอนมอนอกไซด์ กรดไฮโดรคลอริก และฟอสจีนที่เป็นพิษ (ในปริมาณเล็กน้อย)
• ปฏิกิริยาเพิ่มเติม. เพื่อให้ได้ไตรคลอโรอีเทนซึ่งใช้เป็นตัวทำละลาย ปฏิกิริยาเติมคลอรีนจะดำเนินการ: โดยกลไกไอออนิก (ในสถานะของเหลว ในไม่มีแสง ใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาตามโลหะทรานซิชัน) หรือโดยอนุมูลปฏิกิริยา (ที่อุณหภูมิสูง) ผลิตภัณฑ์ไวนิลคลอไรด์ที่เป็นประโยชน์ยังถูกสังเคราะห์ด้วยปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาของกรดและไฮโดรจิเนชัน
• การแยกภาพ. ภายใต้การกระทำของแสงที่มีความยาวคลื่น 193 นาโนเมตร กลุ่ม HCl และ Cl จะถูกแยกออกจากโมเลกุลไวนิลคลอไรด์
• ไพโรไลซิส. ไวนิลคลอไรด์มีความทนทานต่อการสลายตัวด้วยความร้อนมากกว่าฮาโลอัลเคนประเภทอื่น ไพโรไลซิสเริ่มต้นที่ 550 องศาเซลเซียส ที่ 680 องศาเซลเซียส ผลผลิตของอะเซทิลีน กรดไฮโดรคลอริก คลอโรพรีน และไวนิลอะเซทิลีนอยู่ที่ประมาณ 35% เมื่อมีน้ำ ไวนิลคลอไรด์จะกัดกร่อนเหล็ก เหล็กกล้า และอลูมิเนียมโดยการปล่อย HCl

ปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชัน

ไวนิลคลอไรด์โมโนเมอร์สามารถอยู่ได้นานภายใต้สภาวะปกติ การปรากฏตัวของอนุมูลอิสระอันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาภาพถ่ายหรือเทอร์โมเคมีจะนำไปสู่การกระตุ้นการเกิดพอลิเมอไรเซชัน

กระบวนการนี้เกิดขึ้นใน 3 ขั้นตอนและแสดงในรูปด้านล่าง

ลักษณะทางกายภาพ

คุณสมบัติทางกายภาพหลักของสารประกอบภายใต้สภาวะปกติมีดังนี้:

• น้ำหนักโมเลกุล – 62, 499;
• จุดหลอมเหลว - 119 K;
• จุดเดือด - 259 K;
• ความจุความร้อนในสถานะของเหลว – 84 J/(mol∙K);
• ความดันไอที่ 0 °C - 175 kPa;
• ความหนืดที่ -20 °C – 0.272 mPa∙s;
• ขีด จำกัด การระเบิดที่ต่ำกว่า - 8.6% (ตามปริมาตร);
• อุณหภูมิจุดติดไฟอัตโนมัติ - 745 K.

สารมีความสามารถในการละลายได้ดีในไฮโดรคาร์บอน,น้ำมัน แอลกอฮอล์ ของเหลวอินทรีย์ แทบจะเข้ากันกับน้ำ

รับ

มีวิธีอุตสาหกรรมหลายวิธีในการรับไวนิลคลอไรด์:

• อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของกรดไฮโดรคลอริกกับอะเซทิลีน;
• จากเอทิลีนและคลอรีน (คลอรีนโดยตรงของเอทิลีน, ได้เอทิลีนไดคลอไรด์, ไพโรไลซิสของมันเป็นไวนิลคลอไรด์);
• เอทิลีนออกซีคลอรีน;
• วิธีผสม (คลอรีนโดยตรง, ไพโรไลซิสของเอทิลีนไดคลอไรด์, ออกซีคลอรีน) - กระบวนการสมดุลของเอทิลีนและคลอรีนโดยไม่มีการก่อตัวหรือการบริโภคกรดไฮโดรคลอริก

ปัจจุบัน ตัวเลือกหลังเป็นทางเลือกทั่วไปและคุ้มค่าที่สุด ปริมาณไวนิลคลอไรด์ที่ได้จากเทคโนโลยีนี้มีมากกว่า 95% ของการผลิตทั้งหมดของโลก เคมีของปฏิกิริยาแสดงในรูปด้านล่าง

ปริมาณกรดทั้งหมดที่ได้รับระหว่างไพโรไลซิสของเอทิลีนไดคลอไรด์ ถูกใช้เป็นวัตถุดิบในขั้นต่อไปของการผลิต (ออกซีคลอรีน) ผลิตภัณฑ์ที่ได้จะถูกทำให้บริสุทธิ์โดยการกลั่น ผลพลอยได้ถูกนำมาใช้ในการผลิตตัวทำละลายหรือรีไซเคิล

การผลิตในรัสเซีย

ในรัสเซีย การผลิตไวนิลคลอไรด์จากอะเซทิลีนดำเนินการในสถานประกอบการดังต่อไปนี้:

• AK Azot, (Novomoskovsk ภูมิภาค Tula)
• JSC Plastcard (โวลโกกราด).
• เจเอสซี คิมพรหม(โวลโกกราด).
• Usolekhimpro JSC, (Usolye-Sibirskoye, ภูมิภาค Irkutsk).

บนพื้นฐานของเอทิลีน การสังเคราะห์สารจะดำเนินการในองค์กรเช่น:

• JSC "Sayanskkhimplast" (Sayansk).
• JSC Sibur-Neftekhim (คาโปรแลคตัม, เดอร์ซินสค์).
• ZAO Kaustik (Sterlitamak).

การสังเคราะห์จากอะเซทิลีนถือเป็นเทคโนโลยีที่ล้าสมัย การใช้เอทิลีนเป็นวัตถุดิบมีข้อดีดังต่อไปนี้:

• วัตถุดิบราคาถูกและราคาไม่แพงมาก;
• ผลผลิตสูง;
• ใช้พลังงานและน้ำต่ำ;
• ความเป็นไปได้ของการสร้างสายการผลิตที่มีกำลังการผลิตสูง

วิธีนี้ใช้โดยผู้ผลิตชั้นนำของโลกมากว่า 40 ปี ทิศทางที่สำคัญสำหรับการพัฒนาอุตสาหกรรมการผลิตไวนิลคลอไรด์ในรัสเซียคือการแนะนำกำลังการผลิตใหม่การเปลี่ยนไปใช้วัตถุดิบอีเทนการแพร่กระจายของเทคโนโลยีออกซีคลอรีนที่ใช้ออกซิเจนและการพัฒนาอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องเพื่อขายโซดาไฟซึ่ง เกิดเป็นผลพลอยได้

แอปพลิเคชัน

ไวนิลคลอไรด์ที่ผลิตขึ้นส่วนใหญ่ใช้ทำโพลิไวนิลคลอไรด์ (PVC) จากสถิติพบว่ามากกว่า 50% ของการผลิตโพลีเมอร์นี้อยู่ในเอเชีย

โพลีไวนิลคลอไรด์เป็นวัสดุที่หลากหลายที่สุดในบรรดาโพลีเมอร์ ใช้ในการผลิตทั้งโครงสร้างอาคารที่แข็งแรง (ท่อ ผนังภายนอก โปรไฟล์) และผลิตภัณฑ์ยางยืด (สายไฟ สายเคเบิล วัสดุมุงหลังคา) โพลีไวนิลคลอไรด์ต่างจากวัสดุโพลีเมอร์อื่น ๆ ภายใต้อิทธิพลของรังสีอัลตราไวโอเลต ออกซิเดชันและไฮโดรคาร์บอนเหลวไม่เพียงสลายตัว แต่ยังเชื่อมโยงโซ่โพลีเมอร์บางส่วนด้วย คุณสมบัตินี้สัมพันธ์กับการมีอยู่ของอะตอมของคลอรีนในโครงสร้างของสารประกอบ ความสามารถในการแข่งขันสูงของ PVC นั้นถูกอธิบายด้วยราคาที่ต่ำเช่นกัน

PVC ใช้สำหรับผลิตสินค้าดังต่อไปนี้ (โดยเรียงจากมากไปน้อยของปริมาณการผลิต):

• ท่อและอุปกรณ์;
• เข้าข้าง
• หน้าต่าง,ประตู;
• โปรไฟล์ (รวมทั้งรั้วและพื้นระเบียง);
• ปูพื้น;
• วัสดุมุงหลังคา;
• สินค้าอุปโภคบริโภค;
• บรรจุภัณฑ์;
• สายเคเบิลและสายไฟ (ปลอกหุ้มฉนวน);
• เวชภัณฑ์;
• สารเคลือบ กาว

การใช้งานอื่นๆ

ไวนิลคลอไรด์ในสัดส่วนเล็กน้อย (ประมาณ 1%) ถูกใช้เพื่อผลิตโคพอลิเมอร์ ซึ่งการผสมผสานระหว่างไวนิลอะซิเตท ไวนิลดีนคลอไรด์ โมโนเมอร์ซีรีส์อะคริลิก และอัลฟาโอเลฟินส์มีความสำคัญในทางปฏิบัติ โคพอลิเมอร์ชนิดแรกเป็นที่แพร่หลายมากที่สุด วัสดุเหล่านี้มีชื่อทางการค้าว่า:

• vestolite;
• hostalitis;
• วินนอล;
• ลูโควิล;
• คอร์วิค;
• จอน;
• sikron และอื่นๆ

ใช้ทำผลิตภัณฑ์เช่น:

• เสื่อน้ำมันและวัสดุปูพื้นอื่นๆ
• กรอบหน้าต่าง;
• หันหน้าไปทางกระเบื้อง;
• หนังเทียม;
• ฟิล์ม;
• เคลือบเงา;
• ผ้าไม่ทอ

ความเป็นพิษ

ไวนิลคลอไรด์หมายถึงสารประกอบที่อันตรายสูงซึ่งนำไปสู่การเสื่อมสภาพอย่างรุนแรงในร่างกายมนุษย์ สารนี้มีความผันผวนและทางเข้าหลักคือการหายใจเข้าไป แหล่งที่มาคือการผลิตไวนิลคลอไรด์ พีวีซี และผลิตภัณฑ์จากมัน

ไวนิลคลอไรด์ทำให้เกิดการรบกวนในอวัยวะและระบบดังต่อไปนี้:

• ภาวะซึมเศร้าของระบบประสาทส่วนกลาง (เวียนศีรษะ, อาการมึนงง, โคม่าเป็นพิษ);
• ความเสียหายต่อเนื้อเยื่อเกี่ยวพันและหลอดเลือด
• การเสื่อมสภาพของระบบสืบพันธุ์
• สารก่อมะเร็ง (มักตรวจพบการก่อมะเร็งในตับ เนื้องอกและการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นอื่นๆ)
• ระบบย่อยอาหาร – ตับอักเสบ, ถุงน้ำดีอักเสบ, ท่อน้ำดีอักเสบ, โรคกระเพาะ, แผลในกระเพาะอาหาร;
• ระบบไหลเวียนโลหิตและเม็ดเลือด - ความดันโลหิตสูง, โรคหลอดเลือดหัวใจ, eosinophilia, thrombocytopenia;
• การรบกวนของคอเลสเตอรอลและการเผาผลาญทั่วไป
• ผลการกลายพันธุ์ การก่อตัวของความผิดปกติของโครโมโซม
• ยับยั้งการต้านจุลชีพ ภูมิคุ้มกันลดลง

เมื่อได้รับสารพิษเป็นเวลานาน (จากหกเดือนถึง 3 ปี) ของสารพิษนี้ "โรคไวนิลคลอไรด์" เกิดขึ้น การพัฒนาต้องผ่าน 3 ขั้นตอน ซึ่งมีคุณลักษณะดังต่อไปนี้:

1. อ่อนแรง, ไมเกรน, คลื่นไส้, โรคโลหิตจาง, ความรุนแรงของเล็บของแขนขา, เช่นเดียวกับการทำลายล้างกระดูก เมื่ออิทธิพลที่เป็นอันตรายหยุดลง การเปลี่ยนแปลงจะย้อนกลับได้
2. การอักเสบของเส้นประสาทส่วนปลายทำให้สูญเสียความรู้สึก; หัวใจเต้นผิดจังหวะ, ปวดบริเวณหัวใจ, การละเมิดอุณหภูมิ
3. ความจำเสื่อม, เห็นภาพหลอน, ตาพร่ามัวโดยไม่ได้ตั้งใจ, ภาพซ้อน, รบกวนการนอนหลับ, ประสิทธิภาพการทำงานลดลง, ปวดท้อง, คลื่นไส้, อาเจียน, โรคกระดูกเพิ่มขึ้น