Совершенствование технологии производства трихлорэтилена методом жидкофазного дегидрохлорирования 1,1,2,2-тетрахлорэтана

Шишкин Евгений Вениаминович,

доцент кафедры технологии органического и нефтехимического синтеза,

Дудкина Мария Сергеевна,

магистрант.

Волгоградский государственный технический университет.

Трихлорэтилен является промышленным растворителем, преимущественно применяющимся для обезжиривания металлических деталей на крупных машиностроительных и автомобильных заводах, расположенных, большей частью, в Центральном регионе России, а также применяется в незначительных количествах для химической чистки спецодежды, как растворитель для восков, жиров, смол и масел [3].

Существуют несколько промышленных методов синтеза трихлорэтилена, среди которых наиболее эффективным является метод жидкофазного дегидрохлорирования 1,1,2,2-тетрахлорэтана известковым «молоком», которое представляет собой суспензию гидроксида кальция в воде с массовой долей Са(ОН)₂ 11-18% [2].

Синтез ТХЭ протекает по следующему уравнению:

2С₂Н₂Сl₄ + Са(ОН)₂ → 2С₂НС1₃ + СаС1₂ + 2Н₂О.

Омыление тетрахлорэтана проводится при соотношении реагентов тетрахлорэтан:Са(ОН)₂ 1:1,75 при температуре 72-90°С. В процессе синтеза в реактор непрерывно подается острый пар, который позволяет поддерживать заданную температуру и осуществляет перемешивание реакционной среды. Степень превращения тетрахлорэтана составляет около 98%. Синтез трихлорэтилена в данных условиях совмещен с процессом его отгонки в виде азеотропной смеси с водой [1].

Исходный реагент 1,1,2,2-тетрахлорэтан имеет чистоту 95%, оставшиеся 5% составляют примеси (смесь легких хлорорганических веществ, пентахлорэтан, гексахлорэтан и вода, которые участвуют в побочных реакциях). Так, например, одновременно с 1,1,2,2-тетрахлорэтаном происходит омыление пентахлорэтана до перхлорэтилена:

2C₂HCl₅ + Са(ОН)₂ → 2С₂С1₄ + СаС1₂ + 2Н₂О.

В процессе синтеза в виде азеотропной смеси с водой отгоняется около 99% трихлорэтилена, следовательно, в отработанном известковом «молоке» остаточное количество трихлорэтилена составляет всего около 1% от общего количества образовавшегося продукта.

С целью очистки отработанного известкового «молока» от хлорорганических веществ, после стадии синтеза осуществляется процесс отпарки. Отпарка хлорорганических веществ проводится при температуре порядка 100-110°С и в результате в виде азетропных смесей с водой выделяются следующие вещества: непрореагировавший тетрахлорэтан (около 2% от общего количество исходного тетрахлорэтана), перхлорэтилен, гексахлорэтан и целевой трихлорэтилен.

После конденсации потоки трихлорэтилена со стадии синтеза и хлорорганических веществ со стадии отпарки отправляются во флорентийский сосуд на разделение водной и органической фаз. Затем органический слой (трихлорэтилен-сырец с содержанием основного вещества 94,7%) поступает в колонну для очистки от остатков воды и легкой фракции и далее на систему ступенчатой ректификации с целью очистки от хлорорганических примесей и стабилизации готового продукта.

Одним из существенных недостатков данного производства является то, что трихлорэтилен-сырец имеет относительно низкое качество. Это является следствием того, что трихлорэтилен со стадии синтеза смешивается с потоком хлорорганических веществ со стадии отпарки.

Для устранения данного недостатка омыление тетрахлорэтана известковым «молоком» следует проводить в интервале температур 72-85°С, при этом, как видно из таблицы 1, из реакционной массы будет отгоняется только азеотропная смесь трихлорэтилена с водой, так как её температура кипения составляет 72,9°С, что существенно ниже температур кипения других азеотропных смесей. В этих условиях остальные хлорорганические вещества будут оставаться в реакционной массе, чему так же способствует нали­чие в отработанном известковом «молоке» твердого гидроксида кальция, который выступает как адсорбент и позволяет удержать в реакционной массе хлорорганические примеси [3]. В итоге трихлорэтилен-сырец может быть получен с высоким содержанием трихлорэтилена (около 98%). Далее трихлорэтилен-сырец направляется на стадию отделения от остатка воды и легколетучих компонентов в отпарной колонне. В результате получается готовый продукт высшего сорта (99,9%).

Таблица 1.

Температуры кипения хлорорганических веществ [4].

Основной выход побочных продуктов происходит на стадии отпарки хлорорганики. Отпарку хлорорганики из отработанного известкового «молока» необходимо проводить при температуре 100-110°С. Хлорорганические вещества со стадии отпарки после отделения от водной фазы возможно рециклом подавать на стадию омыления.

Таким образом, разделение потоков трихлорэтилена со стадии синтеза и хлорорганических веществ со стадии отпарки позволит существенно упростить технологическую схему получения товарного продукта за счет исключения стадии ступенчатой ректификации.

Литература

1.                  Промышленные хлорорганические продукты. Справочник / Под ред. Л. А. Ошина. – М.: Химия, 1978. – 656 с.

2.                  Трегер Ю. А. Основные хлорорганические растворители: учебник / Ю. А. Трегер, Л. М. Карташов, Н. Ф. Кришталь. – М.: Химия, 1984. – 224 с.

3.                  Ускач Я. Л. Совершенствование технологии получения трихлорэтилена / Я. Л. Ускач, С. Б. Зотов, Ю. В. Попов // Известия ВолгГТУ, Волгоград, 2009. – 93-96 с.

4. Химия: большой энциклопедический словарь / гл. ред. И. Л. Кнунянц. – 2-е изд. – М., 1998. – 411 с.

Поступила в редакцию 07.11.2012 г.