Химия эпихлоргидрина - Курсовая работа

По-видимому, этим следует объяснить повышенный интерес ряда известных научных школ и промышленных предприятий к проблеме разработки новых высокотехнологичных и экономичных методов синтеза и расширения масштабов потребления глицерина. Увеличение спроса на глицерин на мировом рынке вызывает необходимость строительства новых цехов по производству этого продукта и реконструкции и модернизации установок действующих производств в направлении повышения их производительности. Эпихлоргидрин является основным сырьем для получения синтетического глицерина и большая часть производимого эпихлоргидрина расходуется для этих целей. Перспективным направлением использования эпихлоргидрина является получение эпихлоргидриновых каучуков, обладающих более высокой термо - и маслостойкостью, сопротивлением действию озона, более высокой газонепроницаемостью по сравнению с другими синтетическими каучуками. Традиционный "хлоргидринный" метод получения эпихлоргидрина, широко применяемый в промышленности, имеет ряд существенных недостатков, к числу которых можно отнести невысокий коэффициент использования хлора, образование значительных количеств загрязненных сточных вод (40-60 м3/т продукта), очистка которых трудоемка и требует больших затрат.Эпихлоргидрин хорошо растворяется в спиртах и кетонах, в простых и сложных эфирах, в ароматических и хлорированных углеводородах. Эпихлоргидрин с водой образует азеотропную смесь состава 75% эпихлоргидрина и 25% воды, кипящую при температуре 88°С. Эпихлоргидрин легко присоединяет НС1 при обычной температуре, образуя 1,3-дихлоргидрин глицерина С1СН2СН (ОН) СН2С1; в пиридине или в концентрированном растворе САС12 реакция протекает количественно и служит для определения эпоксидной группы. В присутствии небольших количеств щелочи эпихлоргидрин присоединяет соед. с одним или несколькими подвижными атомами Н, образуя хлоргидрины RCH2CH (OH) CH2C1; при действии NH3 или аминов дает RNHCH2CH (OH) CH2C1 (R = H, орг. остаток); при действии избытка щелочи при 100°С медленно превращается в глицерин ; в присутствии разбавленных неорганических кислот образуется СН2 (ОН) СН (ОН) СН2С1. Получают эпихлоргидрин дегидрохлорированием дихлоргидринов глицерина : 4-5%-ный водный раствор исходных веществ с Са (ОН) 2 (известковое молоко ) нагревают до 100°С, образующийся эпихлоргидрин быстро выводят из зоны реакции во избежание протекания дальнейших процессов и после конденсации и отделения от водного слоя перегоняют; чистый продукт содержит более 99,5% эпихлоргидрина.Наименование сырья, материалов, полупродуктов, энергоресурсов Государственный или отраслевой стандарт, технические условия, СТП, регламент или методика на подготовку сырья Показатели, обязательные для проверки Регламентируемые показатели Пропилен ГОСТ 25043-87 изм.1 1 сорт Объемная доля пропилена. Электрощелока Регламент цеха № 2 Массовая концентрация едкого натра, г/дм? 115-140 Водный раствор едкого натра Регламент цехов №№ 2, 4 Воздух осушенный для КИПИА Регламент цеха № 30Технологический процесс получения эпихлоргидрина состоит из следующих узлов: отделение хлористого аллила: прием и распределение испаренного и абгазного хлора; Газофазное заместительное хлорирование пропилена при давлении (0,15-0,18) МПА (1,5-1,8) кгс/см? и температуре (490-525)°С, молярном соотношении пропилена и хлора от 3: 1 до 5: 1 идет с преимущественным образованием хлористого аллила. Большой избыток пропилена обеспечивает полное вхождение в реакцию хлора и подержание температуры реакции в требуемых пределах. Хлористый аллил-сырец с массовой долей основного вещества (50-80) % путем ректификации доводится до хлористого аллила-ректификата с массовой долей не менее 97,2%. Хлористый аллил подвергается гипохлорированию хлорноватистой кислотой с получением раствора дихлоргидринов глицерина.Основные опасности производства вызваны следующими факторами: наличием хлора и хлористого водорода, паров хлористого аллила, дихлорпропана, трихлорпропана, монохлорпропенов, эпихлоргидрина, 1,3 - и 2,3-дихлоргидринов глицерина, хлороформа, четыреххлористого углерода, пропилена, 1,3 - и 2,3-дихлорпропенов, могущих вызвать отравление обслуживающего персонала; отравление возможно и перечисленными жидкими хлоруглеводородами; наличием жидких и газообразных пропилена и хлоруглеводородов: хлористого аллила, 1,2-дихлорпропана, 1,3-дихлорпропена, 2,3-дихлорпропена, 1,2,3-трихлорпропана, 1,3 - и 2,3-дихлоргидрина глицерина, 2-монохлорпропена, 2-хлорпропана, 1-монохлорпропена, хлороформа, определяющих опасность взрывов и загораний в производственных помещениях при применении открытого огня, искрообразования или нарушения защиты от статического электричества; наличием пара и конденсата высоких температур, нагретых поверхностей оборудования и трубопроводов, холода параметра минус 18°С, охлажденных до температуры минус 35°С поверхностей оборудования и трубопроводов, которые могут вызвать термические ожоги и обморожения. Основными опасностями, связанными с особенностями технологического процесса или выполнен

Содержание

Введение

1. Основные физико-химические свойства и константы

2. Характеристика исходного сырья, материалов, полупродуктов

3. Способы получения

3.1 Получение эпихлоргидрина отделением хлористого аллила

3.2 Получение эпихлоргидрина гидрохлорированием глицерина и щелочным дегидрохлорированием дихлоргидринов глицерина

4. Охрана окружающей среды и меры безопасности при производстве

Заключение

Список использованных источников

В последние годы наблюдается тенденция к расширению использования глицерина и его производных в медицине и во многих приоритетных отраслях науки и техники. По-видимому, этим следует объяснить повышенный интерес ряда известных научных школ и промышленных предприятий к проблеме разработки новых высокотехнологичных и экономичных методов синтеза и расширения масштабов потребления глицерина.

Увеличение спроса на глицерин на мировом рынке вызывает необходимость строительства новых цехов по производству этого продукта и реконструкции и модернизации установок действующих производств в направлении повышения их производительности.

Производство синтетического глицерина из пропилена хлорным методом на Стерлитамакском химическом заводе осуществлено по современной технологии и ныне имеет самые лучшие технико-экономические показатели среди известных технологических приемов. Поэтому Стерлитамакская технология производства глицерина в ряде случаев может выступить эталоном сравнения при разработке новых методов получения глицерина.

Эпихлоргидрин является основным сырьем для получения синтетического глицерина и большая часть производимого эпихлоргидрина расходуется для этих целей.

Другое очень важное и постоянно развивающееся направление использования эпихлоргидрина - производство эпоксидных смол. Особенно важное значение приобретают эпоксидные смолы в химической промышленности вследствие их высокой коррозионной стойкости.

Эпихлоргидрин является также основным сырьем для получения ряда ионообменных смол. эпихлоргидрин синтетический глицерин химия

В небольших количествах эпихлоргидрин применяется в качестве стабилизатора для некоторых хлорорганических соединений. Перспективным направлением использования эпихлоргидрина является получение эпихлоргидриновых каучуков, обладающих более высокой термо - и маслостойкостью, сопротивлением действию озона, более высокой газонепроницаемостью по сравнению с другими синтетическими каучуками.

Актуальность работы. Эпихлоргидрин (ЭХГ) является важным продуктом основного органического синтеза. Обладая высокой реакционной способностью, обусловленной наличием в молекуле подвижного атома хлора и эпоксидной группы, эпихлоргидрин находит широкое применение. Он легко вступает во взаимодействие с соединениями различных классов, что позволяет получать на его основе ряд продуктов, используемых во многих отраслях промышленности (эпоксидные смолы, лаки, клеи, синтетические волокна, ионообменные смолы, каучуки и др.).

Традиционный "хлоргидринный" метод получения эпихлоргидрина, широко применяемый в промышленности, имеет ряд существенных недостатков, к числу которых можно отнести невысокий коэффициент использования хлора, образование значительных количеств загрязненных сточных вод (40-60 м3/т продукта), очистка которых трудоемка и требует больших затрат. Жесткие требования экологического и экономического характера диктуют настоятельную необходимость создания новых технологий получения эпихлоргидрина, которые могли бы заменить устаревшие процессы.

Одним из перспективных направлений решения этой проблемы является разработка технологии синтеза эпихлоргидрина, основанной на жидкофазном эпоксидировании аллилхлорида (АХ) водным раствором пероксида водорода (ПВ) в присутствии гетерогенного катализатора. Применение данного способа позволяет устранить недостатки присущие традиционному методу и в значительной степени повысить экологичность процесса получения эпихлоргидрина. Учитывая постоянно возрастающий спрос на эпихлоргидрин и продукты на его основе, разработка новой технологии его производства является актуальной и своевременной задачей.

Цель работы заключается в разработке теоретических основ технологии промышленного способа получения эпихлоргидрина эпоксидированием аллилхлорида пероксидом водорода в присутствии гетерогенного катализатора. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи: разработка эффективного гетерогенного катализатора жидкофазного эпоксидирования аллилхлорида водным раствором пероксида водорода;

изучение влияния технологических параметров на процесс получения эпихлоргидрина и выбор условий осуществления стадии эпоксидирования;

определение кинетических закономерностей эпоксидирования аллилхлорида пероксидом водорода;

исследование фазовых равновесий жидкость-пар в системах продуктов синтеза эпихлоргидрина и разработка эффективной схемы разделения реакционной массы с получением эпихлоргидрина требуемой чистоты;

разработка принципиальной технологической схемы процесса получения эпихлоргидрина.

Научная новизна. Впервые разработан гранулированный катализатор жидкофазного эпоксидирования аллилхлорида водным раствором пероксида водорода, оптимизирован его состав и способ получения.

Установлены количественные закономерности процесса эпоксидирования аллилхлорида и найдены оптимальные условия получения эпихлоргидрина. Впервые изучена кинетика эпоксидирования и разработана адекватная математическая модель взаимодействия аллилхлорида с водным раствором пероксида водорода в присутствии гранулированного катализатора.

Проведено комплексное изучение фазовых равновесий в системах, образованных компонентами реакционной смеси, и для ряда систем получены неизвестные ранее данные, необходимые для математического моделирования фазовых равновесий жидкость-пар в многокомпонентных смесях.

Практическая значимость. Предложен эффективный гранулированный катализатор процесса эпоксидирования аллилхлорида на основе титансодержащего цеолита для работы в стационарном слое. Разработаны научные основы технологии гетерогенно-каталитического синтеза эпихлоргидрина эпоксидированием аллилхлорида водным раствором пероксида водорода, включая стадию разделения продуктов реакции. Предложена принципиальная технологическая схема синтеза и выделения эпихлоргидрина. Выданы исходные данные на проектирование опытно-промышленной установки получения эпихлоргидрина мощностью 5 тонн в год.

Характеристика эпихлоргидрина Эпихлоргидрин технический должен соответствовать требованиям ГОСТ 12844-74 с изменениями №№ 1,2,3,4.

Таблица 1

Наименование показателя Норма

Высший сорт Первый сорт

1 2 3 4

1. Внешний вид Бесцветная прозрачная жидкость

2. Плотность при 20°С и давлении 760 мм рт. ст., г/см? 1,179-1,181 1,179-1,181

3. Массовая доля эпихлоргидрина, %, не менее 99,5 99,0

4. Суммарная массовая доля хлорорганических примесей, %, не более 0,4 не нормируется в том числе: непредельных соединений, %, не более 0,3 не нормируется

5. Массовая доля воды, %, не более 0,1 0,15