Описание методов получения тетрахлорметана и тетрахлорэтилена, химизма и физико-химических основ производства. Хлорирование в присутствии свободных радикалов. Тепловой расчет производственного хлоратора. Процесс переработки хлорорганических отходов.
Аннотация к работе
Кафедра технологии нефтехимического синтеза и переработки полимерных материалов Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту по курсу: «Технология и оборудование основного органического и нефтехимического синтеза» на тему: «Производство тетрахлорметана и тетрахлорэтилена» Разработал: студент 3 курса 1 гр. Пояснительная записка содержит 45 стр., 7 рис., 6 табл., 8 литературных источников, 1 лист графического материала формата А1. Цель работы - изучить производство тетрахлорметана и тетрахлорэтилена.Производство органических веществ зародилось давно, но первоначально оно базировалось на переработке растительного или животного сырья - выделение ценных веществ (сахар, масла) или их расщепление (мыло, спирт и др.). Органический синтез, т. е. получение более сложных веществ из сравнительно простых, зародился в середине XIX века на основе побочных продуктов коксования каменного угля, содержавших ароматические соединения.тетрахлорметан химический радикал производственныйСероуглерод образуется при взаимодействии серы (900°С) с кипящим слоем углерода или с метаном (600°С) в присутствии SIO2 и Al2O3 в качестве катализаторов с выходом до 95%. Хлорирование сероуглерода хлором ведут при 60°С в присутствии катализатора сурьмы, а хлорирование монохлоридом серы - на железных опилках. Высокая селективность процесса и чистота целевого продукта, отсутствие затрат на ректификацию для выделения CCL4 выгодно отличают этот метод от других методов получения четыреххлористого углерода. Принципиально возможен синтез CCL4 из фосгена: на практике осложняется, что связано с взрывоопасностью смесей метан - хлор, взятых в стехиометрическом соотношении, а также с необходимостью отвода большого количества тепла. Имеются сведения о получении СС14 окислительным хлорированием метана при 375-455°С под давлением с использованием расплава катализатора CUO-CUC12 /2/: (1.4)Процесс протекает при 500-650°С в полом реакторе или в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора. При хлоролизе протекает реакция: , (1.10) которая позволяет регулировать отношение между четыреххлористым углеродом и тетрахлорэтиленом. Окислительному хлорированию с целью получения четыреххлористого углерода и тетрахлорэтилена подвергается смесь углеводородов C1-C4, хлоруглеводородов С3 и хлоруглеводородов С4-С6. Таким образом, основным недостатком процессов окислительного хлорирования хлорпроизводных углеводородов является образование продуктов окисления и высокая экзотермичность процесса, что делает этот процесс труднорегулируемым. Для увеличения срока службы катализатора и поддержания его первоначальной активности предлагаются различные меры, например периодическая замена части загрузки катализатора, размещение по высоте реактора катализатора с различным содержанием активной массы, постепенное повышение температуры реакции; регулирование суммарного теплового эффекта реакции путем изменения состава и соотношения в подаче сырья, состоящего из смеси 1,2-дихлорэтана и других хлоруглеводородов С2 с различной степенью замещения хлором.Проблема уменьшения отходов, как правило, решается в двух направлениях: за счет повышения селективности процесса, т. е. применения соответствующих каталитических систем и оптимальных условий проведения процесса; с другой стороны за счет рациональной переработки образующихся отходов. Самый распространенный метод - огневое обезвреживание, сущность которого заключается в высокотемпературном (1100-1800°С) окислении за счет теплоты сгорания отходов и тепла, выделяющегося при сгорании дополнительного количества топлива (в случае малой теплотворной способности отходов). Ввиду этого часто проводят просто нейтрализацию кислоты; в этом случае теряется и хлор, содержащийся в отходах, а также образуется большое количество дополнительных солевых стоков; в случае нарушения режима возможно неполное сгорание отходов с образованием высокотоксичных соединений. Исчерпывающее хлорирование как самостоятельный процесс или в сочетании с окислительным хлорированием является по сравнению с процессом сжигания более эффективным методом переработки, поскольку отходы превращаются в ценные хлорорганические продукты - четыреххлористый углерод, три-и тетрахлорэтены. В условиях промышленного хлоролиза, осуществляемого при температуре 600°С в объеме или в псевдоожиженном слое (например, песка), в тетрахлорэтен и четыреххлористый углерод могут быть переработаны в основном хлорпроизводные, содержащие до четырех атомов углерода в молекуле.Было показано, что в кипящем слое различных катализаторов (активный уголь, пемза, кварцевый песок и т. д.) в интервале температур 250-500°С и стехиометрическом соотношении Cl2:СН4 равном 4, идет преимущественное образование четыреххлористого углерода СС14. В результате изучения влияния температуры, соотношения реагентов и природы катализатора на состав реакционного продукта были выбраны условия (температура 350-360°С, мольное соотношение С12:СН4 = 3,6:1, катализатор - активный уголь), обеспечивающие выход СС14 не менее 90 %.
План
Содержание
Введение
1. Аналитический обзор
1.1 Получение тетрахлорметана
1.2 Получение тетрахлорэтилена
1.3 Переработка хлорорганических отходов. Производство перхлоруглеводородов
1.4 Хлорирование метана
1.5 Условия процесса и типы реакторов
1.6 Рекомендуемые материалы для оборудования процессов получения хлорорганических соединений
1.7 Современный патентный обзор
2. Технологическая часть
2.1 Химизм процесса
2.1.1 Методы замещения (субститутивное галогенирование)
2.1.2 Методы присоединения (аддитивное галогенирование), галогенирующие агенты
2.1.3 Метод расщепления галогенпроизводных
2.1.4 Термическое хлорирование
2.1.5 Фотохимическое хлорирование
2.1.6 Хлорирование в присутствии свободных радикалов