كلوريد الفينيل (كلوريد الفينيل): الخصائص ، الصيغة ، الإنتاج الصناعي في روسيا

2024 مؤلف: Howard Calhoun | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-02 13:49

كلوريد الفينيل هو أحد أبسط مشتقات الأسيتيلين التي يتم الحصول عليها بإضافة كلوريد الهيدروجين. النوع الرئيسي من التفاعلات الكيميائية التي تشارك فيها هذه المادة هو عملية البلمرة. المنتج النهائي - PVC - يستخدم على نطاق واسع في جميع مجالات النشاط البشري. عملية تصنيع المركب ومشتقاته مصحوبة بإطلاق مواد متطايرة لها تأثير سام قوي على جسم الإنسان.

الوصف العام

كلوريد الفينيل (كلوريد الفينيل) هو أحد أكثر المركبات الكيميائية استخدامًا لأنه المادة الخام لإنتاج PVC. تم الحصول على هذه المادة لأول مرة بواسطة Liebig في عام 1830 في ألمانيا من ثنائي كلورو الإيثان وكربونات البوتاسيوم الكحولية. بعد 42 عامًا ، لفت الكيميائي الألماني يوجين بومان الانتباه إلى حقيقة أنه عند تخزينه في الضوء ، تبدأ الرقائق في الترسب من كلوريد الفينيل. يعتبر هذا العالم مكتشف كلوريد البوليفينيل.

في البداية لم يثر هذا المركب أي اهتمام بين التجار والمصنعين للمنتجات الكيماوية. إنتاجها على نطاق صناعيبدأت في الثلاثينيات. القرن العشرين

الصيغة التجريبية لكلوريد الفينيل هي: C₂H_{3Cl. الصيغة الهيكلية موضحة في الشكل أدناه.}

في ظل الظروف العادية ، يعتبر كلوريد الفينيل غازًا عديم اللون ، ولكن نظرًا لأن نقطة غليانه هي -13 درجة مئوية ، فإنه يتم التعامل معه عادةً في حالة سائلة.

الخصائص الكيميائية لكلوريد الفينيل

ردود الفعل الرئيسية الكامنة في هذه المادة هي:

• بلمرة.
• الاستبدال على رابطة الكربون والكلور. تنتج هذه العملية الكحول وإسترات الفينيل. يتم استبدال ذرة الكلور في وجود محفزات: هاليدات ، بلاديوم وأملاح معادن أخرى. إذا تم استخدام الكحول كمذيبات ، يتم تصنيع الإسترات.
• الأكسدة بالأكسجين في الطور الغازي. نواتج هذا التفاعل هي كلوريد الفورميل وأول أكسيد الكربون وحمض الهيدروكلوريك وحمض الفورميك. يتم ملاحظة الأكسدة الكاملة بمشاركة محفز كروميت الكوبالت أو في محلول مائي باستخدام برمنجنات البوتاسيوم. يؤدي التفاعل مع الأوزون في الحالة السائلة والغازية لكلوريد الفينيل إلى تكوين كلوريد الفورميل وحمض الفورميك. ينتج عن الاحتراق التلقائي أول أكسيد الكربون وحمض الهيدروكلوريك والفوسجين السام (بكميات صغيرة).
• تفاعلات الإضافة. للحصول على ثلاثي كلورو الإيثان ، الذي يستخدم كمذيب ، يتم إجراء تفاعل إضافة الكلور: بواسطة الآلية الأيونية (في المرحلة السائلة ، في حالة عدم وجود ضوء ، باستخدام محفز يعتمد على معادن انتقالية) أو بواسطة الراديكاليردود الفعل (عند درجة حرارة مرتفعة). يتم تصنيع منتجات كلوريد الفينيل المفيدة أيضًا عن طريق التحفيز الحمضي والهدرجة.
• تفكك ضوئي. تحت تأثير الضوء بطول موجة 193 نانومتر ، تنفصل مجموعات HCl و Cl من جزيء كلوريد الفينيل.
• الانحلال الحراري. كلوريد الفينيل أكثر مقاومة للتحلل الحراري من هالو ألكانات أخرى من هذا النوع. يبدأ الانحلال الحراري عند 550 درجة مئوية. عند 680 درجة مئوية ، يكون إنتاج الأسيتيلين وحمض الهيدروكلوريك والكلوروبرين والفينيل أسيتيلين حوالي 35٪. في وجود الماء ، سوف يتسبب كلوريد الفينيل في تآكل الحديد والصلب والألمنيوم عن طريق إطلاق حمض الهيدروكلوريك.

تفاعل البلمرة

يمكن أن يوجد مونومر كلوريد الفينيل لفترة طويلة في ظل الظروف العادية. يؤدي ظهور الجذور نتيجة تفاعلات ضوئية أو كيميائية حرارية إلى تنشيط البلمرة.

تتم هذه العملية في 3 مراحل ويظهر في الشكل أدناه.

الخصائص الفيزيائية

الخصائص الفيزيائية الرئيسية للمركب في ظل الظروف العادية هي كما يلي:

• الوزن الجزيئي - 62 ، 499 ؛
• نقطة الانصهار - 119 ك ؛
• نقطة الغليان - 259 كلفن ؛
• السعة الحرارية في الحالة السائلة - 84 جول / (مول كلفن) ؛
• ضغط البخار عند 0 درجة مئوية - 175 كيلو باسكال ؛
• اللزوجة عند -20 درجة مئوية - 0.272 ميغا باسكال ثانية ؛
• الحد الأدنى للانفجار - 8.6٪ (بالحجم) ؛
• درجة حرارة الاشتعال الذاتي - 745 كلفن

المادة جيدة الذوبان في الهيدروكربونات ،الزيوت والكحول والسوائل العضوية. عمليا غير قابل للامتزاج بالماء.

تلقي

هناك عدة طرق صناعية للحصول على كلوريد الفينيل:

• نتيجة تفاعل حمض الهيدروكلوريك مع الأسيتيلين ؛
• من الإيثيلين والكلور (الكلورة المباشرة للإيثيلين ، والحصول على ثنائي كلوريد الإيثيلين ، وانحلاله الحراري إلى كلوريد الفينيل) ؛
• الكلورة المؤكسدة للإيثيلين ؛
• الطريقة المركبة (الكلورة المباشرة ، الانحلال الحراري لثاني كلوريد الإيثيلين ، الكلورة المؤكسدة) - عملية توازن الإيثيلين والكلور دون تكوين أو استهلاك حمض الهيدروكلوريك.

حاليًا ، الخيار الأخير هو الأكثر شيوعًا وفعالية من حيث التكلفة. تبلغ كمية كلوريد الفينيل التي تحصل عليها هذه التقنية أكثر من 95٪ من إجمالي الإنتاج العالمي. تظهر كيمياء التفاعلات في الشكل أدناه

يتم استخدام الحجم الكامل للحمض ، الذي يتم الحصول عليه أثناء الانحلال الحراري لثاني كلوريد الإيثيلين ، كمادة خام في المرحلة التالية من الإنتاج (الكلورة المؤكسدة). يتم تنقية المنتج الناتج عن طريق التقطير ، وتستخدم المنتجات الثانوية في إنتاج المذيبات أو إعادة تدويرها.

الإنتاج في روسيا

في روسيا ، يتم إنتاج كلوريد الفينيل من الأسيتيلين في المؤسسات التالية:

• AK Azot ، (نوفوموسكوفسك ، منطقة تولا).
• JSC Plastcard (فولجوجراد).
• JSC Khimprom(فولجوجراد).
• Usolekhimprom JSC، (Usolye-Sibirskoye، Irkutsk region).

على أساس الإيثيلين ، يتم تصنيع مادة ما في منظمات مثل:

• JSC "Sayanskkhimplast" (Sayansk).
• JSC Sibur-Neftekhim (Caprolactam، Dzerzhinsk).
• ZAO Kaustik (Sterlitamak).

يعتبر التخليق من الأسيتيلين تقنية قديمة. استخدام الإيثيلين كمادة وسيطة له المزايا التالية:

• مواد خام أرخص وبأسعار معقولة ؛
• إنتاجية عالية من المنتج النهائي ؛
• انخفاض استهلاك الطاقة والمياه
• امكانية بناء خطوط انتاج عالية الطاقة

تم استخدام هذه الطريقة من قبل الشركات المصنعة الرائدة في العالم لأكثر من 40 عامًا. تتمثل الاتجاهات الرئيسية الواعدة لتطوير الإنتاج الصناعي لكلوريد الفينيل في روسيا في إدخال قدرات جديدة ، والانتقال إلى المواد الأولية للإيثان ، وانتشار تكنولوجيا الكلورة المؤكسدة بمساعدة الأكسجين ، وتطوير الصناعات ذات الصلة لبيع الصودا الكاوية ، يتم تشكيله كمنتج ثانوي.

التطبيق

يتم استخدام الغالبية العظمى من كلوريد الفينيل المنتج في صناعة البولي فينيل كلوريد (PVC). وفقًا للإحصاءات ، يتم أكثر من 50٪ من إنتاج هذا البوليمر في آسيا.

كلوريد البوليفينيل هو أكثر المواد تنوعًا بين جميع البوليمرات. يمكن استخدامه لإنتاج هياكل المباني الصلبة (الأنابيب ، تكسية الجدران الخارجية ، الملامح) والمنتجات المرنة (الأسلاك والكابلات ومواد التسقيف). على عكس المواد البوليمرية الأخرى ، لا يتحلل كلوريد البوليفينيل تحت تأثير الأشعة فوق البنفسجية والأكسدة والهيدروكربونات السائلة فحسب ، بل يتقاطع أيضًا جزئيًا مع سلاسل البوليمر. ترتبط هذه الخاصية بوجود ذرات الكلور في هيكل المركب. تفسر القدرة التنافسية العالية لـ PVC أيضًا بسعرها المنخفض.

يستخدم PVC لصنع المنتجات التالية (بترتيب تنازلي لحجم الإنتاج):

• مواسير ولوازمها
• انحياز ؛
• نوافذ ، أبواب ؛
• ملفات شخصية (بما في ذلك الأسوار والتزيين) ؛
• فرش أرض ؛
• مواد التسقيف
• منتجات استهلاكية ؛
• تغليف
• كابلات واسلاك (غمد ، عازل) ؛
• مستلزمات طبية
• طلاءات ومواد لاصقة.

استخدامات أخرى

تُستخدم نسبة صغيرة من كلوريد الفينيل (حوالي 1٪) لإنتاج بوليمرات مشتركة ، منها توليفات مع أسيتات الفينيل وكلوريد فينيلدين ومونومرات سلسلة الأكريليك وأوليفينات ألفا ذات أهمية عملية. النوع الأول من البوليمرات هو الأكثر انتشارًا. هذه المواد لها الأسماء التجارية التالية:

• فيستوليت ؛
• التهاب المضيف ؛
• وينول ؛
• لوكوفيل ؛
• كورفيك ؛
• جيون ؛
• سيكرون وغيرهم

يتم استخدامها لصنع منتجات مثل:

• مشمع وأغطية الأرضيات الأخرى ؛
• إطارات النوافذ ؛
• تواجه البلاط ؛
• جلد صناعي ؛
• فيلم ؛
• الورنيش ؛
• منسوجات.

السمية

يشير كلوريد الفينيل إلى مركبات شديدة الخطورة تؤدي إلى تدهور خطير في جسم الإنسان. المادة متطايرة والطريق الرئيسي للدخول هو الاستنشاق. المصدر انتاج كلوريد الفينيل والـ PVC ومنتجاته.

كلوريد الفينيل يسبب اضطرابات في الأجهزة والأنظمة التالية:

• اكتئاب الجهاز العصبي المركزي (دوار ، توهان ، غيبوبة سامة) ؛
• تلف الأنسجة الضامة والأوعية الدموية ؛
• تدهور الوظيفة الإنجابية ؛
• تأثير مسرطن (غالبا ما يتم الكشف عن الساركوما الوعائية للكبد ، والأورام والتوطينات الأخرى) ؛
• الجهاز الهضمي - التهاب الكبد ، التهاب المرارة ، التهاب الأقنية الصفراوية ، التهاب المعدة ، القرحة الهضمية ؛
• الدورة الدموية والجهاز المكون للدم - ارتفاع ضغط الدم ، أمراض القلب التاجية ، فرط الحمضات ، قلة الصفيحات ؛
• اضطراب الكولسترول والتمثيل الغذائي العام ؛
• تأثير مطفر ، وتشكيل الانحرافات الصبغية ؛
• تثبيط الحماية من مضادات الميكروبات ، وانخفاض قوى المناعة.

مع التعرض لفترات طويلة (من ستة أشهر إلى 3 سنوات) للجرعات السامة من هذه المادة يحدث "مرض كلوريد الفينيل". يمر تطوره بثلاث مراحل تتميز بالمميزات التالية:

1. ضعف ، صداع نصفي ، غثيان ، فقر دم ، وجع في كتائب اظافر الاطراف وتدميرهاعظام. عندما يتوقف التأثير الضار ، يمكن عكس التغييرات.
2. التهاب في الأعصاب المحيطية يؤدي إلى فقدان الإحساس. عدم انتظام ضربات القلب ، ألم في منطقة القلب ، انتهاك للتنظيم الحراري.
3. ضعف الذاكرة ، والهلوسة ، وتقلبات العين اللاإرادية ، والصورة المزدوجة ، واضطراب النوم ، وانخفاض الأداء ، وآلام في المعدة ، والغثيان ، والقيء ، وزيادة أمراض العظام.