ვინილის ქლორიდი (ვინილის ქლორიდი): თვისებები, ფორმულა, სამრეწველო წარმოება რუსეთში

2025 ავტორი: Howard Calhoun | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2025-01-24 13:19

ვინილის ქლორიდი არის აცეტილენის ერთ-ერთი უმარტივესი წარმოებული, რომელიც მიიღება წყალბადის ქლორიდის დამატებით. ქიმიური რეაქციების ძირითადი ტიპი, რომელშიც ეს ნივთიერება მონაწილეობს, არის პოლიმერიზაციის პროცესი. საბოლოო პროდუქტი - PVC - ფართოდ გამოიყენება ადამიანის საქმიანობის ყველა სფეროში. ნაერთის და მისი წარმოებულების დამზადების პროცესს თან ახლავს აქროლადი ნივთიერებების გამოყოფა, რომლებსაც აქვთ ძლიერი ტოქსიკური მოქმედება ადამიანის ორგანიზმზე.

ზოგადი აღწერა

ვინილქლორიდი (ვინილის ქლორიდი) არის ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული ქიმიური ნაერთი, რადგან ის არის ნედლეული PVC წარმოებისთვის. ეს ნივთიერება პირველად ლიბიგმა მიიღო 1830 წელს გერმანიაში დიქლორეთანისა და ალკოჰოლური კალიუმის კარბონატისგან. 42 წლის შემდეგ, კიდევ ერთმა გერმანელმა ქიმიკოსმა, ევგენ ბაუმანმა, ყურადღება გაამახვილა იმ ფაქტზე, რომ შუქზე შენახვისას ფანტელები იწყებენ ნალექს ვინილის ქლორიდისგან. ეს მეცნიერი ითვლება პოლივინილ ქლორიდის აღმომჩენად.

თავდაპირველად, ამ ნაერთმა არ გამოიწვია რაიმე ინტერესი ვაჭრებსა და ქიმიური პროდუქტების მწარმოებლებში. მისი წარმოება სამრეწველო მასშტაბითდაიწყო 30-იან წლებში. XX საუკუნე.

ვინილის ქლორიდის ემპირიული ფორმულაა: C₂H_{3Cl. სტრუქტურული ფორმულა ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.}

ნორმალურ პირობებში ვინილის ქლორიდი არის უფერო აირი, მაგრამ რადგან მისი დუღილის წერტილი არის -13 °C, ჩვეულებრივ მუშავდება თხევად მდგომარეობაში.

ვინილქლორიდის ქიმიური თვისებები

ამ ნივთიერების თანდაყოლილი ძირითადი რეაქციებია:

• პოლიმერიზაცია.
• ჩანაცვლება ნახშირბად-ქლორის ბმაზე. ეს პროცესი წარმოქმნის ალკოჰოლატებს და ვინილის ეთერებს. ქლორის ატომი იცვლება კატალიზატორების თანდასწრებით: ჰალოიდები, პალადიუმი და სხვა ლითონების მარილები. თუ ალკოჰოლი გამოიყენება გამხსნელად, მაშინ სინთეზირდება ეთერები.
• ჟანგბადით დაჟანგვა აირის ფაზაში. ამ რეაქციის პროდუქტებია ფორმილ ქლორიდი, ნახშირბადის მონოქსიდი, მარილმჟავა და ჭიანჭველა მჟავა. სრული დაჟანგვა შეინიშნება კობალტის ქრომიტის კატალიზატორის მონაწილეობით ან წყალხსნარში კალიუმის პერმანგანატის გამოყენებით. ვინილის ქლორიდის თხევად და აირად მდგომარეობაში ოზონთან რეაქცია იწვევს ფორმილ ქლორიდის და ჭიანჭველა მჟავას წარმოქმნას. სპონტანური წვის შედეგად წარმოიქმნება ნახშირბადის მონოქსიდი, მარილმჟავა და ტოქსიკური ფოსგენი (მცირე რაოდენობით).
• დამატების რეაქციები. ტრიქლოროეთანის მისაღებად, რომელიც გამოიყენება გამხსნელად, ტარდება ქლორის დამატების რეაქცია: იონური მექანიზმით (თხევად ფაზაში, სინათლის არარსებობის შემთხვევაში, გარდამავალი ლითონების საფუძველზე კატალიზატორის გამოყენებით) ან რადიკალით.რეაქციები (ამაღლებულ ტემპერატურაზე). სასარგებლო ვინილის ქლორიდის პროდუქტები ასევე სინთეზირდება მჟავა კატალიზით და ჰიდროგენაციით.
• ფოტოდისოციაცია. 193 ნმ ტალღის სიგრძის სინათლის ზემოქმედებით HCl და Cl ჯგუფები გამოიყოფა ვინილის ქლორიდის მოლეკულიდან.
• პიროლიზი. ვინილის ქლორიდი უფრო მდგრადია თერმული დაშლის მიმართ, ვიდრე ამ ტიპის სხვა ჰალოალკანები. პიროლიზი იწყება 550°C-ზე. 680°C ტემპერატურაზე აცეტილენის, მარილმჟავას, ქლოროპრენისა და ვინილაცეტილენის გამოსავლიანობა დაახლოებით 35%-ია. წყლის თანდასწრებით ვინილის ქლორიდი კოროზიას ახდენს რკინას, ფოლადსა და ალუმინს HCl-ის გამოყოფით.

პოლიმერიზაციის რეაქცია

ვინილქლორიდის მონომერი შეიძლება არსებობდეს დიდი ხნის განმავლობაში ნორმალურ პირობებში. რადიკალების გამოჩენა ფოტო- ან თერმოქიმიური რეაქციების შედეგად იწვევს პოლიმერიზაციის გააქტიურებას.

ეს პროცესი მიმდინარეობს 3 ეტაპად და ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში.

ფიზიკური მახასიათებლები

ნაერთების ძირითადი ფიზიკური თვისებები ნორმალურ პირობებში შემდეგია:

• მოლეკულური წონა – 62, 499;
• დნობის წერტილი - 119 K;
• დუღილის წერტილი - 259 K;
• სითბოუნარიანობა თხევად მდგომარეობაში – 84 J/(mol∙K);
• ორთქლის წნევა 0 °C - 175 kPa;
• სიბლანტე -20 °C – 0,272 mPa∙s;
• ასაფეთქებელი ნივთიერებების ქვედა ზღვარი - 8,6% (მოცულობით);
• ავტომატური აალების ტემპერატურა - 745 K.

ნივთიერებას აქვს კარგი ხსნადობა ნახშირწყალბადებში,ზეთები, სპირტები, ორგანული სითხეები; პრაქტიკულად არ ერწყმის წყალს.

მიიღე

ვინილის ქლორიდის მისაღებად რამდენიმე ინდუსტრიული გზა არსებობს:

• მარილმჟავას აცეტილენთან რეაქციის შედეგად;
• ეთილენიდან და ქლორიდან (ეთილენის პირდაპირი ქლორირება, ეთილენ დიქლორიდის მიღება, მისი პიროლიზი ვინილის ქლორიდში);
• ეთილენოქსიქლორირება;
• კომბინირებული მეთოდი (პირდაპირი ქლორირება, ეთილენ დიქლორიდის პიროლიზი, ოქსიქლორირება) - ეთილენისა და ქლორის წონასწორული პროცესი მარილმჟავას წარმოქმნის ან მოხმარების გარეშე.

ამჟამად, ეს უკანასკნელი ვარიანტი ყველაზე გავრცელებული და ეკონომიურია. ამ ტექნოლოგიით მიღებული ვინილის ქლორიდის რაოდენობა მთლიანი მსოფლიო წარმოების 95%-ზე მეტია. რეაქციების ქიმია ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ სურათზე.

მჟავას მთლიანი მოცულობა, რომელიც მიიღება ეთილენდიქლორიდის პიროლიზის დროს, ნედლეულად გამოიყენება წარმოების მომდევნო ეტაპზე (ოქსიქლორირება). შედეგად მიღებული პროდუქტი იწმინდება დისტილაციით, ქვეპროდუქტები გამოიყენება გამხსნელების წარმოებაში ან გადამუშავდება.

წარმოება რუსეთში

რუსეთში აცეტილენისგან ვინილის ქლორიდის წარმოება ხორციელდება შემდეგ საწარმოებში:

• AK აზოტი, (ნოვომოსკოვსკი, ტულას რეგიონი).
• JSC Plastcard (ვოლგოგრადი).
• სს ხიმპრომი(ვოლგოგრადი).
• Usolekhimprom JSC, (Usolye-Sibirskoye, Irkutsk Region).

ეთილენის საფუძველზე ნივთიერების სინთეზი ხორციელდება ისეთ ორგანიზაციებში, როგორიცაა:

• სს "Sayanskkhimplast" (Sayansk).
• სს სიბურ-ნეფტეხიმი (კაპროლაქტამი, ძერჟინსკი).
• ZAO Kaustik (სტერლიტამაკი).

ასეტილენისგან სინთეზი მოძველებულ ტექნოლოგიად ითვლება. ეთილენის საკვებად გამოყენებას აქვს შემდეგი უპირატესობები:

• უფრო იაფი და ხელმისაწვდომი ნედლეული;
• მზა პროდუქტის მაღალი მოსავლიანობა;
• დაბალი ენერგიისა და წყლის მოხმარება;
• მაღალი სიმძლავრის საწარმოო ხაზების აშენების შესაძლებლობა.

ამ მეთოდს 40 წელზე მეტია იყენებენ მსოფლიოს წამყვანი მწარმოებლები. რუსეთში ვინილის ქლორიდის სამრეწველო წარმოების განვითარების ძირითადი პერსპექტიული მიმართულებებია ახალი სიმძლავრეების დანერგვა, ეთანის ნედლეულზე გადასვლა, ჟანგბადის დახმარებით ოქსიქლორირების ტექნოლოგიის გავრცელება და დაკავშირებული მრეწველობის განვითარება კაუსტიკური სოდას გასაყიდად. იქმნება როგორც ქვეპროდუქტი.

აპლიკაცია

წარმოებული ვინილის ქლორიდის დიდი უმრავლესობა გამოიყენება პოლივინილ ქლორიდის (PVC) დასამზადებლად. სტატისტიკის მიხედვით, ამ პოლიმერის წარმოების 50%-ზე მეტი აზიაშია.

პოლივინილ ქლორიდი არის ყველაზე მრავალმხრივი მასალა ყველა პოლიმერს შორის. მისი გამოყენება შესაძლებელია როგორც ხისტი სამშენებლო კონსტრუქციების (მილები, გარე კედლების მოპირკეთება, პროფილები) დაელასტიური პროდუქტები (მავთულები, კაბელები, გადახურვის მასალები). სხვა პოლიმერული მასალებისგან განსხვავებით, პოლივინილ ქლორიდი ულტრაიისფერი სხივების, დაჟანგვისა და თხევადი ნახშირწყალბადების გავლენის ქვეშ არა მხოლოდ იშლება, არამედ ნაწილობრივ აკავშირებს პოლიმერულ ჯაჭვებს. ეს თვისება დაკავშირებულია ნაერთის სტრუქტურაში ქლორის ატომების არსებობასთან. PVC-ის მაღალი კონკურენტუნარიანობა ასევე აიხსნება მისი დაბალი ფასით.

PVC გამოიყენება შემდეგი პროდუქტების დასამზადებლად (წარმოების მოცულობის კლებადობით):

• მილები და მათი ფიტინგები;
• საიდინგი;
• ფანჯრები, კარები;
• პროფილები (ღობეების და გემბანის ჩათვლით);
• იატაკის საფარი;
• გადახურვის მასალები;
• სამომხმარებლო პროდუქტები;
• შეფუთვა;
• კაბელები და მავთულები (გარსი, იზოლაცია);
• სამედიცინო საშუალებები;
• საფარები, წებოები.

სხვა გამოყენება

ვინილის ქლორიდის მცირე ნაწილი (დაახლოებით 1%) გამოიყენება კოპოლიმერების წარმოებისთვის, რომელთა კომბინაციები ვინილის აცეტატთან, ვინილიდენ ქლორიდთან, აკრილის სერიის მონომერებთან და ალფა-ოლეფინებთან პრაქტიკული მნიშვნელობისაა. კოპოლიმერების პირველი ტიპი ყველაზე გავრცელებულია. ამ მასალებს აქვთ შემდეგი სავაჭრო სახელები:

• ვესტოლიტი;
• ჰოსტალიტი;
• მოგება;
• ლუკოვილი;
• corvik;
• ჯეონი;
• sikron და სხვები.

ისინი გამოიყენება ისეთი პროდუქტების დასამზადებლად, როგორიცაა:

• ლინოლეუმი და სხვა იატაკის საფარი;
• ფანჯრის ჩარჩოები;
• მოპირისპირებული ფილები;
• ხელოვნური ტყავი;
• ფილმი;
• ლაქები;
• არაქსოვი.

ტოქსიკურობა

ვინილქლორიდი ეხება უაღრესად საშიშ ნაერთებს, რომლებიც იწვევს ადამიანის ორგანიზმის სერიოზულ გაუარესებას. ნივთიერება აქროლადია და შეყვანის მთავარი გზა ინჰალაციაა. წყაროა ვინილის ქლორიდის, PVC და მისგან პროდუქტების წარმოება.

ვინილქლორიდი იწვევს დარღვევებს შემდეგ ორგანოებსა და სისტემებში:

• CNS დეპრესია (თავბრუსხვევა, დეზორიენტაცია, ტოქსიკური კომა);
• შემაერთებელი ქსოვილისა და სისხლძარღვების დაზიანება;
• რეპროდუქციული ფუნქციის გაუარესება;
• კანცეროგენული ეფექტი (ყველაზე ხშირად გამოვლენილია ღვიძლის ანგიოსარკომა, ვითარდება სიმსივნეები და სხვა ლოკალიზაცია);
• მომნელებელი სისტემა - ჰეპატიტი, ქოლეცისტიტი, ქოლანგიტი, გასტრიტი, პეპტიური წყლული;
• სისხლძარღვთა და ჰემატოპოეზური სისტემა - ჰიპერტენზია, გულის კორონარული დაავადება, ეოზინოფილია, თრომბოციტოპენია;
• ქოლესტერინის და ზოგადი მეტაბოლიზმის დარღვევა;
• მუტაგენური ეფექტი, ქრომოსომული აბერაციების წარმოქმნა;
• ანტიმიკრობული დაცვის ინჰიბირება, იმუნური ძალების დაქვეითება.

ამ ნივთიერების ტოქსიკური დოზების გახანგრძლივებული ზემოქმედებით (ექვსი თვიდან 3 წლამდე) ვითარდება "ვინილქლორიდის დაავადება". მისი განვითარება გადის 3 ეტაპს, რომელიც ხასიათდება შემდეგი მახასიათებლებით:

1. სისუსტე, შაკიკი, გულისრევა, ანემია, კიდურების ფრჩხილის ფალანგების ტკივილი, აგრეთვე მათი განადგურება.ძვლები. როდესაც მავნე ზემოქმედება ჩერდება, ცვლილებები შექცევადია.
2. პერიფერიული ნერვების ანთება, რაც იწვევს მგრძნობელობის დაკარგვას; არითმია, ტკივილი გულის არეში, თერმორეგულაციის დარღვევა.
3. მეხსიერების დაქვეითება, ჰალუცინაციები, თვალის უნებლიე რყევები, ორმაგი გამოსახულება, ძილის დარღვევა, მუშაობის დაქვეითება, ტკივილი კუჭში, გულისრევა, ღებინება, ძვლის პათოლოგიების მომატება.