Реферат Переработка хлорорганических отходов icon

Реферат Переработка хлорорганических отходов



НазваниеРеферат Переработка хлорорганических отходов
Дата конвертации07.09.2012
Размер138.72 Kb.
ТипРеферат



Реферат

Переработка хлорорганических отходов


Содержание

стр.

Введение 3

1. Общая характеристика процессов галогенирования 4

2. Техника безопасности в процессах галогенирования 9

3. Химия и теоретические основы процесса переработки хлорорганических отходов 10

Список литературы 14


Введение


Производство органических веществ зародилось очень 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. Затем, уже в XX веке как источники органического сырья все большую роль стали играть нефть и природный газ, добыча, транспорт и переработка которых более экономичны, чем для каменного угля. На этих трех видах ископаемого сырья главным образом и базируется промышленность органического синтеза. В процессах их физического разделения, термического или каталитического расщепления (коксование, крекинг, пиролиз, риформинг, конверсия) получают пять групп исходных веществ для синтеза многих тысяч других соединений:

1. Парафины (от метана СН4 до углеводородов С15 – С40);

2. Олефины (С2Н4, С3Н6, С4Н8, С5Н10);

3. Ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, нафталин);

4. Ацетилен;

5. Оксид углерода и синтез-газ (смесь СО и Н2).

В своем развитии промышленность органического синтеза разделилась на ряд отраслей (технология красителей, лекарственных веществ, пластических масс, химических волокон и др.), среди которых важное место занимает промышленность основного органического и нефтехимического синтеза. Термин «основной» (или «тяжелый») органический синтез охватывает производство многотонажных продуктов, служащих основой для всей остальной органической технологии. В свою очередь, термин «нефтехимический» синтез появился в связи с преобразованием технологии органических веществ на нефтяное сырье и в обычном смысле слова (исключая получение неорганических веществ и полимеров) охватывает первичную химическую переработку углеводородов нефтяного происхождения. В этом плане он является частью основного органического синтеза, чем и обусловлено их объединенное начало.


1. Общая характеристика процессов галогенирования


1. Галогенпроизводные получают тремя основными путями: за­мещением, присоединением и расщеплением.

Заместительное (субститутивное) галогенирование состоит в замещении на атомы галогена других атомов или групп.
Из них наибольшее значение имеет замещение атомов водорода

RH + CI2 → RCI + HCI


которое может происходить при насыщенных и ненасыщенных атомах углерода или в ароматическом ядре. Способность к заме­щению сохраняется у различных производных углеводородов.

Замещение одного атома галогена на другой имеет значение для получения фтор-, бром- и йодопроизводных из более доступных хлорорганических соединений:


CCI4 + 2HF → CCI2F2 + 2HCI


RCI + NaBr → RBr + NaCI


Замещение ОН- группы на атом галогена применяют для получения некоторых галогенопроизводных, а также хлорангидридов кислот:


ROH + HCI → RCI + H2O


RCOOH + COCI2 → RCOCI + CO2 + HCI


Присоединительное (аддитивное) галогенирование – присоединение галогенирующих агентов к ненасыщенным соединениям имеет столь же большое практическое значение, как замещение. Свободные галогены способны присоединяться по связям С=С, С≡С и Сарар:


CH2=CH2 + CI2 → CICH2-CH2CI


CH≡CH + 2CI2 → CHCI2-CHCI2


C6H6 + 3CI2 → C6H6CI6


Галогеноводороды присоединяются по двойной и тройной связям (гидрогалогенирование), а олефины вступают также в реакцию хлоргидрирования:


CH2=CH2 + HCI → CH3-CH2CI


CH≡CH + HCI → CH2=CHCI


CH2=CH2 + CI2 + H2O → CH2CI-CH2OH + HCI

Способность к перечисленным реакциям аддитивного галогенирования сохраняется у многих производных ненасыщенных углеводородов.

Особый случай аддитивного хлорирования представляет присоединение хлора по атомам, находящимся в низшем валентном состоянии, например синтез фосгена из оксида углерода и хлора:


CO + CI2 → COCI2


Реакции расщепления хлорпроизводных приобретают все более важное значение. Из них наиболее легко происходит дегидрохлорирование (1), обратное присоединению HCI. Из-за предпочтительности протекания этой реакции другие процессы расщепления наблюдаются только при высокой температуре у перхлорпроизводных. Это – дихлорирование (2), обратное присоединению CI2, и расщепление по углерод-углеродным связям, которое может происходить под действием хлора – хлоролиз (3), или хлоринолиз, или при повышенной температуре – пиролиз (4):


CH2CI-CH2CI CH2=CHCI + HCI


CCI3-CCI3 CCI2=CCI2 + CI2


CCI3-CCI3 + CI2 2CCI4


CCI3-CCI2-CCI3 CCI4 + CCI2=CCI2


2. Термодинамика реакций галогенирования

Реакции галогенирования сильно различаются энергетическими характеристиками, что предопределяет их существенные особенности. Ниже сопоставлены тепловые эффекты реакций с участием фтора, хлора, брома и йода для идеального газообразного состояния веществ:







Как видно из приведенных данных, тепловой эффект уменьшается в ряду F2 > CI2 > Br2 > I2, причем особое место занимают реакции фторирования и йодирования. Первые сопровождаются очень большим выделением тепла, превышающим энергию разрыва связей С-С и С-Н. Если не принять особых мер, это приведет к глубокому разложению органического вещества. С другой стороны, йодирование протекает очень небольшим или даже отрицательным тепловым эффектом и, в отличие от реакций с фтором, хлором и бромом, является обратимым. Это наряду с низкой активностью йода как реагента заставляет получать йодопроизводные другими путями. Впрочем, они производятся в малых масштабах и не принадлежат к продуктам основного органического и нефтехимического синтеза.

Тепловые эффекты некоторых реакций с участием галогеноводородов при идеальном газообразном состоянии веществ таковы:

C2H4 + HF → C2H5F ()


C2H4 + HCI → C2H5CI ()


C2H4 + HBr → C2H5Br ()


C2H4 + HI → C2H5I ()


C2H5OH C2H5CI ()


Все эти реакции экзотермичны, причем для галогеноводородов различие меньше, чем для свободных галогенов. Важно, что все реакции с участием галогеноводородов обратимы.


3. Галогенирующие агенты

Наибольшее значение в качестве галогенирующих агентов имеют свободные галогены и безводные галогеноводороды. Их температуры кипения при атмосферном давлении приведены в таблице 1.


Таблица 1


Температура кипения галогенов и галогеноводородов при атмосферном давлении


Наименование

Температура

1

2

F2

- 188,0

CI2

- 34,6

Br2

58,8

HF

19,4



продолжение таблицы 1

1

2

HCI

- 83,7

HBr

- 67,0


Все они растворимы в органических жидкостях (Br2 > CI2 > F2 и HBr > HCI > HF), что весьма важно для проведения жидкофазных процессов галогенирования. Имеют резкий запах, раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей, а свободные галогены обладают, кроме того, удушающим действием. Особенно опасны фтор и фторид водорода, способные разъедать кожные покровы и костную ткань.

Хлор получают электролизом водных растворов NaCI (рассолы), когда одновременно образуются водород и электролитическая щелочь:


CI- 0,5CI2


H+ 0,5H2


Na+ + HO- → NaOH


Получаемый при этом хлор-газ имеет концентрацию ≈ 92 % CI2 и содержит примеси N2, O2 и CO. Их можно отделить путем сжижения хлора, испарение которого дает чистый продукт, часто более предпочтительный для процессов хлорирования.

Хлорид водорода получают высокотемпературным синтезом из водорода и хлора:


H2 + CI2 → 2HCI


Фтор производят электролизом расплава гидродифторида калия KHF2, а безводный фторид водорода – действием серной кислоты на плавиковый шпат:


F- 0,5F2


H+ 0,5H2


CaF2 + H2SO4 → CaSO4 + 2HF


Все галогенирующие агенты агрессивны по отношению к материалу аппаратуры, причем их корродирующее действие особенно возрастает в присутствии даже следов влаги. Поэтому в процессах фторирования для изготовления аппаратуры применяют медь или никель, а при хлорировании и бромировании защищают стальной корпус эмалями, свинцом или керамическими материалами, используют также специальные сорта сталей, графит, секло и для изготовления труб – свинец. Для снижения коррозии как галогенирующие, так и органические реагенты нужно подвергать осушке.


2. Техника безопасности в процессах галогенирования


Кроме общих вопросов, связанных с токсичностью и взрывоопасностью исходных веществ (углеводороды, оксид углерода), при галогенировании возникает и ряд специфических условий техники безопасности.

Не только галогенирующие агенты, но и получаемые галогенпроизводные часто обладают повышенной токсичностью. Они влияют на центральную нервную систему, оказывают угнетающее или наркотическое действие (хлороформ, хлораль), раздражают слизистые оболочки глаз и дыхательных путей (бензилхлорид, хлорацетон), а фосген оказывает удушающее действие. Вследствие этого при галогенировании предъявляются повышенные требования к герметичности оборудования и вентиляции цехов. На рабочих местах необходимы средства оказания первой помощи и противогазы.

Свободные галогены подобно кислороду и воздуху могут давать с углеводородами и оксидом углерода взрывоопасные смеси. Процесс их горения в атмосфере галогенов очень экзотермичен и при определенных концентрациях переходит во взрыв. Нижний и верхний пределы взрываемости для смесей низших парафинов и олефинов с хлором лежат в интервале от 5 до 60% (об.) углеводорода. Это предопределяет необходимость принятия специальных мер безопасности при смешении углеводородов с галогенами, особенно при высокотемпературных газовых реакциях. Но взрывоопасность этих производств еще более усиливается тем, что многие галогенопроизводные дают взрывоопасные смеси с воздухом. Так, пределы взрываемости в смесях с воздухом составляют (об.):


CH3CI – 7,6 ÷ 19,0


C2H5CI – 3,8 ÷ 15,4

C2H4CI2 – 6,2 ÷ 16,0


При увеличении числа атомов галогена в молекуле взрывоопасность соединения снижается, а тетрахлорид метана даже применяют для тушения пожаров.


3. Химия и теоретические основы процесса переработки хлорорганических отходов


1. Сочетание процессов хлорирования

Появление комбинированных и совмещенных процессов хлорирования было обусловлено стремлением удешевить получаемую продукцию следующими путями:

1. Заменой химических реагентов (щелочи) для отщепления HCI термическим дегидрированием;

2. Заменой более дорогостоящего органического сырья, например ацетилена, на этилен и этан;

3.Полным полезным использованием хлора, половина которого при заместительном хлорировании выделяется в виде HCI;

4. Превращением побочно образующихся полихлоридов и других отходов в ценные хлорорганические продукты, что одновременно решает задачу охраны окружающей среды;

5. Снижением капитальных вложений при комбинировании и совмещении реакций.

В процессах хлорирования часто образуются побочные органические продукты, не находящие квалифицированного применения. С целью создания безотходной технологии их предлагали сжигать, регенерируя HCI, но теряя весь углерод в виде CO2. В последнее время разработаны более эффективные процессы, на которых основаны современные методы производства тетрахлорметана и тетрахлорэтилена.

Различные хлоралифатические отходы подвергают высокотемпературному хлорированию в газовой фазе. При этом из соединений C2 путем совмещенного хлорирования и отщепления HCI образуется тетрахлорэтилен. При аналогичной переработке отходов C3 и выше с этими реакциями дополнительно совмещают пиролиз по углерод-углеродной связи; это приводит к получению CCI4 и C2CI4:


CH2CI-CHCI-CH2CI CCI4 + CCI2=CCI2


Технологическая схема производства тетрахлорметана и тетрахлорэтилена из хлорорганических отходов изображена на рис. 1. Смесь отходов подают в испаритель 1, где отделяются тяжелые продукты, направляемые на сжигание. Пары хлорорганических веществ смешивают с избытком хлора (10 – 15% от стехиометрического) и подают в реактор 2. Последний выполнен в виде пустотелого футерованного аппарата, в котором может находиться псевдоожиженный слой теплоносителя (кварцевый песок). Ввиду очень высокой экзотермичности суммарного процесса съем избыточного тепла осуществляют, вводя в реактор рециркулирующий сырой продукт и поддерживая температуру 500 – 5900С. Горячая парогазовая смесь из реактора попадает в «закалочную» колонну 3, где за счет орошения жидким конденсатом из водяного холодильника 4 температура снижается до 100 – 1450С. Тяжелые продукты собирают в кубе и возвращают в испаритель 1. Газовую смесь дополнительно охлаждают в рассольном холодильнике 5, отделяют от конденсата и подают в колонну 6 для адсорбции HCI водой с получением 30 % соляной кислоты и одновременного отделения хлора, который можно возвращать на реакцию или использовать для других целей.

Объединенный конденсат после холодильников 4 и 5 направляют в колонну 7. Там отгоняются растворенные в нем HCI и CI2 вместе с некоторой частью хлорорганических продуктов, которые возвращают в реактор 2 с целью съема избыточного тепла. Жидкие продукты из куба колнны 7 подвергают двухступенчатой ректификации, получая в виде дистиллятов тетрахлорметан и Тетрахлорэтилен и возвращая остаток от перегонки в испаритель 1.





Рис. 1 Технологическая схема получения тетрахлорметана и тетрахлорэтилена из хлорорганических отходов

1. Испаритель, 2. Реактор, 3. «Закалочная» колонна, 4, 5. Холодильники, 6. Абсорбер, 7. Колонна «сухой» нейтрализации, 8. Узел ректификации, 9. Сепараторы, 10. Кипятильники

Различные хлорорганические отходы ( в том числе циклические хлорорганические продукты, не поддающиеся газофазному расщеплению, а также кислородсодержащие соединения) можно подвергать хлоролизу в жидкой фазе при 550 – 6000С, 20 МПа и времени контакта 20 мин. При однократном проходе через пустотелый реактор, рассчитанный на работу при высоких давлении и температуре, образуются тетрахлорметан, гексахлорэтан, гексахлорбензол, а из кислородсодержащих соединений – фосген. После дросселирования смеси отделяют тяжелые продукты и возвращают их на реакцию, а из остальной смеси выделяют CCI4, фосген, хлор (возвращаемый на реакцию) и безводный хлорид водорода.


Список литературы


1. Габриэлян О. С., Остроумов И. Г. Химия. М., Дрофа, 2008;

2. Чичибабин А. Е. Основные начала органической химии. М., Госхимиздат, 1963. – 922 с.;

3. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. М., Химия. 1988. – 592 с.;

4. Паушкин Я. М., Адельсон С. В., Вишнякова Т. П. Технология нефтехимического синтеза. М., 1973. – 448 с.;

5. Юкельсон И. И. Технология основного органического синтеза. М., «Химия», 1968.




Похожие:

Реферат Переработка хлорорганических отходов iconРуководителю
Муниципальное предприятие городского округа Самара «Коммунальник» уведомляет Вас о необходимости заключения Договора на оказание...
Реферат Переработка хлорорганических отходов iconДокументация объектов, связанных с размещением и обезвреживанием отходов
В соответствии с запросом Департамент недвижимости Минэкономразвития России рассмотрел обращение по вопросу о переводе земель сельскохозяйственного...
Реферат Переработка хлорорганических отходов iconДокументи
1. /!semakin_ 10-11(2007)-ПЕРЕРАБОТКА.doc
Реферат Переработка хлорорганических отходов iconПостановление От 5 апреля 1993 г. N 288 о размерах средств на премирование за сбор и сдачу лома и отходов драгоценных металлов и природных алмазов
Государственный фонд драгоценных металлов и драгоценных камней Российской Федерации (Госфонд России) лома и отходов этих металлов...
Реферат Переработка хлорорганических отходов iconУважаемые жители индивидуальных жилых домов Ленинского района городского округа Самара уведомление муниципальное предприятие городского округа Самара «Коммунальник»
Муниципальное предприятие городского округа Самара «Коммунальник» повторно уведомляет Вас о необходимости заключения Договора на...
Реферат Переработка хлорорганических отходов iconИсследовательская работа Менеджмент и социально-экономические науки
Переработка изношенных шин как экологически эффективное и экономически выгодное решение
Реферат Переработка хлорорганических отходов iconРеферат Введение реферат должен содержать основные сведения по данному вопросу в реферате речь идет о проблемном анализе вопроса

Реферат Переработка хлорорганических отходов iconИсследовательская работа Менеджмент и социально-экономические науки на тему
Переработка изношенных шин как экологически эффективное и экономически выгодное решение
Реферат Переработка хлорорганических отходов iconПамятка исследователя Реферат и исследование
...
Реферат Переработка хлорорганических отходов iconКак правильно написать реферат
Реферат является научной работой, а потому должен соответствовать строгим требованиям по структуре и оформлению. Он состоит из следующих...
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©lib.podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов