Dichlorethan/Vinylchlorid

Jelikož většina ethylendichloridu (EDC) se používá na výrobu vinylchloridového monomeru (VCM) a mezi těmito dvěma procesy existuje značný stupeň integrace, jsou v této kapitole logicky probírány společně. EDC se hlavně používá k výrobě VCM a VCM sám se téměř výhradně používá na výrobu komerčně významného plastu polyvinylchloridu (PVC) a příslušných homopolymerů a kopolymerů. Velmi malý podíl VCM se užívá ve výrobě chlorovaných rozpouštědel a malé množství EDC se používá k výrobě ethylendiaminu. Proces EDC/VCM je často integrován s výrobou chloru. Vinylchlorid je za normálních podmínek bezbarvý, slabě nasládlý plyn o b.v. –13,8 °C. Patří mezi nejdůležitější monomery – celosvětové výrobní kapacity již přesáhly objem 25,5 milionů tun za rok a předpokládá se další růst. V ČR je výroba vinylchloridu s kapacitou až 150 tis. tun ročně instalována ve Spolaně v Neratovicích.

Výroba vinylchloridu

Původní proces výroby vinylchloridu hydrochlorací acethylenu, katalyzovanou rtuťnatými solemi:



byl od padesátých let postupně nahrazován procesy vycházejícími z lacinějšího ethylenu. Tím byla přímá chlorace ethylenu za vzniku 1,2-dichlorethanu a jeho následná dehydrochlorace na vinylchlorid. Nevýhodou výroby vinylchloridu dehydrochlorací 1,2-dichlorethanu je však ztráta poloviny množství použitého chloru ve formě HCl. Nejekonomičtější a v současné době nejrozšířenější je proto kombinovaný – tzv. oxychlorační proces, ve kterém jsou surovinami ethylen, chlor a kyslík a produktem vinylchlorid a voda.

Oxychlorační proces se skládá ze tří částí, a to a) přípravy 1,2-dichlorethanu adicí chloru na ethylen, b) přípravy 1,2-dichlorethanu z ethylenu oxychlorací, c) dehydrochlorace 1,2-dichlorethanu připraveného oběma postupy na vinylchlorid. Chlorovodík vzniklý štěpením se vede zpět na oxychloraci.

1,2-Dichlorethan se vyrábí reakcí ethylenu s chlorem v kapalné fázi (což obvykle bývá 1,2-dichlorethan), ve které je přítomno 0,02-0,2 hm.% chloridu železitého. Adice probíhá polárním mechanismem, při kterém chlorid železitý polarizuje chlor, jehož molekula pak působí jako elektrofilní činidlo při ataku dvojné vazby a tím umožňuje adici chloru.
Přítomnost stopového množství kyslíku zabraňuje radikálové substituční chloraci vedoucí k 1,1,2-trichlorethanu. Suroviny nesmí obsahovat více než 30 ppm vody. Výtěžek 1,2-dichlorethanu je vyšší než 98 %. Produkt je čištěn účinnou rektifikací, protože jeho čistota (99,9 %) má značný vliv na kvalitu z něho vyrobeného vinylchloridu.

Dehydrochlorace 1,2-dichlorethanu se původně prováděla působením KOH, ale tento proces byl z ekonomických a ekologických důvodů převážnou většinou výrobců opuštěn a nahrazen termickým procesem. Tepelná dehydrochlorace (pyrolýza) 1,2-dichlorethanu je homogenní radikálová eliminace chlorovodíku. Vznikající vinylchlorid je doprovázen vedlejšími produkty jako acethylen, chloropren, 1,1,2-trichlorethan, 1,3-butadien aj. Obvyklé technologické provedení je čistě tepelné štěpení v trubkovém reaktoru (uloženém v peci) při teplotách 450-515 °C. Při tepelném štěpené je doba zdržení plynného 1,2-dichlorethanu v reakční zóně trubkového reaktoru v jednotkách sekund. Eliminační reakce probíhá s konverzí kolem 60 %.

Oxychlorace ethylenu je prováděna v přítomnosti katalyzátoru na bázi chloridu měďnatého, naneseného na alumině nebo silikagelu. Při oxychloraci reaguje ethylen (v přebytku) s HCl a malým přebytkem vzduchu na katalyzátoru při teplotě 200-300 °C a tlaku 1 MPa. Katalyzátor je buď pevně uložen v trubkách (technologie ve Spolaně) nebo je ve fluidním reaktoru ve vznosu.

Zjednodušeně lze tyto reakce popsat rovnicemi resp. schématem:



Schématicky je výroba VCM naznačena na obrázku:

Schematické znázornění výroby vinylchloridu.
Schematické znázornění výroby vinylchloridu.

Kontakty


fiogf49gjkf0d
Vysoká škola
chemicko-technologická
Technická 5
166 28 Praha 6 - Dejvice

Ústav technologie ropy a alternativních paliv
Ing. Daniel Maxa, Ph.D.
daniel.maxa@vscht.cz
Odborný garant

fiogf49gjkf0d
Odborným garantem tohoto portálu je Česká národní rada světové rady pro ropu (WPC). Česká národní rada reprezentuje Českou republiku ve Světové radě pro ropu.

WPC


Světová rada pro ropu (World Petroleum Council – WPC) je mezinárodní nevládní organizace, jejíž cílem je prosazování využití vědeckého pokroku, přenosu technologií a posuzování ekonomických, finančních, environmentálních a sociálních vlivů na využívání ropy. Více informací...

Odběr novinek


Přihlásit k odběru novinek
Partner projektu

PARAMO, a.s.

PARAMO, a.s.

fiogf49gjkf0d
PARAMO, a.s., Pardubice je tradiční výrobce paliv, automobilových olejů, obráběcích, technologických a konzervačních prostředků, plastických maziv, asfaltových izolačních výrobků a silničních asfaltů. Fúzí s KORAMO Kolín, společnost Paramo posílila svou pozici na domácím i zahraničních trzích. Paramo realizuje obchodní činnost v rámci skupiny Unipetrol. Více informací...