परिचय

विनाइल क्लोराइड (विनाइल क्लोराइड, क्लोरोएथीन, मोनोक्लोरेथिलीन) CH2=CH-CI - ईथर गंध वाली रंगहीन गैस; एमपी। 114.6 के, बीपी। 259.2 K, सामान्य कार्बनिक विलायकों में अत्यधिक घुलनशील।

विनाइल क्लोराइड ऑर्गेनोक्लोरिन संश्लेषण का मुख्य उत्पाद है; विभिन्न देशों में इसके उत्पादन में 20-35% तक क्लोरीन की खपत होती है।

विनाइल क्लोराइड का मुख्य उपभोक्ता पॉलीविनाइल क्लोराइड का उत्पादन है, जो पॉलीथीन के बाद उत्पादन मात्रा के मामले में दूसरे स्थान पर है। 1990 के दशक की शुरुआत में दुनिया में इसके उत्पादन की वार्षिक वृद्धि दर 5% थी। 2000 में इसके विश्व उत्पादन की कुल मात्रा 25 मिलियन टन तक पहुंच गई।

पॉलीविनाइल क्लोराइड का उपयोग निर्माण, इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक्स, लुगदी और कागज, इलास्टोमर्स और फाइबर बनाने वाले पॉलिमर, फर्श, कपड़े और जूते सहित विभिन्न उद्योगों में किया जाता है। पॉलीविनाइल क्लोराइड का सबसे बड़ा उपभोक्ता गैस और जल आपूर्ति प्रणालियों के लिए पाइप का उत्पादन है, जो 20-55% तक पॉलिमर की खपत करता है। लकड़ी के विकल्प के रूप में पॉलीविनाइल क्लोराइड का उपयोग तेजी से बढ़ रहा है। रूस में पॉलीविनाइल क्लोराइड उत्पादन की कुल मात्रा -550 हजार टन/वर्ष या वैश्विक औद्योगिक उत्पादन का 2% है।

विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए औद्योगिक तरीके

विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए शुरुआती हाइड्रोकार्बन कच्चे माल ईथेन, एथिलीन या एसिटिलीन हैं।

विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए चार औद्योगिक तरीके हैं:

1. एथिलीन के प्रत्यक्ष क्लोरीनीकरण के चरणों सहित संतुलित दो-चरण विधि:

या इसका ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण:

1,2-डाइक्लोरोइथेन के बाद पायरोलिसिस से विनाइल क्लोराइड और हाइड्रोजन क्लोराइड तक:

परिणामी हाइड्रोजन क्लोराइड को एथिलीन के ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण के लिए भेजा जाता है।

2. एथिलीन और एसिटिलीन पर आधारित एक संयुक्त विधि, जिसमें एथिलीन से डाइक्लोरोइथेन में सीधे क्लोरीनीकरण के चरण और इसके बाद इसके पायरोलिसिस से विनाइल क्लोराइड और हाइड्रोजन क्लोराइड शामिल हैं:

परिणामी हाइड्रोजन क्लोराइड का उपयोग एसिटिलीन से विनाइल क्लोराइड के हाइड्रोक्लोरीनीकरण के लिए किया जाता है:

या कुल मिलाकर:

3. हल्के गैसोलीन पर आधारित एक संयुक्त विधि, जिसमें लगभग स्टोइकोमेट्रिक अनुपात में एथिलीन और एसिटिलीन का मिश्रण तैयार करने के लिए गैसोलीन के पायरोलिसिस के चरण शामिल हैं, इसके बाद मिश्रण को विनाइल क्लोराइड में हाइड्रोक्लोरीनीकृत किया जाता है और शेष एथिलीन को डाइक्लोरोइथेन में क्लोरीनीकरण किया जाता है।

फिर डाइक्लोरोइथेन को विनाइल क्लोराइड में पाइरोलाइज़ किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजन क्लोराइड का पुनर्चक्रण किया जाता है।

4. एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरीनीकरण:

सभी सूचीबद्ध तरीकों में से, उद्योग में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एथिलीन पर आधारित विनाइल क्लोराइड को संश्लेषित करने की विधि है। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका में, 1989 से, लगभग सभी विनाइल क्लोराइड का उत्पादन इस विधि का उपयोग करके किया गया है।

एथिलीन पर आधारित विनाइल क्लोराइड के संश्लेषण के लिए एक संतुलित विधि। संतुलित विधि तीन रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर आधारित है:

एथिलीन का डाइक्लोरोइथेन में सीधा क्लोरीनीकरण;

एथिलीन का डाइक्लोरोइथेन में ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण;

डाइक्लोरोइथेन का विनाइल क्लोराइड में पायरोलिसिस।

एथिलीन का प्रत्यक्ष क्लोरीनीकरण। विनाइल क्लोराइड प्राप्त करने की संतुलित प्रक्रिया में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका एथिलीन के प्रत्यक्ष क्लोरीनीकरण के चरण द्वारा निभाई जाती है। यह इस चरण में है कि अतिरिक्त मात्रा में डाइक्लोरोइथेन बनता है, जो पायरोलिसिस चरण में आपूर्ति के लिए आवश्यक है। प्रत्यक्ष और ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण उत्पादों की मात्रा का अनुपात आमतौर पर 1:1 के करीब होता है।

लुईस एसिड द्वारा उत्प्रेरित एथिलीन की प्रत्यक्ष क्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया, समीकरण के अनुसार इलेक्ट्रोफिलिक जोड़ के तंत्र के माध्यम से आगे बढ़ती है:

क्लोरीन और एथिलीन की परस्पर क्रिया 363-383 K पर उबलते डाइक्लोरोइथेन के वातावरण में होती है। 323-343 K पर प्रतिक्रिया करके ट्राइ- और पॉलीइथेन क्लोराइड के निर्माण के साथ एथिलीन के स्थानापन्न क्लोरीनीकरण से बचा जा सकता है। अवरोधकों का उपयोग (ऑक्सीजन, फेरिक क्लोराइड) डाइक्लोरोइथेन के लिए लगभग 100% चयनात्मकता के साथ प्रतिक्रिया तापमान को 313 -333 K तक कम करने की अनुमति देता है।

एथिलीन का ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण * संतुलित विधि का उपयोग करके विनाइल क्लोराइड के उत्पादन में मुख्य चरण एथिलीन का ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण है। एथिलीन ऑक्सीक्लोरिनेशन की सभी औद्योगिक प्रक्रियाओं को दो मुख्य विशेषताओं के अनुसार विभाजित किया जा सकता है: प्रक्रिया को एक निश्चित बिस्तर पर या उत्प्रेरक के "द्रवयुक्त बिस्तर" में करना और ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में शुद्ध ऑक्सीजन या हवा का उपयोग करना।

चित्र 1 - एथिलीन के प्रत्यक्ष क्लोरीनीकरण और डाइक्लोरोइथेन के सुधार का योजनाबद्ध आरेख

वर्तमान में, दुनिया के अधिकांश प्रमुख विनाइल क्लोराइड उत्पादक द्रवीकृत बिस्तर प्रक्रिया का उपयोग करते हैं।

एथिलीन का ऑक्सीक्लोरिनेशन गैस चरण में 600-615 K और 150 kPa पर एक स्थिर या "द्रवयुक्त बिस्तर" उत्प्रेरक पर किया जाता है। उत्प्रेरक के रूप में तांबे, पोटेशियम, सोडियम और अन्य धातुओं के क्लोराइड का उपयोग वाहकों पर किया जाता है, लेकिन औद्योगिक उत्प्रेरक कॉपर क्लोराइड (गोलाकार एल्यूमीनियम ऑक्साइड पर समर्थित) होता है। उत्प्रेरक में तांबे की सामग्री 4-6% होती है। वायु या ऑक्सीजन का उपयोग किया जाता है ऑक्सीकरण एजेंट के रूप में, ऑक्सीजन का उपयोग निकास गैसों की मात्रा को दसियों गुना तक कम करना संभव बनाता है और कम तापमान पर प्रक्रिया को पूरा करना संभव बनाता है, इसके अलावा, उत्प्रेरक की सेवा जीवन और उत्पादकता बढ़ जाती है शुद्ध ऑक्सीजन की उच्च लागत के बावजूद, उद्योग में मौजूदा संयंत्रों को हवा से ऑक्सीजन में परिवर्तित करने की प्रवृत्ति है।

चित्र 2 - एथिलीन के ऑक्सीक्लोरिनेशन द्वारा 1,2 डाइक्लोरोइथेन के उत्पादन का योजनाबद्ध आरेख

चित्र 3 - तापमान पर डाइक्लोरोइथेन के रूपांतरण की डिग्री की निर्भरता

ट्यूबलर रिएक्टर 1 को एथिलीन, हाइड्रोजन क्लोराइड और हवा की आपूर्ति की जाती है; 483-533 K पर प्रतिक्रिया एल्यूमीनियम ऑक्साइड या एलुमिनोसिलिकेट पर समर्थित कॉपर क्लोराइड उत्प्रेरक की उपस्थिति में होती है। शमन कॉलम 2 में एथिलीन की थोड़ी अधिक मात्रा का उपयोग किया जाता है, HC1 को अलग किया जाता है, जिससे एसिड प्राप्त होता है। अक्रिय गैसें संग्रह 8 के ऊपरी भाग को छोड़ती हैं, ऊपरी परत जहाँ से स्तंभ 2 में प्रवेश करती है; क्लोरीन युक्त उत्पाद को निष्क्रिय किया जाता है और कॉलम 4 में धोया जाता है, और फिर कॉलम 5 और बी (आसवन अनुभाग) में हल्के अंश और डाइक्लोरोइथेन में अलग किया जाता है। अभी भी अवशेष हटा दिए गए हैं। कॉलम 5 में, गीले डाइक्लोरोइथेन को एज़ोट्रोपिक आसवन द्वारा भी सुखाया जाता है।

डाइक्लोरोइथेन का पायरोलिसिस। संतुलित प्रक्रिया का लक्ष्य उत्पाद - विनाइल क्लोराइड - डाइक्लोरोइथेन के डीहाइड्रोक्लोरिनेशन (पाइरोलिसिस) के चरण में बनता है।

तालिका 1 - एक प्रवाह रिएक्टर में 648 K के तापमान पर कुछ यौगिकों की गतिविधि शुरू करना

तालिका 2 - एक विभेदक रिएक्टर में 773 K के तापमान पर कुछ यौगिकों की निरोधात्मक गतिविधि

डाइक्लोरोइथेन का पायरोलिसिस 723-793 K और 2 MPa पर किया जाता है:

एक पास में डाइक्लोरोइथेन के रूपांतरण की डिग्री 96-99% की विनाइल क्लोराइड के लिए चयनात्मकता के साथ 50-60% है।

डाइक्लोरोइथेन का पायरोलिसिस एक कट्टरपंथी श्रृंखला तंत्र द्वारा आगे बढ़ता है। प्रतिक्रिया डाइक्लोरोइथेन अणु में सी-सी1 बंधन के टूटने और मुक्त कणों के निर्माण से शुरू होती है, जो आगे चलकर विकास में योगदान करती है।

शृंखलाएँ - डाइक्लोरोइथेन अणु से एसजी रेडिकल द्वारा एच परमाणु का पृथक्करण और 1,2-डाइक्लोरोइथाइल रेडिकल का आणविक अपघटन। श्रृंखला समाप्ति प्रतिक्रिया कट्टरपंथियों के पुनर्संयोजन के दौरान होती है:

डाइक्लोरोइथेन पायरोलिसिस की दर पर तापमान का मुख्य प्रभाव होता है। चित्र 3 तापमान पर डाइक्लोरोइथेन रूपांतरण की डिग्री की निर्भरता को दर्शाता है।

प्रारंभिक और निरोधात्मक प्रभाव वाले योजक प्रक्रिया की गति और उत्पादों की संरचना पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकते हैं। कम से कम 99.2% मुख्य पदार्थ युक्त डाइक्लोरोइथेन को आमतौर पर पायरोलिसिस चरण में आपूर्ति की जाती है। एक नियम के रूप में, अशुद्धियों में क्लोरोएथेन्स, क्लोरोएथेन्स और बेंजीन होते हैं। तालिकाएँ 1 और 2 कुछ पदार्थों के आरंभिक और निरोधात्मक प्रभावों के उदाहरण प्रदान करती हैं।

एथिलीन पर आधारित विनाइल क्लोराइड के उत्पादन की एक संतुलित विधि यू.ए. द्वारा विकसित की गई थी। ट्रेगर एट अल. (अनुसंधान संस्थान "सिंटेज़", मॉस्को)। इस पद्धति को रूस और विदेशों में कई उद्यमों में औद्योगिक पैमाने पर लागू किया गया है।

एथिलीन से विनाइल क्लोराइड के संश्लेषण के लिए एक-चरणीय प्रक्रिया (स्टफ़र प्रक्रिया)। स्टाफर कंपनी ने 625-775 K और 0.35-1.4 MPa के दबाव पर एथिलीन से विनाइल क्लोराइड में थर्मोक्लोरीनीकरण की एक-चरणीय प्रक्रिया को अंजाम दिया। इस प्रक्रिया के लिए उत्प्रेरक के रूप में लोहा, क्षार और क्षारीय पृथ्वी धातुएं और उनके ऑक्साइड, एस्बेस्टस के साथ मिश्रित तांबा क्लोराइड, पिघला हुआ तांबा क्लोराइड और अन्य रचनाओं का उपयोग किया गया था। क्लोरीनीकरण और पायरोलिसिस (थर्मोक्लोरिनेशन) के चरणों का संयोजन कुछ कठिनाइयाँ प्रस्तुत करता है, क्योंकि इन प्रक्रियाओं के पैरामीटर काफी भिन्न होते हैं। थर्मोक्लोरिनेशन के लिए डिज़ाइन किए गए रिएक्टर में तीन खंड होते हैं, जिनमें से एक में ऑक्सीक्लोरिनेशन रिएक्टर से आने वाले डाइक्लोरोइथेन का पायरोलिसिस होता है, दूसरे में - एथिलीन डोविनाइल क्लोराइड और डाइक्लोरोइथेन का थर्मोक्लोरिनेशन होता है, और तीसरे में - डाइक्लोरोइथेन का पायरोलिसिस होता है। पहले दो खंड पूरे हो गए हैं।

एथिलीन से विनाइल क्लोराइड के संश्लेषण के लिए दो चरणीय प्रक्रिया। ऊपर वर्णित विनाइल क्लोराइड के उत्पादन की तकनीकी योजना का एक नुकसान इसकी बहु-चरणीय प्रकृति है। लागत के कारण डाइक्लोरोइथेन के थर्मल डिहाइड्रोक्लोरिनेशन की प्रक्रिया से महत्वपूर्ण कठिनाइयाँ जुड़ी हुई हैं बड़ी मात्रागर्मी और उप-उत्पादों का निर्माण: एसिटिलीन, ब्यूटाडीन, क्लोरोप्रीन, साथ ही गहन राल और कोक का निर्माण। सक्रियण ऊर्जा और, तदनुसार, प्रक्रिया तापमान को कम करने का एक प्राकृतिक तरीका उत्प्रेरक का उपयोग है। इसके अलावा, सबसे संतुलित प्रक्रिया डाइक्लोरोइथेन डीहाइड्रोक्लोरिनेशन (71.2 केजे/मोल) की एंडोथर्मिक प्रतिक्रिया को पूरा करने के लिए एथिलीन ऑक्सीक्लोरिनेशन (238.8 केजे/मोल) की एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रिया की गर्मी का उपयोग करने की संभावना को छुपाती है। जाहिर है, इन प्रक्रियाओं को एक प्रतिक्रिया क्षेत्र में संयोजित करना या गर्मी हस्तांतरण द्वारा उन्हें संतुलित करना संभव है।

विनाइल क्लोराइड के उत्पादन की संयुक्त प्रक्रिया उत्प्रेरक के एक स्थिर बिस्तर पर शेल-एंड-ट्यूब रिएक्टर में होती है। एथिलीन, हाइड्रोजन क्लोराइड और 423 K तक गर्म की गई हवा को 0.4 MPa के दबाव में उत्प्रेरक से भरे रिएक्टर में डाला जाता है। प्रतिक्रिया 623 K पर होती है। प्रक्रिया के मुख्य संकेतक नीचे दिए गए हैं:

विकिल क्लोराइड के लिए चयनात्मकता, %54

CO और COj के लिए चयनात्मकता। % 5

रूपांतरण दर, %:

एथिलीन 76

हाइड्रोजन क्लोराइड 66

ऑक्सीजन 91

विनाइल क्लोराइड के उत्पादन की प्रक्रिया में दो मुख्य चरण होते हैं: एथिलीन का प्रत्यक्ष क्लोरीनीकरण और एथिलीन के ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण और डाइक्लोरोइथेन के पायरोलिसिस की एक संयुक्त प्रक्रिया।

रिएक्टर में प्रतिक्रिया के दौरान / गर्मी निकलती है, जिसे हटाने के लिए इंटर-ट्यूब स्पेस में शीतलक की आपूर्ति की जाती है। शीतलक पुनर्जनन अपशिष्ट ताप बॉयलर में किया जाता है। रिएक्टर से निकलने वाली प्रतिक्रिया गैसें, जिनमें कार्बनिक उत्पाद (विनाइल क्लोराइड, 1,2-डाइक्लोरोइथेन, एथिल क्लोराइड, डाइक्लोरोइथीलीन, आदि), कार्बन ऑक्साइड, जल वाष्प, नाइट्रोजन और अप्रयुक्त एथिलीन, हाइड्रोजन क्लोराइड, ऑक्सीजन शामिल हैं, शमन कॉलम क्यूब में प्रवेश करती हैं। 623 K 5 पर। स्तंभ में गैसों का तापमान घटकर 383-393 K हो जाता है। शमन स्तंभ के ऊपरी भाग से ठंडी और बेअसर गैसें कंडेनसर में प्रवेश करती हैं जिसमें नमी और डाइक्लोरोइथेन का आंशिक संघनन होता है। कंडेनसेट को चरण पृथक्करण उपकरण में आपूर्ति की जाती है, जहां से डाइक्लोरोइथेन को कच्चे डाइक्लोरोइथेन संग्रह में भेजा जाता है, और पानी को क्षार समाधान तैयार करने के लिए मिक्सर में भेजा जाता है। विनाइल क्लोराइड, एथिलीन, गैर-संघनित कार्बनिक उत्पाद, नमी, अक्रिय गैसों वाली एक गैस धारा रेफ्रिजरेटर में प्रवेश करती है, जिसमें इसे 278 K तक ठंडा किया जाता है। यह एक विभाजक और स्क्रबर से होकर गुजरती है, जहां इसे 10 की नमी सामग्री तक सुखाया जाता है। -20 भाग प्रति मिलियन और उससे अधिक अवशोषण कॉलम में भेजे जाते हैं।

एथिलीन के कुल 89% विनाइल क्लोराइड में रूपांतरण के साथ, यह प्रक्रिया पारंपरिक संतुलित प्रक्रिया के साथ प्रतिस्पर्धी हो जाती है।

इथेन से विनाइल क्लोराइड का संश्लेषण। आधुनिक उत्पादनएथिलीन और एसिटिलीन दोनों से विनाइल क्लोराइड की विशेषता उच्च पैदावार और अपेक्षाकृत कम पूंजी निवेश है। इसलिए, प्रक्रिया में और सुधार करते हुए सस्ते और सुलभ हाइड्रोकार्बन कच्चे माल को चुनने का मार्ग अपनाया जाना चाहिए। ऐसा कच्चा माल ईथेन है।

सिंटेज़ रिसर्च इंस्टीट्यूट में यू.ए. के नेतृत्व में। ट्रेगर ने इथेन से विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए एक प्रक्रिया विकसित की, जिसमें निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

इथेन का विनाइल क्लोराइड और एथिलीन में ऑक्सीक्लोरीनीकरण;

एथिलीन का डाइक्लोरोइथेन में क्लोरीनीकरण;

डाइक्लोरोइथेन का पायरोलिसिस;

ट्राइक्लोरोइथीलीन का उत्पादन करने के लिए ऑर्गेनोक्लोरिन उत्पादों का प्रसंस्करण।

इथेन के ऑक्सीक्लोरिनेशन को छोड़कर प्रक्रिया के सभी चरण, एथिलीन से विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए संतुलित प्रक्रिया के संबंधित चरणों के समान हैं।

इथेन का ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण एक विषम उत्प्रेरक प्रक्रिया है, जिसमें श्रृंखला-समानांतर प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल है।

प्रतिक्रिया की स्थिति के आधार पर, ईथेन और एथिलीन के विभिन्न क्लोरीनयुक्त डेरिवेटिव बनाए जा सकते हैं। विनाइल क्लोराइड का संश्लेषण तापमान रेंज 723-823 K में होता है। कम तापमान (573-623 K) पर, मुख्य प्रतिक्रिया उत्पाद एथिल क्लोराइड और डाइक्लोरोइथेन होते हैं, विनाइल क्लोराइड की उपज कम होती है।

इथेन के ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण की प्रक्रिया के साथ-साथ क्लोरोअल्केन्स के डीहाइड्रोजनीकरण और डी-हाइड्रोक्लोरीनेशन की प्रतिक्रियाओं के साथ स्थानापन्न और योगात्मक क्लोरीनीकरण प्रतिक्रियाओं के युग्मन के परिणामस्वरूप एथिलीन और क्लोरोइथाइलीन का निर्माण होता है। विनाइल क्लोराइड के निर्माण और इसके आगे के परिवर्तनों के विभिन्न तरीके:

चित्र 4

विनाइल क्लोराइड डाइक्लोरोइथेन के डीहाइड्रोक्लोरीनीकरण के परिणामस्वरूप ही बनता है। इथेन के ऑक्सीक्लोरिनेशन के दौरान, हाइड्रोकार्बन और हाइड्रोक्लोरोकार्बन के ऑक्सीकरण के कारण कार्बन ऑक्साइड का एक महत्वपूर्ण गठन होता है।

इथेन का ऑक्सीक्लोरिनेशन 820 K पर उत्प्रेरक के "द्रवयुक्त बिस्तर" में किया जाता है और तांबे और पोटेशियम क्लोराइड के साथ संसेचित 0.2 एमपीए सिलिका जेल को उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है।

चित्र 5 - ईथेन से विनाइल क्लोराइड (वीसी) के उत्पादन के लिए ब्लॉक आरेख

एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरीनीकरण। एसिटिलीन के हाइड्रोक्लोरिनेशन द्वारा विनाइल क्लोराइड के उत्पादन की विधि एक उत्प्रेरक प्रतिक्रिया पर आधारित है जो गर्मी की एक बड़ी रिहाई के साथ होती है:

यह विधि प्रक्रिया के तकनीकी डिजाइन की सादगी, कम पूंजी निवेश और विनाइल क्लोराइड के लिए उच्च चयनात्मकता से अलग है, लेकिन एसिटिलीन की उच्च लागत के कारण इस विधि को व्यापक औद्योगिक अनुप्रयोग नहीं मिला है। एसिटिलीन कार्बाइड विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए कच्चे माल के रूप में एथिलीन के साथ प्रतिस्पर्धा कर सकता है यदि इसकी लागत एथिलीन की लागत से 40% से अधिक न हो।

एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरिनेशन आमतौर पर 10-15% की मात्रा में लगाए गए मरक्यूरिक क्लोराइड की उपस्थिति में किया जाता है। सक्रिय कार्बन, एक स्थिर उत्प्रेरक बिस्तर में 425-535 K और 0.2-1.5 MPa पर। एसिटिलीन रूपांतरण दर 98.5% है और विनाइल क्लोराइड चयनात्मकता 98% है।

चित्र 6 - एसिटिलीन हाइड्रोक्लोरिनेशन द्वारा विनाइल क्लोराइड का योजनाबद्ध आरेख

हालाँकि कई उत्प्रेरक प्रणालियाँ उच्च गतिविधि प्रदर्शित करती हैं, वर्तमान में इसकी उच्च विषाक्तता के बावजूद, उद्योग में केवल HgCls-आधारित उत्प्रेरक (सब्लिमेट) का उपयोग किया जाता है। पारा क्लोराइड के संबंध में सक्रिय कार्बन की धारण क्षमता बढ़ाने के लिए, अमीन एडिटिव्स पेश किए जाते हैं।

एसिटिलीन, संपीड़न, सुखाने और शुद्धिकरण के बाद, एक फिल्टर से गुजरता है और, 70 kPa तक के दबाव में, हाइड्रोजन क्लोराइड के साथ मिलाया जाता है। 308 K तक के तापमान के साथ गैसों का परिणामी मिश्रण हाइड्रोक्लोरिनेशन रिएक्टर में प्रवेश करता है, रिएक्टर ट्यूब एक उत्प्रेरक से भर जाते हैं - एक वाहक पर। प्रतिक्रिया की गर्मी को एनलस में घूमते पानी या डायथिलीन ग्लाइकोल द्वारा हटा दिया जाता है, इसके बाद हीट एक्सचेंजर में ठंडा किया जाता है। रिएक्टर से निकलने वाली गैस को पारा यौगिकों से शुद्धिकरण के लिए सोखने वाले को आपूर्ति की जाती है और कंप्रेसर द्वारा हीट एक्सचेंजर में ठंडा करने के बाद, सुधार स्तंभों को आपूर्ति की जाती है। फिर विनाइल क्लोराइड क्षारीय सुखाने और न्यूट्रलाइजेशन कॉलम में प्रवेश करता है।

सिंटेज़ रिसर्च इंस्टीट्यूट ने उत्प्रेरक के "द्रवयुक्त बिस्तर" में एसिटिलीन के हाइड्रोक्लोरिनेशन के लिए एक औद्योगिक प्रक्रिया विकसित की है। तकनीकी योजना में निम्नलिखित चरण होते हैं:

एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरीनीकरण;

प्रतिक्रिया गैस का शुद्धिकरण और सुखाना;

प्रतिक्रिया गैस से विनाइल क्लोराइड का अवशोषण;

एसिटिलीन गैस का हाइड्रोक्लोरीनीकरण;

विनाइल क्लोराइड का सुधार.

सबसे पहले, विनाइल क्लोराइड मिथाइल या एथिल अल्कोहल में 1,2-डाइक्लोरोइथेन के क्षारीय डीहाइड्रोक्लोरिनेशन द्वारा प्राप्त किया गया था:

СlCH 2 -CH 2 सीएल+ NaOH>CH 2 =CHCl+NaCl+H 2 O

इस संश्लेषण के दौरान क्षार और क्लोरीन की उच्च खपत ने 40-50 के दशक में एसिटिलीन हाइड्रोक्लोरिनेशन के उद्योग में विकास और परिचय को गति दी:

सीएच?सीएच+एचसीएल>सीएच 2 -सीएचसीएल

जो उत्प्रेरक के रूप में जहरीले पारा लवण और अपेक्षाकृत महंगे एसिटिलीन के उपयोग से जुड़ा है।

डाइक्लोरोइथेन के थर्मल डीहाइड्रोक्लोरिनेशन ने क्षार की खपत से बचना और एसिटिलीन के हाइड्रोक्लोरीनेशन के लिए परिणामी हाइड्रोजन क्लोराइड का उपयोग करना संभव बना दिया। इस प्रकार क्लोरीन में संतुलित एसिटिलीन और एथिलीन से विनाइल क्लोराइड के संश्लेषण की संयुक्त विधियाँ सामने आईं।

2010 तक, औद्योगिक पैमाने पर लागू विनाइल क्लोराइड के उत्पादन की चार मुख्य विधियाँ हैं। विनाइल क्लोराइड विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:

1. उत्प्रेरक की उपस्थिति में गैस या तरल चरणों में एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरीनीकरण:

2. जलीय या अल्कोहलिक माध्यम में सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ 1,2-डाइक्लोरोइथेन (तरल चरण में) का डीहाइड्रोक्लोरिनेशन:

सीएच 2 सी1 - सीएच 2 सी1 + NaOH?> सीएच 2 = सीएचसीएल + एनएसीएल + एच 2 0

3. उत्प्रेरक, सर्जक की उपस्थिति में या उनके बिना वाष्प चरण में 1,2-डाइक्लोरोइथेन का थर्मल डिहाइड्रोक्लोरिनेशन:

सीएच 2 सी1 = सीएच 2 सी1 > सीएच 2 = सीएचसीएल + एचसीएल

4. गैस चरण में थोक में या उत्प्रेरक की उपस्थिति में एथिलीन का क्लोरीनीकरण, उदाहरण के लिए एल्यूमीनियम ऑक्साइड:

सीएच 2 =सीएच 2 +सीएल 2 >सीएच 2 =सीएचसीएल+एचसीएल

इस पाठ्यक्रम कार्य में हम विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए निम्नलिखित तरीकों पर अधिक विस्तार से विचार करेंगे: उत्प्रेरक की उपस्थिति में गैस और तरल चरणों में एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरीनेशन; और एसिटिलीन और एथिलीन से विनाइल क्लोराइड के संश्लेषण के लिए एक संयुक्त विधि।

एसिटिलीन का गैस-चरण हाइड्रोक्लोरिनेशन

यह प्रक्रिया उत्प्रेरक की उपस्थिति में गैस चरण में की जाती है। प्रारंभिक अभिकर्मकों (98-99%) और चयनात्मकता (? 99%) के उच्च रूपांतरण को प्राप्त करने के लिए, सक्रिय कार्बन पर समर्थित पारा डाइक्लोराइड का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है।

प्रक्रिया की रसायन शास्त्र इस प्रकार है:

एसिटिलीन उत्पादन:

एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरीनीकरण:

इस उत्प्रेरक प्रणाली में सक्रिय कार्बन एक अक्रिय वाहक नहीं है, बल्कि एक सक्रिय घटक है और इसलिए इसकी रासायनिक प्रकृति और संरचना उत्प्रेरक के गुणों पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। एक औद्योगिक उत्प्रेरक के लिए, सबसे महत्वपूर्ण आर्थिक संकेतक हैं - उत्प्रेरक की स्थिरता, इसकी उत्पादकता और चयनात्मकता। ये संकेतक मुख्य रूप से पारा डाइक्लोराइड के धात्विक पारा में प्रवेश और कमी से जुड़े उत्प्रेरक के निष्क्रिय होने से निर्धारित होते हैं, जो कुछ हद तक वाहक की प्रकृति और संरचना पर निर्भर करता है।

वाहक की संरचना उसकी सरंध्रता से निर्धारित होती है, अर्थात। स्थूल-, सूक्ष्म- और संक्रमण छिद्रों की उपस्थिति। हाइड्रोक्लोरिनेशन प्रतिक्रिया में शामिल अणुओं के रैखिक आकार की गणना इस प्रकार की जाती है: आर सी एच सीएल = 0.816 एनएम, आर सी एच = 0.581 एनएम और आर एच सीएल = 0.472 एनएम, और प्रतिक्रिया में बने मध्यवर्ती β-कॉम्प्लेक्स का एक रैखिक आकार होता है कम से कम 1.0-1, 2 एनएम। इसलिए, 1.0 एनएम से कम व्यास वाले माइक्रोप्रोर्स हाइड्रोक्लोरिनेशन प्रक्रिया में भाग नहीं ले सकते हैं। इस प्रक्रिया में प्रमुख भूमिका संक्रमण छिद्रों की है: संक्रमण छिद्र जितने अधिक होंगे, पारा डाइक्लोराइड उतनी ही अधिक सक्रिय रूप से सोख लिया जाएगा और उत्प्रेरक उतना ही अधिक सक्रिय और स्थिर होगा। रासायनिक प्रकृतिवाहक सतह कार्यात्मक समूहों की उपस्थिति से निर्धारित होता है: कार्बोक्सिल, कार्बोनिल और हाइड्रॉक्सिल (फेनोलिक और अल्कोहल प्रकार), आदि। कार्बोनिल समूहों की सामग्री में वृद्धि से उत्प्रेरक की स्थिरता और गतिविधि कम हो जाती है, जाहिर तौर पर कम करने की क्षमता के कारण धात्विक पारा तक पारा डाइक्लोराइड, और फेनोलिक समूह क्विनोन के ऑक्सीकरण के कारण स्थिरता बढ़ाने में योगदान दे सकते हैं।

एसिटिलीन हाइड्रोक्लोरिनेशन के लिए पारा उत्प्रेरक की स्थिरता को बढ़ाने के लिए, कार्बनिक अमाइन और उनके लवण को पारा क्लोराइड के साथ विशेष रूप से तैयार सक्रिय कार्बन पर लागू किया जाता है। पारा उत्प्रेरक की उच्च गतिविधि के कारण, इसकी गतिज क्षमताओं का उपयोग करना बहुत कठिन है। यह इस तथ्य के कारण है कि, एक ओर, एसिटिलीन हाइड्रोक्लोरिनेशन प्रतिक्रिया बहुत ऊष्माक्षेपी होती है, और दूसरी ओर, पारा डाइक्लोरीन की उच्च अस्थिरता के कारण, प्रक्रिया का अधिकतम तापमान 150-180 ° तक सीमित होता है। सी।

है विनाइल क्लोराइड.

विनाइल क्लोराइड (विनाइल क्लोराइड)सामान्य परिस्थितियों में, यह -13.9 डिग्री सेल्सियस के क्वथनांक के साथ एक रंगहीन गैस है। वह अच्छी तरह घुल जाता हैक्लोरोफॉर्म, डाइक्लोरोइथेन, इथेनॉल, ईथर, एसीटोन, पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन में और पानी में बहुत कम। दोहरे बंधन की उपस्थिति इसका निर्धारण करती है पोलीमराइजेशन प्रतिक्रियाओं से गुजरने की क्षमता.

विनाइल क्लोराइड सूत्र: सीएच 2 =सीएचसीएल

विनाइल क्लोराइड की तैयारी

विनाइल क्लोराइड का उत्पादन विभिन्न तरीकों से किया जा सकता है।

चित्र 1: विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए प्रतिक्रियाएँ

एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरिनेशन (चित्र 1 ए):

इस प्रक्रिया को अंजाम दिया जा सकता है गैसऔर तरल चरणएक ट्यूबलर प्रकार के संपर्क उपकरण में। गैस चरण विधिसबसे आम है. यह प्रक्रिया एक ट्यूबलर प्रकार के संपर्क उपकरण में की जाती है 120-220 डिग्री सेल्सियसअत्यधिक दबाव में 49 केपीएऊपर सक्रिय कार्बन, भिगोया हुआ मरक्यूरिक क्लोराइडकोयले के वजन से 10% की मात्रा में।

गैस-चरण हाइड्रोक्लोरिनेशन के लिए इसका उपयोग किया जाता है शुष्क 97-99% एसिटिलीनऔर अत्यधिक सांद्रित हाइड्रोजन क्लोराइडवी दाढ़ अनुपात 1:1.1. हाइड्रोजन क्लोराइड नहीं होना चाहिए मुक्त क्लोरीन, साथ जो एसिटिलीन विस्फोटक रूप से प्रतिक्रिया करता है।

प्रतिक्रिया उत्पाद एक गैसीय मिश्रण होते हैं जिनमें शामिल होते हैं 93% विनाइल क्लोराइडऔर अन्य अशुद्धियाँ। इस मिश्रण को अलग कर शुद्ध किया जाता है.

एथिलीन और क्लोरीन से विनाइल क्लोराइड तैयार करना

और से विनाइल क्लोराइड के संश्लेषण की विधियाँ क्लोरीनचूंकि पेट्रोलियम हाइड्रोकार्बन से प्राप्त एथिलीन कैल्शियम कार्बाइड या प्राकृतिक मीथेन और थर्मल ऑक्सीडेटिव पायरोलिसिस या इलेक्ट्रोक्रैकिंग द्वारा अन्य हाइड्रोकार्बन से प्राप्त एसिटिलीन से सस्ता है।

डाइक्लोरोइथेन के माध्यम से एथिलीन और क्लोरीन से विनाइल क्लोराइड का उत्पादन दो चरणों में किया जाता है (चित्र 1 बी):

1. तांबा, लोहा या एंटीमनी क्लोराइड की उपस्थिति में एथिलीन का तरल-चरण क्लोरीनीकरण;
2. पहले चरण में डाइक्लोरोइथेन का पायरोलिसिस बनता है।

एथिलीन का तरल-चरण क्लोरीनीकरण एक पारंपरिक रिएक्टर में किया जाता है 45-60 डिग्री सेल्सियस परउत्प्रेरक की उपस्थिति में - फ़ेरिक क्लोराइडपर्यावरण में डाइक्लोरोइथेन. प्राप्त डाइक्लोरोइथेनअधीन 480-500 डिग्री सेल्सियस पर पायरोलिसिसऔर दबाव 0.15-0.20 एमपीए. उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है दानेदार सक्रिय कार्बनया एल्यूमीनियम ऑक्साइड, सिलिका जेल और आयरन.

रूपांतरण की डिग्री तक पहुँच जाता है 70% प्रति चक्र. डाइक्लोरोइथेनइसके अलग होने के बाद इसे प्रक्रिया में वापस भेज दिया जाता है।

डाइक्लोरोइथेन का डीहाइड्रोक्लोरिनेशन 480-490 डिग्री सेल्सियस पर, दबाव में, डाइक्लोरोइथेन के पायरोलिसिस में उपयोग किए जाने वाले उत्प्रेरक पर किया जा सकता है। 24 एमपीएएक स्टेनलेस स्टील ट्यूबलर रिएक्टर में।

द्वारा डिज़ाइन किया गया एथिलीन के उच्च तापमान क्लोरीनीकरण द्वारा विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए एक-चरणीय विधि (चित्रा 1 बी):

एथिलीन की विनाइल क्लोराइड में रूपांतरण दरक्लोरीनीकरण प्रतिक्रिया का तापमान बढ़ने के साथ बढ़ता है 350 से 600°C तक. कम तापमान पर, प्रतिस्थापन के साथ, अतिरिक्त प्रतिक्रिया.

एथिलीन का उच्च तापमान क्लोरीनीकरणविनाइल क्लोराइड की उपस्थिति में मंदक के रूप में भी किया जा सकता है। इससे प्रतिक्रिया उत्पादों में मोनोमर सांद्रता [मात्रा के हिसाब से 55% तक] बढ़ाना संभव हो जाता है, जबकि विनाइल क्लोराइड को अलग करने की लागत काफ़ी कम हो जाती है।

विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए संयुक्त तरीके

मुख्य नुकसानएथिलीन और क्लोरीन से विनाइल क्लोराइड के उत्पादन की विधियाँ हैं हाइड्रोजन क्लोराइड का विमोचनउप-उत्पाद के रूप में (550-650 किग्रा प्रति 1000 किग्रा विनाइल क्लोराइड)। इसलिए, विनाइल क्लोराइड अब अक्सर तैयार किया जाता है संयुक्त विधि(डाइक्लोरोइथेन डिहाइड्रोक्लोरिनेशन इकाइयाँ या एथिलीन क्लोरीनीकरण इकाइयाँ एसिटिलीन हाइड्रोक्लोरिनेशन इकाइयों के साथ संयुक्त होती हैं)।

डाइक्लोरोइथेन के डिहाइड्रोक्लोरिनेशन के दौरान निकलने वाले हाइड्रोजन क्लोराइड के उपयोग की समस्या भी संयोजन द्वारा हल की जाती है डाइक्लोरोइथेन के उत्पादन और पायरोलिसिस के लिए प्रतिष्ठानसाथ हाइड्रोजन क्लोराइड ऑक्सीकरण संयंत्र, डाइक्लोरोइथेन के पायरोलिसिस के दौरान बनता है। प्रक्रिया को समीकरणों द्वारा वर्णित किया गया है:

बनाया क्लोरीनएथिलीन के क्लोरीनीकरण के लिए उपयोग किया जाता है। हाइड्रोजन क्लोराइड और क्लोरीनयुक्त एथिलीन के डाइक्लोरोइथेन में अलग-अलग ऑक्सीकरण के बजाय, एथिलीन के ऑक्सीडेटिव क्लोरीनीकरण की एक-चरणीय प्रक्रिया का उपयोग किया जा सकता है:

प्रतिक्रिया एक उत्प्रेरक के ऊपर होती है 470-500 डिग्री सेल्सियस पर. उत्प्रेरक के रूप में उपयोग किया जाता है कॉपर क्लोराइडऔर पोटेशियम क्लोराइडकिज़लगुहर और अन्य पर।

विनाइल क्लोराइड उपजपहुँचती है 96% एथिलीन और के संदर्भ में 90% हाइड्रोजन क्लोराइड के संदर्भ में.

वर्तमान में विकसित तकनीकी योजनाएँउत्पादन में विनाइल क्लोराइड के उपयोग की अनुमति ईथीलीनऔर एसिटिलीनतनु गैसों से उनके पूर्व पृथक्करण के बिना। पहले चरण में है एसिटिलीन हाइड्रोक्लोरिनेशनमूल मिश्रण में निहित है. परिणामी विनाइल क्लोराइड डाइक्लोरोइथेन के साथ निकाला गया, और मिश्रण में शेष एथिलीन के अधीन है डाइक्लोरोइथेन का क्लोरीनीकरण. प्रतिक्रिया होती है डाइक्लोरोइथेन पर्यावरणउपस्थिति में फ़ेरिक क्लोराइडदबाव में 0.39-0.69। एमपीए.

अलग किए गए डाइक्लोरोइथेन को सामान्य तरीके से विनाइल क्लोराइड में संसाधित किया जाता है, और परिणामस्वरूप हाइड्रोजन क्लोराइड का उपयोग एसिटिलीन के हाइड्रोक्लोरिनेशन के लिए किया जाता है।

विनाइल क्लोराइड का शुद्धिकरण और भंडारण

विभिन्न तरीकों से प्राप्त विनाइल क्लोराइड को अवश्य ही अधीन किया जाना चाहिए पूरी तरह से सफाईसे एसिटिलीन, हाइड्रोजन क्लोराइडऔर अन्य अशुद्धियाँ।

पॉलीविनाइल क्लोराइड प्राप्त करने के लिए विनाइल क्लोराइड अवश्य होना चाहिए 99.9% से कम नहींऔर न्यूनतम राशिअशुद्धियाँ शुद्ध विनाइल क्लोराइड हो सकता है लंबे समय तकके तापमान पर स्टील टैंकों में स्टोर करें -50 से - 30 डिग्री सेल्सियसअवरोधकों की अनुपस्थिति में नाइट्रोजन के अंतर्गत।

विनाइल क्लोराइड उत्पादन

विनाइल क्लोराइड CH2=CHN1मुख्य रूप से पॉलीविनाइल क्लोराइड का उत्पादन करने के लिए उपयोग किया जाता है।

विनाइल क्लोराइड विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है:

उत्प्रेरक की उपस्थिति में गैस या तरल चरणों में एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरीनीकरण:

जलीय या अल्कोहलिक माध्यम में सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ 1,2-डाइक्लोरोइथेन (तरल चरण में) का डीहाइड्रोक्लोरिनेशन:

उत्प्रेरक, आरंभकर्ताओं के साथ या बिना वाष्प चरण में 1,2-डाइक्लोरोइथेन का थर्मल डिहाइड्रोक्लोरिनेशन:

गैस चरण में थोक में या उत्प्रेरक की उपस्थिति में एथिलीन का क्लोरीनीकरण, उदाहरण के लिए एल्यूमीनियम ऑक्साइड:

आइए एसिटिलीन और एथिलीन से विनाइल क्लोराइड के उत्पादन के लिए सबसे आम औद्योगिक तरीकों पर नजर डालें।

एसिटिलीन से विनाइल क्लोराइड तैयार करना

प्रक्रिया की सैद्धांतिक नींव

विनाइल क्लोराइड के उत्पादन की एक सामान्य विधि एसिटिलीन का हाइड्रोक्लोरीनीकरण है। एसिटिलीन में हाइड्रोजन क्लोराइड मिलाने की प्रतिक्रिया ट्रिपल बॉन्ड वाले यौगिक के लिए विशिष्ट है:

इसकी ऊष्माक्षेपीता के संदर्भ में, यह ओलेफिन हाइड्रोक्लोरिनेशन की प्रतिक्रिया से लगभग दोगुना है।

एसिटिलीन हाइड्रोक्लोरिनेशन प्रतिक्रिया कुछ हद तक प्रतिवर्ती है। उसी समय, मध्यम तापमान पर संतुलन लगभग पूरी तरह से दाईं ओर स्थानांतरित हो जाता है, क्योंकि संतुलन स्थिरांक 200°C पर 8-104 और 300°C पर 7-102 होते हैं। इसके अलावा, परिग्रहण Ns1 भीएसिटिलीन क्रमिक रूप से आगे बढ़ता है - पहले विनाइल क्लोराइड बनता है, और फिर 1,1-डाइक्लोरोइथेन:

इसलिए, विनाइल क्लोराइड प्राप्त करने के लिए, चयनात्मक उत्प्रेरकों का उपयोग करना आवश्यक है जो केवल पहली प्रतिक्रिया को तेज करते हैं। इस प्रयोजन के लिए नमक सबसे उपयुक्त सिद्ध हुआ। एचजी(द्वितीय)और सी(1).सब्लिमेट एचजी का उपयोग करते समय सी12एसीटैल्डिहाइड (कुचेरोव प्रतिक्रिया) का उत्पादन करने के लिए एसिटिलीन की जलयोजन प्रतिक्रिया भी काफी तेज हो जाती है। इस संबंध में, प्रक्रिया पूर्व-सूखे अभिकर्मकों का उपयोग करके, 150-200 डिग्री सेल्सियस के तापमान पर गैस चरण में की जाती है। इससे थोड़ी मात्रा में एसीटैल्डिहाइड और 1,1-डाइक्लोरोइथेन (=1%) उत्पन्न होता है। साथ ही एसीटैल्डिहाइड और विनाइल क्लोराइड के संयुक्त रूप से उत्पादन की संभावना पर विचार किया जा सकता है। इस मामले में, प्रक्रिया को तरल चरण में पूरा करना आवश्यक है।

Cu(1) नमक तरल-चरण हाइड्रोक्लोरिनेशन के लिए अधिक उपयुक्त है, क्योंकि यह कमजोर रूप से निष्क्रिय होता है और पानी के साथ एसिटिलीन की बातचीत को खराब रूप से तेज करता है। (परिणामस्वरूप, यह उत्प्रेरक विनाइल क्लोराइड और एसीटैल्डिहाइड के सह-उत्पादन के लिए अनुपयुक्त है।)

उत्प्रेरक प्रणाली एक समाधान है Si2S12और हाइड्रोक्लोरिक एसिड में एल्यूमीनियम क्लोराइड। हालाँकि, विनाइल एसिटिलीन बनाने के लिए इस उत्प्रेरक पर एसिटिलीन का डिमराइजेशन भी होता है:

इस प्रतिक्रिया को दबाने के लिए सांद्र का प्रयोग करना आवश्यक है लेकिन।इस संबंध में, प्रक्रिया के दौरान, हाइड्रोक्लोरिनेशन के लिए इसकी खपत की भरपाई के लिए एचसीएल को उत्प्रेरक समाधान में लगातार आपूर्ति की जाती है।

इन उत्प्रेरकों के उत्प्रेरक प्रभाव को समन्वय परिसरों के निर्माण द्वारा समझाया गया है जिसमें एसिटिलीन सक्रिय होता है और क्लोरीन आयनों के साथ संपर्क करता है। इस मामले में, धातु-कार्बन बांड या ऑर्गेनोमेटेलिक यौगिकों के साथ संक्रमण की स्थिति उत्पन्न होती है, जो एसिड द्वारा जल्दी से विघटित हो जाती है।

एथिलीन और क्लोरीन से विनाइल क्लोराइड तैयार करना।

एथिलीन के क्लोरीनीकरण द्वारा विनाइल क्लोराइड के एक-चरणीय संश्लेषण को समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

CH2=CH2 + Cl2 CH2=CHCl + HCl

इसकी कम चयनात्मकता के कारण इस पद्धति को अभी तक उद्योग में आवेदन नहीं मिला है। यह प्रक्रिया विनाइल क्लोराइड के प्रमुख गठन के साथ तभी आगे बढ़ती है जब इसे एथिलीन की अधिक मात्रा में किया जाता है

अक्रिय गैस। हालाँकि, यह विनाइल क्लोराइड के बाद के अलगाव को कठिन बना देता है। अतिरिक्त विनाइल क्लोराइड या पानी की उपस्थिति में किए गए क्लोरीन परमाणु द्वारा एथिलीन में हाइड्रोजन परमाणु के एक-चरणीय प्रतिस्थापन का हाल ही में वर्णन किया गया है। यह हमें उद्योग में उपयोग के लिए उपयुक्त विधि पर विचार करने की अनुमति देता है। प्रतिक्रिया 420-450 0C पर सबसे बड़ी चयनात्मकता के साथ होती है, विनाइल क्लोराइड की उपज लगभग 90% है। इस विधि का नुकसान विनाइल क्लोराइड के साथ, हाइड्रोजन क्लोराइड की समतुल्य मात्रा का निर्माण है।

संयुक्त, या "संतुलित" विधि (एथिलीन, एसिटिलीन और क्लोरीन से)।

डाइक्लोरोइथेन के डीहाइड्रोक्लोरिनेशन के दौरान बनने वाले हाइड्रोजन क्लोराइड के उपयोग की समस्या को अक्सर एथिलीन में क्लोरीन मिलाने, डाइक्लोरोइथेन के डीहाइड्रोक्लोरिनेशन और एसिटिलीन के हाइड्रोक्लोरीनेशन की प्रक्रियाओं को मिलाकर हल किया जाता है। डाइक्लोरोइथेन के डिहाइड्रोक्लोरिनेशन से प्राप्त हाइड्रोजन क्लोराइड का उपयोग उसी उत्पादन में एसिटिलीन के हाइड्रोक्लोरिनेशन के लिए शुरुआती उत्पाद के रूप में किया जाता है। प्रक्रिया को सारांश समीकरण द्वारा वर्णित किया जा सकता है:

CH2=CH2 + CH=CH + Cl2 2CH2=CHCl

इस विधि का उपयोग आसानी से उपलब्ध फीडस्टॉक - एसिटिलीन और एथिलीन की उपस्थिति में किया जाता है। संयुक्त विधि द्वारा विनाइल क्लोराइड का उत्पादन करते समय, एसिटिलीन और एथिलीन को अलग-अलग प्राप्त किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, कार्बाइड या प्राकृतिक गैस से एसिटिलीन, और तेल से एथिलीन), साथ ही एक प्रक्रिया में भी। में बाद वाला मामलापायरोलिसिस या पेट्रोलियम अंशों के टूटने से एसिटिलीन और एथिलीन युक्त एक गैस मिश्रण प्राप्त होता है, जिसमें से एसिटिलीन को चयनात्मक अवशोषण द्वारा अलग किया जाता है, और फिर एथिलीन को सामान्य तरीके से अलग किया जाता है।

संयुक्त विधि उद्योग में व्यापक हो गई है। 1962 के अंत में, यूएस विनाइल क्लोराइड संश्लेषण क्षमता निम्नानुसार वितरित की गई थी:

केवल एसिटिलीन से - 41%;

केवल एथिलीन से -28%;

एसिटिलीन और एथिलीन से - 31%।

जापान में, डाइक्लोरोइथेन और एक संयुक्त विधि से, 1964 में 15%, 1965 में 25% और 1968 में लगभग 46% विनाइल क्लोराइड संश्लेषित किया गया था।

जाहिर है, एथिलीन के प्रत्यक्ष क्लोरीनीकरण (डाइक्लोरोइथेन गठन के चरण को छोड़कर) की विधि में महारत हासिल करने के बाद, कुछ शर्तों के तहत इस प्रक्रिया को एसिटिलीन हाइड्रोक्लोरिनेशन के साथ संयोजित करने की भी सलाह दी जा सकती है।

एसिटिलीन और एथिलीन और क्लोरीन युक्त तनु गैसों से विनाइल क्लोराइड तैयार करना।

हल्के गैसोलीन की तनु क्रैकिंग गैसों से सांद्रित शुद्ध एसिटिलीन और एथिलीन को अलग करना महंगा है। इस संबंध में, तकनीकी योजनाएं विकसित की गई हैं जो तनु गैसों से प्रारंभिक पृथक्करण के बिना विनाइल क्लोराइड के उत्पादन में एथिलीन और एसिटिलीन का उपयोग करना संभव बनाती हैं।

पहले चरण में, प्रारंभिक मिश्रण में निहित एसिटिलीन को हाइड्रोक्लोरिनेटेड किया जाता है। परिणामी विनाइल क्लोराइड को डाइक्लोरोइथेन के साथ निकाला जाता है, और गैस में शेष एथिलीन को डाइक्लोरोइथेन में क्लोरीनीकृत किया जाता है। उत्प्रेरक के रूप में फेरिक क्लोराइड की उपस्थिति में प्रतिक्रिया तरल चरण (डाइक्लोरोइथेन में) में होती है। संघनन द्वारा पृथक किए गए डाइक्लोरोइथेन को फिर सामान्य तरीके से विनाइल क्लोराइड में संसाधित किया जाता है, और परिणामी हाइड्रोजन क्लोराइड का उपयोग एसिटिलीन के हाइड्रोक्लोरीनीकरण के लिए किया जाता है।

यह प्रक्रिया इस मायने में भी सुविधाजनक है कि मीथेन, हाइड्रोजन, कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड युक्त निकास गैसों का उपयोग मूल गैसोलीन और डाइक्लोरोइथेन को तोड़ने के लिए ईंधन के रूप में किया जा सकता है। क्लोरीनीकरण और डीहाइड्रोक्लोरिनेशन कम दबाव (4-7 बजे) में किया जाता है।

प्रारंभिक एसिटिलीन और एथिलीन के आधार पर विनाइल क्लोराइड की उपज सैद्धांतिक के करीब है, और मोनोमर की लागत अन्य तरीकों से उत्पादित होने की तुलना में कम है।

वर्णित विधि का उपयोग करके विनाइल क्लोराइड का उत्पादन पहली बार जापान में औद्योगिक पैमाने पर किया गया था।

हाइड्रोजन क्लोराइड के पुनर्जनन के साथ एथिलीन और क्लोरीन से विनाइल क्लोराइड का उत्पादन।

संयुक्त विधि का उपयोग करके विनाइल क्लोराइड का उत्पादन करते समय, डाइक्लोरोइथेन के थर्मल अपघटन के दौरान गठित हाइड्रोजन क्लोराइड का उपयोग एसिटिलीन के हाइड्रोक्लोरिनेशन के लिए किया जाता है।

हालाँकि, इस विधि का उपयोग केवल सस्ती और सुलभ एसिटिलीन की उपस्थिति में ही फायदेमंद है। अन्यथा, हाइड्रोजन क्लोराइड का निपटान करने की आवश्यकता है।

इस संबंध में, हाइड्रोजन क्लोराइड से मौलिक क्लोरीन के उत्पादन के लिए दो तरीके विकसित किए गए हैं। इनमें से एक विधि सांद्र हाइड्रोक्लोरिक एसिड के इलेक्ट्रोलिसिस पर आधारित है। इस स्थिति में, क्लोरीन के साथ-साथ हाइड्रोजन की समतुल्य मात्रा एक साथ बनती है। इलेक्ट्रोलिसिस के दौरान, हाइड्रोजन क्लोराइड का केवल एक भाग क्लोरीन और हाइड्रोजन में परिवर्तित होता है। परिणामी पतला हाइड्रोक्लोरिक एसिडडाइक्लोरोइथेन के पायरोलिसिस का एक उत्पाद, गैसीय हाइड्रोजन क्लोराइड को इसके माध्यम से प्रवाहित करके केंद्रित किया जाता है।

दूसरी विधि के अनुसार, उत्प्रेरक की उपस्थिति में हाइड्रोजन क्लोराइड को वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीकृत किया जाता है (डीकॉन प्रतिक्रिया):

2HCl + 1/2O2 Cl2 + H2O

प्रतिक्रिया गैस चरण में होती है; हाइड्रोजन क्लोराइड और हवा को कॉपर क्लोराइड से लेपित सिलिका जेल के माध्यम से पारित किया जाता है। बाद वाले को अन्य क्लोराइडों को मिलाकर सक्रिय किया जा सकता है।

विशिष्ट स्थितियों के आधार पर, इलेक्ट्रोलाइटिक और ऑक्सीडेटिव दोनों तरीके अधिक लाभप्रद हो सकते हैं। दोनों विधियाँ, एथिलीन के क्लोरीनीकरण और डाइक्लोरोइथेन के डीहाइड्रोक्लोरीनीकरण के संयोजन में, संयुक्त विधि द्वारा प्राप्त मोनोमर की लागत की तुलना में विनाइल क्लोराइड की लागत को थोड़ा कम करने का अवसर प्रदान कर सकती हैं। हालाँकि, इसमें काफी बड़ा पूंजी निवेश शामिल है।

हाइड्रोजन क्लोराइड से क्लोरीन के पुनर्जनन को एथिलीन से विनाइल क्लोराइड में सीधे क्लोरीनीकरण के साथ भी जोड़ा जा सकता है। इस प्रक्रिया को निम्नलिखित प्रतिक्रियाओं द्वारा वर्णित किया गया है:

इलेक्ट्रोलाइटिक विधि

2CH2=CH2 + Cl2 2CH2=CHCl + H2

ऑक्सीडेटिव विधि

2CH2=CP2 + Cl2 + 1/2O2 2CH2=CHCl + H2O

ऑक्सीक्लोरिनेशन द्वारा एथिलीन और हाइड्रोजन क्लोराइड से विनाइल क्लोराइड तैयार करना।

हाइड्रोजन क्लोराइड को अलग-अलग ऑक्सीकरण करने और एथिलीन को डाइक्लोरोइथेन में क्लोरीन करने के बजाय, एथिलीन ऑक्सीक्लोरिनेशन के लिए एक-चरणीय प्रक्रिया का उपयोग किया जा सकता है:

CH2=CH2 + 2HCl + 1/2O2 ClCH2-CH2Cl + H2O

समर्थनों पर तांबे के लवण का उपयोग उत्प्रेरक के रूप में किया जाता है। संश्लेषण 250 0C और इससे ऊपर पर किया जाता है। औद्योगिक परिस्थितियों में एथिलीन, हाइड्रोजन क्लोराइड और ऑक्सीजन से डाइक्लोरोइथेन प्राप्त करने के लिए, एथिलीन और क्लोरीन से डाइक्लोरोइथेन के संश्लेषण की तुलना में बड़े पूंजी निवेश की आवश्यकता होती है। इस तथ्य के बावजूद कि एथिलीन के ऑक्सीक्लोरिनेशन के दौरान, दोनों प्रारंभिक उत्पादों के आधार पर डाइक्लोरोइथेन की उपज 95% से अधिक है, यह एथिलीन में मौलिक क्लोरीन जोड़ने की तुलना में अभी भी कुछ कम है। उन क्षेत्रों में ऑक्सीक्लोरिनेशन विधि का उपयोग करने की सलाह दी जाती है जहां सस्ते एथिलीन और हाइड्रोजन क्लोराइड होते हैं, जो उप-उत्पाद के रूप में जारी होते हैं। विभिन्न प्रक्रियाएँ, या उन क्षेत्रों में जहां से हाइड्रोजन क्लोराइड हटाया जाता है अपशिष्टअसंभव।