Реферат Переработка хлорорганических отходов

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 Сар-Сар: 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 отходов насущная проблема современности Переработка отходов на основе сжигания в барботируемом расплаве шлака		Рабочая программа по дисциплине в 8 Утилизация промышленных отходов Цели изучения курса: «Утилизация промышленных отходов» является: изучение студентами проблемы образования отходов средств производства...
	Первичное виноделие Структура винодельческой промышленности, термины и определения Переработка винограда заканчивается получением виноматериалов, которые отправляются на предприятия вторичного виноделия с целью дальнейшей...		Научно-технические основы термической утилизации твердых бытовых... В 1985 году Минпромстройматериалов рсфср поручило Красноярскому филиалу вниистром разработать ряд технологий для производства строительных...
	Пояснительная записка к проекту постановления «порядок предоставления... «хвостов» в брикеты, транспортирование твёрдых бытовых отходов, размещение отходов на полигоне в районе города Белореченск Краснодарского...		Реферат На тему: Утилизация твердых бытовых отходов Способы утилизации тбо
	Природопользования Жизнедеятельность человека связана с появлением огромного количества разнообразных отходов. Резкий рост потребления в последние десятилетия...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... ...
	«Учебно-методический комплекс 150501 «Утилизация промышленных отходов» Цель дисциплины обучить студентов рациональному ресурсопользованию и современным технологиям производства вторичных материальных...		Перечень юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, на балансе... Кемеровской области, имеющих лицензию на деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию и размещению отходов по состоянию на...
	Перечень юридических лиц и индивидуальных предпринимателей, на балансе... Кемеровской области, имеющих лицензию на деятельность по сбору, использованию, обезвреживанию и размещению отходов по состоянию на...		Реферат Отчет 50 с., 1 ч., 22 рис., 14 табл., 22 источн., 2 прил Переработка, зерно, ферменты, ресурсосбережение, безопасность, технологии, методы, хлебобулочные, макаронные, мучные кондитерские...
	Реферат Часть 1 Внедрение и практическая реализация инновационных технологий преобразования отходов свиноводства, молочного и мясного животноводства...		Реферат на русском и английском языках Лиственница и ее комплексная переработка, регулярно издававшегося с 1962 по 1988 гг. В нем публикуются оригинальные и обзорные статьи...
	Договор на оказание услуг по вывозу (удалению) отходов IV-V класса... Муниципальное унитарное предприятие Алтайского сельсовета «Алтайский коммунальщик», именуемое в дальнейшем «Исполнитель», в лице...		Доклад на тему: «О ходе работ по выявлению и понуждению к ликвидации... Ежегодно в России образуется порядка 35 40 млн тонн твердых бытовых отходов. В объемных единицах это составляет 200 млн куб м