Системный анализ процесса получения винилиденхлорида на предприятии АО «Каустик»
Корчагина Татьяна Константиновна,
кандидат химических наук, доцент кафедры технологии органического и нефтехимического синтеза, научный руководитель,
Егорушкина Екатерина Викторовна,
студент-магистрант 6-го курса.
Волгоградский государственный технический университет.
Системный анализ – это совокупность методов, основанных на использовании ЭВМ и ориентированных на исследование сложных систем. Ценность системного подхода состоит в том, что рассмотрение категорий системного анализа создает основу для логического и последовательного подхода к проблеме принятия решений.
Эффективность решения проблем с помощью системного анализа определяется структурой решаемых проблем.
Винилиденхлорид является легко полимеризующейся жидкостью (температура кипения 31,7 °С). Применяется главным образом для получения поливинилиденхлорида и сополимеров винилиденхлорида, например, с винилхлоридом, акрилонитрилом [1].
Сополимер винилиденхлорида с винилхлоридом используется для получения пищевой упаковочной пленки, обладающей высокой водостойкостью, паро- и газонепроницаемостью. Используют винилиденхлорид также для синтеза фреонов и метилхлороформа [2].
На предприятии АО «Каустик» винилиденхлорид получают жидкофазным дегидрохлорированием (омылением) 1,1,2 – трихлорэтана известковым молоком. Производство введено в эксплуатацию в 1975 году. Процесс проводят при температуре 75-105 °С, давлении 0,05 МПа. Выход целевого продукта составляет 94% [4].
Основная реакция:
2CH2Cl – CHCl2 + Ca(OH)2 → 2CH2 = CCl2 + CaCl2 + 2H2O
В процессе получения винилиденхлорида образуется трихлорэтилен, при омылении 1,1,2,2 – тетрахлорэтана:
2CHCl2 – CHCl2 + Ca(OH)2 → 2CHCl = CCl2 + CaCl2 + 2H2O
Объект был исследован на следующих уровнях иерархии: «цех» → «основная стадия» → «основной узел», что позволило выявить недостатки каждого уровня.
Анализ структуры на уровне «цех» позволил выявить ряд недостатков:
1. Энергетические затраты.
2. Наличие побочных продуктов.
Стадия синтеза винилиденхлорида отвечает за максимальное осуществление целевой функции производства, поэтому проанализируем эту стадию более подробно.
Система на уровне «Основная стадия» состоит из двух реакторных узлов. Вся система работает непрерывно.
На данном уровне иерархии выявлены недостатки:
1. Экономические и энергетические потери.
2. Задействование локального контура.
3. Использование пара, что ведет к образованию большого количества сточных вод.
К числу существенных недостатков процесса, выявленных на уровне «Основной узел», относится образование побочных продуктов, таких как тетрахлорэтан, трихлорэтилен, винилхлорид, также образование значительного количества сточных вод, большие потери хлора в виде соли хлорида кальция.
Таким образом, основными недостатками данного способа производства, выявленными в процессе системного анализа, являются: образование значительного количества сточных вод, что обусловлено малой активностью щелочного агента и, как следствие, его значительным избытком и не полным расходованием на превращение, и, неизбежны большие потери хлора в виде образующейся соли хлорида кальция.
С целью усовершенствования процесса производства винилиденхлорида предлагается применить новый щелочной агент (гидроксид натрия) в присутствии катализатора межфазного переноса этилаттриэтилбензиламмония, что позволит снизить расход щелочного агента и увеличить выход целевого продукта до 99%. Процесс осуществляется при температуре 20-40 °С и атмосферном давлении [3].
Литература
1. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза: учебник для вузов / Н. Н. Лебедев. – 4-е изд., перераб. и доп. – Москва: Альянс, 2013.
2. Ошин Л. А. Промышленные хлорорганические продукты. – Москва: Химия, 1978 г.
3. Авторское свидетельство СССР №1127881, МПК С 07 С 21/08, С 07 С 17/34. Способ получения хлористого винилидена / Т. В. Шутенкова, Г. А. Толстиков, С. С. Шаванов, Г.А. Викторов,И. Х. Бикбулатов, Е. В. Шурупов, А. С. Исханов, Ю. Д. Морозов, С. Р. Рафиков, Е. Н. Денисов: патентообладатель Институт химии Башкирского филиала АН СССР и Стерлимакское производственное объединение «Каустик». – заявл. 21.01.1981; опубл. 07.12.1984.
4. Постоянный технологический регламент № 4-18/2008 по производству винилиденхлорида – сырца / ОАО «Каустик». – Волгоград, 2008 г.
Поступила в редакцию 16.11.2016 г.