Vinil klorida (vinil klorida): properti, formula, produksi industri di Rusia

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-02 13:57

Vinil klorida adalah salah satu turunan paling sederhana dari asetilena yang diperoleh dengan menambahkan hidrogen klorida. Jenis utama reaksi kimia di mana zat ini terlibat adalah proses polimerisasi. Produk akhir - PVC - banyak digunakan di semua bidang aktivitas manusia. Proses pembuatan senyawa dan turunannya disertai dengan pelepasan zat-zat yang mudah menguap, yang memiliki efek toksik yang kuat pada tubuh manusia.

Deskripsi Umum

Vinil klorida (vinil klorida) adalah salah satu senyawa kimia yang paling banyak digunakan karena merupakan bahan baku untuk produksi PVC. Zat ini pertama kali diperoleh oleh Liebig pada tahun 1830 di Jerman dari dikloroetana dan alkohol kalium karbonat. Setelah 42 tahun, ahli kimia Jerman lainnya, Eugen Baumann, menarik perhatian pada fakta bahwa ketika disimpan dalam cahaya, serpihan mulai mengendap dari vinil klorida. Ilmuwan ini dianggap sebagai penemu polivinil klorida.

Pada awalnya, senyawa ini tidak menarik minat pedagang dan produsen produk kimia. Produksinya dalam skala industridimulai pada usia 30-an. Abad XX.

Rumus empiris untuk vinil klorida adalah: C₂H_{3Cl. Rumus struktur ditunjukkan pada gambar di bawah ini.}

Dalam kondisi normal, vinil klorida adalah gas tidak berwarna, tetapi karena titik didihnya -13 ° C, biasanya ditangani dalam keadaan cair.

Sifat kimia vinil klorida

Reaksi utama yang terkandung dalam zat ini adalah:

• Polimerisasi.
• Substitusi pada ikatan karbon-klorin. Proses ini menghasilkan alkoholat dan vinil ester. Atom klorin diganti dengan adanya katalis: halida, paladium dan garam dari logam lain. Jika alkohol digunakan sebagai pelarut, maka ester disintesis.
• Oksidasi dengan oksigen dalam fase gas. Produk dari reaksi ini adalah formil klorida, karbon monoksida, asam klorida, dan asam format. Oksidasi lengkap diamati dengan partisipasi katalis kob alt kromit atau dalam larutan berair menggunakan kalium permanganat. Reaksi dengan ozon dalam keadaan cair dan gas vinil klorida mengarah pada pembentukan formil klorida dan asam format. Pembakaran spontan menghasilkan karbon monoksida, asam klorida, dan fosgen beracun (dalam jumlah kecil).
• Reaksi penambahan. Untuk mendapatkan trikloroetana, yang digunakan sebagai pelarut, reaksi adisi klorin dilakukan: dengan mekanisme ionik (dalam fase cair, tanpa cahaya, menggunakan katalis berdasarkan logam transisi) atau dengan radikalreaksi (pada suhu tinggi). Produk vinil klorida yang berguna juga disintesis dengan katalisis asam dan hidrogenasi.
• Fotodisosiasi. Di bawah aksi cahaya dengan panjang gelombang 193 nm, gugus HCl dan Cl dipisahkan dari molekul vinil klorida.
• Pirolisis. Vinil klorida lebih tahan terhadap dekomposisi termal daripada haloalkana lain dari jenis ini. Pirolisis dimulai pada 550 ° C. Pada 680 °C, hasil asetilen, asam klorida, kloroprena, dan vinilasetilin adalah sekitar 35%. Dengan adanya air, vinil klorida akan menimbulkan korosi pada besi, baja, dan aluminium dengan melepaskan HCl.

Reaksi polimerisasi

Monomer vinil klorida dapat bertahan lama dalam kondisi normal. Munculnya radikal sebagai hasil reaksi foto atau termokimia mengarah pada aktivasi polimerisasi.

Proses ini berlangsung dalam 3 tahap dan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Ciri fisik

Sifat fisik utama senyawa dalam kondisi normal adalah sebagai berikut:

• berat molekul – 62, 499;
• titik leleh - 119 K;
• titik didih - 259 K;
• kapasitas panas dalam keadaan cair – 84 J/(mol∙K);
• tekanan uap pada 0 °C - 175 kPa;
• Viskositas pada -20 °C – 0,272 mPa∙s;
• batas ledakan bawah - 8,6% (berdasarkan volume);
• suhu penyalaan otomatis - 745 K.

Bahan ini memiliki kelarutan yang baik dalam hidrokarbon,minyak, alkohol, cairan organik; praktis tidak dapat bercampur dengan air.

Terima

Ada beberapa cara industri untuk mendapatkan vinil klorida:

• sebagai hasil reaksi asam klorida dengan asetilen;
• dari etilen dan klorin (klorinasi langsung etilen, memperoleh etilen diklorida, pirolisisnya menjadi vinil klorida);
• etilen oksiklorinasi;
• metode gabungan (klorinasi langsung, pirolisis etilen diklorida, oksiklorinasi) - proses kesetimbangan etilen dan klorin tanpa pembentukan atau konsumsi asam klorida.

Saat ini, opsi terakhir adalah yang paling umum dan hemat biaya. Jumlah vinil klorida yang diperoleh dengan teknologi ini lebih dari 95% dari total produksi dunia. Reaksi kimia ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Seluruh volume asam, yang diperoleh selama pirolisis etilen diklorida, digunakan sebagai bahan baku pada tahap produksi berikutnya (oksiklorinasi). Produk yang dihasilkan dimurnikan dengan distilasi, produk sampingan digunakan dalam produksi pelarut atau didaur ulang.

Produksi di Rusia

Di Rusia, produksi vinil klorida dari asetilena dilakukan di perusahaan berikut:

• AK Azot, (Novomoskovsk, wilayah Tula).
• JSC Plastcard (Volgograd).
• JSC Khimprom(Volgograd).
• Usolekhimprom JSC, (Usolye-Sibirskoye, wilayah Irkutsk).

Berdasarkan etilena, sintesis suatu zat dilakukan dalam organisasi seperti:

• JSC "Sayanskkhimplast" (Sayansk).
• JSC Sibur-Neftekhim (Caprolactam, Dzerzhinsk).
• ZAO Kaustik (Sterlitamak).

Sintesis dari asetilena dianggap sebagai teknologi usang. Menggunakan etilena sebagai bahan baku memiliki keuntungan sebagai berikut:

• bahan baku lebih murah dan terjangkau;
• hasil produk jadi yang tinggi;
• konsumsi daya dan air rendah;
• kemungkinan membangun jalur produksi berkapasitas tinggi.

Metode ini telah digunakan oleh produsen terkemuka dunia selama lebih dari 40 tahun. Arah utama yang menjanjikan untuk pengembangan produksi industri vinil klorida di Rusia adalah pengenalan kapasitas baru, transisi ke bahan baku etana, penyebaran teknologi oksiklorinasi yang dibantu oksigen dan pengembangan industri terkait untuk penjualan soda kaustik, yang dibentuk sebagai produk sampingan.

Aplikasi

Sebagian besar vinil klorida yang dihasilkan digunakan untuk membuat polivinil klorida (PVC). Menurut statistik, lebih dari 50% produksi polimer ini ada di Asia.

Polivinil klorida adalah bahan yang paling serbaguna dari semua polimer. Ini dapat digunakan untuk menghasilkan struktur bangunan yang kaku (pipa, pelapis dinding luar, profil) danproduk elastis (kabel, kabel, bahan atap). Tidak seperti bahan polimer lainnya, polivinil klorida di bawah pengaruh sinar ultraviolet, oksidasi dan hidrokarbon cair tidak hanya terurai, tetapi juga sebagian rantai polimer ikatan silang. Properti ini dikaitkan dengan keberadaan atom klorin dalam struktur senyawa. Daya saing PVC yang tinggi juga dijelaskan oleh harganya yang murah.

PVC digunakan untuk membuat produk berikut (dalam urutan menurun dari volume produksi):

• pipa dan perlengkapannya;
• berpihak;
• jendela, pintu;
• profil (termasuk pagar dan decking);
• penutup lantai;
• bahan atap;
• produk konsumen;
• kemasan;
• kabel dan kabel (selubung, insulasi);
• perbekalan kesehatan;
• pelapis, perekat.

Kegunaan lain

Sebagian kecil vinil klorida (sekitar 1%) digunakan untuk memproduksi kopolimer, yang kombinasinya dengan vinil asetat, vinilidena klorida, monomer seri akrilik, dan alfa-olefin sangat penting secara praktis. Jenis kopolimer pertama adalah yang paling luas. Bahan-bahan ini memiliki nama dagang berikut:

• vestolite;
• hostalitis;
• winnol;
• lukovil;
• corvik;
• jeon;
• sikron dan lain-lain.

Mereka digunakan untuk membuat produk seperti:

• linoleum dan penutup lantai lainnya;
• bingkai jendela;
• ubin menghadap;
• kulit imitasi;
• film;
• pernis;
• bukan tenunan.

Toksisitas

Vinil klorida mengacu pada senyawa yang sangat berbahaya yang menyebabkan kerusakan serius pada tubuh manusia. Substansinya mudah menguap dan jalur utama masuknya adalah inhalasi. Sumbernya adalah produksi vinil klorida, PVC, dan produk darinya.

Vinil klorida menyebabkan gangguan pada organ dan sistem berikut:

• Depresi SSP (pusing, disorientasi, koma toksik);
• kerusakan jaringan ikat dan pembuluh darah;
• penurunan fungsi reproduksi;
• efek karsinogenik (angiosarcoma hati paling sering terdeteksi, tumor dan lokalisasi lainnya berkembang);
• sistem pencernaan – hepatitis, kolesistitis, kolangitis, gastritis, tukak lambung;
• sistem peredaran darah dan hematopoietik - hipertensi, penyakit jantung koroner, eosinofilia, trombositopenia;
• gangguan kolesterol dan metabolisme umum;
• efek mutagenik, pembentukan aberasi kromosom;
• penghambatan perlindungan antimikroba, penurunan kekuatan kekebalan tubuh.

Dengan paparan yang terlalu lama (dari enam bulan hingga 3 tahun) dari dosis toksik zat ini, "penyakit vinil klorida" terjadi. Perkembangannya melalui 3 tahap, yang ditandai dengan ciri-ciri sebagai berikut:

1. Kelemahan, migrain, mual, anemia, nyeri falang kuku anggota badan, serta kehancurannyatulang. Ketika pengaruh berbahaya berhenti, perubahan dapat dibalik.
2. Peradangan saraf tepi, mengakibatkan hilangnya sensasi; aritmia, nyeri di area jantung, pelanggaran termoregulasi.
3. Gangguan memori, halusinasi, fluktuasi mata yang tidak disengaja, bayangan ganda, gangguan tidur, penurunan kinerja, sakit perut, mual, muntah, peningkatan patologi tulang.