1 Технико-экономическое обоснование метода производства

1.1 Технико-экономическое сравнение существующих методов производства

Исторически первыми мономерами, применявшимися при получении полисульфидных олигомеров, стали короткоцепные алифатические дихлориды: 1,2-дихлорэтан и 1,2-дихлорпропан.

Несколько позже нашли применение 1,3-дихлоргидринглицерина и 2,2-дихлорэтиловый эфир.

Перечисленные дихлориды имели ряд недостатков, не позволявших получать эластомеры с комплексом ценных свойств.

Так, применение дихлорэтана и дихлорпропана приводило к эластомерам с высокой температурой стеклования, придавало им неприятный запах, а использование 1,3-дихлоргидринаглицерина не позволяло получать водостойкие полимеры.

Значительный прогресс наметился после того, как было предложено использовать в качестве мономера 2,2 - дихлордиэтилформаль (формаль-1), получаемый взаимодействием этиленхлоргидрина и параформальдегида в присутствии кислоты и азеотропообразующего агента

2 CICH₂CH₂OH +CH₂O ^H+ CICH₂CH₂OCH₂ OCH₂CH₂CI + H₂O

Катализаторами этой реакции являются серная, соляная, фосфорная кислоты, а также хлориды кальция, магния железа или цинка, которые могут образовывать комплексные соединения или вследствие гидролиза создавать кислую среду [10].

В нашей стране формаль-1 до 1960 года в промышленном масштабе получали из ЭХГ и ПФ в присутствии хлорида кальция и следов минеральной кислоты.

Выход готового продукта составлял при этом от 75% до 85% считая на ПФ. Но указанный метод был крайне неудобным в технологическом отношении и был заменен. С 1960 года формаль-1 получали по методу, разработанному Р.А. Шляхтером, с одновременной отгонкой азеотропной смеси H₂O – ЭХГ. Параформальдегид и этиленхлоргидрин использовались в мольном соотношение 2,6:1, концентрация серной кислоты в реакционной смеси составляла 0,25 масс.%. При этом выход формаля значительно повышался за счет выведения образовавшейся воды, которая отгонялась в виде азеотропа.

Первая стадия процесса состояла в растворении ПФ в ЭХГ при повышении температуры с образованием полуацеталя. Затем проводился вакуумный синтез с одновременной ректификацией продуктов реакции, во время которой отбирались четыре фракции, представлявшие собой азеотроп H₂O –ЭХГ, ЭХГ, смесь ЭХГ-формаль, формаль-ректификат. Водный ЭХГ при этом выводился из процесса, а ЭХГ и его смесь с формалем направлялись в рецикл.

В последние годы велись исследования по разработке технологического процесса получения 2,2-дихлордиэтилформаля на основе хлоргидридов и диэтиленгликоля, выделенных из кубовых остатков производства ЭХГ. Данный способ получения применяется по настоящее время на заводах отрасли.

Существует два метода синтеза 2,2-дихлордиэтилформаля:

1) классический

2) с повышенной дозировкой серной кислоты.

С точки зрения сырьевых затрат более предпочтителен классический метод. Но при этом образуется 200 кг/тонну формаля азеотропа ЭХГ- H₂O, который проблематично регенерировать и метод требует больших энергетических и тепловых затрат.

В случае сернокислотного метода образуется кислотный слой, содержащий 40%-H₂SO₄, 40%-H₂O, 16%-ЭХГ, 4%-формаля, но отходов в данном случае образуется на 1 тонну формаля около 240 кг., зато по энергетическим и тепловым затратам этот метод более экономически выгодный.

Технология производства 2,2-дихлордиэтилформаля сернокислотным методом включает в себя следующие стадии:

1.Синтез формаля-сырца

2.Отгон ЭХГ из формаля-сырца.

Синтез осуществляется при Т=65-70^оС. Реакция образования формаля сопровождается, как поглощением, так и выделением тепла. При образовании формаля поглощается 24,5 кДж/моль, а при растворении серной кислоты выделяется 70,5 кДж тепла на 1 моль вещества.

В результате образуется дихлордиэтилформаль, который содержит не более 24% высших формалей. Следует также соблюдать температурный режим отгона ЭХГ, который не должен превышать 100^оС, во избежание смолообразования формаля.

Процесс отгонки формаля ведется под вакуумом.

Выход формаля-сырца составляет 89% от теории.

Выход кондиционного формаля составляет 85% от теории.

Таким образом, в качестве основного метода получения 2,2-дихлордиэтилформаля, выбран более экономически выгодный - метод с повышенной дозировкой серной кислоты.