فصل اول
کلرید وینیل [1]
کلرید وینیل ، به دلیل بازه بزرگ کاربرد برای پلیمرهایش در هر دو حالت قابل انعطاف و سخت . یکی از مواد شیمیایی سود آور در دنیا محسوب می شود و یکی از اقلام مهم اقتصاد بین المللی است . اهمیت اقتصادی کلرید وینیل می تواند با تولید پلی وینیل کلریاد یا پی وی سی [2] دومین پلاسیک فراوان دینا مشخص می شود . رشد در تولید کلرید وینیل به طور مستقیم به نیاز در پلیمرهای حاصله از آن بستگی دارد .
گسترش اولیه صنعت کلرید وینیل در دهه 1930 از این شکاف سرچشمه گرفت که توسط عمل پلاستیکی کردن [3] ، پی وی سی می توانست به آسانی عمل آورده شود و به محصولات پلاستییکی تبدیل شود . با این حال ، تا بعد از جنگ جهانی دوم تولید کلرید وینیل به سرعت در نتیجه برای افزایش حجم محصول پی وی سی برای مصرف عموم رشد پیدا نکرد .
تاریخ نخستین کلرید وینیل به ثبت رسیده است . جاستوس ونلیهیگ [4] در دانسگاه جیسو [5] آلمان ، این عنوان را کسب کرد که اولین فردی باشد که کلرید وینیل را سنتز کند . هنگامی که در دهه اول 1830 ف او ماده ای را که نف شیمی آلمان [6] نامیده شد ، دی کلرواتان ، را با پتاس الکل دار[7] شده برای تولید کلرید وینیل واکنش داد . ویکتور رگنالت [8] کشف او را پذیرفت و اجازه داد که آن به عنوان نویسنده انحصاری در سال 1835 چاپ شود . در سال 1872 ، بومن مشاهده کرد که دانه های سفید از کلرید وینیل که در مدت طولانی در معرض نور خورشید در یک لوله عایق شده قرار گرفته بودند ، رسوب کرد . این مواد در دهه 1900 توسط استرومیسلنکی بررسی شدند که او آن ها را کپرن کلرید [9] نامید و فرمول تجربی را ارائه کرد . با این حال ، کلریدوینیل جذابیت کمی داشت تا این که در ابتدای سال 1926 ، والدو سمون برای شرکت کودریخ [10] با پی وی سی پلاستیکی شده کار کرد. چند سال زودتر ، فریتز کلاته [11] اولین راه تجربی برای کلرید وینیل را توسعه داد زمانی که او برای یافتن کاربرد برای استیلن تحقیق می کرد. در این فرایند کلرید هیدروژن به استیلن بر روی کاتالیست کلرید جیوه اضافه می شود ، که اختراعی در سال 1912 محسوب می شد . در 1926 ، گریشن – الکترون [12] دریافت که اختراع ارزش اقتصادی ندارد و آن را باطل کرد . فرایند کلاته سرانجام صنعت کلریدوینیل را برای سال های بسیاری از آغاز آن در سال 1930 را تشکیل داد اما در نهایت توسط فرایند تعادلی [13] از اتیلن [14] و کلر [15] جایگزین شد که در آن کلرید وینیل توسط پیرولیز 1 ، 2- دی کلر و اتان [16] ( اتیلن دی کلراید ) حاصل می شود.
همان طور که گفته شد عمده مصرف کلرید وینیل درتولید پی وی سی است که حدودا 96% کلریدوینیل تولیدی دنیا به تولید پی وی سی اختصاص می یابد . کلریدوینیل اولین بار به طور اقتصادی در دهه 1900 از طریق واکنش کلرید هیدروژن با استیلن تولید شد که همان طور که گفته شد بعدها مشخص گردید که این روش اقتصادی نیست. اتیلن به مرور فراوان شد و اجزای فراوان گازهای پتروشیمی مایع شده ارزان قیمت در دهه 1950 در دسترس قرار گرفت . اتیلن دی کلراید از کلراسیون مستقیم واکسی کلراسیون اتیلن تولید که می توانست با حرارت به کلریدوینیل و کلرید هیدورژن تجزیه شود ، که بعدها فرایند مهم صنعتی شد . [4]
فرایندهای بزرگ اقتصادی بزگر برای پیرولیز اتیلن دی کلراید در سال های بعدی گسترش یافت چنین فرایندهایی در خلوص خوراک 99%-96 اتیلن دی کلراید ، بازه ( دمایی ) وفشار کار می کنند . سطوح تبدیل اتیلن دی کلراید با توجه به اپتیم کردن اقتصادی مقدار جریان ،
هزینه وسایل خدماتی[17] ودرصد تبدیل به طور معمول در بازه 50-65 درصد وزنی قرار می گیرد. مراقبت های زیادی باید صورت گیرد تا مطمئن شد که اتیلن دی کلراید استفاده شده در شکست برای کلریدوینیل خلوص بالایی داشته باشد ، زیرا شکست به طور فزاینده به گرفتگی توسط مقدارهای کم ناخالصی مستعد است. بعضی از این مواد که می توانند یا به عنوان پروموتر[18]یا به عنوان گرفتگی عمل کنند همچنین اثرات سینرجیک[19] در تشکیل کک ناخواسته دارند. [4]
بنابراین لازم است که مقدار کمی یک پروموتر اضافه کرد و اثرات آن بر روی عملکرد فرایند بر پایه بیان سینیتک واکنش و مکانیسم هاست را تخمین زد . مطالعات بر روی محاسبه محصولات با مکانیسم های واکنش شدید[20] و ثوابت نرخ واکنش محزا برای تجزیه حرارتی کلراسون هیدروکربن های کلردار شده ازدهه 1950 گزارش شده است. با این حال با یک سری مطالعات گذشته پیرولیز هیدروکربن های کلردار و مدل های سینتیکی وابسته را بررسی کرده اند ، که مطالعه بسیار وسیع در طبیعت است. [4]
مشخصات فیزیکی [1]
مشخصات فیزیکی کلرید وینیل در جدول 1 آورده شده است و. کلرید وینیل و آب تقریبا اختلاط ناپذیر هستند. غلظت تعادلی کلرید وینیل در فشار نسبی و دمایدر آب .,275wt%است در حالی که حلالیت آب در کلرید وینیل ,.983wt%، در است . کلرید وینیل در هیدروکربن ها ، نفت ، الکل ، حلال های کلردار و بیشتر مایعات آلی معمول قابل حل است.
واکنش ها : [1]
در این بخش به بررسی بخشی از واکنش های کلرید وینیل با مواد دیگر پرداخته و آن ها را بررسی کنیم .
پلیمر شدن : مهم ترین واکنش کلرید وینیل پلیمر شدن و کوپلیمر شدن در حضور یک آغاز کننده تولید کننده رادیکال می باشد.
جانشینی در باندهای کربن کلر :کلرید وینیل عموما بی اثر به جایگزینی نوکلئوفیلی در مقایسه با دیگر هالیدهای آلکیل بررسی می شود . با این حال ، اتم کلر می تواند تحت شرایط نوکلئوفیلیک در حضور پالادیوم ، pd ، و حتما دیگر کلریدهای فلزی و نمک ها مبادله شود. وینیل های الکل ، اثر ، استر به آسانی می توانند از این واکنش ها تولید شوند.