Việc sản xuất vinylidene chloride từ khí clo liên quan đến một loạt các phản ứng hóa học diễn ra trong bình phản ứng. Quá trình có thể được tóm tắt trong các bước sau:
Chuẩn bị lò phản ứng: Trước tiên, bình phản ứng được làm sạch và tẩy bằng khí trơ, chẳng hạn như nitơ hoặc argon. Điều này loại bỏ bất kỳ độ ẩm hoặc tạp chất nào có thể cản trở phản ứng.
Khử trùng bằng clo: Khí clo được đưa vào bình phản ứng và trộn với khí trơ để giảm nguy cơ nổ. Nhiệt độ và áp suất của lò phản ứng được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo phản ứng diễn ra suôn sẻ. Clo phản ứng với axetylen tạo thành 1,1,2,2-tetrachloroethane.
Khử clo: 1,1,2,2-tetrachloroethane sau đó được khử clo, một quá trình loại bỏ hydro chloride khỏi phân tử. Phản ứng khử clo tạo ra vinylidene chloride và hydro chloride.
Tách: Vinylidene chloride được tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng bằng cách sử dụng một loạt các cột chưng cất. Hydro chloride thường được tái chế trở lại quy trình, trong khi bất kỳ clo chưa phản ứng nào được thu hồi và tái sử dụng.
Bây giờ, chúng ta hãy xem xét cụ thể từng bước này.
Chuẩn bị lò phản ứng
Trước khi phản ứng có thể diễn ra, bình phản ứng phải được chuẩn bị. Bình thường được làm bằng thép không gỉ và được thiết kế để chịu được áp suất và nhiệt độ cao xảy ra trong quá trình phản ứng. Điều quan trọng là bình hoàn toàn sạch và không có bất kỳ độ ẩm hoặc tạp chất nào có thể cản trở phản ứng. Để đạt được điều này, đầu tiên bình được làm sạch bằng khí trơ, chẳng hạn như nitơ hoặc argon. Điều này loại bỏ bất kỳ oxy dư, độ ẩm hoặc các tạp chất khác. Lò phản ứng sau đó được làm lạnh đến nhiệt độ và áp suất mong muốn trước khi đưa khí clo vào.
Clo hóa
Khi thùng lò phản ứng được chuẩn bị, khí clo được đưa vào lò phản ứng. Khí clo thường được trộn với khí trơ, chẳng hạn như nitơ hoặc argon, để giảm nguy cơ nổ. Nhiệt độ và áp suất của lò phản ứng được kiểm soát cẩn thận để đảm bảo phản ứng diễn ra suôn sẻ.
Phản ứng giữa khí clo và axetylen là phản ứng tỏa nhiệt, có nghĩa là nó giải phóng nhiệt. Nhiệt này có thể khiến phản ứng trở nên mất kiểm soát và dẫn đến nổ. Để ngăn chặn điều này, phản ứng được theo dõi cẩn thận và làm mát nếu cần thiết.
Phản ứng giữa clo và axetylen tạo ra 1,1,2,2-tetrachloroethane:
Cl2 + C2H2 → C2H2Cl4
Khử clo
Sau đó, 1,1,2,2-tetrachloroethane được khử bằng clo, một quá trình loại bỏ hydro chloride khỏi phân tử. Điều này thường đạt được bằng cách nung nóng 1,1,2,2-tetrachloroethane đến nhiệt độ cao, thường là từ 300-450°C, với sự có mặt của chất xúc tác như than hoạt tính hoặc alumina.
Phản ứng khử clo tạo ra nhựa vinyliden chloride và hydro chloride:
C2H2Cl4 → C2H2Cl2 + 2HCl
Vinylidene chloride là sản phẩm mong muốn, trong khi hydro chloride là sản phẩm phụ. Hydro chloride thường được tái chế trở lại quy trình, trong khi bất kỳ clo chưa phản ứng nào được thu hồi và tái sử dụng.
Phân tách hỗn hợp
Vinylidene chloride được tách ra khỏi hỗn hợp phản ứng bằng một loạt các cột chưng cất. Chưng cất là một quá trình tách hỗn hợp gồm hai hoặc nhiều chất thành các thành phần riêng lẻ dựa trên sự khác biệt về điểm sôi.
Trong trường hợp sản xuất vinylidene chloride, quá trình chưng cất bao gồm một số giai đoạn. Hỗn hợp phản ứng từ bước khử clo trước tiên được chưng cất để loại bỏ clo chưa phản ứng và các tạp chất khác. Hỗn hợp còn lại sau đó được đun nóng đến nhiệt độ cao hơn để tách vinylidene chloride khỏi hydro chloride.
Hydro chloride thường được tái chế trở lại quy trình, trong khi vinylidene chloride được tinh chế thêm và sau đó được sử dụng làm tiền chất cho polyme PVDC.
