Vinylchloride (cloreto de vinila): propriedades, fórmula, produção industrial na Rússia

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2024-01-02 14:01

O cloreto de vinila é um dos derivados mais simples do acetileno obtido pela adição de cloreto de hidrogênio. O principal tipo de reações químicas em que esta substância está envolvida é o processo de polimerização. O produto final - PVC - é amplamente utilizado em todas as esferas da atividade humana. O processo de fabricação do composto e seus derivados é acompanhado pela liberação de substâncias voláteis, que possuem forte efeito tóxico no corpo humano.

Descrição Geral

O cloreto de vinila (cloreto de vinila) é um dos compostos químicos mais utilizados, pois é a matéria-prima para a produção de PVC. Esta substância foi obtida pela primeira vez por Liebig em 1830 na Alemanha a partir de dicloroetano e carbonato de potássio alcoólico. Após 42 anos, outro químico alemão, Eugen Baumann, chamou a atenção para o fato de que, quando armazenados à luz, os flocos começam a precipitar do cloreto de vinila. Este cientista é considerado o descobridor do cloreto de polivinila.

A princípio, esse composto não despertou interesse entre comerciantes e fabricantes de produtos químicos. Sua produção em escala industrialcomeçou na década de 30. Século XX.

A fórmula empírica para o cloreto de vinila é: C₂H_{3Cl. A fórmula estrutural é mostrada na figura abaixo.}

Em condições normais, o cloreto de vinila é um gás incolor, mas como seu ponto de ebulição é -13°C, geralmente é manuseado em estado líquido.

Propriedades químicas do cloreto de vinil

As principais reações inerentes a esta substância são:

• Polimerização.
• Substituição na ligação carbono-cloro. Este processo produz alcoolatos e ésteres vinílicos. O átomo de cloro é substituído na presença de catalisadores: haletos, paládio e sais de outros metais. Se o álcool for usado como solvente, os ésteres são sintetizados.
• Oxidação com oxigênio na fase gasosa. Os produtos desta reação são cloreto de formila, monóxido de carbono, ácido clorídrico e ácido fórmico. A oxidação completa é observada com a participação de um catalisador de cromita de cob alto ou em solução aquosa usando permanganato de potássio. A reação com o ozônio no estado líquido e gasoso do cloreto de vinila leva à formação de cloreto de formila e ácido fórmico. A combustão espontânea produz monóxido de carbono, ácido clorídrico e fosgênio tóxico (em pequenas quantidades).
• Reações de adição. Para obter o tricloroetano, que é usado como solvente, é realizada a reação de adição de cloro: pelo mecanismo iônico (na fase líquida, na ausência de luz, usando um catalisador à base de metais de transição) ou pelo radicalreações (a temperatura elevada). Produtos úteis de cloreto de vinil também são sintetizados por catálise ácida e hidrogenação.
• Fotodissociação. Sob a ação da luz com comprimento de onda de 193 nm, os grupos HCl e Cl são separados da molécula de cloreto de vinila.
• Pirólise. O cloreto de vinilo é mais resistente à decomposição térmica do que outros haloalcanos deste tipo. A pirólise começa a 550°C. A 680°C, o rendimento de acetileno, ácido clorídrico, cloropreno e vinilacetileno é de cerca de 35%. Na presença de água, o cloreto de vinil corroerá ferro, aço e alumínio liberando HCl.

Reação de polimerização

Monômero de cloreto de vinil pode existir por um longo tempo em condições normais. O aparecimento de radicais como resultado de reações foto ou termoquímicas leva à ativação da polimerização.

Esse processo ocorre em 3 etapas e é mostrado na figura abaixo.

Características físicas

As principais propriedades físicas do composto em condições normais são as seguintes:

• peso molecular – 62, 499;
• ponto de fusão - 119 K;
• ponto de ebulição - 259 K;
• capacidade de calor no estado líquido – 84 J/(mol∙K);
• pressão de vapor a 0 °C - 175 kPa;
• Viscosidade a -20 °C – 0,272 mPa∙s;
• limite explosivo inferior - 8,6% (por volume);
• temperatura de ignição automática - 745 K.

A substância tem boa solubilidade em hidrocarbonetos,óleos, álcoois, líquidos orgânicos; praticamente imiscível com água.

Receber

Existem várias maneiras industriais de obter cloreto de vinil:

• como resultado da reação do ácido clorídrico com acetileno;
• de etileno e cloro (cloração direta de etileno, obtendo dicloreto de etileno, sua pirólise em cloreto de vinila);
• oxicloração de etileno;
• método combinado (cloração direta, pirólise de dicloreto de etileno, oxicloração) - processo de equilíbrio de etileno e cloro sem a formação ou consumo de ácido clorídrico.

Atualmente, a última opção é a mais comum e econômica. A quantidade de cloreto de vinila obtida por esta tecnologia é superior a 95% da produção mundial total. A química das reações é mostrada na figura abaixo.

Todo o volume de ácido, obtido durante a pirólise do dicloreto de etileno, é utilizado como matéria-prima na próxima etapa de produção (oxicloração). O produto resultante é purificado por destilação, os subprodutos são utilizados na produção de solventes ou reciclados.

Produção na Rússia

Na Rússia, a produção de cloreto de vinila a partir de acetileno é realizada nas seguintes empresas:

• AK Azot, (Novomoskovsk, região de Tula).
• JSC Plastcard (Volgogrado).
• JSC Khimprom(Volgogrado).
• Usolekhimprom JSC, (Usolye-Sibirskoye, região de Irkutsk).

Com base no etileno, a síntese de uma substância é realizada em organizações como:

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

Síntese de acetileno é considerada tecnologia obsoleta. O uso de etileno como matéria-prima tem as seguintes vantagens:

• matérias-primas mais baratas e acessíveis;
• alto rendimento do produto acabado;
• baixo consumo de energia e água;
• possibilidade de construir linhas de produção de alta capacidade.

Este método é usado pelos principais fabricantes do mundo há mais de 40 anos. As principais direções promissoras para o desenvolvimento da produção industrial de cloreto de vinila na Rússia são a introdução de novas capacidades, a transição para a matéria-prima de etano, a disseminação da tecnologia de oxicloração assistida por oxigênio e o desenvolvimento de indústrias relacionadas para a venda de soda cáustica, que é formado como um subproduto.

Aplicativo

A grande maioria do cloreto de vinilo produzido é usada para fazer cloreto de polivinila (PVC). Segundo as estatísticas, mais de 50% da produção desse polímero está na Ásia.

O cloreto de polivinila é o material mais versátil de todos os polímeros. Pode ser usado para produzir estruturas de construção rígidas (tubos, revestimento de paredes externas, perfis) eprodutos elásticos (fios, cabos, materiais de cobertura). Ao contrário de outros materiais poliméricos, o cloreto de polivinila sob a influência de raios ultravioleta, oxidação e hidrocarbonetos líquidos não apenas se decompõe, mas também reticula parcialmente as cadeias poliméricas. Esta propriedade está associada à presença de átomos de cloro na estrutura do composto. A alta competitividade do PVC também é explicada pelo seu baixo preço.

PVC é usado para fazer os seguintes produtos (em ordem decrescente de volume de produção):

• tubos e seus acessórios;
• revestimento;
• janelas, portas;
• perfis (incluindo cercas e decks);
• revestimentos de piso;
• materiais para telhados;
• produtos de consumo;
• embalagem;
• cabos e fios (bainha, isolamento);
• suprimentos médicos;
• revestimentos, adesivos.

Outros usos

Uma pequena proporção de cloreto de vinila (cerca de 1%) é usada para produzir copolímeros, dos quais combinações com acetato de vinila, cloreto de vinilideno, monômeros da série acrílica e alfa-olefinas são de importância prática. O primeiro tipo de copolímeros é o mais difundido. Esses materiais têm os seguintes nomes comerciais:

• vestólito;
• hostalitis;
• winnol;
• lukovil;
• corvik;
• jeon;
• sikron e outros.

Eles são usados para fazer produtos como:

• linóleo e outros revestimentos de piso;
• molduras das janelas;
• azulejos de frente;
• couro sintético;
• filme;
• vernizes;
• nãotecidos.

Toxicidade

Cloreto de vinila refere-se a compostos altamente perigosos que levam a uma séria deterioração no corpo humano. A substância é volátil e a principal via de entrada é a inalação. A fonte é a produção de cloreto de vinila, PVC e seus produtos.

O cloreto de vinila causa distúrbios nos seguintes órgãos e sistemas:

• Depressão do SNC (tontura, desorientação, coma tóxico);
• dano ao tecido conjuntivo e vasos sanguíneos;
• deterioração da função reprodutiva;
• efeito carcinogênico (angiossarcoma do fígado é mais frequentemente detectado, tumores e outras localizações se desenvolvem);
• sistema digestivo – hepatite, colecistite, colangite, gastrite, úlcera péptica;
• sistema circulatório e hematopoiético - hipertensão, doença coronariana, eosinofilia, trombocitopenia;
• distúrbio do colesterol e metabolismo geral;
• efeito mutagênico, formação de aberrações cromossômicas;
• inibição da proteção antimicrobiana, redução das forças imunológicas.

Com a exposição prolongada (de seis meses a 3 anos) de doses tóxicas desta substância, ocorre a "doença do cloreto de vinila". Seu desenvolvimento passa por 3 etapas, que se caracterizam pelas seguintes características:

1. Fraqueza, enxaqueca, náusea, anemia, dor nas falanges ungueais dos membros, bem como sua destruiçãoossos. Quando a influência nociva cessa, as mudanças são reversíveis.
2. Inflamação dos nervos periféricos, resultando em perda de sensibilidade; arritmia, dor na área do coração, violação da termorregulação.
3. Deficiência de memória, alucinações, flutuações oculares involuntárias, imagem dupla, distúrbio do sono, diminuição do desempenho, dor no estômago, náuseas, vômitos, aumento de patologias ósseas.