Вход

Тетрофторэтилен.

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 367306
Дата создания 08 апреля 2013
Страниц 25
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 12:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 310руб.
КУПИТЬ

Содержание

Содержание
I Введение
II Выбор полимерного материала
2.1 Физические и химические свойства
2.2 Описание изделий
III Технологическая схема производства
3.1 Основное и дополнительное оборудование
3.2 Автоматизация производства
3.3 Описание оснастки
IV Заключение
V Список литературы

Введение

Тетрофторэтилен.

Фрагмент работы для ознакомления

Реакции циклизации тетрафторэтилена:Возможность реакции циклизации, в результате которой образуется циклобутановое кольцо, объясняется способностью двойной связи ТФЭ реагировать с неполярными соединениями. [1, 290] В этом заключается способность тетрафторэтилена образовывать циклические, а не только линейные димеры. Отметим, что ТФЭ вступает в реакцию циклизации также и с другими алкенами, диенами и их производными.Реакция получения цикло-1,1,2,2,3,3,4,4-дифторбутана:Циклизация с бутадиеном-1,3:Реакции полимеризации тетрафторэтилена.Завершим рассмотрение химических свойств тетрафторэтилена описанием реакций полимеризации. Перфторэтилен легко сополимеризуется по радикальному механизму с множеством мономеров: трифторхлорэтиленом, винилиденфторидом, этиленом и другими диенами, нитрилами и эфирами. Сополимеризация тетрафторэтилена со стиролом, трифторстиролом, акрилатами и акрилонитрилом протекает с трудом, либо вообще не протекает. [4, 8]Для полимеризации тетрафторэтилена, протекающей по радикальному механизму, требуется сравнительно высокое давление. Полимеризация сопровождается выделением значительного количества тепла, следовательно, при проведении реакции необходимо заботиться о непрерывном охлаждении реакционной смеси во избежание неконтролируемого протекания реакции и взрыва. Синтез политетрафторэтилена (фторопласта-4) производится путём полимеризации тетрафторэтилена (в химической технологии также распространено ТФЭ также называют мономер-4) с окислительно-восстановительным катализатором. В промышленности синтез политетрафторэтилена производится в водной среде: эмульсии или суспензии. [3, 141]В реакторе поддерживается температура около 70-80 0С и давление в пределах 4-10 МПа. Катализаторами в данной реакции выступают перекись водорода (Н2О2), бисульфид натрия (Na2S2), персульфаты и другие окислительно-восстановительные катализаторы. Реакцию проводят в отсутствии кислорода воздуха, ингибирующего процесс полимеризации и снижающего реакционную массу полимера. Процесс полимеризации тетрафторэтилена протекает по схеме:Полученный полимер имеет линейную структуру. Продуктом реакции полимеризации является водная дисперсия, содержащая около 56-62% политетрафторэтилена. В полученную смесь вводится загустительный раствор щелочнорастворимого полимера, например, вискозы или поливинилового спирта. В результате получают 30-40% раствор ПТФЭ, из которого впоследствие формируют нити и волокна. [7, 426]2.2 Описание изделийТетрафторэтилен в нормальных условиях является токсичным легковоспламеняющимся газом и используется только в научно-исследовательских целях в лабораторном синтезе и, как, было сказано ранее для производства политетрафторэтилена.Напротив, сфера применения политетрафторэтилена (тефлона), получаемого из тетрафторэтилена, постоянно увеличивается, расширяется ассортимент изделий на основе этого термо- и хемостойкого материала. Ниже рассмотрены основные области применения материалов и изделий из продукта полимеризации тетрафторэтилена.Тефлон в качестве покрытий применяется в электротехнической, химической и пищевой промышленности, в транспортных средствах, в медицине и в военных целях. [4, 52]Волокна, полученные из фторопласт-4, широко применяются в различных областях промышленности в качестве теплостойких прокладок, высокотемпературных промышленных фильтров, нитей для специальных теплостойких текстильных тканей, в автомобильном оснащении, элементах различных клапанов, насосов и мешалок. Налажено производство гибких металлопластиковых труб, выдерживающих высокое давление и температуру рабочей жидкости. Фторопластовые покрытия имеют слабо зависящий от температуры коэффициент диэлектрической проницаемости (в отличие от ПЭ и ПП), и широко используются в производстве высококачественной изоляции для проводов, кабелей, конденсаторов, деталей электрических машин. Особенно широко ПТФЭ применяется в производстве подшипников, работающих без смазки и/или в коррозионной среде. [4, 53]Покрытия из тефлона обладают высоким диэлектрической проницаемости и тугоплавкостью. Среди недостатков фторопластовых покрытий можно выделить так называемую холодную текучесть: под механической нагрузкой целостность тефлонового покрытия нарушается в результате его «отекания». В медицине фторопласт применяется в производстве имплантатов для общей и сердечно-сосудистой хирургии, офтальмологии и стоматологии. Через полтора года такой имплантат полностью растворяется, замещаясь собственными тканями пациента.Фторопласт является великолепным антифрикционным материалом, обладающим наименьшим коэффициентом трения скольжения из известных на сегодняшний день конструкционных материалов. На основе мелкодисперсного фторопласта производятся смазки для непрерывно работающих механизмов в приборостроении. Фторопласт, оседает на трущихся поверхностях, что позволяет значительноснизить коэффициент трения работающего механизма. Благодаря низкой адгезии, термостойкости и несмачиваемости, фторопласт широко применяется в виде покрытия при изготовлении сковород, кастрюль, а также форм для выпечки. При использовании такой посуды следует помнить, что тефлоновые покрытия не обладают большой прочностью, и могут повреждаться металлическими столовыми приборами. Кроме того, несмотря на то, что в нормальных условиях полимер устойчив и инертен, при температуре выше 200 °C, ПТФЭ начинает медленно разлагаться с выделением токсичных продуктов. Кроме того тефлон используется в производстве специальной одежды, обладающей водоизоляционными, ветро- и теплозащитными свойствами. [3]В заключение, перечислим некоторые бытовые изделия, для производства которых применяется фторопласт: обогревательные приборы обогревательные, конфорки плит, пластины утюгов, электрогрили, кипятильники, кухонная утварь, бритвенные лезвия, формы для выпекания.Среди изделий промышленного и военного назначения, при изготовлении которых используется фторопласт, можно выделить внутренние покрытия стволов артилеррийских орудий, сопла ракетных двигателей, лакокрасочные материалы, смазочные материалы, изоляция электротехнических изделий и многое другое.В данной главе были рассмотрены физические и химические свойства тетрафторэтилена, а также рассмотрены изделия, получаемые на основе продукта его полимеризации. Таким образом, в силу свойств физико-химических свойств, ТФЭ, в основном, применяется для производства ценнейшего полимерного материала - фторопласта-4.III Технологическая схема производстваВ данной главе рассмотрена технология крупнотоннажного производства тетрафторэтилена. Существует несколько методик синтеза тетрафторэтилена. Так, в лаборатории ТФЭ получают по обменной реакции тетрахлорэтилена с фторидом серебра при 220 0С: [1, 281]Однако данный метод из-за своей высокой экономической стоимости не нашёл практического применения. Среди всех известных методов получения перфторэтилена практическое применение получил только метод, основанный на пиролизе монохлордифторметана при t 650—800°С, обеспечивающий высокий (95- 98%) выход тетрафторэтилена: [8, 28]Реакция получения тетрафторэтилена протекает по радикальному механизму, схема которого представленна ниже:На первой стадии происходит диссоциация молекулы монохлордифторметана на соответствующий радикал и молекулу хлороводорода:Далее, при столкновении двух радикалов образуется молекула ТФЭ:В процессе синтеза тетрафторэтилена возможно протекание побочных реакций циклизации тетрафторэтилена:Для подавления нежелательных процессов в системе снижают давление, например, посредством разбавления инертным газом. Так, при давлении порядка 50 кПа степень конверсии дифторхлорметана составляет 50%, а выход перфторэтилена – порядка 90%. [5, 208]При атмосферном давлении и температуре 600-700°С конверсия дифторхлорметана составляет 27%. Следовательно, так как ТФЭ при данной температуре находится в газообразном состоянии, уменьшение давления увеличивает степень полноты реакции (конверсию) и выход продукта.3.1 Основное и дополнительное оборудованиеРассмотрим основное и дополнительное оборудование, применяемое при промышленном получении тетрафторэтилена.Основными звеньями технологической цепочки являются:ёмкость с сырьём (дифторхлорметаном);печь для пиролиза;адсорбер соляной кислоты;сборник соляной кислоты;осушительная башня;система ректификационных колонн;конденсатор (охладитель);ёмкость для готового продукта. [6, 58]Дополнительным оборудованием в данном процессе является:расходометр, измеряющий объём поданного дифторхлорметана, установленный на входе в печьна некоторых производствах возможен непрерывный процесс, при котором образовавшийся тетрафторэтилен поступает в специальные ёмкости, после накопления в которых, направляется на переработку (полимеризация в политетрафторэтилен). Рассмотрим некоторые составляющие технологической схемы более подробно:Печь для пиролиза (реактор) является важнейшим элементом установки, так как именно в печи протекает реакция получения тетрафторэтилена:Важную роль при получении тетрафторэтилена данным методом играет материал трубки печи. Среди применяемых материалов (платина, углерод, серебро) наиболее оптимальным оказалась платина. Применение платиновой трубки обеспечивает наибольший выход тетрафторэтилена (87%) при минимальном выделении фтористого водорода (0,5 мол. %).Пиролиз монохлордифторметана необходимо проводить при температуре 600-700°С, так как при проведении реакции при температуре, превышающей 700 °С, эффективность процесса снижается. Причиной этого является термическое разложение тетрафторэтилена, происходящее в данных условиях. Углерод, образующийся при этом, оседает на стенках трубчатой печи, что приводит к ухудшению теплопередачи и затрудняет регулирование температуры отдельных зон печи. [8, 30]Необходимо строго выдерживать температурный режим отдельных зон печи для пиролиза. При заданной скорости потока монохлордифторметана температурный режим процесса должен обеспечить достаточную продолжительность пребывания продуктов пиролиза в зоне высокой температуры. Это приводит к увеличению выхода тетрафторэтилена и уменьшению количества побочных продуктов реакции.В технологии получения тетрафторэтилена используется три типа реакторов, источником тепла в которых являются: водородокислородная горелка, перегретый пар, трубчатый нагреватель.1) В реакторах первого типа необходимая температура достигается за счёт реакции Н2 + О2 = Н2О и последующего нагревания водяного пара до 800-900 градусов по шкале Цельсия.1 – камера образования водяных паров2 – камера смешения хладона-223- реакционная зона4 – холодильникРис. 2. Печь с водороднокислородной горелкой2) В реакторах второго типа в системе непрерывно циркулирует перегретый до температуры 800-1000 оС пар.Рис. 3. Схема реактора, работающего на перегретом паре3) В трубчатых нагревателях, иначе называемых щелевыми реакторами нагревание хладона-22 (монохлордифторметана) производится за счёт пропускания его через трубку, раскалённую каким-либо нагревательным элементом до необходимой температуры.Рис. 4. Схема щелевого реактораОсобый интерес представляют адиабатические реакторы. В таких реакторах расширение реакционной массы происходит в форсунке, а не в реакционной зоне, что позволяет эффективней использовать тепло и лучше контролировать температуру реакции. [6, 60]1 – сопло2 – зона смешения3- реакционная зона4 – зона адиабатического расширения5 – зона охлаждения6 – трубчатый холодильникРис. 5. Схема адиабатического реактораВо всех существующих на сегодняшний день технологиях получения тетрафторэтилена используется адсорбер соляной кислоты, в котором от пиролизата сначала отделяются кислые примеси (HCl) посредством отмывки пиролизата водой.В осушительной башне, загруженной хлоридом кальция (СаCl2) и фосфорным (Р2О5) ангидридом, вода практически полностью улавливается по реакциям: СаCl2 + H2О = Са(OH) 2 + 2HCl и Р2О5 + 3H2О = 2H3 РО4. [8, 29]Ректификационная колонна используется для очистки тетрафторэтилена от примесей (пиролизата трифторэтилена и трифторметана содержанием не выше 0,004-0,10 объёмных частей). Для разделения тетрафторэтилена и побочных продуктов необходима аппаратура высокой эффективности, содержащая свыше тридцати теоретических тарелок, и имеющая высокие флегмовые числа (отношение количества возвращаемого из колонны дистиллята, к количеству смеси).

Список литературы

V Список литературы
1.Вацулик П. Химия мономеров. Москва, Издательство иностранной литературы, 1960. - 735 с.
2.Коршак В.В. (ред.) Технология пластических масс. Учебник для ВУЗов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., Химия , 1976. - 608 с.
3.Логинов Б.А. Удивительный мир фторполимеров. ОАО «Дом печати ВЯТКА». 2008 М.: 2008, – 128с.
4.Паншин Ю. А., Малкевич С. Г., Дунаевская Ц. С. Фторопласты. Л., «Химия», 1978., 231 с.
5.Платэ Н.А. Основы химии и технологии мономеров: Учеб. Пособие / Н.А. Платэ, Е.В.Сливинский. – М.: Наука: МАИК “Наука/Интерпериодика”, 2002. -696с.
6.Рахимов А.И.. Химия и технология фторорганических соединений. М.: Химия. 1986. 268 с.
7.Ряузов А.Н., Груздев В.А., Бакшеев И.П. и др. Технология производства химических волокон. – М.:Химия. 1980. 224 с.
8.Сигал М.Б., Козиорова Т.Н., Синтетические волокна из дисперсий полимеров, M.: «Химия», 1972.
9.Тетрафторэтилен. Получение, свойства, применение: (Обзор пат. и журн. лит. за 1976-1983 гг.) / [Составитель В. Н. Черепова] 47 с. М.: НИИТЭхим. – 1984.
10.Шерышев М.А. Формование полимерных листов и пленок. - Л.: Химия, 1989. – 119 с.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00373
© Рефератбанк, 2002 - 2024