Chlorowanie Metanu w Instalacjach Przemysłowych: Szczegółowy Przegląd
- Szczegóły
Węglowodory stanowią jedną z najliczniejszych grup związków w chemii organicznej. Zbudowane są przede wszystkim z atomów węgla i wodoru, które połączone ze sobą tworzą łańcuch. Fluorowcopochodne węglowodorów otrzymywane są w wyniku reakcji przyłączenia atomów fluorowców do cząsteczki związku organicznego.
Fluorowcopochodne Węglowodorów: Podstawowe Informacje
Pierwiastki 17. grupy układu okresowego, które biorą udział w takich reakcjach to chlor, brom, jod czy fluor. Powstałe związki nazywane są często halogenopochodnymi węglowodorów. W zależności od liczby atomów fluorowca w cząsteczce, rozróżnia się związki jedno-, dwu-, trój- i wielofluorowcowe. Należy pamiętać, że związki chemiczne składające się jedynie z łańcucha węglowego i przyłączonych do niego fluorowców, to również halogenopochodne.
Fluorowcopochodne węglowodorów można podzielić na:
- Fluorowcopochodne węglowodorów nasyconych - związki te wyprowadza się z odpowiednich węglowodorów, poprzez zastąpienie jednego lub więcej atomów wodoru, przez pierwiastki 17. grupy.
- Fluorowcopochodne węglowodorów nienasyconych - w przypadku węglowodorów nienasyconych, czyli posiadających wiązanie podwójne lub potrójne, cząsteczka fluorowca ulega addycji.
- Fluorowcopochodne węglowodorów aromatycznych - związki te powstają w wyniku reakcji pierścienia benzenowego i odpowiednich fluorowców.
Ponadto większość fluorowcopochodnych wykazuje izomerię związaną z różnym położeniem atomu fluorowca w cząsteczce. Im dłuższy jest łańcuch węglowy, tym większa jest ilość możliwych do utworzenia kombinacji. Z fluorowcopochodnymi wiąże się także pojęcie rzędowości atomów węgla. Biorąc pod uwagę to kryterium, wyróżnia się atomy węgla pierwszorzędowe, drugorzędowe i trzeciorzędowe.
Metody Otrzymywania Fluorowcopochodnych
Fluorowcopochodne można otrzymać na kilka różnych sposobów. Wybór metody otrzymywania jest uzależniony od substratów i wydajności całego procesu.
Przeczytaj także: Izomeria w Chlorowaniu Trimetylopentanu
- Reakcja substytucji rodnikowej - zachodzi pod wpływem światła lub ogrzewania. Jest to jedna z podstawowych metod otrzymywania halogenków węglowodorów i służy przede wszystkim do pozyskiwania pochodnych metanu.
- Reakcja halogenków z węglowodorami nienasyconymi - w trakcie tego procesu ma miejsce addycja cząsteczki halogenku lub wodorku odpowiedniego pierwiastka 17. grupy.
- Substytucja elektrofilowa węglowodorów aromatycznych - wykorzystywana do tworzenia fluorowcopochodnych, zawierających w cząsteczce pierścień benzenowy.
- Reakcja halogenków z alkoholami - do cząsteczki alkoholu przyłączana jest cząsteczka wodorku fluorowca. Najczęściej jest to HCl lub HBr. W wyniku tej reakcji, grupa hydroksylowa jest podmieniana odpowiednio przez atom chloru lub atom bromu (przykład reakcji substytucji).
Chlorowanie Metanu: Reakcja Substytucji Rodnikowej
Do najszerzej rozpatrywanych pochodnych węglowodorów nasyconych, należą halogenopochodne metanu, a szczególnie pochodne zawierające cząsteczki chloru. Przyłączenie tego pierwiastka jest przykładem łańcuchowej reakcji substytucji rodnikowej, inicjowanej przez światło słoneczne. Metan i chlor nie reagują ze sobą w ciemności. Atom chloru łączy się z jednym z atomów wodoru z cząsteczki metanu i powstaje chlorometan oraz chlorowodór. Reakcja nie kończy się na tym etapie i kolejna cząsteczka chloru reaguje z chlorometanem.
Podstawienie kolejnego atomu wodoru przez chlor prowadzi do otrzymania dichlorometanu, który w następnym etapie przechodzi w trichlorometan i tetrachlorometan. Ten ostatni, nazywany także czterochlorkiem węgla jest ostatecznym produktem rodnikowego chlorowania metanu. Dalsza reakcja z chlorem nie jest możliwa. W rzeczywistości, podczas tego procesu końcowa mieszanina zawiera wszystkie cztery chlorometany.
Właściwości Fluorowcopochodnych Węglowodorów
Specyficzne właściwości, jakimi wykazują się poszczególne fluorowcopochodne węglowodorów, bezpośrednio są uzależnione od rodzaju związku organicznego (długość łańcucha węglowego, obecność wiązań nienasyconych itp.) oraz od ilości podstawionych atomów fluorowców. Zgodnie z ogólną zasadą, im więcej fluorowców jest w cząsteczce, tym większa jest gęstość i temperatura wrzenia takiego związku. Ponadto w przypadku izomerów, im dana cząsteczka jest bardziej rozgałęziona, tym mniejsza jest jej temperatura wrzenia i większa lotność. Najmniej aktywne są pochodne zawierające atom chloru, bardziej aktywne te posiadające brom, a najbardziej aktywne związki posiadające atomy jodu. Wszystkie z nich, w bardzo wysokich temperaturach ulegają rozkładowi.
Fluorowcopochodne węglowodorów są bardzo aktywne chemicznie ze względu na obecność w cząsteczce silnie elektroujemnego pierwiastka, np. fluoru. Ulegają takim reakcjom jak np.
Przemysłowe Zastosowania Fluorowcopochodnych
Wśród fluorowcopochodnych węglowodorów aromatycznych o największym znaczeniu przemysłowym, wymienić należy np. chlorobenzen. Otrzymywany jest w wyniku chlorowania pierścienia benzenowego za pomocą chloru, w obecności żelaza, który katalizuje ten proces. Chlorobenzen to bezbarwna, wysoce lotna, dobrze rozpuszczalna w wodzie ciecz o szerokim zastosowaniu w branży chemicznej. Związek ten stanowi kluczowy substrat w produkcji agrochemikaliów, a w tym między innymi herbicydów, fungicydów i innych środków ochrony roślin.
Przeczytaj także: Skutki chlorowania wody z fenolem
Przemysł chemiczny chętnie wykorzystuje chlorobenzen w branży tworzyw sztucznych, gdzie stanowi on antyutleniający dodatek do gum lub dodatek w produkcji polianiliny. Do innych zastosowań chlorobenzenu zalicza się produkcję barwników, aktywnych składników farmaceutycznych (tzw.
Tetrachlorometan (czterochlorek węgla) to w pełni chlorowana pochodna metanu. Należy do grupy halogenoalkanów. W temperaturze pokojowej jest bezbarwną cieczą o słodkawym zapachu. Jest niepalny. Słabo rozpuszcza się w wodzie, ale bardzo dobrze z rozpuszczalnikami organicznymi. Dotąd powszechnie był wykorzystywany, jako rozpuszczalnik, szczególnie w przemyśle chemicznym. Związek ten jest wysoce toksyczny i niebezpieczny dla środowiska naturalnego. Z tego względu od kilku lat dąży się do znacznego ograniczenia stosowania czterochlorku węgla.
Instalacje Procesowe w Przemyśle Chemicznym
Przemysł chemiczny i petrochemiczny opiera się na zaawansowanych instalacjach procesowych, które umożliwiają przetwarzanie surowców na produkty o wysokiej wartości dodanej. Do kluczowych systemów należą:
- Instalacje do destylacji, rektyfikacji i ekstrakcji.
- Reaktory chemiczne i systemy katalityczne.
- Instalacje do oczyszczania i uzdatniania gazów.
- Systemy do magazynowania i transportu substancji niebezpiecznych.
Monitorowanie Emisji i Bezpieczeństwo
Przemysł petrochemiczny jest sektorem, w którym wymagania wobec aparatury kontrolno-pomiarowej oraz pozostałych urządzeń wykorzystywanych w trakcie produkcji są niezwykle wysokie. Maksymalna precyzja pomiarów i stabilność pracy w każdych warunkach to minimum wymagań, jakie przemysł rafineryjny stawia przed producentami urządzeń i maszyn do produkcji wyrobów chemicznych z gazu ziemnego i ropy. Ciągłe systemy monitoringu emisji i imisji CEMS zgodny z normą PN-EN 14181 dostarczany w systemie pod klucz do elektrowni, elektrociepłowni spalarni odpadów, osadów i cementowni.
System pomiarowy FTIR firmy Gasmet jest zaprojektowany do ciągłego pomiaru emisji. Typowymi związkami mierzonymi są: H2O, CO2, CO, N2O, NO, NO2, SO2, HCI, HF, NH3, CH4, C2H6, C3H8, C2H4 w aplikacjach monitoringu w spalarniach odpadów i elektrowniach zawodowych. Związki mierzone oraz zakresy kalibracyjne mogą być zmieniane w zależności od aplikacji. Oferujemy stacjonarne i przenośne analizatory gazów w obudowach przenośnych, przemysłowych i przeciwwybuchowych ATEX. Nasze mierniki i analizatory wieloskładnikowe mogą służyć do pomiaru stężeń kilkudziesięciu gazów.
Przeczytaj także: Płukanie studni: jak to zrobić poprawnie?
Artykuł 45 ust. 1 pkt 1 i 3 ustawy z dnia 18 lipca 2001 r. - Prawo wodne (Dz. U. Nr 115, poz. 1229 i Nr 154, poz. 1803 oraz z 2002 r. Nr 113, poz. 984 i Nr 130, poz. ________1) Minister Środowiska kieruje działem administracji rządowej - środowisko, na podstawie § 1 ust. 2 pkt 2 rozporządzenia Prezesa Rady Ministrów z dnia 20 czerwca 2002 r. w sprawie szczegółowego zakresu działania Ministra Środowiska (Dz. U. Nr 85, poz.
tags: #chlorowanie #metanu #instalacja #przemysłowa
