Тетрахлорэтилен (перхлорэтилен) — бесцветная жидкость с резким запахом, хлорорганический растворитель. Широкое применение находит в химчистке и обезжиривании металлов.
Получение Впервые тетрахлорэтилен был получен М. Фарадеем при термическом разложении гексахлорэтана.
CCl3-CCl3->[t]CCl2=CCl2 +Cl2
В промышленности тетрахлорэтилен получают несколькими способами. Первый метод, игравший важное промышленное значение в прошлом, заключается в получении тетрахлорэтилена из ацетилена через трихлорэтилен. Хлорирование трихлорэтилена в жидкой фазе при температуре 70—110 °С в присутствии FeCl3 (0,1—1% масс.) даёт пентахлорэтан, который затем подвергают жидкофазному (80—120 °С, Ca(OH)2) или каталитическому термическому крекингу (170—330 °С, активированный уголь). Общий выход достигает 90—94% по ацетилену. Однако после повышения цен на ацетилен этот метод утратил своё значение.
Главным методом получения тетрахлорэтилена является окислительное хлорирование этилена или 1,2-дихлорэтана. Субстрат, кислород и хлор реагируют в присутствии катализатора (хлорид калия, хлорид меди(II) на силикагеле) при 420—460 °С. В результате серии реакций происходит образование трихлорэтилена и тетрахлорэтилена. Выход по хлору составляет 90—98%. Побочным процессом является окисление этилена до оксидов углерода, который ускоряется при превышении оптимальной температуры процесса. Продукты разделяются и очищаются перегонкой. Соотношение продуктов можно регулировать соотношением реагентов.
Высокотемпературное хлорирование углеводородов C1—C3 или их хлорпроизводных является вторым по важности источником тетрахлорэтилена. Он не требует чистого сырья и позволяет использовать отходы производства.
В 1985 году производство тетрахлорэтилена в США составило 380 тыс. тонн, в Европе — 450 тыс. тонн. Из-за оптимизации процесса химчистки и уменьшения выбросов вещества в атмосферу, а также по причине ужесточающихся экологических требований производство тетрахлорэтилена сокращалось с конца 1970-х годов. Уже в 1993 году объёмы производства в США оценивались в 123 тыс. тонн в год и 74 тыс. тонн в ФРГ.
Физические свойства Тетрахлорэтилен негорюч, невзрывоопасен и не самовоспламеняется. Он смешивается с большинством органических растворителей. С некоторыми растворителями тетрахлорэтилен образует азеотропные смеси.
+ Состав и температуры кипения азеотропных смесей тетрахлорэтиленаВторой компонентМассовая доля тетрахлорэтиленаТ. кип. азеотропной смеси при 101,3 кПа, °С вода15,987,1метанол63,563,8этанол63,076,8пропанол-148,094,1пропанол-270,081,7бутанол-129,0109,0бутанол-240,0103,1муравьиная кислота50,088,2уксусная кислота38,5107,4пропионовая кислота8,5119,2изомасляная кислота3,0120,5ацетамид2,6120,5пиррол19,5113,41,1,2-трихлорэтан43,0112,01-хлор-2,3-эпоксипропан51,5110,1этиленгликоль6,0119,1
Химические свойства Тетрахлорэтилен является самым устойчивым соединением из всех хлорпроизводных этана и этилена. Он устойчив к гидролизу и меньше способствует коррозии, чем другие хлорсодержащие растворители.
Окисление Окисление тетрахлорэтилена на воздухе даёт трихлорацетилхлорид и фосген, процесс протекает под действием УФ-излучения:
Этот процесс может быть замедлен при использовании аминов и фенолов в качестве стабилизаторов (обычно применяют N-метилпиррол и N-метилморфолин). Процесс, однако, может использоваться для производства трихлорацетилхлорида.
Хлорирование При реакции тетрахлорэтилена с хлором в присутствии небольшого количества хлорида железа(III) FeCl3 (0,1 %) в качестве катализатора при 50-80 °С образуется гексахлорэтан:
По реакции тетрахлорэтилена с хлором и HF в присутствии SbF5 синтезируют фреон-113.
Гидролиз Происходит только при нагревании в кислой среде (лучше всего с серной кислотой):
при этом образуется трихлоруксусная кислота.
Восстановление Тетрахлорэтилен может быть частично или полностью восстановлен в газовой фазе в присутствии таких катализаторов как: никель, палладий, платиновая чернь и др.:
Применение
Около 60 % всего расходуемого тетрахлорэтилена находит применение как растворитель в химчистке. Тетрахлорэтилен заменил все другие растворители в этой области, поскольку он не горюч и может быть безопасно использован без особых мер предосторожности. Из-за своей устойчивости тетрахлорэтилен содержит низкий процент стабилизаторов и по этой же причине используется наряду с трихлорэтиленом и 1,1,1-трихлорэтаном для обезжиривания металлов, особенно, алюминия. В меньших количествах тетрахлорэтилен применяется в текстильной промышленности и производстве фреона-113.
В нефтепереработке тетрахлорэтилен наряду с дихлорэтаном применяется в процессе оксихлорирования (для восстановления активности) биметаллических катализаторов на установках каталитического риформинга и низкотемпературной изомеризации.
Токсичность Перхлорэтилен токсичен. При незначительном вдыхании паров перхлорэтилена появляется головокружение, после чего могут возникнуть признаки тошноты, склонность ко сну, падение артериального давление видимая припухлость надбровных дуг и щек, першение в горле, общая усталость, мнимое ощущение нехватки воздуха. При длительном воздействии паров перхлорэтилена возможен обморок. При попадании на кожу перхлорэтилен оставляет ожог, и возникают трещины на месте воздействия, при длительном воздействии может развиться атопический дерматит. При попадании в глаза необходимо промыть водой и обратиться в токсикологический центр.
Концентрация паров перхлорэтилена так же влияет на вкусовые рецепторы.
А так же, запрещено принимать пищу, держать продукты в непосредственной близости от источника, так как они могут пропитаться парами растворителя.
Примечания
Литература
Категория:Хлорорганические соединения Категория:Галогенированные растворители Категория:Хлоралкены