ПЕРХЛОРЭТИЛЕН. БЫТЬ или НЕ БЫТЬ

ЧТО ПРОИЗОШЛО

Многие знают, что перхлорэтилен имеет химическую формулу C2Cl4 (CCl2 = CCl2), а его правильное химическое название — тетрахлорэтилен. При этом существует представление, что перхлорэтилен является специальным продуктом, разработанным и производящимся исключительно для сухой чистки одежды. Только избавившись от этого ошибочного представления, мы сможем понять, что происходит сегодня с привычным нам перхлором. А вот здесь не обойтись без достаточно серьезного разговора о химии, хотя и без эмпирических и структурных формул. Хочется верить, что многим информация будет интересной и полезной. Итак, попробуем разобраться.

Первое, перхлорэтилен является многофункциональным растворителем, способным растворять многие органические вещества. Именно в этом качестве, помимо химической чистки одежды, он используется для обезжиривания металлических и других поверхностей, промывки различных промышленных агрегатов, выделки кожи и меха, обработки фотополимерных печатных плат. Кроме того, тетрахлорэтилен является промежуточным продуктом в производстве хладонов, трихлоруксусной кислоты и активных красителей.

Второе и самое главное, тетрахлорэтилен может быть произведен только на очень крупном химическом заводе. Эти, так называемые крупнотоннажные производства, производят огромную номенклатуру самых разнообразных химических продуктов. Важнейшими и самыми объемными конечными продуктами этих производств являются поливинилхлорид, эпихлоргидрин, синтетический глицерин, метиленхлорид, хлороформ и соляная кислота. На этих заводах также производятся многие вещества, почти не имеющие конечного применения, а участвующие в дальнейших звеньях производственной цепочки.

Это так называемые промежуточные продукты органического синтеза, предназначенные главным образом для того, чтобы на их основе синтезировать другие необходимые соединения. Роль, масштабы производства и ассортимент промежуточных продуктов очень велики, так как синтез всех простых и сложных органических соединений протекает через ряд промежуточных стадий. Кроме того, почти на каждом этапе производственной цепочки возникают различные хлорорганические отходы. По этой причине наиболее эффективными являются химические производства, перерабатывающие максимальное количество отходов в товарные продукты. Так вот, наш перхлорэтилен является либо продуктом переработки хлорорганических отходов, либо последним звеном длинной производственной цепочки крупнотоннажного хлорного производства.

Надеюсь, что теперь понятно, насколько непростым является производство перхлорэтилена. Но ведь он всегда производился именно так. Что же изменилось? С точки зрения непосредственно способов его производства — ничего.

Изменилась ситуация на глобальном химическом рынке: кризис во всех отраслях экономики, прежде всего в автомобилестроении, привел к падению спроса на всю химическую продукцию, производство конечных и промежуточных продуктов стало снижаться. Цены, напротив, стали расти, так как рентабельность любого производства напрямую зависит от объемов и ассортимента выпускаемой продукции. В этой ситуации перхлорэтилен (притом не только его цена, но и сама возможность его производства) стал заложником спроса на остальные продукты производственной цепочки. Что же это за продукты?

ХЛОРНОЕ ДЕРЕВО

Основным сырьем для производства большинства хлорных продуктов, естественно, служит хлор. С конца XIX века в промышленности его получают электролизом водных растворов хлорида натрия (обычной поваренной соли). При этом хлор выделяется на аноде, тогда как на катоде образуются водород и гидроксид натрия. Последний имеет также ряд других названий — едкий натр, каустическая сода, каустик. При производстве 1 тонны хлора производится 1,1 тонны каустической соды. Именно производство этих двух продуктов является основой всей хлорной химической промышленности, как в России, так и за рубежом. Нетрудно догадаться, почему многие химические комбинаты, построенные в Советском Союзе, были названы «Каустик».

Все разнообразие производимых из этих двух продуктов химических соединений очень наглядно иллюстрируется в виде так называемого «хлорного дерева», семь ветвей которого — это производственные цепочки на основе хлора, а четыре — на основе каустика. Мы не будем рассматривать все ветки, а остановимся лишь на тех двух, где может «вырасти» перхлорэтилен. Базовым сырьем для производства тетрахлорэтилена являются хлор и такие продукты крекинга нефти, как этилен и пропилен, поэтому для удобства эти ветки можно назвать хлорирование этилена и хлорирование пропилена.

Хлорирование этилена

Важнейшим конечным продуктом этой производственной цепочки является поливинилхлорид, всем известный ПВХ, изделия из которого окружают всех нас в повседневной жизни. При хлорировании этилена получается важнейший полупродукт — дихлорэтан. В дальнейшем, гидролиз дихлорэтана приводит к этиленгликолю, реакция с аммиаком — к этиленамину. Пиролиз или взаимодействие дихлорэтана со щелочью дает винилхлорид, который при полимеризации становится поливинилхлоридом. А вот при высокотемпературном хлорировании дихлорэтана образуется перхлорэтилен. Кроме того, конечными продуктами хлорирования этилена являются трихлорэтилен, винилиденхлорид, карбоксиметилцеллюлоза и этилцеллюлоза.

Хлорирование пропилена

Важнейшими конечными продуктами этой производственной цепочки являются глицерин и эпоксидные смолы. К основным полупродуктам относятся хлористый аллил, получаемый при хлорировании пропилена, и эпихлоргидрин. Производство эпихлоргидрина сопровождается образованием большого количества хлорорганических отходов, часть которых подвергается высокотемпературной окислительной деструкции в среде хлора с получением четыреххлористого углерода и перхлорэтилена.

Как и у любого живого дерева, часть веток по разным причинам может отмирать. Из двух рассматриваемых нами основных ветвей наиболее сильно пострадало хлорирование пропилена. Так, в конце прошлого века по экологическим причинам был полностью прекращен выпуск четыреххлористого углерода, главным потребителем которого были производители озоноразрушающих фреонов. В начале нашего века по чисто экономическим причинам практически умерло производство синтетического глицерина, и сегодня во всем мире его выпускает только один единственный производитель.

Это произошло из-за увеличения объемов биотоплива, при производстве которого образуется большое количество очень дешевого сопутствующего растительного глицерина. В результате эпихлоргидрин стал использоваться только как сырье для производства эпоксидных смол. Ветвь, частично отсохнув, была еще жива — производство, пусть даже с низкой рентабельностью, но могло существовать. С наступлением кризиса спрос на эпоксидные смолы резко снизился. В результате производство эпихлоргидрина на многих заводах стало настолько убыточным, что его пришлось закрыть. Ветка эпихлоргидрина была отрублена, а вместе с ней умерло и производство перхлорэтилена.

Работающие производства находятся в очень непростой ситуации: некоторые эксперты считают, что для большинства химических производителей прошедший год стал вообще наиболее сложным за всю историю их существования. Они частично перепрофилируют имеющиеся производственные мощности с главной целью: сохранить рабочие места и те рынки сбыта, на которых позиции заводов были наиболее сильны. Но главная проблема, с которой сталкиваются сегодня все хлорные производители — это борьба за хлор. Суть этой борьбы заключается в том, что не хватает основы основ — самого хлора. Его, конечно можно произвести сколь угодно много, но как я говорила выше, на каждую тонну произведенного хлора приходится 1,1 тонны каустической соды.

Я помню, что еще относительно недавно в дефиците была каустическая сода, а хлору, напротив, все искали применение. Потом тенденция изменилась, недаром ведь говорят, что химия — наука превращений. Все последние годы характеризовались повышенным спросом на хлор по сравнению с каустиком. С наступлением кризиса спрос на каустическую соду упал еще сильнее, ее невостребованные запасы стали быстро расти. Одним из самых эффективных методов контроля над ситуацией стало снижение объемов ее производства и, как следствие, снижение производства хлора. Таким образом, ветви хлорного дерева любого хлорного завода оказались в условиях жесткой конкуренции за основной источник своего питания — хлор. Как правило, выигрывает та производственная цепочка, на чьи продукты спрос на рынке стабильнее, при этом победитель в битве за хлор платит за эту победу высокую цену. Неудивительно, что в таких условиях цены на конечные продукты растут практически ежемесячно.

Третья, заключительная часть статьи, будет посвящена текущей ситуации и будущему перхлорэтилена

Ирина Романова