Хлорированные растворители представляют собой органические соединения, в молекулах которых атомы водорода частично или полностью замещены атомами хлора. Они занимают важное место в современной петрохимии благодаря высокой растворяющей способности, химической стойкости и широкому применению в различных отраслях промышленности — от химического синтеза до металлообработки и фармацевтики. Основу их производства составляют продукты хлорирования углеводородов — преимущественно метана, этана, пропана, этилена и ароматических соединений.
Замещение атомов водорода хлором приводит к существенному изменению физических и химических свойств исходных углеводородов. Повышается плотность, увеличивается температура кипения и снижается воспламеняемость. Хлорированные углеводороды характеризуются высокой химической инертностью к действию кислот, щелочей и окислителей при нормальных условиях, однако при нагревании могут подвергаться дегидрохлорированию и разложению с образованием токсичных продуктов, таких как фосген и хлороводород.
Наиболее распространёнными представителями являются хлороформ (CHCl₃), тетрахлорид углерода (CCl₄), трихлорэтилен (C₂HCl₃), перихлорэтилен (C₂Cl₄), метиленхлорид (CH₂Cl₂) и 1,2-дихлорэтан (C₂H₄Cl₂). Каждый из них обладает индивидуальными физико-химическими характеристиками и специфическими областями применения.
Производство хлорированных растворителей основано на реакциях радикального или ионного хлорирования углеводородов. В промышленности используют три основных метода:
Хлорирование в газовой фазе. Применяется для лёгких углеводородов (метан, этан, пропан). Процесс проводят при 400–500 °C в присутствии света или катализаторов. Степень хлорирования регулируется соотношением реагентов и временем контакта. Пример: [ CH_4 + Cl_2 CH_3Cl CH_2Cl_2 CHCl_3 CCl_4] Каждый последующий продукт может служить сырьём для получения следующего.
Хлорирование в жидкой фазе. Используется для более тяжёлых углеводородов, например этилена или ароматических соединений. Процесс проводят при умеренных температурах (40–120 °C) под давлением, иногда в присутствии катализаторов — железа, хлоридов алюминия или антимония. Так получают 1,2-дихлорэтан и хлорбензол.
Окислительное хлорирование. Представляет собой взаимодействие углеводородов с хлороводородом и кислородом при повышенной температуре (около 400 °C) в присутствии катализаторов на основе меди. Этот метод широко применяют для синтеза 1,2-дихлорэтана — ключевого продукта для получения винилхлорида.
После хлорирования полученные смеси подвергают многоступенчатой ректификации для разделения индивидуальных компонентов. Чистота конечного продукта определяется требованиями к применению: для аналитической химии — выше 99,9 %, для технических нужд — 95–98 %.
Хлорированные растворители применяются как высокоэффективные экстрагенты, растворители для жиров, смол, каучуков, эфиров целлюлозы и восков, а также как средства для очистки и обезжиривания металлических поверхностей.
Несмотря на высокую эффективность, большинство хлорированных растворителей обладают выраженной токсичностью и представляют опасность для человека и окружающей среды. При вдыхании их паров возможны поражения печени, почек и центральной нервной системы. Некоторые соединения (например, трихлорэтилен и перихлорэтилен) классифицируются как возможные канцерогены.
При разложении хлорированных углеводородов в атмосфере под действием ультрафиолетового излучения образуются радикалы, способствующие разрушению озонового слоя. В связи с этим в международной практике разработаны строгие регламенты обращения и утилизации таких веществ, а также программы их постепенной замены менее опасными аналогами — углеводородными и кислородсодержащими растворителями.
Современная петрохимия направлена на разработку экологически безопасных технологий получения и использования хлорированных растворителей. Перспективными считаются:
Тенденции мирового рынка указывают на сокращение доли токсичных хлорированных углеводородов в пользу более безопасных и биоразлагаемых веществ, однако в специализированных технологических процессах, где требуются высокая стабильность и специфическая растворяющая способность, хлорированные растворители сохраняют своё промышленное значение.