Федеральне Агентство з освіти
Нижньокамський хіміко-технологічний інститут (філія)
Державного освітнього закладу
вищої професійної освіти
«Казанський державний технологічний університет»
Синтез вінілацетату
Виконала: студентка групи 1517,
Перевірила: Дорофєєва Ю.М.
Нижньокамськ 2009р.
Зміст
Введення
Хімічні властивості
Загальні методи отримання
Синтез вінілацетату з етилену і оцтової кислоти
Порівняння різних методів отримання вінілацетату
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Серед кисневмісних сполук, одержуваних у промисловості основного органічного і нафтохімічного синтезу, складні ефіри вінілові, найбільш важливим з яких є вінілацетат, займають одне з перших місць. Широке поширення в промисловості вінілацетат знайшов, перш за все, як мономер.
Перша згадка про вінілацетату відноситься до 1909р., А в 1912р. він був вперше отриманий і виділений Ф. Клатте.
Вінілацетат (вініловий ефір оцтової кислоти) СН 2 = CH-OCO-CH 3 - безбарвна рідина з т.пл. -373,2 К, т.кіп. - 345,7 К. Добре розчинний у звичайних органічних розчинниках, розчинність у воді при 293 К складає 2,0-2,4% (мас.) вінілацетат утворює азеотропниє суміші з водою, спиртами, вуглеводнями.
Серед полімерних продуктів, одержуваних з вінілацетату, найбільш широке застосування знайшли полівінілацетат, полівініловий спирт і полівінілацеталі. Причому полівінілацетат завдяки високим адгезійним властивостям і еластичності має високу клеїть здібності і застосовується для виробництва водорозчинних латексних фарб, клеїв, для апретування тканин і т.д. Крім того, широко поширені його сополімери з вінілхлоридом (вініл), етиленом, ефірами акрилової кислоти, стиролом та ін
Ще більша кількість вінілацетату витрачається на отримання полівінілового спирту і полівінілацеталів. Полівініловий спирт розчинний у воді і використовується в якості емульгатора і згущувача водних розчинів, а також для виготовлення бензо-і маслостоцкіх шлангів, ущільнювачів, маслонепроніцаемой паперу і, головним чином, волокна, що випускається під різними назвами: «винол», «вина» (США ), «куралон», «вінілон» (Японія) та ін
Полівінілацеталі мають високу адгезію до різних поверхонь і застосовуються у клейових композиціях, як зв'язують у виробництві стеклотекстолита, для електроізоляційних покриттів і т.д. Зокрема, промислове значення мають: полівінілформаль - при виробництві емалей (у поєднанні з резольной смолами) для покриття електропроводів, при виготовленні зв'язують, а також бензостійкі плівок та баків для бензину, в яких мимоволі затягуються отвори, що виникають при пошкодженнях, і т.д .; полівінілетілаль - при виробництві високостійких безбарвних плівок і зв'язують для покриття по дереву; полівінілбутиралю (бутвар) - в якості матеріалу для прошарків у багатошарових автомобільних і літакових безосколкового скла, при виробництві клеїв, плівок, покриттів і т.д.
На схемі 1 показано основні напрямки застосування вінілацетату.
Хімічні властивості
Вінілірованіе (тобто введення вінільне групи СН 2 = СН-в органічні молекули) і споріднені з ним реакції, поряд з гідрохлорування і гідратацією ацетилену, відносяться до числа найбільш важливих синтезів на основі цього вуглеводню.
Процеси вінілірованія по застосовуваних каталізаторів можна розділити на наступні три типи: 1) каталізуються солями металів підгрупи цинку, 2) каталізуються солями одновалентної міді, 3) каталізуються лугами.
Вінілірованіе, що каталізується солями металів підгрупи цинку. Отримання вінілацетату.
Незабаром після відкриття М.Г. Кучерови каталітичної дії ртутних солей на гідратацію ацетилену було показано, що в присутності цих солей можна здійснити приєднання до ацетилену спиртів і карбонових кислот. З сульфатом ртуті в кислому середовищі спирти дають спочатку прості вінілові ефіри:
CH = CH + RCH → ROCH = CH 2
Однак подальший кислотний каталіз викликає приєднання другої молекули спирту з утворенням ацеталей
ROCH = CH 2 + ROH → (RO) 2 CH-CH 3
Причому реакція з гликолями дає циклічні ацетали (1,3-діоксолан):
HOCH 2-CH 2 OH + CH = CH → CH-CH 3
З цієї причини вінілірованіе спиртів з ртутним каталізатором з метою синтезу простих вінілових ефірів не отримало промислового розвитку.
Карбонові кислоти також реагують з ацетиленом в рідкій фазі в присутності сірчаної кислоти та сульфату ртуті. Первинний продукт реакції - складний вініловий ефір - здатний до подальшого приєднання кислоти з утворенням насичених диефірів. Так, з оцтової кислоти і ацетилену утворюється вінілацетату етілідендіацетат:
У присутності сірчаної кислоти та сульфату ртуті протікає також ряд побічних реакцій, внаслідок чого було запропоновано замість цих речовин використовувати органічні сульфокислоти та їх ртутні солі, які надають більш м'яку дію. Застосовують і ртутні солі ацетілсерной кислоти, які утворюються при дії олеуму на сірчаний ангідрид у присутності окису ртуті.
Однак з огляду на високу токсичність і дефіцитності ртуті промислове застосування для процесів вінілірованія знайшли не ртутні, а цинкові солі (ацетат цинку).
Каталітичне дію солей цинку, мабуть, аналогічно впливу ртутних солей. Реакція протікає через проміжне утворення π-комплексів з ацетиленом, за яким слідують атака вуглецевого атома ацетилену, отримав частковий позитивний заряд, молекулою карбонової кислоти і заключне руйнування зв'язку з катіоном металу при дії протона:
Найважливішим властивістю вінілацетату виступає його здатність до полімеризації. Полімеризація протікає по іонному механізму і каталізується кислотними агентами. Вінілацетат здатний і до кополімеризації з тими мономерами, для яких характерна полімеризація, що протікає по вільно-радикальному механізму.
nCH 2 = CH-CC-CH 3 →-CH 2-CH-
Загальні методи отримання
Вінілацетат отримують різними методами при використанні як первинного вихідної сировини оцтової кислоти і ацетилену або оцтової кислоти, етилену і кисню.
I. Вперше в промисловості вінілацетат був отриманий в 1938 р . жидкофазная способом з ацетилену і оцтової кислоти на Кусковская хімзаводі. За цим методом ацетилен пропускають через оцтову кислоту, в якій розчинений каталізатор. В якості каталізатора використовуються солі ртуті в присутності мінеральних та органічних кислот (сірчана, фосфорна сульфокмслоти та ін) Основна реакція протікає при температурі 60-66 С. В якості побічного продукту в значних кількостях утворюється етілденддіацетат. Вихід же вінілацетату за один прохід становить всього 3-5%. Такий спосіб не знайшов практичного застосування головним чином з-за токсичності солей ртуті, сильного корозійного дії каталітичної системи і низького виходу вінілацетату.
II. Широко поширений парофазного метод отримання вінілацетату з ацетилену і оцтової кислоти. Використовують як каталізатори ацетати цинку та / або кадмію, нанесені на оксид алюмінію, силікагель або пемзу. Процес реалізований в реакторах зі стаціонарним і псевдозрідженим шаром каталізатора.
III. У 1945 р . був пущений один завод з виробництва вінілацетату з ацетальдегіду. Але подальшого поширення цей спосіб не отримав.
IV. У 1953 р . був здійснений синтез вінілацетату з оцтового ангідриду й ацетальдегіду в рідкій фазі при підвищеній температурі в присутності каталтзатора. Процес протікає через проміжне утворення етілдендіацетата за наступною схемою:
CH 3 CHO + (CH 3 CO) 2 O → CH 3 CH (OOCCH 3) 2
CH 3 CH (OOCCH 3) 2 → CH 3 COOH + CH 2 = CHCOOCH 3
Побічним продуктом є оцтова кислота. Якщо врахувати, що вихідні продукти (ацетальдегід і оцтовий ангідрид) виходять з етилену і кисню, то сумарний процес отримання вінілацетату виходить багатостадійним. Саме ця обставина і послужило перешкодою для його широкого розповсюдження.
V. Останнім часом особливо популярний спосіб, в якому в якості сировини використовуються етилен, оцтова кислота і кисень. В якості каталізатора застосовуються солі паладію з добавками, що утворюють редокс-систему, і ацетати лужних металів. Тут також можливі рідиннофазної і парофазного процеси. Причому рідиннофазної процес може здійснюватися як за одностадійному, так і по двостадійному варіантами. Сумарна реакція такого процесу може бути представлена наступним чином:
CH 2 = CH 2 + CH 3 COOH +0.5 O 2 → CH 2 = CHCOOCH 3
Розглядаючи процеси синтезу вінілацетату, можна відзначити таку обставину. Технологія процесів, що використовують як ацетилен, так і етилен, відноситься до найбільш характерних прикладів металокомплексної каталізаторів в гетерогенних процесах, а також гомогенних процесів в жидкофазная умовах.
Синтез вінілацетату з етилену і оцтової кислоти
Парофазного метод отримання вінілацетату.
Синтез вінілацетату парофазного методом здійснюють, пропускаючи суміш етилену, кисню і парів оцтової кислоти через шар твердого каталізатора при високій температурі і тиску. В якості каталізатора примі метали групи платини, обложені на різних пористих носіях. Зміст платинових металів становить 0,1-10% (мас.) Як сокаталізаторов використовують ацетати лужних або лужноземельних металів або їх суміші в кількості від 1,0 до 20%. В якості носія застосовують активоване вугілля, оксид алюмінію, силікагель і ін Процес проводять при 373-523 К і 0,5-1,0 МПа.В цих умовах конверсія етилену складає 2-10%, оцтової кислоти -10-30% і кисню 50-80%. Вихід вінілацетату коливається від 50 до 500г / л (кат.) ч.
Основними побічними продуктами є діоксид вуглецю і вода, що утворюються в результаті глибокого окислення етилену. У незначних кількостях утворюються також ацетальдегід, ацетон, етилацетат, метилацетат і акролеїн, кількість яких не перевищує однієї сотої частки відсотка.
Промислові установки з виробництва вінілацетату з етилену і оцтової кислоти парофазного методом працюють за ліцензіями фірм «Байєр» і «Нейшнл Дістіллерс». Технологічна схема виробництва вінілацетату, реалізована фірмою «Нейшнл Дістіллерс», представлена на рис. 1.
Ріс.1Прінціпіальная технологічна схема парофазного процесу отримання вінілацетату
1-випарник оцтової кислоти
2-підігрівач паро-газової суміші
3-реактор
4-холдільнік
5,6-скрубери
7-компресор
8-адсорбер СО 2
9-десорбер
10-колона виділення оцтової кислоти
11-стріперная (отгонка легких фракцій) колона
12-колона осушки ВА
13-колона виділення легколетучих домішок
14-колона виділення ВА
Потоки:
I. - Кисень
II. - Етилен
III. -Оцтова кислота
IV. -Перегріта вода
V. -Оцтова кислота
VI. -Вода
VII. -Відходять гази
VIII. -СО 2
IX. -Стічні води
X. -Вінілацетату
XI. -Легколетюча домішки
XII. -Висококиплячі домішки
Процес проводять в трубчастих реакторі 3, в трубки якого завантажують твердий каталізатор. Знімання тепла екзотермічної реакції здійснюється подачею перегрітого конденсату в міжтрубний простір ректора. Процес протікає при 423-473 К і 0,5-1,0 МПа. Реакційна паро-газова суміш після охолодження в теплообміннику надходить на конденсацію в у скрубер 6, зрошуваної оцтовою кислотою. Конденсат йде на ректифікацію, а Несконденсировавшиеся гази, в основному етилен і діоксид вуглецю, подають для очищення в скрубер 5, зрошуваний водою, і потім в скрубер зрошуваний водним розчином калі.В результаті отримують вінілацетат-ректифікат, регенірірованную оцтову кислоту, а також фракцію легколетучіхі висококиплячих домішок, що відправляються на сжігаеніе. Отделеніе вінілацетату від етилацетату здійснюється за допомогою екстрактивний ректіфіекаціі, в якості екстрагентів застосовують етиленгліколь або пропіленгліколь, а також воду і оцтову кислоту.
Порівняння різних методів отримання вінілацетату
Основними перевагами парофазного методу в порівнянні з жідкофазнимявляются:
1. Простота оформлення.
2. Зниження корозії.
3. Підвищення конверсії, як етилену, так і оцтової кислоти.
4. Підвищення селективності процесу.
Якщо врахувати, що парофазного процеси отримання вінілацетату з етилену і ацетилену з технологічного оформлення та експлуатаційними характеристиками близькі, то при їх порівнянні слід враховувати наступні фактори:
· Вартість кислоти одна і та ж, так як витратні коефіцієнти по ній практично однакові.
· Вартість етилену і кисню в етиленової способі повинна бути меншою, ніж ацетилену в ацетиленових способі.
· Витрати на апаратурне оформлення в етиленової способі вище, ніж в ацетиленових, так як умови безпеки праці обумовлюють необхідність проведення процесу під вибухобезпечної області, коли конверсія як етилену, так і кислоти низькі.
· Необхідність уловлювання та видалення СО 2 в етиленової варіанті.
· Виділення продуктів реакції з розбавлених етиленом і киснем парогазових сумішей утруднено.
· При малій конверсії кислоти енергетичні витрати на розділення конденсату з метою виділення вінілацетату та інших продуктів буде більше в етиленової способі.
· Необхідні додаткові витрати енергії на зневоднення реакційної суміші та окремих компонентів головним чином у етиленової варіанті.
· Потрібно більше витрат енергії на циркуляцію прореагувала кислоти в етиленової способі.
Висновок
Таким чином, якісне порівняння методів свідчить про великих енергетичних і капітальних витратах у етиленової способі. Отже, визначальними можуть стати витрати на сировину. В даний час ціни на етилен нижче, ніж на ацетилен, і тому перевага віддається етиленової способу. Але так як ціни на етилен весь час зростають і будуть випереджати зростання цін на ацетилен, то надалі перевага може бути віддано ацетиленового методу.
У етиленової варіанті використані ті ж принципи, що і в процесі отримання вінілацетату з ацетилену. Разом з тим погано реалізовано один з основних принципів - вимога високої конверсії. Його виконання ускладнене через вибухонебезпечності використовуваної парогазової суміші. Отже, в цьому напрямку і необхідно вдосконалити процес.
Список використаної літератури
1. Принципи технології основного органіческогоі нефтехімічкского синтезу: Учеб.пособие для вузів / В. С. Тимофєєв, Л.А.Серафімов.-2-е вид., Перераб.-М.: Висш.шк. ,2003-536 с.: Іл .
2. Основи хімії і технології мономерів: Учеб.пособие / Н. А. Плате, Є. В. Сливинський .- М.: Наука: МАЇКИ «Наука / Інтерперіодіку». 2002-696с.: Іл.
3. Лебедєв М.М. Хімія і технологія основного органічного і нафтохімічного синтезу. М.: Хімія, 1971. 840с.
4. Хімія і технологія мономерів для синтетичних каучукоа: Учеб. Посібник для вузів / Кірпічніков П.А., Ліакумовіч А.Г., Победимський Д.Г., Попова Л.М.-Л.: Хімія, 1981.-264с., Іл.
5. Тимофєєв В.С. Системні закономірності технології основного органічного сінтеза.-М.: МІТХТ ім.М.В.Ломоносова, 1981. 107с.
6. Технологія нафтохімічного синтезу. Адельсон С.В., Вишнякова Т.П., Наумкіна Я.М.-М.: Хімія, 1985 р ., 607с.
Нижньокамський хіміко-технологічний інститут (філія)
Державного освітнього закладу
вищої професійної освіти
«Казанський державний технологічний університет»
Синтез вінілацетату
Виконала: студентка групи 1517,
Перевірила: Дорофєєва Ю.М.
Нижньокамськ 2009р.
Зміст
Введення
Хімічні властивості
Загальні методи отримання
Синтез вінілацетату з етилену і оцтової кислоти
Порівняння різних методів отримання вінілацетату
Висновок
Список використаної літератури
Введення
Серед кисневмісних сполук, одержуваних у промисловості основного органічного і нафтохімічного синтезу, складні ефіри вінілові, найбільш важливим з яких є вінілацетат, займають одне з перших місць. Широке поширення в промисловості вінілацетат знайшов, перш за все, як мономер.
Перша згадка про вінілацетату відноситься до 1909р., А в 1912р. він був вперше отриманий і виділений Ф. Клатте.
Вінілацетат (вініловий ефір оцтової кислоти) СН 2 = CH-OCO-CH 3 - безбарвна рідина з т.пл. -373,2 К, т.кіп. - 345,7 К. Добре розчинний у звичайних органічних розчинниках, розчинність у воді при 293 К складає 2,0-2,4% (мас.) вінілацетат утворює азеотропниє суміші з водою, спиртами, вуглеводнями.
Серед полімерних продуктів, одержуваних з вінілацетату, найбільш широке застосування знайшли полівінілацетат, полівініловий спирт і полівінілацеталі. Причому полівінілацетат завдяки високим адгезійним властивостям і еластичності має високу клеїть здібності і застосовується для виробництва водорозчинних латексних фарб, клеїв, для апретування тканин і т.д. Крім того, широко поширені його сополімери з вінілхлоридом (вініл), етиленом, ефірами акрилової кислоти, стиролом та ін
Ще більша кількість вінілацетату витрачається на отримання полівінілового спирту і полівінілацеталів. Полівініловий спирт розчинний у воді і використовується в якості емульгатора і згущувача водних розчинів, а також для виготовлення бензо-і маслостоцкіх шлангів, ущільнювачів, маслонепроніцаемой паперу і, головним чином, волокна, що випускається під різними назвами: «винол», «вина» (США ), «куралон», «вінілон» (Японія) та ін
Полівінілацеталі мають високу адгезію до різних поверхонь і застосовуються у клейових композиціях, як зв'язують у виробництві стеклотекстолита, для електроізоляційних покриттів і т.д. Зокрема, промислове значення мають: полівінілформаль - при виробництві емалей (у поєднанні з резольной смолами) для покриття електропроводів, при виготовленні зв'язують, а також бензостійкі плівок та баків для бензину, в яких мимоволі затягуються отвори, що виникають при пошкодженнях, і т.д .; полівінілетілаль - при виробництві високостійких безбарвних плівок і зв'язують для покриття по дереву; полівінілбутиралю (бутвар) - в якості матеріалу для прошарків у багатошарових автомобільних і літакових безосколкового скла, при виробництві клеїв, плівок, покриттів і т.д.
На схемі 1 показано основні напрямки застосування вінілацетату.
вінілацетат |
полівінілацетат |
Полівініловий спирт |
ацетали |
полівінілбутиралю |
полівінілформаль |
Полівінілетілаль та інші ацетали |
Сополімери з вінілхлоридом |
Сополімери з етиленом |
Хімічні властивості
Вінілірованіе (тобто введення вінільне групи СН 2 = СН-в органічні молекули) і споріднені з ним реакції, поряд з гідрохлорування і гідратацією ацетилену, відносяться до числа найбільш важливих синтезів на основі цього вуглеводню.
Процеси вінілірованія по застосовуваних каталізаторів можна розділити на наступні три типи: 1) каталізуються солями металів підгрупи цинку, 2) каталізуються солями одновалентної міді, 3) каталізуються лугами.
Вінілірованіе, що каталізується солями металів підгрупи цинку. Отримання вінілацетату.
Незабаром після відкриття М.Г. Кучерови каталітичної дії ртутних солей на гідратацію ацетилену було показано, що в присутності цих солей можна здійснити приєднання до ацетилену спиртів і карбонових кислот. З сульфатом ртуті в кислому середовищі спирти дають спочатку прості вінілові ефіри:
CH = CH + RCH → ROCH = CH 2
Однак подальший кислотний каталіз викликає приєднання другої молекули спирту з утворенням ацеталей
ROCH = CH 2 + ROH → (RO) 2 CH-CH 3
Причому реакція з гликолями дає циклічні ацетали (1,3-діоксолан):
HOCH 2-CH 2 OH + CH = CH → CH-CH 3
З цієї причини вінілірованіе спиртів з ртутним каталізатором з метою синтезу простих вінілових ефірів не отримало промислового розвитку.
Карбонові кислоти також реагують з ацетиленом в рідкій фазі в присутності сірчаної кислоти та сульфату ртуті. Первинний продукт реакції - складний вініловий ефір - здатний до подальшого приєднання кислоти з утворенням насичених диефірів. Так, з оцтової кислоти і ацетилену утворюється вінілацетату етілідендіацетат:
У присутності сірчаної кислоти та сульфату ртуті протікає також ряд побічних реакцій, внаслідок чого було запропоновано замість цих речовин використовувати органічні сульфокислоти та їх ртутні солі, які надають більш м'яку дію. Застосовують і ртутні солі ацетілсерной кислоти, які утворюються при дії олеуму на сірчаний ангідрид у присутності окису ртуті.
Однак з огляду на високу токсичність і дефіцитності ртуті промислове застосування для процесів вінілірованія знайшли не ртутні, а цинкові солі (ацетат цинку).
Каталітичне дію солей цинку, мабуть, аналогічно впливу ртутних солей. Реакція протікає через проміжне утворення π-комплексів з ацетиленом, за яким слідують атака вуглецевого атома ацетилену, отримав частковий позитивний заряд, молекулою карбонової кислоти і заключне руйнування зв'язку з катіоном металу при дії протона:
Найважливішим властивістю вінілацетату виступає його здатність до полімеризації. Полімеризація протікає по іонному механізму і каталізується кислотними агентами. Вінілацетат здатний і до кополімеризації з тими мономерами, для яких характерна полімеризація, що протікає по вільно-радикальному механізму.
nCH 2 = CH-CC-CH 3 →-CH 2-CH-
Загальні методи отримання
Вінілацетат отримують різними методами при використанні як первинного вихідної сировини оцтової кислоти і ацетилену або оцтової кислоти, етилену і кисню.
I. Вперше в промисловості вінілацетат був отриманий в
II. Широко поширений парофазного метод отримання вінілацетату з ацетилену і оцтової кислоти. Використовують як каталізатори ацетати цинку та / або кадмію, нанесені на оксид алюмінію, силікагель або пемзу. Процес реалізований в реакторах зі стаціонарним і псевдозрідженим шаром каталізатора.
III. У
IV. У
CH 3 CHO + (CH 3 CO) 2 O → CH 3 CH (OOCCH 3) 2
CH 3 CH (OOCCH 3) 2 → CH 3 COOH + CH 2 = CHCOOCH 3
Побічним продуктом є оцтова кислота. Якщо врахувати, що вихідні продукти (ацетальдегід і оцтовий ангідрид) виходять з етилену і кисню, то сумарний процес отримання вінілацетату виходить багатостадійним. Саме ця обставина і послужило перешкодою для його широкого розповсюдження.
V. Останнім часом особливо популярний спосіб, в якому в якості сировини використовуються етилен, оцтова кислота і кисень. В якості каталізатора застосовуються солі паладію з добавками, що утворюють редокс-систему, і ацетати лужних металів. Тут також можливі рідиннофазної і парофазного процеси. Причому рідиннофазної процес може здійснюватися як за одностадійному, так і по двостадійному варіантами. Сумарна реакція такого процесу може бути представлена наступним чином:
CH 2 = CH 2 + CH 3 COOH +0.5 O 2 → CH 2 = CHCOOCH 3
Розглядаючи процеси синтезу вінілацетату, можна відзначити таку обставину. Технологія процесів, що використовують як ацетилен, так і етилен, відноситься до найбільш характерних прикладів металокомплексної каталізаторів в гетерогенних процесах, а також гомогенних процесів в жидкофазная умовах.
Синтез вінілацетату з етилену і оцтової кислоти
Парофазного метод отримання вінілацетату.
Синтез вінілацетату парофазного методом здійснюють, пропускаючи суміш етилену, кисню і парів оцтової кислоти через шар твердого каталізатора при високій температурі і тиску. В якості каталізатора примі метали групи платини, обложені на різних пористих носіях. Зміст платинових металів становить 0,1-10% (мас.) Як сокаталізаторов використовують ацетати лужних або лужноземельних металів або їх суміші в кількості від 1,0 до 20%. В якості носія застосовують активоване вугілля, оксид алюмінію, силікагель і ін Процес проводять при 373-523 К і 0,5-1,0 МПа.В цих умовах конверсія етилену складає 2-10%, оцтової кислоти -10-30% і кисню 50-80%. Вихід вінілацетату коливається від 50 до 500г / л (кат.) ч.
Основними побічними продуктами є діоксид вуглецю і вода, що утворюються в результаті глибокого окислення етилену. У незначних кількостях утворюються також ацетальдегід, ацетон, етилацетат, метилацетат і акролеїн, кількість яких не перевищує однієї сотої частки відсотка.
Промислові установки з виробництва вінілацетату з етилену і оцтової кислоти парофазного методом працюють за ліцензіями фірм «Байєр» і «Нейшнл Дістіллерс». Технологічна схема виробництва вінілацетату, реалізована фірмою «Нейшнл Дістіллерс», представлена на рис. 1.
Ріс.1Прінціпіальная технологічна схема парофазного процесу отримання вінілацетату
1-випарник оцтової кислоти
2-підігрівач паро-газової суміші
3-реактор
4-холдільнік
5,6-скрубери
7-компресор
8-адсорбер СО 2
9-десорбер
10-колона виділення оцтової кислоти
11-стріперная (отгонка легких фракцій) колона
12-колона осушки ВА
13-колона виділення легколетучих домішок
14-колона виділення ВА
Потоки:
I. - Кисень
II. - Етилен
III. -Оцтова кислота
IV. -Перегріта вода
V. -Оцтова кислота
VI. -Вода
VII. -Відходять гази
VIII. -СО 2
IX. -Стічні води
X. -Вінілацетату
XI. -Легколетюча домішки
XII. -Висококиплячі домішки
Процес проводять в трубчастих реакторі 3, в трубки якого завантажують твердий каталізатор. Знімання тепла екзотермічної реакції здійснюється подачею перегрітого конденсату в міжтрубний простір ректора. Процес протікає при 423-473 К і 0,5-1,0 МПа. Реакційна паро-газова суміш після охолодження в теплообміннику надходить на конденсацію в у скрубер 6, зрошуваної оцтовою кислотою. Конденсат йде на ректифікацію, а Несконденсировавшиеся гази, в основному етилен і діоксид вуглецю, подають для очищення в скрубер 5, зрошуваний водою, і потім в скрубер зрошуваний водним розчином калі.В результаті отримують вінілацетат-ректифікат, регенірірованную оцтову кислоту, а також фракцію легколетучіхі висококиплячих домішок, що відправляються на сжігаеніе. Отделеніе вінілацетату від етилацетату здійснюється за допомогою екстрактивний ректіфіекаціі, в якості екстрагентів застосовують етиленгліколь або пропіленгліколь, а також воду і оцтову кислоту.
Порівняння різних методів отримання вінілацетату
Основними перевагами парофазного методу в порівнянні з жідкофазнимявляются:
1. Простота оформлення.
2. Зниження корозії.
3. Підвищення конверсії, як етилену, так і оцтової кислоти.
4. Підвищення селективності процесу.
Якщо врахувати, що парофазного процеси отримання вінілацетату з етилену і ацетилену з технологічного оформлення та експлуатаційними характеристиками близькі, то при їх порівнянні слід враховувати наступні фактори:
· Вартість кислоти одна і та ж, так як витратні коефіцієнти по ній практично однакові.
· Вартість етилену і кисню в етиленової способі повинна бути меншою, ніж ацетилену в ацетиленових способі.
· Витрати на апаратурне оформлення в етиленової способі вище, ніж в ацетиленових, так як умови безпеки праці обумовлюють необхідність проведення процесу під вибухобезпечної області, коли конверсія як етилену, так і кислоти низькі.
· Необхідність уловлювання та видалення СО 2 в етиленової варіанті.
· Виділення продуктів реакції з розбавлених етиленом і киснем парогазових сумішей утруднено.
· При малій конверсії кислоти енергетичні витрати на розділення конденсату з метою виділення вінілацетату та інших продуктів буде більше в етиленової способі.
· Необхідні додаткові витрати енергії на зневоднення реакційної суміші та окремих компонентів головним чином у етиленової варіанті.
· Потрібно більше витрат енергії на циркуляцію прореагувала кислоти в етиленової способі.
Висновок
Таким чином, якісне порівняння методів свідчить про великих енергетичних і капітальних витратах у етиленової способі. Отже, визначальними можуть стати витрати на сировину. В даний час ціни на етилен нижче, ніж на ацетилен, і тому перевага віддається етиленової способу. Але так як ціни на етилен весь час зростають і будуть випереджати зростання цін на ацетилен, то надалі перевага може бути віддано ацетиленового методу.
У етиленової варіанті використані ті ж принципи, що і в процесі отримання вінілацетату з ацетилену. Разом з тим погано реалізовано один з основних принципів - вимога високої конверсії. Його виконання ускладнене через вибухонебезпечності використовуваної парогазової суміші. Отже, в цьому напрямку і необхідно вдосконалити процес.
Список використаної літератури
1. Принципи технології основного органіческогоі нефтехімічкского синтезу: Учеб.пособие для вузів / В. С. Тимофєєв, Л.А.Серафімов.-2-е вид., Перераб.-М.: Висш.шк. ,2003-536 с.: Іл .
2. Основи хімії і технології мономерів: Учеб.пособие / Н. А. Плате, Є. В. Сливинський .- М.: Наука: МАЇКИ «Наука / Інтерперіодіку». 2002-696с.: Іл.
3. Лебедєв М.М. Хімія і технологія основного органічного і нафтохімічного синтезу. М.: Хімія, 1971. 840с.
4. Хімія і технологія мономерів для синтетичних каучукоа: Учеб. Посібник для вузів / Кірпічніков П.А., Ліакумовіч А.Г., Победимський Д.Г., Попова Л.М.-Л.: Хімія, 1981.-264с., Іл.
5. Тимофєєв В.С. Системні закономірності технології основного органічного сінтеза.-М.: МІТХТ ім.М.В.Ломоносова, 1981. 107с.
6. Технологія нафтохімічного синтезу. Адельсон С.В., Вишнякова Т.П., Наумкіна Я.М.-М.: Хімія,