Acetat de Vinil

ACETAT DE VINIL

A realizat: Procop Mihaela

Acetat de vinil

Acetatul de vinil - unul dintre cei mai importanți monomeri (component pentru obținerea polimerilor) în sinteza organică industrială. Monomer cu o gamă largă de aplicații. Polimerii obținuți pe bază de acetat de vinil au proprietăți adezive, optice, electrice bune, din această cauză și sunt utilizate pe scară largă nu numai în viața de zi cu zi, dar și în industrie: inginerie, construcții, medicină.

Acetatul de vinil

Acetatul de vinil este un compus organic cu formula CH3COOCH=CH2.

Reprezintă un lichid limpede, incolor, inflamabil cu miros înţepător eteric, gust dulceag. Solubil în alcool, acetonă, benzen, cloroform. Puţin solubil în apă.

Formula brută: C4H4O6

Posibilități de obținere

1. Adiția acidului acetic la acetilenă:

2. Acilarea oxidativă a etenei:

3. Acilarea acetaldehidei cu anhidrida acetica, urmată de descompunerea diacetatului de etiliden format.

Posibilități de obținere

Tehnologiile de obținere a acetatului de vinil aplicate industrial

Tehnologia sintezei acetatului de vinil din acetilenă

Tehnologia sintezei acetatului de vinil din etilenă

Tehnologia sintezei acetatului de vinil din aldehidă si anhidridă acetic


Procedeul bazat pe adiția acidului acetic la acetilenă în faza lichidă se realizează prin barbotarea unui exces de acetilenă în acid acetic la 72-80 °C, în prezența unui catalizator pe bază de mercur. Acetatul de vinil este antrenat de acetilenă, de care se separă prin condensare și se purifică prin distilare; acetilena nereacționată se recirculă.


Procedeul în fază de vapori prezintă avantaje mai mari față de procedeul în faza lichidă:

randamente mai mari formare de cantități mici de diacetat de

etiliden (maximum 2 %) și alte produse secundare,

coroziune redusă, proces continuu, catalizatori mai ieftini și netoxici.


Sinteza la scară industrială, în faza gazoasă, a acetatului de vinil din acetilenă și acid acetic constă din următoarele faze principale:

Uscarea acetilenei și evaporarea acidului acetic; Realizarea amestecului C2H2-CH3COOH și

încălzirea lui pînă la temperatura de reacție; Reacția dintre acetilenă și acid acetic; Condensarea produselor de reacție (cu

recircularea acetilenei nereacționate); Separarea acetatului de vinil și a acidului acetic

din produsele de reacție.

Sinteza în faza de vapori

Pentru uscarea acetilenei se aplică, de obicei, răcirea cu solă (răcirea direct prin stropirea cu solă sau indirect cu serpentină sau cu schimbătoare de căldură) și reținerea urmelor de apă prin trecerea peste hidroxid de sodiu sau de potasiu solid.

Evaporarea acidului acetic se realizează fie numai prin aport de căldură în evaporatoare, fie prin barbotarea în evaporator a acetilenei.

Pentru a micșora cantitatea de produse secundare (în special de diacetat de etiliden) se lucrează cu un exces de acetilenă, raportul molar C2H2:CH3COOH variind de la 3:1 la 8:1.


Amestecul de C2H2 și CH3COOH se încălzește la temperatura de reacție. Încălzirea pînă la 90 °C se realizează prin schimb în contracurent cu produsele de reacție, apoi cu agentul termic care preia căldura de reacție din reactor pînă la 130-150 °C și cu ajutorul aburului sau electric pînă la 170- 205 °C.

Amestecul astfel adus la temperatura de reacție este trecut în reactor, peste catalizator.

Produsele de reacție care părăsesc reactorul sunt trecute printr-un schimbător de căldură pentru preîncălzirea amestecului C2H2-CH3COOH, printr-un condensator cu apă și în final prin condensatoare cu solă.


De obicei, produsele de reacție sunt condensate și răcite pînă la 0-5 °C; pentru o separare cît mai completă uneori se aplică o răcire mai avansată, utilizîndu-se în acest scop solă de -13 °C și -27°C.

După condensare, fracțiunea lichidă se supune unei degazări într-o coloană, la vîrful căreia se separă acetilena și acetaldehida.

Randamentul în acetat de vinil este de 93-99 % față de acidul acetic și 90-98 % față de acetilenă, deșeurile de fabricație atingînd 2 % față de acetatul de vinil și conținînd diacetat de etiliden, acetaldehidă, rășini.

Schema tehnologică a unei instalații de obținere a acetatului de vinil

1- coloană cu umplutură pentru uscarea acetilenei; 2-pompă pentru solă; 3-răcitor cu solă; 4-evaporator; 5-coloană pentru sinteza Reppe; 6-suflantă; 7,8,9,10,12,15 – schimbătoare de căldură; 11-reactor; 13-pompă pentru recircularea uleiului; 14-condensator cu apă; 16,17- condensator cu solă de – 13 și respectiv - 27°C; 18 – coloane de degazare; 19,24,28 – fierbătoare; 20,25,29,32 – condensatoare; 21- coloană de spălare cu apă pentru reținerea acetaldehidei; 22,26,30 – pompe; 23 – coloană pentru rectificarea acetatului de vinil pur; 27 – coloană pentru separarea acidului acetic; 31 – coloană de distilare discontinuă pentru recuperarea acetatului de vinil.

Tehnologia sintezei acetatului de vinil din etilenă

Procesul de obținere a acetatului de vinil din etilenă se poate realiza în faza lichidă în sistem redox sau în faza gazoasă prin cataliza eterogenă cu metale nobile.

Oxidarea etilenei în faza lichidă

Reacția se conduce barbotînd un amestec de etilenă și oxigen în acid acetic ( care conține în suspensie clorură de paladiu, un acetat alcalin de sodiu, de litiu) și un sistem redox în acid acetic. Mediul de reacție poate fi apos sau anhidru, în vederea reducerii formării acetaldehidei. Presiunea este de 4 at și temperatura este cuprinsă între 50 și 120 °C.

H2C=CH2 + PdCl2 + 2CH3COONa → H2C=CH-OCOCH3 + 2NaCl + Pd + CH3COOH

Schema fluxului tehnologic al procesului de obţinere a acetatului de vinil prin oxiacetilarea etenei în fază lichidă

1-reactor;2-regenerator;3-răcitor;4-separator;5-compresor;6-coloană neutralizare;7-coloană desorbţie;8-pompă;9,10,12,13,14,15-coloane distilare;11-separator.

Oxiacetilarea etilenei în fază gazoasă

În fază gazoasă,acetatul de vinil se obţine în baza reacţiei:

H2C=CH2 + CH3COOH + 1/2O2 → H2C=CH-O-COCH3 +H2O care decurge în sistem catalitic eterogen.

Drept catalizator se intrebuinţează paladiu sau un alt metal nobil,depus pe suportul, activat cu acetat de potasiu.

Oxiacetilarea etilenei în faza gazoasă

În faza gazoasă, etilena încărcată cu acid acetic și conținînd oxigen sau aer se trece peste un catalizator de platimă cu adaos de cupru, fier, cobalt. Temperatura de reacție este cuprinsă între 50 și 300 °C, iar presiunea este moderată, astfel încît amestecul să fie în afara limitelor de explozie. Randamentele față de etilenă ating 95 %.

Schema tehnologică a procesului în fază gazoasă de sinteză a acetatului de

vinil din etilenă

1-reactor;2-răcitor;3-separator;4-suflantă;5,6,8,9,10,12,13-coloane de distilare;7-răcitor;11-separator apă;14-pompă.

Tehnologia sintezei acetatului de vinil din aldehidă si anhidridă acetică

Reacția este catalizată de acizi anorganici tari (sulfuric, fosforic) și acid p-toluen-sulfonic, la 60-80 °C. Rezultatele cele mai bune se obțin cu acid sulfuric 0,4 % din greutatea reactanților.

Acetaldehida și anhidrida acetică se introduc continuu în reactorul de sinteză a diacetatului de etiliden. Produsele de reacție se îndepărtează rapid pe la partea superioară a reactorului și intră în coloana de reacție pentru scindarea diacetatului de etiliden; lichidul rămas în reactor este evacuat pe la partea inferioară și trece într-un evaporator care funcționează la presiune joasă; se recuperează acetaldehida care se recirculă la reactor și se evacuează produsele solide (catalizatorii).

Tehnologia sintezei acetatului de vinil din aldehidă si anhidridă acetică

În coloana de reacție are loc scindarea în fază gazoasă, pe catalizator solid, a diacetatului de etiliden. În coloană se introduce un amestec de diacetat de etiliden:anhidrida acetică 5:1. Catalizatorul este format din acid benzen-sulfonic sau toluen-sulfonic depus pe silice sau pe cărbune activ. Temperatura de scindare este de 136 °C. Compoziția amestecului de reacție este de 40 % acetat de vinil, 28 % acid acetic, 20 % anhidrida acetică, 4 % diacetat de etiliden, 8 % acetaldehidă.

În aceste condiții se obține o conversie de 50 %. Acetatul de vinil și produsele care-l însoțesc părăsesc coloana de

reacție pe la partea superioară și trec la sistemul de separare; reziduul se recirculă la reactor. În coloană se separă produsele ușor volatile, cuprinzînd și acetaldehida, care se recirculă tot la reactor. Reziduul intră în a doua coloană în care se separă la bază produsele mai greu volatile care se recirculă la reactor; lateral se separă acidul acetic, iar la vîrf acetatul de vinil care purifică final într-o ultimă coloană. Din această ultimă coloană se colectează lateral acetatul de vinil cu o puritate avansată de 99,9 %.

Schema instalației de obținere a acetatului de vinil din anhidridă

acetică:

1-reactor pentru sinteza diacetatului de etilenă; 2-coloană de reacție pentru scindarea diacetatului de etilenă; 3-coloană pentru separarea fracțiunilor ușoare; 4-coloană pentru separarea acidului acetic; 5-coloană pentru rectificarea acetatului de vinil; 6-evaporator pentru evacuarea suspensiei de catalizator.

Utilizări

Acetatul de vinil este folosit, în principal ca monomer pentru obținerea polimerilor şi copolimerilor, care sunt utilizate în vopsele pe bază de apă, adezivi, folii, materiale de ambalare, acoperiri de hîrtie De asemenea, este utilizat în formă polimerizată pentru plastic, filme, şi lacuri, în producerea de substanţe vopsea emulsie, finisaje si materiale de impregnare, şi lipici, ca un produs chimic intermediar în sinteza de emulsii de polivinil acetat, răşini, alcool polivinilic, polivinil butiral; straturilor intermediare din sticlă de siguranţă, în spray-uri de păr, şi ca o bază de gumă de mestecat.

Utilizări

Concluzii

Acetatul de vinil este un monomer cu gamă largă de aplicații. Polimerii obținuți pe bază de acetat de vinil au proprietăți adezive, optice, electrice bune sunt utilizate nu numai în viața de zi cu zi, dar și în industrie: inginerie, construcții, medicină.

Există 3 procedee de bază pentru obținerea acetatului de vinil: procedeul bazat pe adiția acidului acetic la acetilenă, procedeul bazat pe reacția anhidridei acetic cu acetaldehidă și procedeul bazat pe etilenă.

Cel mai utilizat procedeu de obținere a acetatului de vinil pe scara industrială este procedeul bazat pe adiția acidului acetic la acetilenă deoarece randamentul este mare, se formează cantități mici de diacetat de etiliden (maximum 2 %) în comparație cu procedul bazat pe etilenă, coroziunea este redusă.

Documents

Acetat de Vinil