Octan winylu CAS 108-05-4

Najszerzej stosowany proces przemysłowyoctan winyluprodukcja opiera się na-fazie katalitycznej syntezy etylenu, kwasu octowego i tlenu w fazie gazowej przy użyciu katalizatorów z metali szlachetnych.

Surowce, etylen i lodowaty kwas octowy, są wstępnie podgrzewane i odparowywane przed zmieszaniem, a następnie wprowadzane do reaktora ze złożem stałym- załadowanego katalizatorami palladowymi-krzemionkowymi na nośniku złota. Temperaturę reakcji utrzymuje się na poziomie 140–180 stopni pod ciśnieniem 0,6–0,9 MPa, a jako ko-katalizator dodaje się octan potasu w celu zwiększenia selektywności reakcji.

Rdzeń reakcji obejmuje utleniające dodanie etylenu, kwasu octowego i O₂ w celu wytworzenia VAc i wody. Reakcje uboczne generują zanieczyszczenia, w tym dwutlenek węgla, aldehyd octowy i octan etylu. Trasa ta charakteryzuje się łatwo dostępnymi surowcami i dużymi, ciągłymi zdolnościami produkcyjnymi-masowymi, stanowiącymi ponad 90% światowych mocy produkcyjnych.

Mieszany gaz odprowadzany z reaktora jest skraplany w celu wydzielenia produktów surowych, natomiast nieprzereagowany etylen jest zawracany do ponownego użycia. Surowy VAc najpierw poddawany jest rektyfikacji w celu usunięcia kwasu octowego i wody, a następnie wtórnej rektyfikacji w celu wyeliminowania lekkich zanieczyszczeń, takich jak aldehyd octowy i octan etylu. Na koniec przeprowadza się odwadnianie i suszenie, aby otrzymać gotowy produkt o czystości przekraczającej 99,9%.

Podczas rektyfikacji współczynnik refluksu jest ściśle kontrolowany, aby uniknąć samo-polimeryzacji VAc, a w celu stabilizacji produktu dodaje się śladowe ilości inhibitorów polimeryzacji.

Wczesny proces wykorzystuje reakcję addycji w fazie ciekłej- pomiędzy acetylenem i kwasem octowym na katalizatorach z węglem aktywnym na bazie octanu cynku w temperaturze 170–220 stopni.

Ze względu na wysokie koszty przechowywania i transportu acetylenu, znaczne zagrożenia bezpieczeństwa, szybką dezaktywację katalizatora, nadmierne zużycie energii i trudne oddzielenie zanieczyszczeń produktu, proces ten został w całości zastąpiony metodą opartą na etylenie.- Działa tylko niewielka liczba przestarzałych-jednostek produkcyjnych na małą skalę.

Octan winylu, rdzeń monomeru winylowego dla nowoczesnego przemysłu polimerów, został po raz pierwszy wyizolowany i systematycznie badany przez niemieckiego chemika Fritza Klatte w 1912 r., wyznaczając początek chemii estrów winylowych. Klatte pracował w Griesheim-Elektron, głównym niemieckim producencie alkaliów, który wytwarzał ogromny acetylen jako produkt uboczny przy produkcji węglików; jego głównym zadaniem było opracowywanie-wysokiej wartości dalszych produktów pochodnych na odpadowy surowiec acetylenowy.

Początkowo Klatte skupiał się na reakcji addycji acetylenu z chlorowodorem w celu syntezy chlorku winylu. W równoległych eksperymentach z fazą ciekłą- barbotował acetylen do bezwodnego kwasu octowego z siarczanem rtęci jako katalizatorem, aby wytworzyć dioctan etylidenu. Podczas rozdzielania produktów wykrył lotny, nienasycony produkt uboczny w postaci estru, później zidentyfikowany jako winyl, powstały w wyniku bezpośredniego dodania kwasu octowego do potrójnych wiązań acetylenu. Potwierdził jego strukturę molekularną i zweryfikował wyjątkową reaktywność: zamknięcie pary winylu w szklanych balonach i wystawienie na działanie promieni słonecznych wywołało spontaniczną polimeryzację, w wyniku czego po raz pierwszy otrzymano biały stały polioctan winylu (PVAc).

W latach 1912–1914 Klatte złożył pięć patentów obejmujących syntezę winylu, fotopolimeryzację i wytwarzanie polioctanu winylu, kładąc podwaliny teoretyczne i techniczne pod industrializację. Jednak na początku prac rozwojowych natrafiano na poważne wąskie gardła: katalizatory rtęciowe były wysoce toksyczne, procesy wsadowe w fazie ciekłej- zapewniały niskie wydajności, a niekontrolowana polimeryzacja groziła eksplozją. W tamtym czasie teoria makromolekularna nie była powszechnie uznawana, więc gracze przemysłowi uznali za niegodziwą ciekawostkę laboratoryjną o ograniczonej wartości komercyjnej, wstrzymując-inwestycje na dużą skalę na prawie dekadę.

W 1921 r. W. Haehnel z niemieckiego konsorcjum elektrochemicznego zoptymalizował tę metodę, opracowując-metodę katalityczną w fazie gazowej, wykorzystującą octan cynku na węglu aktywnym, eliminującą toksyczność rtęci i zwiększającą ciągłą wydajność produkcji.

W latach trzydziestych Erich Rabald udoskonalił proces oparty na acetylenie-, tak aby wykorzystać winyl jako produkt główny, a nie produkt uboczny, co umożliwiło Niemcom zbudowanie pierwszych na świecie dedykowanych linii produkcyjnych. Przed rokiem 1970 w globalnych łańcuchach dostaw dominowała technologia-fazy acetylenu.

Druga rewolucyjna zmiana nastąpiła w połowie-XX wieku: technologia katalitycznego utleniania palladu oparta na etylenie- zastąpiła drogę acetylenową. Tańszy etylen pochodzący z ropy naftowej zastąpił węglik acetylenu, drastycznie obniżając koszty produkcji.

Ten przełom sprawił, że winyl z niszowej drobnej substancji chemicznej stał się towarem masowym, napędzając gwałtowny rozwój przemysłu klejów, powłok lateksowych i alkoholu poliwinylowego. Od przypadkowego laboratoryjnego produktu ubocznego po podstawowy surowiec polimerowy – trwające-stulecia odkrycia i ewolucja firmy Vinile odzwierciedlają wzajemne promowanie podstawowych wymagań chemii organicznej i materiałów przemysłowych.