Singura reacție care este utilizată pentru a produce acetat de vinil la scară industrială, precum și într-un laborator, este vinilarea acetilenă a acidului acetic. Inițial, reacția de adiție de acetilenă la acid acetic, procedând în prezența sulfatului de mercur, a fost utilizată pentru sinteza etilendiacetatului; a obținut acetat de vinii într-o cantitate mică ca produs secundar, care a fost izolat pentru prima dată din amestecul de reacție obținut ca rezultat al acestei reacții. Când s-au descoperit proprietățile remarcabile ale acetatului de polivinil și alcoolul polivinilic rezultat și derivații săi, această reacție a fost studiată din nou, iar randamentul acetatului de vinii a fost adus aproape la nivelul teoretic.
Reacția acidului acetic cu acetilenă în ambele etape necesită utilizarea catalizatorilor care activează acetilenă. Totuși, sub presiune crescută, reacția are loc fără ele, și în principal cu formarea acetatului de vinii, dar cu o presiune tot mai mare și, în același timp, temperatura crește treptat cantitatea de polimer. Această complicație este eliminată atunci când se lucrează cu un catalizator în fază lichidă sau gazoasă; legarea în aceste condiții este mai ușoară la presiunea atmosferică dacă ambele componente sunt complet uscate. În primul caz (așa-numita "metodă umedă"), acetilenă pură uscată este introdusă în acidul acetic anhidru care conține catalizatorul la o temperatură care nu depășește 100 °. În cel de-al doilea caz ("proces uscat"), un amestec de acetilenă cu vapori de acid acetic este trecut prin masa de contact cu catalizatorul precipitat pe acesta. Temperatura procesului depinde de durata de viață și, în consecință, de activitatea catalizatorului și de cele mai multe ori variază între 135-220 °.
* La acidul a fost cu adevărat fără apă, se adaugă anhidrida acetică.
Catalizatorii activi ai acestui proces sunt săruri de mercur, zinc și cadmiu, de exemplu, sulfat, fosfat, acetat, fluoroborat cromatului sau mercur, și cromați și mai ales zinc și cadmiu acetați. În plus, amestecuri ale acestor săruri sunt utilizate ca catalizatori. De asemenea, este recomandabil să se adauge mici cantități de oxid de cacodil sau dimetilanilină în amestecul de reacție. Se crede că aceste substanțe acționează catalizatorul și previne polimerizarea acetatului de vinil. Sarurile de mercur, în plus față de acetat, sunt utilizate în procesul umed. Acestea sunt preparate prin dizolvarea oxidului de mercur într-un acid adecvat; Pentru a lega apa eliberată în timpul reacției, se adaugă anhidrida aceluiași acid, anhidridă sulfurică, fosforică sau anhidridă acetică. Acetați de zinc și cadmiu, și, mai puțin frecvent, mercur pe cărbune activ, alumină sau silice sunt catalizatori cu o metodă uscată, care este în prezent acceptată, deoarece este mai ușor de ajustat poate fi realizată într-un model continuu și oferă randamente mai mari.
Produși secundari în timpul preparării de acetat de vinil sunt rășină kuprenovye care rezultă din polimerizarea acetilenei, etilendiatsetat, care este format prin unirea a doua moleculă de acetat de vinii cu acid acetic, și în final acetaldehida. Acesta din urmă este format fie direct din acetilenă și prezent în cantități neglijabile de apă într-un procedeu umed, fie ca urmare a descompunerii diacetatului de etiliden.
Primele două reacții pot avea loc când se lucrează în faza lichidă; Descompunerea diacetatului de etiliden poate avea loc în principal cu un procedeu uscat. Cu toate acestea, în cazul în care acetilena este luată în exces, ultima reacție poate fi prevenită. Folosind un catalizator care nu conține impurități de compuși de cupru, este de asemenea posibil să se evite polimerizarea acetilenei.
Deoarece reacția descrisă pentru producerea acetatului de vinii este, ca toate reacțiile acetilen acetilenă, un proces exotermic, procesul de producție trebuie să fie atent reglementat.
Aparatul pentru producerea acetatului de vinii prin metoda de contact în faza gazoasă constă dintr-un evaporator de acid acetic, o cameră de amestecare, reactorul în sine, frigiderele și coloanele de distilare. Reactorul, care este o cameră tetraedrică din oțel inoxidabil, este echipat cu o rețea pe care este amplasat catalizatorul și un sistem de tuburi pentru răcire. Acesta din urmă circulă în apă, încălzită prin căldură de reacție până la fierbere la temperatura procesului de vinilare (sub presiune). Catalizatorul este acetat de zinc pe carbon activ granular *. Acetilena nu trebuie să conțină compuși ai sulfului și fosforului, care dezactivează catalizatorul. Se purifică conform metodei descrise mai jos cu apă clorică și o soluție de dicromat de potasiu în acid sulfuric și, în final, se usucă pe o cantitate de potasiu caustic solid.
* 100 părți de cărbune sunt impregnate cu 70 părți dintr-o soluție apoasă 30% de sare de zinc și uscate.
Vaporii care părăsesc evaporatorul sunt amestecați într-o cameră de amestecare cu un exces de acetilenă (90% acetilenă, 10% azot) într-un raport de aproximativ 1: 5 și amestecul încălzit este introdus în reactor. În primul rând, temperatura procesului este menținută la 170 ° și, cu scăderea activității catalizatorului, crește treptat la 220 °. Amestecul gazos care părăsește reactorul este trecut printr-un filtru în care este eliberat de praful de catalizator conținut în acesta și apoi este răcit treptat până la condensarea parțială la 40, 10 și în final la 0 °. Porțiunea necondensată a gazului este amestecată cu gaz proaspăt și reciclată. Condensul este stabilizat prin adăugarea de hidrochinonă 1% sau alt stabilizator și distilat. Ca urmare a distilării, se separă acetaldehida și acidul acetic nereacționat, care este, de asemenea, reciclată; fracțiunea principală este monomerul pur. Distilarea se realizează pe coloane din oțel inoxidabil sau, mai des, din material mai ieftin - aluminiu. Utilizarea cuprului și a aliajelor sale în acest scop este inacceptabilă. Instalația de distilare funcționează în mod continuu; acetat de vinii este introdus în vaporizator la o rată care, la temperatura și presiunea de distilare, nu există acumulare de lichid și supraîncălzirea acestuia în acesta.
Dacă monomerul pur ar trebui să fie depozitat în depozit pentru mai mult de 24 de ore. atunci trebuie să fie stabilizată. Ca stabilizatori recomanda un număr de compuși, cum ar fi difenilamina, rezinat de cupru sau acetat, săruri de amoniu anhidru cu acizi monocarboxilici inferiori, baze de amoniu cuaternar, thiodiphenylamine, hidrochinona sau sulf. Dintre acestea, cel mai activ este cuprul de cauciuc (0,01%), în special într-un amestec cu difenilamină (0,01-0,02%). Are avantajul că nu-volatile și petele monomerul într-o culoare albastru-verde. Culoarea dispare odată cu consumul inhibitorului pentru a distruge substanțele care contribuie la polimerizare. Un dezavantaj al metodei de stabilizare descrise este posibilitatea de a forma un compus exploziv, acetilidă de cupru, dacă monomerul nu este complet uscat. Această dificultate este, totuși, exclusă dacă se utilizează ca stabilizator zinc, magneziu, aluminiu, etc. Cauciucul din monomer se îndepărtează prin spălare cu o soluție de carbonat sau acetat de sodiu 10%. Un stabilizator non-volatil este de asemenea sulf, care este adesea utilizat pentru a stabiliza acetat de vinil stocat în lumină. Cu toate acestea, solubilitatea redusă a sulfului din monomer contribuie la izolarea sa, având ca rezultat înfundarea conductelor și supapelor. Stabilizatorii stabili sunt sărurile cu amoniu și cuaternar, tiodifenilamină și hidrochinonă. Dintre ultimii doi stabilizatori, prima este perfect solubilă în apă, astfel încât este ușor de îndepărtat din monomer, acesta din urmă putând fi izolat prin spălarea monomerului cu alcalii diluate în frig. Totuși, foarte rar este stabilizat inhibitori de monomeri, având proprietăți de bază, deoarece acestea sunt extrem de compuși volatili sunt distilate și, împreună cu monomer și pentru a le elimina prin spălare cu acid diluat nu poate, pentru că poate avea loc simultan saponificarea acetat de vinil.
Articole similare
-
Permis de ședere în Estonia pentru ruși și modalități de obținere
-
Apă structurată de propriile mâini și modalități de a obține apă structurată la domiciliu
Trimiteți-le prietenilor: