Vinyl axetat CAS 108-05-4

Quy trình công nghiệp được áp dụng rộng rãi nhất chovinyl axetatquá trình sản xuất phụ thuộc vào quá trình tổng hợp xúc tác pha hơi-của ethylene, axit axetic và oxy trên các chất xúc tác kim loại quý.

Nguyên liệu thô ethylene và axit axetic băng được làm nóng trước và làm bay hơi trước khi trộn, sau đó được đưa vào-lò phản ứng cố định có chứa chất xúc tác silica hỗ trợ palladium-vàng. Nhiệt độ phản ứng được duy trì ở 140–180 độ dưới áp suất 0,6–0,9 MPa, có thêm kali axetat làm chất đồng xúc tác để tăng tính chọn lọc của phản ứng.

Phản ứng cốt lõi liên quan đến việc cộng oxy hóa ethylene, axit axetic và O₂ để tạo ra VAc và nước. Phản ứng phụ tạo ra các tạp chất bao gồm carbon dioxide, acetaldehyde và ethyl acetate. Tuyến đường này có nguyên liệu thô sẵn có và năng lực sản xuất hàng loạt-liên tục mạnh mẽ, chiếm hơn 90% năng lực sản xuất toàn cầu.

Khí hỗn hợp thải ra từ lò phản ứng được ngưng tụ để tách các sản phẩm thô, trong khi ethylene chưa phản ứng được tái chế để tái sử dụng. VAc thô đầu tiên trải qua quá trình tinh chế để loại bỏ axit axetic và nước, sau đó là quá trình tinh chế thứ cấp để loại bỏ các tạp chất nhẹ như acetaldehyde và etyl axetat. Quá trình khử nước và sấy khô cuối cùng được thực hiện để thu được thành phẩm có độ tinh khiết trên 99,9%.

Tỷ lệ hồi lưu được kiểm soát chặt chẽ trong quá trình chỉnh lưu để tránh VAc-tự trùng hợp và một lượng nhỏ chất ức chế trùng hợp được thêm vào để ổn định sản phẩm.

Quy trình ban đầu sử dụng phản ứng cộng pha lỏng giữa axetylen và axit axetic trên chất xúc tác than hoạt tính kẽm axetat ở nhiệt độ 170–220 độ.

Do chi phí lưu trữ và vận chuyển axetylen cao, các mối nguy hiểm đáng kể về an toàn, chất xúc tác bị vô hiệu hóa nhanh chóng, tiêu thụ năng lượng quá mức và khó tách tạp chất trong sản phẩm, quy trình này đã được thay thế hoàn toàn bằng quy trình dựa trên ethylene{0}}. Chỉ một số lượng nhỏ các đơn vị sản xuất quy mô nhỏ-đã lỗi thời vẫn còn hoạt động.

Vinyl axetat, một monome vinyl lõi cho ngành công nghiệp polymer hiện đại, lần đầu tiên được nhà hóa học người Đức Fritz Klatte phân lập và nghiên cứu một cách có hệ thống vào năm 1912, đánh dấu nguồn gốc của hóa học vinyl ester. Klatte làm việc tại Griesheim-Elektron, một nhà sản xuất kiềm lớn của Đức đã tạo ra lượng lớn axetylen như một sản phẩm phụ từ quá trình sản xuất cacbua; Nhiệm vụ cốt lõi của anh ấy là phát triển các sản phẩm phái sinh-có giá trị cao cho nguyên liệu thô axetylen thải.

Ban đầu, Klatte tập trung vào phản ứng cộng axetylen với hydro clorua để tổng hợp vinyl clorua. Trong các thí nghiệm song song ở pha lỏng-, ông đã tạo bọt khí axetylen thành axit axetic khan với thủy ngân sunfat làm chất xúc tác để điều chế etylidene diaxetat. Trong quá trình tách sản phẩm, ông đã phát hiện ra một sản phẩm phụ este không bão hòa, dễ bay hơi, sau này được xác định là vinile, được hình thành bằng cách thêm trực tiếp axit axetic vào liên kết ba axetylen. Ông đã xác nhận cấu trúc phân tử của nó và xác minh khả năng phản ứng độc đáo của nó: bịt kín hơi vinile trong bong bóng thủy tinh và tiếp xúc với ánh sáng mặt trời đã kích hoạt quá trình trùng hợp tự phát, lần đầu tiên thu được polyvinyl axetat (PVAc) rắn màu trắng.

Từ năm 1912 đến năm 1914, Klatte đã nộp năm bằng sáng chế về tổng hợp vinile, quang polyme hóa và điều chế polyvinyl axetat, đặt nền tảng lý thuyết và kỹ thuật cho công nghiệp hóa. Tuy nhiên, quá trình phát triển ban đầu phải đối mặt với những trở ngại nghiêm trọng: chất xúc tác thủy ngân có độc tính cao, quy trình-pha lỏng mang lại hiệu suất thấp và quá trình trùng hợp không kiểm soát được có nguy cơ gây nổ. Vào thời điểm đó, lý thuyết vĩ mô không được công nhận rộng rãi, vì vậy các nhà sản xuất công nghiệp coi đó là một thứ thú vị trong phòng thí nghiệm với giá trị thương mại hạn chế, khiến việc đầu tư quy mô lớn-bị tạm dừng trong gần một thập kỷ.

Năm 1921, W. Haehnel từ Hiệp hội Điện hóa Đức đã tối ưu hóa quy trình, phát triển phương pháp xúc tác pha khí sử dụng kẽm axetat được hỗ trợ trên than hoạt tính, loại bỏ độc tính thủy ngân và tăng cường hiệu quả sản xuất liên tục.

Đến những năm 1930, Erich Rabald đã cải tiến quy trình dựa trên axetylen-để coi vinile là sản phẩm chính thay vì sản phẩm phụ, cho phép Đức xây dựng dây chuyền sản xuất chuyên dụng đầu tiên trên thế giới. Trước năm 1970, công nghệ pha hơi axetylen-đã thống trị chuỗi cung ứng toàn cầu.

Sự thay đổi mang tính cách mạng thứ hai xảy ra vào giữa-thế kỷ 20: công nghệ oxy hóa xúc tác paladi dựa trên ethylene-đã thay thế các tuyến đường axetylen. Ethylene có nguồn gốc từ dầu mỏ rẻ hơn thay thế axetylen cacbua, cắt giảm đáng kể chi phí sản xuất.

Bước đột phá này đã biến vinile từ một loại hóa chất tốt thành một loại hàng hóa đại chúng, thúc đẩy sự mở rộng nhanh chóng của ngành công nghiệp chất kết dính, lớp phủ cao su và rượu polyvinyl. Từ sản phẩm phụ ngẫu nhiên trong phòng thí nghiệm đến nguyên liệu polyme nền tảng, sự khám phá và phát triển kéo dài hàng thế kỷ-của vinile phản ánh sự thúc đẩy chung của hóa học hữu cơ cơ bản và nhu cầu vật liệu công nghiệp.