Acetat de vinil CAS 108-05-4

Procesul industrial cel mai larg adoptat pentruacetat de vinilproducția se bazează pe sinteza catalitică în fază de vapori-de etilenă, acid acetic și oxigen peste catalizatori de metale nobile.

Materiile prime etilena și acidul acetic glacial sunt preîncălzite și vaporizate înainte de amestecare, apoi introduse într-un reactor cu pat fix-încărcat cu catalizatori de silice pe suport de paladiu-aur. Temperatura de reacție este menținută la 140–180 de grade sub o presiune de 0,6–0,9 MPa, cu acetat de potasiu adăugat ca co-catalizator pentru a crește selectivitatea reacției.

Reacția miezului implică adăugarea oxidativă de etilenă, acid acetic și O₂ pentru a produce VAc și apă. Reacțiile secundare generează impurități, inclusiv dioxid de carbon, acetaldehidă și acetat de etil. Această rută prezintă materii prime ușor disponibile și o capacitate de producție continuă puternică-în masă, reprezentând peste 90% din capacitatea de producție globală.

Gazul amestecat evacuat din reactor este condensat pentru a separa produsele brute, în timp ce etilena nereacționată este reciclată pentru reutilizare. VAc brut suferă mai întâi o rectificare pentru a îndepărta acidul acetic și apa, urmată de o rectificare secundară pentru a elimina impuritățile ușoare, cum ar fi acetaldehida și acetatul de etil. Deshidratarea și uscarea se efectuează în final pentru a obține produse finite cu o puritate care depășește 99,9%.

Raportul de reflux este strict controlat în timpul rectificării pentru a evita auto{0}}polimerizarea VAc, iar urme de inhibitori de polimerizare sunt adăugate pentru a stabiliza produsul.

Procesul timpuriu adoptă reacția de adiție în fază lichidă-între acetilenă și acid acetic peste catalizatori de carbon activat cu acetat de zinc la 170-220 de grade .

Datorită costurilor ridicate de depozitare și transport ale acetilenei, pericolelor semnificative de siguranță, dezactivării rapide a catalizatorului, consumului excesiv de energie și separarii dificile a impurităților produsului, acest proces a fost complet înlocuit de calea-pe bază de etilenă. Doar un număr mic de unități de producție la scară mică-învechite rămân în funcțiune.

Acetat de vinil, un monomer de vinil de bază pentru industria modernă a polimerilor, a fost pentru prima dată izolat și studiat sistematic de chimistul german Fritz Klatte în 1912, marcând originea chimiei esterului vinilic. Klatte a lucrat la Griesheim-Elektron, un important producător german de alcaline care a generat acetilenă masivă ca produs secundar din producția de carburi; Sarcina sa principală a fost dezvoltarea de derivate din aval-de înaltă valoare pentru deșeurile de materie primă de acetilenă.

Inițial, Klatte sa concentrat pe reacția de adiție a acetilenei cu acid clorhidric pentru a sintetiza clorură de vinil. În experimente paralele în fază lichidă, el a barbotat acetilenă în acid acetic anhidru cu sulfat de mercur ca catalizator pentru a prepara diacetat de etiliden. În timpul separării produsului, el a detectat un produs secundar ester volatil, nesaturat, identificat mai târziu ca vinil, format prin adăugarea directă de acid acetic pe legături triple de acetilenă. El a confirmat structura sa moleculară și a verificat reactivitatea sa unică: sigilarea vaporilor de vinil în baloane de sticlă și expunerea la lumina soarelui a declanșat polimerizarea spontană, producând pentru prima dată acetat de polivinil solid alb (PVAc).

Între 1912 și 1914, Klatte a depus cinci brevete privind sinteza vinilor, fotopolimerizarea și prepararea acetatului de polivinil, punând bazele teoretice și tehnice pentru industrializare. Cu toate acestea, dezvoltarea timpurie s-a confruntat cu blocaje severe: catalizatorii de mercur au fost extrem de toxici, procesele discontinue în fază lichidă-au furnizat randamente scăzute, iar polimerizarea necontrolată risca să explodeze. La acea vreme, teoria macromoleculară nu era recunoscută pe scară largă, așa că jucătorii industriali au considerat vinile o curiozitate de laborator cu valoare comercială limitată, oprind investițiile la scară largă-pentru aproape un deceniu.

În 1921, W. Haehnel de la Consorțiul Electrochimic din Germania a optimizat traseul, dezvoltând o metodă catalitică în fază gazoasă folosind acetat de zinc sprijinit pe cărbune activ, eliminând toxicitatea mercurului și sporind eficiența producției continue.

Până în anii 1930, Erich Rabald a rafinat procesul pe bază de acetilenă-pentru a viza vinile ca produs principal în loc de produs secundar, permițând Germaniei să construiască primele linii de producție dedicate din lume. Înainte de 1970, tehnologia fazelor de-vapori de acetilenă domina lanțurile globale de aprovizionare.

A doua schimbare revoluționară a sosit la mijlocul-secolului XX: tehnologia de oxidare catalitică a paladiului pe bază de etilenă-a înlocuit căile acetilenei. Etilena mai ieftină derivată din petrol a înlocuit carbura de acetilenă, reducând drastic costurile de producție.

Această descoperire a transformat vinilul dintr-o substanță chimică fină de nișă într-o marfă de masă, conducând la o expansiune rapidă a industriilor adezivilor, acoperirilor de latex și alcoolului polivinilic. De la produs secundar accidental de laborator până la materie primă polimerică de bază, descoperirea și evoluția vinile de un secol-de lungă durată reflectă promovarea reciprocă a chimiei organice de bază și a cerințelor materialelor industriale.