乙酸乙烯的制备
(1)乙炔法:乙炔气相法合成醋酸乙烯:乙炔气相法原料是醋酸和乙炔。用该法合成醋酸乙烯反应有许多副产物的产生。主要反应方程式C₂H₂ +CH₃COOH →CH₃COOCHCH₂ 放热。合成工段是乙炔与醋酸在流化床反应器中通过活性碳醋酸锌催化合成醋酸乙烯,分离工段把合成气中的高沸物醋酸和醋酸乙烯等液化,与不凝气乙炔、氮气、二氧化碳等分开。
(2)乙烯法:乙烯气相氧化法制醋酸乙烯:乙烯气相氧化法由于工艺经济性优而占主导地位。乙烯气相氧化法是乙烯、醋酸和氧气在气相中反应生成醋酸乙烯,采用Pd—Au,Pd—Pt,Pd—cd负载型催化剂,载体主要为SiO₂和Al₂O₃。乙烯气相氧化法包括固定床和流化床两种工艺。固定床工艺:固定床工艺使用的催化剂,其活性组分主要集中于载体的外壳,即所谓的蛋壳型催化剂。一般的制备步骤包括:用Pd和Au溶液浸渍载体,用碱沉淀Pd和Au,用还原剂还原Pd和Au,水洗、干燥,最后用碱金属溶液浸渍、干燥。该工艺的乙烯单程转化率为8%~10%,醋酸单程转化率为8%~20%。流化床气相工艺:用乙烯、醋酸、和氧气制备醋酸乙烯的流化床工艺包括:将乙烯、醋酸(气相)加入到流化床反应器中、氧气通过另外的管道进入反应器,乙烯/醋酸和氧气在反应器内混合,同时在催化剂作用下生成醋酸乙烯。流化床使用的催化剂的活性组分基本和固定床相同,但主要集中于外壳和内层之间,即所谓的蛋白型催化剂。流化床工艺克服了固定床中催化剂累积失活、受热不均、氧含量限制等缺点。
有乙炔法、乙烯法、乙醛醋酐等几种不同原料的工艺路线.乙烯原料路线按工艺不同又有乙烯气相法、乙烯液相法等不同方法.1.乙炔法以载于活性炭上的醋酸锌为催化剂,乙炔与醋酸在常压及170-230℃下反应.反应产物经粉末分...
【专利摘要】本发明涉及醋酸乙烯催化剂及醋酸乙烯的合成方法,主要解决现有技术中存在的催化剂活性低的问题。本发明通过采用用于乙炔法醋酸乙烯合成的催化剂,所述催化剂包括载体、活性组分和助催化剂,所述载体为活性炭,活性组分为醋酸锌,所述助催化剂为芳香酸酯的技术方案,较好地解决了该问题,可用于乙炔法醋酸乙烯合成的工业生产中。
【专利说明】醋酸乙烯催化剂及醋酸乙烯的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及乙炔气相法醋酸乙烯催化剂、该催化剂的制备方法,以及醋酸乙烯的合成方法。
【背景技术】
[0002]醋酸乙烯酯,简称醋酸乙烯(VAM),是世界产量最大的有机化工原料之一,被广泛应用于生产聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、涂料、浆料、粘合剂、维纶、薄膜、乙烯基共聚树脂、缩醛树脂等一系列化工产品,其应用领域还在不断扩展。据美国斯坦福研究所(SRI)统计,2007年全球醋酸乙烯产能达到613万t/a,预计2007-2012年全球产能年均增长率为3.2%,行业平均开工率约81%。亚洲和中东地区已经成为全球醋酸乙烯生产中心,新增产能主要集中在该地区。近几年我国醋酸乙烯需求量持续增长,生产企业纷纷扩大产能,预计到2015年我国醋酸乙烯产能将达到270万t/a,以开工率85%计,产量约230万t,与需求量基本持平。
[0003]目前,醋酸乙烯主要生产工艺路线是乙烯法和乙炔法。其中,乙炔法是指乙炔和醋酸在醋酸锌催化剂作用下反应生成醋酸乙烯。乙炔法又包括天然气乙炔法和电石乙炔法两种。目前大部分国家和地区采用乙烯法生产工艺路线,但东欧一些国家及俄罗斯等采用乙炔法较多。我国是一个煤和天然气资源丰富的国家,乙炔法合成醋酸乙烯仍有较大发展前途。
[0004]1922年德国Wacker公司首先使用乙炔气相合成VAM的方法,后经Hochst公司改进投入工业生产。其催化剂以醋酸锌为活性组分、以活性炭为载体,且一直沿用至今。该催化剂缺点包括活性下降快,生产能力不高,随着反应温度升高副产物增加,催化剂使用寿命不长。同时,乙炔法具有技术简单,催化剂价廉、易得,活性尚好,选择性高,建厂费用低等优点。因此,如何有效提高该催化剂的活性和使用寿命成为该催化领域一个重要科学问题,各国研究人员从活性组分、助催化剂、载体的选择与修饰、催化剂制备工艺等方面入手对该问题进行了系统研究,取得了 一定的阶段性成果。
CH2==CH2 +CH3COOH +O2→CH₃COOCH=CH₂ +H2O
在醋酸的存在下,以过氧化苯甲酰为引发剂,醋酸乙烯进行本体聚合;或以聚乙烯醇为分散剂,在溶剂中于70~90℃下进行溶液聚合2~6h(聚合度控制在250~600为宜),即得聚乙酸乙烯酯。
聚乙酸乙烯酯 水解得到聚乙烯醇
聚乙烯醇再用甲醛处理,在高分子链中引入六元环结构生成聚乙烯醇缩甲醛,增强其强度,才能得到耐热水的维纶。
乙烯+醋酸→醋酸乙烯酯
醋酸乙烯酯 加聚→聚醋酸乙烯酯
聚醋酸乙烯酯 水解→聚乙烯醇
聚乙烯醇+甲醛→聚乙烯醇缩甲醛(维纶)
乙酸乙酯的制取:先加乙醇,再加浓硫酸(加入碎瓷片以防暴沸),最后加乙酸, 然后加热(可以控制实验) 乙酸的酯化反应制乙酸乙酯的方程式: CH3COOH+CH3CH2OH⇄CH3COOC2H5+H2O (可逆反应、加热、浓硫酸催化剂、吸水剂、) 1:酯化反应是一个可逆反应。为了提高酯的产量,必须尽量使反应向有利于生成酯的方向进行。一般是使反应物酸和醇中的一种过量。在工业生产中,究竟使哪种过量为好,一般视原料是否易得、价格是否便宜以及是否容易回收等具体情况而定。在实验室里一般采用乙醇过量的办法。乙醇的质量分数要高,如能用无水乙醇代替质量分数为95%的乙醇效果会更好。催化作用使用的浓硫酸量很少,一般只要使硫酸的质量达到乙醇质量的3%就可完成催化作用,但为了能除去反应中生成的水,应使浓硫酸的用量再稍多一些。 2:制备乙酸乙酯时反应温度不宜过高,要保持在60 ℃~70 ℃左右,温度过高时会产生乙醚和亚硫酸等杂质。液体加热至沸腾后,应改用小火加热。事先可在试管中加入几片碎瓷片,以防止液体暴沸。 3�导气管不要伸到Na2CO3溶液中去,防止由于加热不均匀,造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。 3.1:浓硫酸既作催化剂,又做吸水剂,还能做脱水剂。 3.2:Na2CO3溶液的作用是: (1)饱和碳酸钠溶液的作用是冷凝酯蒸气,减小酯在水中的溶解度(利于分层),除出混合在乙酸乙酯中的乙酸,溶解混合在乙酸乙酯中的乙醇。 (2)Na2CO3能跟挥发出的乙酸反应,生成没有气味的乙酸钠,便于闻到乙酸乙酯的香味。 3.3:为有利于乙酸乙酯的生成,可采取以下措施: (1)制备乙酸乙酯时,反应温度不宜过高,保持在60 ℃~70 ℃。不能使液体沸腾。 (2)最好使用冰醋酸和无水乙醇。同时采用乙醇过量的办法。 (3)起催化作用的浓硫酸的用量很小,但为了除去反应中生成的水,浓硫酸的用量要稍多于乙醇的用量。 (4)使用无机盐Na2CO3溶液吸收挥发出的乙酸。 3.4:用Na2CO3不能用碱(NaOH)的原因。 虽然也能吸收乙酸和乙醇,但是碱会催化乙酸乙酯彻底水解,导致实验失败。
nHO-CH=CH.2 ---加聚--->-[-CH(OH)-CH.2-]-n
应该可以吧~
乙醇一乙醛一醋酸(乙醇氧化法);②
乙烯一乙醛一醋酸(乙烯氧化法);③
低压甲醇羰基合成法。在多数情况下,低压甲醇羰基合成法是醋酸生产首选的工艺路线,目前占全球醋酸生产能力的65%。所有世界规模的醋酸装置都采用甲醇羰基合成工艺。低压甲醇羰基合成法有铑系和铱系两种催化体系。甲醇低压羰基法合成醋酸首先由美国Monsan—tO(孟山都)公司实现工业化,该法以铑一碘(HI、MEI)为催化剂体系。。1980年美国Celeance公司在传统Monsanto法的基础上开发成功AO
Plus(酸最优化)工艺,。英国BP公司对Monsanto/BP法工艺不断进行改进,于1996年推出了BP
Cafiva工艺。
1、由醋酸乙烯在醋酸存在下聚合而成,聚合度以250~600为宜,聚合完成后,树脂中残存的微量催化剂(通常为过氧化物)、单体和(或)溶剂经真空干燥、蒸汽汽提、洗涤或联合处理法除去。
2、在醋酸的存在下,以过氧化苯甲酰为引发剂,醋酸乙烯进行本体聚合;或以聚乙烯醇为分散剂,在溶剂中于70~90℃下进行溶液聚合2~6h(聚合度控制在250~600为宜),即得产品。
3、随聚合方法不同可制得无色胶乳或无色透明珠状固体。由醋酸乙烯以自由基引发,剂引发,可用乳液、悬浮、本体和溶液聚合法生产。也可用作聚乙烯醇和聚乙烯醇缩醛的原料。