Теоретичні основи вибраного методу отримання вінілацетату

1.2 Теоретичні основи вибраного методу отримання вінілацетату

Синтез вінілацетату з ацетилену й оцтової кислоти проводиться в парогазовій фазі по реакції:

С₂Н₂ + СН₃СООН → СН₂=СНОСОСН₃ + Q

через утворення комплексу ацетилену й оцтової кислоти із цинкацетатом, нанесеним на активоване вугілля.

Крім основної реакції протікає ряд побічних, що приводять до утворення ацетальдегіду, кротонового альдегіду, ацетону, етілідендіацетату, бензолу, діоксиду вуглецю й інших домішок.

Зворотний гідроліз вінілацетату з утворенням оцтової кислоти й ацетальдегіду протікає по реакції:

Н₂О + СН₂=СНОСОСН₃ → СН₃СНО + СН₃СООН

Утворення кротонового альдегіду:

СН₃СНО → СН₃СН=СНСНО + Н₂О

Утворення й розкладення етілідендіацетату:

СН₃СООН + СН₂=СНОСОСН₃ → СН₃СН=(ОСОСН₃)₂

СН₃СН=(ОСОСН₃)₂ → (СН₃СО)₂О + СН₃СНО

(СН₃СО)₂О → СН₃СОСН₃ + СО ₂

(СН₃ СО)₂О + Н₂О → 2СН₃СООН

Розкладення оцтової кислоти на ацетон, воду й діоксид вуглецю:

2СН₃СООН → СН₃СОСН₃ + Н₂О + СО ₂

Ацетилування ацетальдегіду:

СН₃СООН + СН₃СНО → СН₂=СНОСОСН₃ + Н₂О

Утворення бензолу:

	t°

актив. уголь

3С₂Н₂ → С₆Н₆

Розкладення ацетилену:

	t°

3С₂Н₂ → СН₄ + 5С + Н₂ + Q

Утворення на каталізаторі смолоподібних продуктів відбувається за рахунок полімеризації ацетальдегіду і кротонового альдегіду, а також полімерів ацетилену і його гомологів з утворенням купренів.

Купрени (продукт конденсації молекул ацетилену) - жовта аморфна речовина, що не змочується водою й не розчиняється у звичайних розчинниках.

Купренизації ацетилену сприяє присутність міді, а також контакт ацетилену з нагрітими металевими поверхнями.

Вирішальним фактором в утворенні купренів є збільшення часу перебування у парогазовій суміші (ПГС) у зоні контактування.

Протіканню побічних реакцій сприяє підвищена вологість, місцеві перегріви каталізатора при невірному веденні технологічного процесу або пропуски води в теплообмінних апаратах.

Забруднення вінілацетату-сирцю домішками збільшується при недостатній чистоті змішаної оцтової кислоти і піролізного ацетилену. [6]

2. Технологічна характеристика процесу

2.1 Основні фізико - хімічні властивості сировини, допоміжних матеріалів, готової продукції

Вінілацетат - безбарвна, прозора рідина з різким ефірним заходом.

Молекулярна формула		СН3СОOСН=СН2
Структурна формула
Молекулярна маса		86
Щільність	кг/м3	934
Температура
кипіння	оС	72,7
плавлення	оС	мінус 92,8
Теплота
горіння	кДж/моль	2065,7
полімеризації	кДж/моль	89,3
Розчинність у воді	%	2,4

Ацетилен при нормальних умовах являє собою безбарвний газ з слабким ефірним заходом, що має наступні фізичні характеристики:

Молекулярна формула		С2Н2
Структурна формула
Молекулярна маса		26
Щільність	кг/м3	1,175
Температура
кипіння	оС	мінус 83,8
плавлення	оС	мінус 81
Критична
температура	оС	35,6
тиск	МПа	6,16
	кгс/см2	61,6
Теплотворна здатність	ккал/м3	13387
	кДж/ м3	52200

Оцтова кислота - безбарвна рідина з різким заходом оцту, добре розчинна у воді.

Молекулярна формула		СН3СООН
Структурна формула
Молекулярна маса		60
Щільність	кг/м3	1049
Температура
кипіння	оС	118
плавлення	оС	16,6

Вінілацетат-сирець фізико-хімічні властивості визначаються наявністю в ньому не менш 40% вінілацетату й не більше 60% оцтової кислоти.

Ацетальдегід - безбарвна, прозора рідина з різко вираженим заходом прілих яблук. Ацетальдегід необмежено розчинний у воді.

Молекулярна формула		СН3—СНО
Структурна формула
Молекулярна маса		44
Щільність	кг/м3	783
Температура
кипіння	оС	20,8
плавлення	оС	мінус 124

Кротоновий альдегід -рідина із сильним і різким заходом.

Молекулярна формула		СН3-СН=СН―СНО
Структурна формула
Молекулярна маса		70
Щільність	кг/м3	848
Температура
кипіння	оС	102,2
плавлення	оС	мінус 69

Ацетон - безбарвна, прозора рідина з характерним заходом. Змішується з водою й органічними розчинниками в будь-яких співвідношеннях.

Молекулярна формула		СН3―СО―СН3
Структурна формула
Молекулярна маса		58
Щільність	кг/м3	790
Температура
кипіння	оС	56,2
плавлення	оС	мінус 95

Карбамід при нормальних умовах

Молекулярна формула		Н2N―CО―NН2
Структурна формула
Молекулярна маса		48

Газоподібний азот - інертний газ без кольорів, запаху й смаку.

Молекулярна формула		N2
Структурна формула
Молекулярна маса		28
Щільність	кг/м3	1,25
Температура
кипіння	оС	мінус 195
плавлення	оС	мінус 210

Розсол - водяний розчин хлористого кальцію з добавкою біхромату натрію.

Щільність	кг/м3	не менш 1240
Температура	оС	від мінус 10 до мінус 18
РН середовища		від 8 до 10

Кубовий залишок випарників.

Фізико-хімічні властивості обумовлені наявністю не менш 40% оцтової кислоти й не більше 60% полівінілацетату, смол неграничних вуглеводнів, гідрохінону, води.

Фракція кротонового альдегіду з 16 тарілки колони (КЛ1).

Фізико-хімічні властивості обумовлені наявністю від 5% до 15% кротонового альдегіду розчиненого в оцтовій кислоті. [6]