3.4. Принципы технологии производства винилацетата окислением этилена в присутствии уксусной кислоты.

Производства винилацетата окислением этилена в присутствии уксусной кислоты как для парофазного, так и для жидкофазного процессов имеют некоторые общие черты с точки зрения реализации в них принципов создания безотходных (малоотходных) технологий. Эти технологии характеризуются одностадийностью по химической составляющей и непрерывностью. Невысокие конверсии исходных реагентов за один проход приводят к необходимости использования рециркуляции для полного превращения сырья. Например, для жидкофазной технологии рециклы по этилену охватывают аппараты 1 - 3 - 4 - 1; 1 - 3 - 4 - 6 - 7 - 1; 1 - 3 (4) - 5 - 9 - 10 - 12 - 13 - 1; а по уксусной кислоте 1 - 3 (4) - 5 - 9 - 10 (рис.2). Исходное сырье для получения винилацетата доступно, поскольку этилен, технический кислород и уксусная кислота являются относительно дешевыми многотоннажными продуктами. Обе технологии позволяют получать высокие (до 95%) выходы винилацетата и, следовательно, могут быть отнесены к высокоэффективным процессам, хотя конверсии реагентов за один проход нельзя считать достаточными. В полной мере в рассмотренных технологических решениях реализован принцип полноты выделения продуктов из реакционной смеси, так как в противном случае невозможно организовать рецикловые потоки и достичь высокой суммарной конверсии исходного сырья. Достаточно хорошо использован и принцип разработки технологий с минимальным расходованием воды, так как отсутствуют кислые, щелочные и солевые водные стоки, а фузельная вода, пройдя очистку, может вновь использоваться в смежных цехах и производствах. Реализация принципа применения аппаратов и технологических линий большой единичной мощности для обеих рассмотренных технологий затруднена, но по разным причинам. Для парофазного процесса это связано с трудностями совмещения большой производительности аппарата и исключения местных перегревов, а также истирания катализатора. Для жидкофазного процесса - с трудностями создания барботажных аппаратов большой единичной мощности. [4]

Кроме того, качественное различие рассмотренных реакционных подсистем приводит и к некоторым отличиям в реализации принципов создания технологий. В частности это относится к принципу полноты использования энергии системы. Он может быть более просто и эффективно реализован для парофазной технологии производства винилацетата, поскольку в этом случае температурные условия в реакторе обеспечивают получение греющего пара, который в дальнейшем можно использовать как энергоноситель для ректификации или других химических процессов. [4]

4.Сравнение различных методов получения винилацетата

Основными преимуществами парофазного метода по сравнению с жидкофазным являются:

-простота оформления;

-снижение коррозии;

-повышение конверсии, как этилена, так и уксусной кислоты;

-повышение селективности процесса.

Следовательно, возникает необходимость провести сравнение парофазных процессов получения винилацетата на основе ацетилена и этилена.

Если учесть, что парофазные процессы получения винилацетата из этилена и ацетилена по технологическому оформлению и эксплуатационным характеристикам близки, то при их сравнении необходимо учитывать следующие факторы:

-стоимость кислоты одна и та же, так как расходные коэффициенты по ней практически одинаковы;

-стоимость этилена и кислорода в этиленовом способе должна быть меньше, чем ацетилена в ацетиленовом способе;

-расходы на аппаратурное оформление в этиленовом способе выше, чем в ацетиленовом, так как условия безопасности работы обусловливают необходимость проведения процесса во взрывобезопасной области, когда конверсии как этилена, так и кислоты низки;

-необходимость улавливания и удаления СО₂ в этиленовом варианте;

-выделение продуктов реакций из разбавленных этиленом и кислородом парогазовых смесей затруднено;

-при малой конверсии кислоты энергетические затраты на разделение конденсата с целью выделения винилацетата и других продуктов будут большие в этиленовом способе;

-необходимы дополнительные затраты энергии на обезвоживание реакционной смеси и отдельных компонентов главным образом в этиленовом варианте;

-требуется больше затрат энергии на циркуляцию непрореагировавшей уксусной кислоты в этиленовом способе.

Таким образом, качественное сравнение методов свидетельствует о больших энергетических и капитальных затратах в этиленовом способе. Следовательно, определяющими могут стать затраты на сырье. В настоящее время цены на этилен ниже, чем на ацетилен, и поэтому предпочтение отдается этиленовому способу. Но так как цены на этилен все время растут и будут опережать рост цен на ацетилен (прежде всего "карбидный"), то в дальнейшем предпочтение может быть отдано ацетиленовому методу. Только в 1975 - 1976 гг. в США цена на этилен увеличилась в среднем на 49 - 65%, а к 1990 г. она возросла еще почти в 2 раза.

В этиленовом варианте использованы те же принципы, что и в процессе получения винилацетата из ацетилена. Вместе с тем плохо реализован один из основных принципов - требование высокой конверсии. Его выполнение затруднено из-за взрывоопасности используемой парогазовой смеси. Следовательно, в этом направлении и необходимо усовершенствовать процесс.

Заключение

В ходе данной работы были изучены технологии получения винилацетата, а в частности окисление этилена в присутствии уксусной кислоты. Сравнение этого метода с другими способами, выявление достоинств и недостатков метода, анализ сырья и отходов схемы технологии.

Для получения винилацетата современная химия использует два основных метода его получения: окислением этилена в присутствии уксусной кислоты и из ацетилена и уксусной кислоты. Качественное сравнение методов свидетельствует о больших энергетических и капитальных затратах в этиленовом способе. Следовательно, определяющими могут стать затраты на сырье. В настоящее время цены на этилен ниже, чем на ацетилен, и поэтому предпочтение отдается этиленовому способу.

Так же подробно было изучено 2 метода получения окисления винилацетата в присутствии уксусной кислоты: жидкофазный метод с применением окислительно-восстановительной каталитической системы и

газофазный метод с гетерогенным катализом на основе солей палладия или металлического палладия. Производства винилацетата окислением этилена в присутствии уксусной кислоты как для парофазного, так и для жидкофазного процессов имеют некоторые общие черты с точки зрения реализации в них принципов создания безотходных (малоотходных) технологий. Эти технологии характеризуются одностадийностью по химической составляющей и непрерывностью, доступностью исходного сырья. Обе технологии позволяют получать высокие (до 95%) выходы винилацетата и, следовательно, могут быть отнесены к высокоэффективным процессам. Достаточно хорошо использован и принцип разработки технологий с минимальным расходованием воды. В данных методах имеются и недостатки, для парофазного процесса это связано с трудностями совмещения большой производительности аппарата и исключения местных перегревов, а также истирания катализатора. Для жидкофазного процесса - с трудностями создания барботажных аппаратов большой единичной мощности.

Кроме того, качественное различие рассмотренных реакционных подсистем приводит и к некоторым отличиям в реализации принципов создания технологий. В частности это относится к принципу полноты использования энергии системы. Он может быть более просто и эффективно реализован для парофазной технологии производства винилацетата.

Список используемой литературы

1. Михантьев Б.И., Михантьев В.Б., Ланенко В.Л., Воинова В.К. Некоторые винильные мономеры. - Воронеж: Изд-во ВГУ, 1970. - 260 с., ил.

2 Дж. Теддер, А. Нехваталл, А. Джубб. Промышленная органическая химия. Пер. с англ. /Под ред. О.В. Корсунского. - М.: "Мир", 1977. - 700 с., ил.

3. Основы химии и технологии мономеров: Учеб. пособие/Н.А. Платэ, Е.В. Сливинский. - М.: Наука: МАИК "Наука/интерпериодика", 2002. - 696 с., ил.

4 Тимофеев В.С. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза: Учеб. пособие для вузов/В.С. Тимофеев, Л.А. Серафимов. - 2-е изд., перараб. - М.: Высш. шк., 2003. - 536 с.: ил.

5.Мономеры: Сборник статей. Пер. с англ.Г.С. Колесникова и М.А. Андреевой/Под ред. проф.В. В. Коршака. - М.: Издательство иностранной литературы, 1951.

6. "Справочник химика" т.2., Л. - М.: Химия, 1964. стр.1020 - 1021.

7. Технология нефтехимического синтеза. Адельсон С.В., Вишнякова Т.П., Наумкин Я.М.-М.:Химия, 1985 г.,607с

8.Тимофеев В.С. Системные закономерностив технологии основного органического синтеза.-М.: МИТХТ им.М.В.Ломоносова, 1981. 107с.

9. academic.ru

10. ngpedia.ru

11. Патент РФ № 2225254 "Способ получения винилацетата" (патентообладатель БК Кемикэлз Лимитед (GB)).

12. Патент РФ № 2330004 "Способ получения винилацетата" (патентообладатель БП Кемикэлз Лимитед (GB)).

13. Патент № 2247709 "Интегрированный способ получения винилацетата" (патентообладатель Селаниз Интернэшнл Корпорэйшн (US)).

14. Патент РФ № 2119478 "Способ получения винил Патент РФ № 2182516 ацетата"(патентообладатель АО "Ставрпольполимер" (RU)).

15."Гетерогенный биметаллический палладий - золотой катализатор для получения винилацетата и способ его получения" (патентообладатель Селаниз Интернэшнл Корпорэйшн (US)) /

3