Технологический процесс получения поливинилового спирта

Процесс включает полимеризацию винилацетата с образованием поливинилацетата, за которой следует алкоголиз поливинилацетата с получением поливиниловый спирт (ПВА)с последующим выделением уксусной кислоты и метанола.

Полимеризация Винилацетат

В зависимости от способа проведения реакции полимеризации винилацетата, ее можно классифицировать на объемную полимеризацию, полимеризацию в растворе, эмульсионную полимеризацию и суспензионную полимеризацию. Наиболее распространенный процесс полимеризации поливинилового спирта – это полимеризация в растворе; в качестве растворителя используется метанол, составляющий от 16% до 22% от общей массы исходного винилацетата и метанола. В качестве инициатора используется азобисизобутиронитрил (АИБН), а реакция проводится при температуре 65°C.

На реакцию полимеризации винилацетата и качество конечного продукта ПВА влияет множество факторов. Помимо дозировки инициатора и соотношения метанола в качестве растворителя, к ключевым факторам относятся температура полимеризации, продолжительность реакции, степень конверсии полимеризации и наличие примесей в винилацетате, таких как ацетальдегид, кротональдегид, бензол, ацетон и вода. Эти факторы оказывают существенное влияние как на реакцию полимеризации, так и на качество готового продукта.

Алкоголиз Поливинилацетат

Поливинилацетат реагирует с метанолом в присутствии основания, образуя поливиниловый спирт. Процесс алкоголиза можно условно разделить на два метода: высокощелочной и низкощелочной. В высокощелочном методе алкоголиза молярное соотношение основания к мономерным звеньям в цепи поливинилацетата относительно высокое. Напротив, в низкощелочном методе алкоголиза реакционная смесь практически безводна; используется очень низкое молярное соотношение основания — а именно, всего одна седьмая от соотношения, используемого в высокощелочном методе.

Как реакция омыления, так и различные побочные реакции протекают в присутствии воды и расходуют основание, образуя ацетат натрия. В процессе низкощелочного алкоголиза реакционная система по существу безводна, количество потребляемого основания минимально, и, следовательно, образуется очень мало ацетата натрия; таким образом, стадия регенерации ацетата натрия не требуется. В отличие от этого, в процессе высокощелочного алкоголиза образуется значительное количество ацетата натрия в качестве побочного продукта; поэтому в процесс включается специальная стадия для разложения ацетата натрия и регенерации уксусной кислоты.

Основные параметры процесса для обоих методов алкоголиза представлены в таблице 5-2. После стадии алкоголиза материал проходит последующие этапы, включая измельчение, экструзию и сушку, для получения конечного продукта ПВА.

До 1960-х годов мировым стандартом алкоголиза был преимущественно высокощелочной непрерывный алкоголиз с использованием винтовых реакторов; однако в настоящее время большинство крупных мировых производителей перешли на низкощелочной процесс алкоголиза с использованием ленточных реакторов.

В дополнение к двум упомянутым выше методам, технология алкоголиза также включает метод «гранулирования в масляной фазе при низкой щелочности». Этот метод позволяет получать гранулированный ПВА непосредственно в процессе алкоголиза при низкой щелочности, что исключает необходимость последующего этапа измельчения. Метод включает введение в раствор для алкоголиза жидкого парафинового углеводорода, не смешивающегося с метанолом, для облегчения диспергирования ПВА. Конечный продукт получают путем последующей фильтрации, промывки и сушки.

Восстановление Метанол и Уксусная кислота

Отходы, образующиеся в процессе алкоголиза поливинилацетата, состоят преимущественно из метанола и метилацетата, а также небольших количеств воды, ацетата натрия, ацетальдегида и ацетона. Среди этих компонентов наиболее важным является выделение метанола. Кроме того, метилацетат может быть преобразован обратно в уксусную кислоту и метанол; после очистки эти выделенные вещества могут быть использованы повторно. Этот процесс переработки является критически важным фактором снижения удельного расхода сырья в производстве ПВА.

Сравнение процессов производства поливинилового спирта

Обычно существует два основных способа производства ПВА из сырья: первый использует этилен в качестве исходного сырья для синтеза винилацетата, который затем превращается в ПВА. Второй способ использует ацетилен (полученный из карбида кальция или природного газа) в качестве исходного сырья для синтеза винилацетата, который впоследствии превращается в поливиниловый спирт. В настоящее время производители в таких странах, как Япония и США, преимущественно используют метод на основе этилена — а именно, «метод с использованием нефтяного этилена». Каждый из этих трех методов производства имеет свои distinct преимущества и недостатки; сравнительный анализ их соответствующих процессов и характеристик представлен в таблице 5-3.

Веб-сайт: www.elephchem.com

WhatsApp: (+)86 13851435272

Электронная почта: admin@elephchem.com