(1)哈爾康法合成醋酸乙烯 20世紀(jì)80年代初,美國哈爾康(Halcon)公司開發(fā)了以醋酸甲酯為原料的合成氣路線,其主要步驟是醋酸甲酯和CO反應(yīng)生成醋酐,再氫解生成亞乙基二乙酸酯(EDDA),經(jīng)熱裂解生成醋酸乙烯和醋酸。醋酸甲酯是醋酸乙烯的下游產(chǎn)品聚乙烯醇(PVA)生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物,合成氣是化肥廠生產(chǎn)化肥的原料,一者來源均比較豐富。這種工藝生產(chǎn)成本與乙烯法相比相對較高,所以尚未有工業(yè)化生產(chǎn)的報道,但卻具有較大的發(fā)展?jié)摿?,隨著石油和天然氣資源的逐年減少,尤其是當(dāng)乙烯價格上浮到一定程度,或者碳一化學(xué)進(jìn)一步發(fā)展時,該工藝就有可能實現(xiàn)工業(yè)化。
哈爾康法合成醋酸乙烯主要分以下三步:
① 甲醇與醋酸酯化生產(chǎn)醋酸甲酯
CH3OH+CH3COOH → CH3COOCH3+H2O
② 醋酸甲酯與CO、H2合成二醋酸亞乙酯
2CH3COOCH3+2CO+H2 → CH3CH(OOCCH3)2+CH3COOH
③ 二醋酸亞乙酯裂解生產(chǎn)醋酸乙烯
CH3CH(OOCCH3)2 → CH3COOCH=CH2+CH3COOH
總反應(yīng)為: 2CH3OH+2CO+H2 → CH3COOCH=CH2+2H2O
甲醇可用合成氣制得,因此上述反應(yīng)可改寫為:
4CO+5H2 → CH3COOCH=CH2+2H2O
第一步反應(yīng)也可以認(rèn)為是在甲醇和一氧化碳合成醋酸以后,再與甲醇酯化生成醋酸甲酯,以銠為催化劑。第二步反應(yīng)是醋酸甲酯的氫甲?;肦hCl3為催化劑,并用β-皮考啉和碘甲烷作為助催化劑,一氧化碳的引入是整個工藝的關(guān)鍵。第三步反應(yīng)是二醋酸亞乙酯裂解為醋酸乙烯,用苯磺酸作催化劑,該反應(yīng)為液相反應(yīng),溫度約170℃。
(2)以甲醇為原料制備醋酸乙烯 三菱氣體化學(xué)公司還報道了用甲醇生產(chǎn)醋酸乙烯的方法。反應(yīng)過程包括甲醇?xì)浼柞;纱姿峒柞?,副產(chǎn)物有乙醛、乙醇、醋酸二甲酯。醋酸甲酯羰基化生成醋酐,醋酐與乙醛和醋酸二甲酯化合生成二醋酸亞乙酯。二醋酸亞乙酯熱分解成醋酸乙烯和醋酸。
北京化工大學(xué)發(fā)明了甲醇與合成氣制備醋酸乙烯的新工藝,其基本反應(yīng)原理為,先進(jìn)行醋酸甲酯的合成,再通過羰基化生成醋酸乙烯,整個合成工藝過程是分兩步來完成的,第一步由醋酸甲酯氫甲酰化生成二醋酸亞乙酯;第二步由二醋酸亞乙酯裂解為醋酸和醋酸乙烯。設(shè)備主要包括氫甲酰化反應(yīng)器及裂解爐,醋酸乙烯精餾塔等。此新的工藝可以以煤為基本原料,合成甲醇后進(jìn)一步合成醋酸乙烯,從工藝過程上避開了電石這個高能耗的生產(chǎn)環(huán)節(jié),可以節(jié)約能耗,對合理利用資源保護(hù)生態(tài)環(huán)境起了很重要的作用。新工藝的研究成功,對實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
(3)二醋酸乙二醇酯熱解法 此法也是哈爾康公司發(fā)展起來的生產(chǎn)乙二醇的一個鄰近工藝。乙烯乙?;啥姿嵋叶减?,可水解生產(chǎn)乙二醇,也可熱解生成醋酸乙烯。
CH3COOCH2CH2OCOCH3 → CH2=CHOCOCH3+CH3COOH
(4)醋酐還原脫水法 三菱氣體化學(xué)公司報道用醋酐還原脫水制醋酸乙烯。
CH3CO—O—COCH3+H2 → CH2=CHOCOCH3+H2O
(5)以乙烷為主要原料生產(chǎn)醋酸和醋酸乙烯 有專利報道了以乙烷為主要原料生產(chǎn)醋酸和醋酸乙烯的整合過程。包括以下步驟:在催化劑存在下乙烷與氧反應(yīng)生成乙烯和一些醋酸,乙烯的第一部分在催化劑存在下與氧反應(yīng)生成醋酸,乙烯的第二部分與凈化的醋酸在催化劑存在下反應(yīng)生成醋酸乙烯。