Profilo tecnologico: butil acrilato da acido acrilico e butanolo

1 febbraio 2021 | Da Intratec Solutions LLC

Questo articolo si basa su "Produzione di butil acrilato da acido acrilico e butanolo – Analisi dei costi", un rapporto pubblicato da Intratec. Può essere trovato all'indirizzo: www.intratec.us/analysis/butyl-acrylate-production-cost.

L'acrilato di butile, l'estere butilico dell'acido acrilico, è tra gli acrilati più importanti a livello industriale (insieme al metil acrilato e all'etil acrilato). L'uso principale del butil acrilato è nella produzione di polimeri acrilici e nella produzione di copolimeri con polietilene. Viene utilizzato anche nella formulazione di vernici, sigillanti, prodotti per la pulizia e adesivi, nonché in tensioattivi anfoteri, resine acquose, agenti antiossidanti, elastomeri e dispersioni per tessuti e carta.

L'acrilato di butile può essere prodotto da diverse reazioni che coinvolgono acetilene, alcol 1-butilico, monossido di carbonio, nichel carbonile e acido cloridrico tra altri prodotti chimici. Su scala industriale, l'acrilato di butile viene prodotto da acido acrilico e butanolo di grado estere, tipicamente in impianti integrati con impianti di acido acrilico.

La presente analisi discute un processo industriale per la produzione di butil acrilato. Il processo comprende due sezioni principali: (1) esterificazione; e (2) purificazione (Figura 1).

Figura 1. Il diagramma rappresenta un processo per la produzione di butil acrilato tramite esterificazione convenzionale

Esterificazione. Al sistema di reazione vengono alimentati acido acrilico, un piccolo eccesso di butanolo e acido p-toluensolfonico come catalizzatore. Il reattore di esterificazione è collegato ad un sistema di distillazione per la rimozione continua dell'acqua dal mezzo del reattore. Ciò migliora la cinetica di reazione e sposta la reazione verso la formazione di esteri. I composti organici recuperati nei fondi vengono riciclati al reattore di esterificazione, mentre l'acqua viene utilizzata come solvente per l'estrazione del catalizzatore.

Purificazione. L'acqua recuperata viene alimentata ad una colonna di estrazione del catalizzatore per separare il catalizzatore dal prodotto di reazione precedentemente raffreddato estratto dal secondo reattore. Il flusso di catalizzatore viene riciclato al reattore di esterificazione. Il prodotto grezzo viene alimentato ad una colonna di lavaggio, dove i residui di acido acrilico e catalizzatore vengono neutralizzati con una soluzione caustica e separati dal prodotto grezzo come flusso di fondo della colonna. Il flusso superiore viene distillato per recuperare butanolo, che viene inviato a monte alla colonna di distillazione di disidratazione. Nell'ultima fase di purificazione, una colonna separa i rifiuti organici pesanti residui dal flusso di butilacrilato grezzo, producendo butilacrilato di elevata purezza come testa della colonna. Il materiale organico pesante viene diretto al reattore di decomposizione, dove l'acrilato di butile extra viene recuperato mediante la reazione catalitica dei sottoprodotti pesanti.

L'acrilato di butile è costituito principalmente da acido acrilico e butanolo, in una varietà di processi di produzione che differiscono a seconda della fonte delle materie prime. In questo contesto, le tipiche vie di produzione dell'acrilato di butile si basano sulla produzione di acido acrilico, principalmente tramite l'ossidazione del propilene e, in misura minore, sulla carbonilazione ossidativa dell'etilene (Figura 2).

Figura 2. Esistono diversi percorsi di produzione per il butil acrilato

Il costo operativo totale (materie prime, servizi pubblici, costi fissi e costi di ammortamento) stimato per la produzione di butilacrilato era di circa 1.400 dollari per tonnellata di butilacrilato nel primo trimestre del 2017. L'analisi si basava su un impianto costruito negli Stati Uniti con la capacità di produrre 150.000 tonnellate all'anno di butil acrilato.

A cura di Scott Jenkins

Nota dell'editore: il contenuto di questa rubrica è fornito da Intratec Solutions LLC (Houston; www.intratec.us) e curato da Chemical Engineering. Le analisi e i modelli presentati sono preparati sulla base di informazioni disponibili al pubblico e non riservate. Il contenuto rappresenta esclusivamente le opinioni di Intratec. Maggiori informazioni sulla metodologia per la preparazione dell'analisi possono essere trovate, insieme ai termini di utilizzo, su www.intratec.us/che.