Vinil acetat (VAC), također poznat kao vinil acetat ili vinil acetat, bezbojna je prozirna tekućina na normalnoj temperaturi i tlaku, s molekularnom formulom C4H6O2 i relativnom molekularnom težinom od 86,9. VAC, kao jedna od najčešće korištenih industrijskih organskih sirovina na svijetu, može generirati derivate kao što su smola polivinil acetata (PVAC), polivinil alkohol (PVA) i poliakrilonitril (PAN) kroz samolimerizaciju ili kopolimerizaciju s drugim monomerima. Ovi se derivati ​​široko koriste u konstrukciji, tekstilu, strojevima, lijekovima i poboljšanju tla. Zbog brzog razvoja terminalne industrije posljednjih godina, proizvodnja vinil acetata pokazala je trend povećanja iz godine u godinu, pri čemu je ukupna proizvodnja vinil acetata dosegla 1970kt u 2018. godini, trenutno zbog utjecaja sirovina i Procesi, proizvodni ruti vinil acetata uglavnom uključuju acetilensku metodu i etilensku metodu.
1 、 Acetilen postupak
Godine 1912. F. Klatte, Kanađanin, prvi je otkrio vinil acetat koristeći višak acetilena i octene kiseline pod atmosferskim tlakom, na temperaturama u rasponu od 60 do 100 ℃, a koristeći živahne soli kao katalizatori. Godine 1921. njemačka CEI tvrtka razvila je tehnologiju za sintezu faze pare vinil acetata iz acetilena i octene kiseline. Od tada, istraživači iz različitih zemalja kontinuirano su optimizirali proces i uvjete za sintezu vinil acetata iz acetilena. Godine 1928. Hoechst Company of Njemačka osnovala je proizvodnu jedinicu za proizvodnju vinil acetata od 12 kt/a, realizirajući industrijaliziranu veliku proizvodnju vinil acetata. Jednadžba za stvaranje vinil acetata acetilenom je sljedeća:
Glavna reakcija:

Nuspojave:

Metoda acetilena podijeljena je u metodu tekuće faze i metodu plinske faze.
Stanje faznog reaktanata metode acetilenske tekuće faze je tekuće, a reaktor je reakcijski spremnik s uređajem za miješanje. Zbog nedostataka metode tekuće faze kao što su niska selektivnost i mnogi nusproizvodi, ova je metoda trenutno zamijenjena metodom acetilenske plinske faze.
Prema različitim izvorima pripreme acetilenskog plina, metoda acetilenske plinske faze može se podijeliti u metodu acetilen bordena prirodnog plina i metodu karbidnog acetilena.
Proces Borden koristi octenu kiselinu kao adsorbent, što uvelike poboljšava brzinu korištenja acetilena. Međutim, ovaj je procesni put tehnički težak i zahtijeva visoke troškove, tako da ova metoda zauzima prednost u područjima koja su bogata resursima prirodnog plina.
Proces Wacker koristi acetilen i octenu kiselinu proizvedenu iz kalcijevog karbida kao sirovine, koristeći katalizator s aktivnim ugljikom kao nosač i cink acetat kao aktivnu komponentu, za sintetiziranje VAC pod atmosferskim tlakom i reakcijskom temperaturom od 170 ~ 230 ℃. Procesna tehnologija je relativno jednostavna i ima niske troškove proizvodnje, ali postoje nedostaci poput jednostavnog gubitka aktivnih komponenti katalizatora, slabe stabilnosti, visoke potrošnje energije i velikog zagađenja.
2 、 Proces etilena
Etilen, kisik i ledena octena kiselina su tri sirovine koje se koriste u sintezi etilena u procesu vinil acetata. Glavna aktivna komponenta katalizatora je obično plemeniti metalni element u osmoj grupi, koji se reagira na određenu reakcijsku temperaturu i tlak. Nakon naknadne obrade, konačno se dobiva ciljani vinil acetat. Jednadžba reakcije je sljedeća:
Glavna reakcija:

Nuspojave:

Proces faze pare etilen prvi je razvio Bayer Corporation i stavljen je u industrijsku proizvodnju za proizvodnju vinil acetata 1968. godine. Proizvodne linije osnovane su u korporaciji Hearst i Bayer u Njemačkoj i Nacionalnoj korporaciji Distillers u Sjedinjenim Državama. Uglavnom je paladij ili zlato opterećen na kiselinskim nosačima, poput zrnca silikagela s polumjerom od 4-5 mm, i dodavanjem određene količine kalijevog acetata, što može poboljšati aktivnost i selektivnost katalizatora. Proces sinteze vinil acetata pomoću metode USI etilen pare sličan je metodi Bayer i podijeljen je u dva dijela: sinteza i destilacija. Proces USI postigao je industrijsku primjenu 1969. godine. Aktivne komponente katalizatora uglavnom su paladij i platina, a pomoćno sredstvo je kalijev acetat, koji je podržan na nosaču glinice. Uvjeti reakcije su relativno blagi i katalizator ima dug radni vijek, ali prinos prostora-vrijeme je nizak. U usporedbi s metodom acetilena, metoda faze etilen pare uvelike se poboljšala u tehnologiji, a katalizatori korišteni u metodi etilena kontinuirano su se poboljšali u aktivnosti i selektivnosti. Međutim, kinetiku reakcije i mehanizam za deaktivaciju još uvijek treba istražiti.
Proizvodnja vinil acetata pomoću etilenske metode koristi reaktor cijevnog fiksnog sloja ispunjenog katalizatorom. Dovodni plin ulazi u reaktor s vrha, a kada kontaktira krevet katalizatora, nastaju katalitičke reakcije koje stvaraju ciljani vinil acetat i malu količinu ugljičnog dioksida nusproizvoda. Zbog egzotermne prirode reakcije, voda pod pritiskom unosi se u stranu školjke reaktora kako bi se uklonila reakcijska toplina pomoću isparavanja vode.
U usporedbi s metodom acetilena, etilenska metoda ima karakteristike kompaktne strukture uređaja, velike izlazne proizvodnje, niske potrošnje energije i niskog zagađenja, a njegov trošak proizvoda je niži od one u metodi acetilena. Kvaliteta proizvoda je superiorna, a situacija korozije nije ozbiljna. Stoga je metoda etilena postupno zamijenila metodu acetilena nakon 1970 -ih. Prema nepotpunim statistikama, oko 70% VAC -a proizvedenog etilenskom metodom u svijetu postalo je glavni tok metoda proizvodnje VAC -a.
Trenutno je najnaprednija tehnologija proizvodnje VAC na svijetu BP -ov LEAP proces i Celaneseov postupak Vantage. U usporedbi s tradicionalnim procesom etilena fiksnog sloja plina, ove dvije procesne tehnologije značajno su poboljšale reaktor i katalizator u jezgri jedinice, poboljšavajući ekonomiju i sigurnost rada jedinice.
Celanese je razvio novi postupak fiksnog kreveta za rješavanje problema neravnomjerne raspodjele kreveta katalizatora i niskog etilena jednosmjerne pretvorbe u reaktorima s fiksnim krevetom. Reaktor koji se koristi u ovom procesu i dalje je fiksni krevet, ali značajna poboljšanja u sustavu katalizatora, a u repnom plinu dodani su uređaji za oporavak etilena, prevladavajući nedostatke tradicionalnih procesa fiksnog kreveta. Prinos vinil acetata proizvoda značajno je veći od sličnih uređaja. Procesni katalizator koristi platinu kao glavnu aktivnu komponentu, silicijski gel kao nosač katalizatora, natrijev citrat kao redukcijsko sredstvo i druge pomoćne metale poput lanthanidnih rijetkih zemaljskih elemenata poput praseodimija i neodimija. U usporedbi s tradicionalnim katalizatorima, poboljšani su selektivnost, aktivnost i prostor-vremenski prinos katalizatora.
BP AMOCO razvio je proces faze fluidiziranog sloja etilen plina, poznat i kao proces LEAP procesa, i izgradio je jedinicu za fluidiziranu sloju od 250 kt/a u Hullu u Engleskoj. Korištenje ovog postupka za proizvodnju vinil acetata može smanjiti troškove proizvodnje za 30%, a prinos prostora katalizatora (1858-2744 g/(l · h-1)) mnogo je veći od onog u procesu fiksnog sloja (700 -1200 g/(l · h-1)).
Proces za skok koristi reaktor fluidiziranog kreveta prvi put, što ima sljedeće prednosti u usporedbi s reaktorom s fiksnim krevetom:
1) U fluidiranom reaktoru, katalizator se kontinuirano i jednolično miješa, pridonoseći na taj način ujednačenu difuziju promotora i osiguravajući ujednačenu koncentraciju promotora u reaktoru.
2) Fluidizirani reaktor kreveta može kontinuirano zamijeniti deaktivirani katalizator svježim katalizatorom u radnim uvjetima.
3) Temperatura reakcije fluidiziranog sloja je konstantna, minimizirajući deaktivaciju katalizatora zbog lokalnog pregrijavanja, proširujući na taj način radni vijek katalizatora.
4) Metoda uklanjanja topline koja se koristi u reaktoru fluidiranog sloja pojednostavljuje strukturu reaktora i smanjuje njegov volumen. Drugim riječima, jedan reaktorski dizajn može se koristiti za kemijske instalacije velikih razmjera, što značajno poboljšava učinkovitost razmjera uređaja.