Vinil acetat (VAc), poznat i kao vinil acetat ili vinil acetat, bezbojna je prozirna tekućina pri normalnoj temperaturi i tlaku, s molekularnom formulom C4H6O2 i relativnom molekularnom težinom od 86,9.VAc, kao jedna od najčešće korištenih industrijskih organskih sirovina u svijetu, može generirati derivate kao što su polivinil acetatna smola (PVAc), polivinil alkohol (PVA) i poliakrilonitril (PAN) samopolimerizacijom ili kopolimerizacijom s drugim monomerima.Ovi se derivati ​​široko koriste u građevinarstvu, tekstilu, strojevima, medicini i poboljšivačima tla.Zbog brzog razvoja industrije terminala posljednjih godina, proizvodnja vinil acetata pokazuje trend povećanja iz godine u godinu, pri čemu je ukupna proizvodnja vinil acetata dosegnula 1970kt u 2018. Trenutačno, zbog utjecaja sirovina i procesima, putevi proizvodnje vinil acetata uglavnom uključuju acetilensku metodu i etilensku metodu.
1、Acetilenski postupak
Godine 1912. Kanađanin F. Klatte prvi je otkrio vinil acetat koristeći višak acetilena i octene kiseline pod atmosferskim tlakom, na temperaturama u rasponu od 60 do 100 ℃, i koristeći soli žive kao katalizatore.Godine 1921. njemačka tvrtka CEI razvila je tehnologiju za sintezu vinil acetata iz acetilena i octene kiseline u parnoj fazi.Od tada su istraživači iz raznih zemalja kontinuirano optimizirali proces i uvjete za sintezu vinil acetata iz acetilena.Godine 1928. tvrtka Hoechst iz Njemačke uspostavila je jedinicu za proizvodnju vinil acetata od 12 kt/a, ostvarujući industrijaliziranu veliku proizvodnju vinil acetata.Jednadžba za proizvodnju vinil acetata acetilenskom metodom je sljedeća:
Glavna reakcija:

Nuspojave:

Acetilenska metoda se dijeli na metodu tekuće faze i metodu plinske faze.
Fazno stanje reaktanta metode acetilenske tekuće faze je tekuće, a reaktor je reakcijski spremnik s uređajem za miješanje.Zbog nedostataka metode tekuće faze kao što je niska selektivnost i mnogo nusproizvoda, ova metoda je trenutno zamijenjena metodom acetilenske plinovite faze.
Prema različitim izvorima pripreme plinovitog acetilena, metoda plinske faze acetilena može se podijeliti na metodu prirodnog plina acetilen Borden i metodu karbidnog acetilena Wacker.
Bordenov proces koristi octenu kiselinu kao adsorbent, što uvelike poboljšava stopu iskorištenja acetilena.Međutim, ovaj procesni put je tehnički težak i zahtijeva visoke troškove, pa ova metoda ima prednost u područjima bogatim prirodnim plinom.
Wackerov proces koristi acetilen i octenu kiselinu proizvedenu iz kalcijevog karbida kao sirovine, korištenjem katalizatora s aktivnim ugljenom kao nosačem i cinkovim acetatom kao aktivnom komponentom, za sintezu VAc pod atmosferskim tlakom i reakcijskom temperaturom od 170~230 ℃.Tehnologija procesa je relativno jednostavna i ima niske proizvodne troškove, ali ima nedostatke kao što su lak gubitak aktivnih komponenti katalizatora, slaba stabilnost, velika potrošnja energije i veliko zagađenje.
2、etilenski postupak
Etilen, kisik i ledena octena kiselina tri su sirovine koje se koriste u procesu sinteze etilena vinil acetata.Glavna aktivna komponenta katalizatora tipično je element plemenitog metala osme skupine, koji reagira pri određenoj reakcijskoj temperaturi i tlaku.Nakon naknadne obrade konačno se dobiva ciljni proizvod vinil acetat.Jednadžba reakcije je sljedeća:
Glavna reakcija:

Nuspojave:

Proces parne faze etilena prvi je razvio Bayer Corporation i stavljen je u industrijsku proizvodnju za proizvodnju vinil acetata 1968. Proizvodne linije su uspostavljene u Hearstu i Bayer Corporation u Njemačkoj odnosno National Distillers Corporation u Sjedinjenim Državama.To je uglavnom paladij ili zlato naneseno na nosače otporne na kiseline, kao što su kuglice silikagela s radijusom od 4-5 mm, i dodatak određene količine kalij acetata, koji može poboljšati aktivnost i selektivnost katalizatora.Proces sinteze vinil acetata USI metodom parne faze etilena sličan je Bayerovoj metodi, a podijeljen je na dva dijela: sintezu i destilaciju.USI proces je postigao industrijsku primjenu 1969. Aktivne komponente katalizatora su uglavnom paladij i platina, a pomoćno sredstvo je kalij acetat, koji je na nosaču aluminijevog oksida.Uvjeti reakcije su relativno blagi i katalizator ima dug radni vijek, ali prostorno-vremenski prinos je nizak.U usporedbi s acetilenskom metodom, metoda parne faze etilena uvelike je poboljšana u tehnologiji, a katalizatori korišteni u etilenskoj metodi kontinuirano su poboljšavali aktivnost i selektivnost.Međutim, kinetiku reakcije i mehanizam deaktivacije tek treba istražiti.
Proizvodnja vinil acetata pomoću etilenske metode koristi cjevasti reaktor s fiksnim slojem napunjen katalizatorom.Ulazni plin ulazi u reaktor s vrha, a kada dođe u kontakt s slojem katalizatora, dolazi do katalitičkih reakcija koje stvaraju ciljni produkt vinil acetat i malu količinu nusprodukta ugljičnog dioksida.Zbog egzotermne prirode reakcije, voda pod tlakom se uvodi u ljusku reaktora kako bi se uklonila reakcijska toplina korištenjem isparavanja vode.
U usporedbi s acetilenskom metodom, etilenska metoda ima karakteristike kompaktne strukture uređaja, velikog učinka, niske potrošnje energije i niskog zagađenja, a cijena proizvoda niža je od one kod acetilenske metode.Kvaliteta proizvoda je vrhunska, a situacija s korozijom nije ozbiljna.Stoga je etilenska metoda postupno zamijenila acetilensku metodu nakon 1970-ih.Prema nepotpunim statistikama, oko 70% VAc proizvedenog etilenskom metodom u svijetu postalo je glavna metoda proizvodnje VAc.
Trenutačno najnaprednija tehnologija proizvodnje VAc na svijetu je BP-ov Leap Process i Celaneseov Vantage Process.U usporedbi s tradicionalnim postupkom etilena plinske faze s fiksnim slojem, ove dvije procesne tehnologije značajno su poboljšale reaktor i katalizator u središtu jedinice, poboljšavajući ekonomičnost i sigurnost rada jedinice.
Celanese je razvio novi Vantage postupak s fiksnim slojem za rješavanje problema neravnomjerne raspodjele sloja katalizatora i niske jednosmjerne konverzije etilena u reaktorima s fiksnim slojem.Reaktor koji se koristi u ovom procesu je još uvijek s fiksnim slojem, ali su napravljena značajna poboljšanja u sustavu katalizatora, a dodani su uređaji za rekuperaciju etilena u otpadnom plinu, prevladavajući nedostatke tradicionalnih procesa s fiksnim slojem.Prinos produkta vinil acetata znatno je veći nego kod sličnih uređaja.Procesni katalizator koristi platinu kao glavnu aktivnu komponentu, silikagel kao nosač katalizatora, natrijev citrat kao redukcijsko sredstvo i druge pomoćne metale kao što su lantanoidni elementi rijetke zemlje kao što su praseodim i neodim.U usporedbi s tradicionalnim katalizatorima, selektivnost, aktivnost i prostorno-vremenski prinos katalizatora su poboljšani.
BP Amoco je razvio proces plinovite faze etilena u fluidiziranom sloju, također poznat kao Leap Process proces, i izgradio jedinicu s fluidiziranim slojem od 250 kt/a u Hullu, Engleska.Korištenje ovog procesa za proizvodnju vinil acetata može smanjiti proizvodne troškove za 30%, a prostorno-vremenski prinos katalizatora (1858-2744 g/(L · h-1)) mnogo je veći nego kod postupka s fiksnim slojem (700 -1200 g/(L · h-1)).
Proces LeapProcess po prvi put koristi reaktor s fluidiziranim slojem, koji ima sljedeće prednosti u usporedbi s reaktorom s fiksnim slojem:
1) U reaktoru s fluidiziranim slojem, katalizator se kontinuirano i jednoliko miješa, čime se pridonosi ravnomjernoj difuziji promotora i osigurava jednolika koncentracija promotora u reaktoru.
2) Reaktor s fluidiziranim slojem može kontinuirano zamjenjivati ​​deaktivirani katalizator svježim katalizatorom u radnim uvjetima.
3) Reakcijska temperatura fluidiziranog sloja je konstantna, minimizirajući deaktivaciju katalizatora zbog lokalnog pregrijavanja, čime se produljuje životni vijek katalizatora.
4) Metoda odvođenja topline koja se koristi u reaktoru s fluidiziranim slojem pojednostavljuje strukturu reaktora i smanjuje njegov volumen.Drugim riječima, jedan dizajn reaktora može se koristiti za velike kemijske instalacije, značajno poboljšavajući učinkovitost uređaja.