Vinylacetat (VAC), også kjent som vinylacetat eller vinylacetat, er en fargeløs gjennomsiktig væske ved normal temperatur og trykk, med en molekylær formel C4H6O2 og en relativ molekylvekt på 86,9. Vac, som en av de mest brukte industrielle organiske råvarer i verden, kan generere derivater som polyvinylacetatharpiks (PVAC), polyvinylalkohol (PVA) og polyakrylonitril (PAN) gjennom selvpolymerisering eller kopolymerisering med andre monomerer. Disse derivatene er mye brukt i konstruksjon, tekstiler, maskiner, medisin og jordforbedrings. På grunn av den raske utviklingen av terminalindustrien de siste årene, har produksjonen av vinylacetat vist en trend med å øke år for år, med den totale produksjonen av vinylacetat som nådde 1970kt i 2018. For tiden, på grunn av påvirkning av råvarer og Prosesser, produksjonsrutene til vinylacetat inkluderer hovedsakelig acetylenmetode og etylenmetode.
1 、 Acetylenprosess
I 1912 oppdaget F. Klatte, en kanadisk, først vinylacetat ved bruk av overflødig acetylen og eddiksyre under atmosfæretrykk, ved temperaturer fra 60 til 100 ℃, og ved bruk av kvikksølvsalter som katalysatorer. I 1921 utviklet det tyske CEI -selskapet en teknologi for dampfasesyntese av vinylacetat fra acetylen og eddiksyre. Siden den gang har forskere fra forskjellige land kontinuerlig optimalisert prosessen og betingelsene for syntese av vinylacetat fra acetylen. I 1928 etablerte Hoechst Company of Tyskland en 12 kt/en vinylacetatproduksjonsenhet, og innså industrialisert storstilt produksjon av vinylacetat. Ligningen for å produsere vinylacetat ved acetylenmetoden er som følger:
Hovedreaksjon:

Bivirkninger:

Acetylenmetode er delt inn i væskefasemetode og gassfasemetode.
Reaktantfasetilstanden til den acetylen væskefasemetoden er flytende, og reaktoren er en reaksjonstank med en omrørende enhet. På grunn av manglene ved væskefasemetode som lav selektivitet og mange biprodukter, har denne metoden blitt erstattet av acetylengassfasemetode for tiden.
I henhold til de forskjellige kildene til acetylengassforberedelse, kan acetylengassfasemetoden deles inn i naturgassacetylen Borden -metoden og karbid -acetylenvakersmetoden.
Borden -prosessen bruker eddiksyre som adsorbent, noe som forbedrer brukshastigheten til acetylen. Imidlertid er denne prosessveien teknisk vanskelig og krever høye kostnader, så denne metoden opptar en fordel i områder som er rik på naturgassressurser.
Wacker -prosessen bruker acetylen og eddiksyre produsert fra kalsiumkarbid som råvarer, ved bruk av en katalysator med aktivert karbon som bærer og sinkacetat som aktiv komponent, for å syntetisere VAC under atmosfærisk trykk og reaksjonstemperatur på 170 ~ 230 ℃. Prosessteknologien er relativt enkel og har lave produksjonskostnader, men det er mangler som enkelt tap av katalysatoraktive komponenter, dårlig stabilitet, høyt energiforbruk og stor forurensning.
2 、 Etylenprosess
Etylen, oksygen og iseddik er tre råvarer som brukes i etylensyntesen av vinylacetatprosess. Den viktigste aktive komponenten i katalysatoren er typisk det åttende gruppen edle metallelement, som reagerte ved en viss reaksjonstemperatur og trykk. Etter påfølgende prosessering oppnås endelig målproduktvinylacetatet. Reaksjonsligningen er som følger:
Hovedreaksjon:

Bivirkninger:

Etylendampfaseprosessen ble først utviklet av Bayer Corporation og ble satt i industriell produksjon for produksjon av vinylacetat i 1968. Produksjonslinjer ble opprettet i henholdsvis Hearst og Bayer Corporation i Tyskland og National Distillers Corporation i USA. Det er hovedsakelig palladium eller gull belastet på syrebestandige støtter, for eksempel silikagelperler med en radius på 4-5mm, og tilsetning av en viss mengde kaliumacetat, som kan forbedre aktiviteten og selektiviteten til katalysatoren. Prosessen for syntese av vinylacetat ved bruk av etylendampfase USI -metoden er lik Bayer -metoden, og er delt inn i to deler: syntese og destillasjon. USI -prosessen oppnådde industriell anvendelse i 1969. De aktive komponentene i katalysatoren er hovedsakelig palladium og platina, og hjelpemiddelet er kaliumacetat, som støttes på en aluminiumoksyd. Reaksjonsbetingelsene er relativt milde og katalysatoren har en lang levetid, men romtidsutbyttet er lavt. Sammenlignet med acetylenmetoden har metoden etylendampfase forbedret seg i teknologi, og katalysatorene som ble brukt i etylenmetoden har kontinuerlig forbedret seg i aktivitet og selektivitet. Imidlertid må reaksjonskinetikken og deaktiveringsmekanismen fortsatt utforskes.
Produksjonen av vinylacetat ved bruk av etylenmetoden bruker en rørformet fast bed -reaktor fylt med katalysator. Fôrgassen kommer inn i reaktoren fra toppen, og når den kontakter katalysatorbedet, oppstår katalytiske reaksjoner for å generere målproduktvinylacetatet og en liten mengde biprodukt karbondioksid. På grunn av reaksjonens eksotermiske natur, blir trykkvann introdusert i skallsiden av reaktoren for å fjerne reaksjonsvarmen ved å bruke fordampningen av vann.
Sammenlignet med acetylenmetoden har etylenmetoden egenskapene til kompakt enhetsstruktur, stor utgang, lavt energiforbruk og lav forurensning, og produktkostnadene er lavere enn for acetylenmetoden. Produktkvaliteten er overlegen, og korrosjonssituasjonen er ikke alvorlig. Derfor erstattet etylenmetoden gradvis acetylenmetoden etter 1970 -tallet. I følge ufullstendig statistikk har omtrent 70% av VAC produsert ved etylenmetode i verden blitt mainstream for VAC -produksjonsmetoder.
For øyeblikket er den mest avanserte VAC -produksjonsteknologien i verden BPs Leap -prosess og Celaneses utsiktsprosess. Sammenlignet med den tradisjonelle etylenprosessen for fast sengegassfase, har disse to prosessteknologiene forbedret reaktoren og katalysatoren betydelig i kjernen av enheten, noe som forbedrer økonomien og sikkerheten ved enhetsdrift.
Celanese har utviklet en ny utsiktsprosess for fast seng for å løse problemene med ujevn katalysatorbeddistribusjon og lav etylen enveis konvertering i faste sengreaktorer. Reaktoren som brukes i denne prosessen er fremdeles en fast seng, men det er gjort betydelige forbedringer i katalysatorsystemet, og etylengjenvinningsenheter er lagt til i halegassen, og overvinner manglene ved tradisjonelle faste sengeprosesser. Utbyttet av produktvinylacetatet er betydelig høyere enn for lignende enheter. Prosesskatalysatoren bruker platina som den viktigste aktive komponenten, silikagel som katalysatorbærer, natriumcitrat som et reduksjonsmiddel og andre hjelpemetaller som lanthanid sjeldne jordelementer som praseodym og neodym. Sammenlignet med tradisjonelle katalysatorer forbedres selektiviteten, aktiviteten og romtidsutbyttet av katalysatoren.
BP Amoco har utviklet en fluidisert etylengassfaseprosess, også kjent som LEAP -prosessprosessen, og har bygget en 250 kt/en fluidisert sengenhet i Hull, England. Å bruke denne prosessen for å produsere vinylacetat kan redusere produksjonskostnaden med 30%, og romtidsutbyttet til katalysatoren (1858-2744 g/(L · H-1)) er mye høyere enn for den faste sengprosessen (700 -1200 g/(L · H-1)).
Leapprocess -prosessen bruker en fluidisert sengreaktor for første gang, som har følgende fordeler sammenlignet med en fast sengreaktor:
1) I en fluidisert sengreaktor blandes katalysatoren kontinuerlig og jevn blandet, og bidrar dermed til den ensartede diffusjonen av promotoren og sikrer en jevn konsentrasjon av promotoren i reaktoren.
2) Den fluidiserte sengreaktoren kan kontinuerlig erstatte den deaktiverte katalysatoren med fersk katalysator under driftsforhold.
3) Den fluidiserte sengreaksjonstemperaturen er konstant, og minimerer katalysatordeaktivering på grunn av lokal overoppheting, og forlenger dermed katalysatorens levetid.
4) Varmefjerningsmetoden som brukes i den fluidiserte sengreaktoren forenkler reaktorstrukturen og reduserer volumet. Med andre ord, en enkelt reaktordesign kan brukes til kjemiske installasjoner i stor skala, noe som forbedrer enhetenes skalaeffektivitet betydelig.