Vinylacetat (VAc), også kjent som vinylacetat eller vinylacetat, er en fargeløs gjennomsiktig væske ved normal temperatur og trykk, med en molekylformel på C4H6O2 og en relativ molekylvekt på 86,9.VAc, som et av de mest brukte industrielle organiske råvarene i verden, kan generere derivater som polyvinylacetatharpiks (PVAc), polyvinylalkohol (PVA) og polyakrylnitril (PAN) gjennom selvpolymerisering eller kopolymerisering med andre monomerer.Disse derivatene er mye brukt i konstruksjon, tekstiler, maskineri, medisin og jordforbedringsmidler.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 for vinylacetat inkluderer hovedsakelig acetylenmetoden og etylenmetoden.
1, Acetylen-prosess
I 1912 oppdaget F. Klatte, en kanadier, vinylacetat ved å bruke overflødig acetylen og eddiksyre under atmosfærisk trykk, ved temperaturer fra 60 til 100 ℃, og ved å bruke kvikksølvsalter som katalysatorer.I 1921 utviklet det tyske CEI Company en teknologi for dampfasesyntese av vinylacetat fra acetylen og eddiksyre.Siden den gang har forskere fra ulike land kontinuerlig optimert prosessen og betingelsene for syntese av vinylacetat fra acetylen.I 1928 etablerte Hoechst Company of Germany en 12 kt/a vinylacetatproduksjonsenhet, og realiserte industrialisert storskalaproduksjon av vinylacetat.Ligningen for å produsere vinylacetat ved acetylenmetoden er som følger:
Hovedreaksjon:

Bivirkninger:

Acetylenmetoden er delt inn i væskefasemetoden og gassfasemetoden.
Reaktantfasetilstanden til acetylenvæskefasemetoden er flytende, og reaktoren er en reaksjonstank med en røreanordning.På grunn av manglene ved væskefasemetoden som lav selektivitet og mange biprodukter, har denne metoden blitt erstattet av acetylengassfasemetoden for tiden.
I henhold til de forskjellige kildene til acetylengassfremstilling, kan acetylengassfasemetoden deles inn i naturgassacetylen Borden-metoden og karbidacetylen Wacker-metoden.
Borden-prosessen bruker eddiksyre som adsorbent, noe som i stor grad forbedrer utnyttelsesgraden av acetylen.Imidlertid er denne prosessruten teknisk vanskelig og krever høye kostnader, så denne metoden har en fordel i områder rike på naturgassressurser.
Wacker-prosessen bruker acetylen og eddiksyre produsert fra kalsiumkarbid som råmateriale, ved å bruke 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 lett tap av katalysatoraktive komponenter, dårlig stabilitet, høyt energiforbruk og stor forurensning.
2、 Etylenprosess
Etylen, oksygen og iseddik er tre råmaterialer som brukes i etylensyntesen av vinylacetatprosessen.Den viktigste aktive komponenten i katalysatoren er typisk det åttende gruppe edelmetallelementet, som reageres ved en viss reaksjonstemperatur og trykk.Etter påfølgende prosessering oppnås til slutt målproduktet vinylacetat.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 etablert i henholdsvis Hearst og Bayer Corporation i Tyskland og National Distillers Corporation i USA.Det er hovedsakelig palladium eller gull lastet på syrebestandige bærere, slik som silikagelkuler med en radius på 4-5 mm, 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 ligner 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 hjelpemidlet er kaliumacetat, som bæres på en aluminiumoksydbærer.Reaksjonsbetingelsene er relativt milde og katalysatoren har lang levetid, men rom-tid-utbyttet er lavt.Sammenlignet med acetylenmetoden har etylendampfasemetoden blitt kraftig forbedret i teknologi, og katalysatorene som brukes i etylenmetoden har kontinuerlig forbedret aktivitet og selektivitet.Imidlertid må reaksjonskinetikken og deaktiveringsmekanismen fortsatt utforskes.
Produksjonen av vinylacetat ved bruk av etylenmetoden bruker en rørformet reaktor med fast sjikt fylt med katalysator.Mategassen kommer inn i reaktoren fra toppen, og når den kommer i kontakt med katalysatorsjiktet, oppstår katalytiske reaksjoner for å generere målproduktet vinylacetat og en liten mengde biprodukt karbondioksid.På grunn av reaksjonens eksoterme natur introduseres trykksatt vann i skallsiden av reaktoren for å fjerne reaksjonsvarmen ved å bruke fordampning av vann.
Sammenlignet med acetylenmetoden har etylenmetoden egenskapene til kompakt enhetsstruktur, stor produksjon, lavt energiforbruk og lav forurensning, og produktkostnaden er lavere enn 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 etylenmetoden i verden blitt hovedstrømmen av VAc-produksjonsmetoder.
For tiden er den mest avanserte VAc-produksjonsteknologien i verden BPs Leap Process og Celaneses Vantage Process.Sammenlignet med den tradisjonelle gassfase-etylenprosessen med fast sjikt, har disse to prosessteknologiene betydelig forbedret reaktoren og katalysatoren i kjernen av enheten, og forbedret økonomien og sikkerheten til enhetens drift.
Celanese har utviklet en ny Vantage-prosess med fast sjikt for å løse problemene med ujevn katalysatorsjiktfordeling og lav etylen-enveiskonvertering i fastsjiktreaktorer.Reaktoren som brukes i denne prosessen er fortsatt et fast sjikt, men betydelige forbedringer er gjort i katalysatorsystemet, og etylengjenvinningsanordninger er tilsatt i halegassen, og overvinner manglene ved tradisjonelle fastsjiktprosesser.Utbyttet av produktet vinylacetat er betydelig høyere enn for lignende enheter.Prosesskatalysatoren bruker platina som den viktigste aktive komponenten, silikagel som katalysatorbærer, natriumsitrat som et reduksjonsmiddel og andre hjelpemetaller som sjeldne lantanid-elementer som praseodym og neodym.Sammenlignet med tradisjonelle katalysatorer er selektiviteten, aktiviteten og rom-tid-utbyttet til katalysatoren forbedret.
BP Amoco har utviklet en fluidisert sjikt-etylengassfaseprosess, også kjent som Leap Process-prosessen, og har bygget en 250 kt/a fluidisert sjiktenhet i Hull, England.Bruk av denne prosessen til å produsere vinylacetat kan redusere produksjonskostnadene med 30 %, og romtidsutbyttet til katalysatoren (1858-2744 g/(L · h-1)) er mye høyere enn for fastsjiktprosessen (700) -1200 g/(L · h-1)).
LeapProcess-prosessen bruker en fluidisert sjiktreaktor for første gang, som har følgende fordeler sammenlignet med en fast sjiktreaktor:
1) I en fluidisert sjiktreaktor blandes katalysatoren kontinuerlig og jevnt, og bidrar derved til jevn diffusjon av promoteren og sikrer en jevn konsentrasjon av promoteren i reaktoren.
2) Reaktoren med fluidisert sjikt kan kontinuerlig erstatte den deaktiverte katalysatoren med fersk katalysator under driftsbetingelser.
3) Reaksjonstemperaturen i fluidisert sjikt er konstant, noe som minimerer deaktivering av katalysator på grunn av lokal overoppheting, og forlenger derved levetiden til katalysatoren.
4) Varmefjerningsmetoden som brukes i fluidisert sjiktreaktoren forenkler reaktorstrukturen og reduserer volumet.Med andre ord, en enkelt reaktordesign kan brukes for storskala kjemiske installasjoner, noe som betydelig forbedrer skalaeffektiviteten til enheten.