Vinylacetát (VAC), tiež známy ako vinylacetát alebo vinylacetát, je bezfarebná priehľadná kvapalina pri normálnej teplote a tlaku s molekulárnym vzorcom C4H6O2 a relatívnou molekulovou hmotnosťou 86,9. VAC, ako jeden z najpoužívanejších priemyselných organických surovín na svete, môže generovať deriváty, ako je polyvinylacetátová živica (PVAC), polyvinylalkohol (PVA) a polyakrylonitril (PAN) prostredníctvom samorezačnej alebo kopolymerizácie s inými monomérmi. Tieto deriváty sa široko používajú pri konštrukcii, textíliách, strojových zariadeniach, medicíne a vylepšení pôdy. V dôsledku rýchleho rozvoja terminálového priemyslu v posledných rokoch výroba vinylacetátu preukázala trend rastúceho roka čo rok, pričom celková produkcia vinylacetátu dosiahla v roku 2018 1970 kT. V súčasnosti v dôsledku vplyvu surovín a Procesy, výrobné trasy vinylacetátu zahŕňajú hlavne metódu acetylénu a etylénovú metódu.
1 、 acetylénový proces
V roku 1912 Kanadský F. Klatte, prvýkrát objavil vinylacetát s použitím nadbytočného acetylénu a kyseliny octovej pri atmosférickom tlaku, pri teplotách v rozmedzí od 60 do 100 ℃ a použitím ortuťových solí ako katalyzátorov. V roku 1921 nemecká spoločnosť CEI vyvinula technológiu pre syntézu vinylacetátu z acetylénu a kyseliny octovej. Odvtedy vedci z rôznych krajín neustále optimalizovali proces a podmienky pre syntézu vinylacetátu z acetylénu. V roku 1928 spoločnosť Hoechst Company of Nemecko založila jednotku výroby vinylacetátu s rozmermi 12 kt/a realizovala industrializovanú rozsiahlu výrobu vinylacetátu. Rovnica na výrobu vinylacetátu metódou acetylénu je nasledovná:
Hlavná reakcia:

Vedľajšie účinky:

Metóda acetylénu je rozdelená na metódu fázy kvapalnej fázy a metódu fázy plynu.
Stav fázy reaktantu metódy acetylénovej kvapalnej fázy je kvapalina a reaktor je reaktor s reaktorom so zamiešajúcim zariadením. Vzhľadom na nedostatky metódy kvapalnej fázy, ako je nízka selektivita a mnoho vedľajších produktov, bola táto metóda v súčasnosti nahradená metódou fázy plynu acetylénovej plynnej fázy.
Podľa rôznych zdrojov prípravy acetylénového plynu sa metóda acetylénovej plynnej fázy môže rozdeliť na metódu acetylénu Bordena zo zemného plynu a metódu karbidu acetylénu.
Borden proces používa kyselinu octovú ako adsorbent, čo výrazne zlepšuje mieru využitia acetylénu. Táto procesná trasa je však technicky náročná a vyžaduje vysoké náklady, takže táto metóda využíva výhodu v oblastiach bohatých na zdroje zemného plynu.
Proces Wacker využíva acetylén a kyselinu octovú produkovanú z karbidu vápenatého ako suroviny s použitím katalyzátora s aktívnym uhlím ako nosiča a octanu zinočnatého ako aktívna zložka, aby sa syntetizovala VAC pod atmosférickým tlakom a reakčnou teplotou 170 ~ 230 ℃. Procesná technológia je relatívne jednoduchá a má nízke výrobné náklady, ale existujú nedostatky, ako napríklad ľahká strata aktívnych komponentov katalyzátora, zlá stabilita, vysoká spotreba energie a veľké znečistenie.
2 、 Proces etylénu
Kyselina etylén, kyslík a ľadová kyselina octová sú tri suroviny používané pri syntéze etylénovej syntézy procesu vinylacetátu. Hlavnou aktívnou zložkou katalyzátora je typicky ôsma skupina šľachetný kovový prvok, ktorý reaguje pri určitej reakčnej teplote a tlaku. Po následnom spracovaní sa konečne získa vinylacetát cieľového produktu. Reakčná rovnica je nasledovná:
Hlavná reakcia:

Vedľajšie účinky:

Proces etylénovej fázy bola prvýkrát vyvinutá spoločnosťou Bayer Corporation a bola vložená do priemyselnej výroby na výrobu vinylacetátu v roku 1968. Výrobné linky boli zriadené v spoločnosti Hearst a Bayer Corporation v Nemecku a National Distillers Corporation v Spojených štátoch v Spojených štátoch. Je to hlavne paládium alebo zlato naložené na podpery odolné proti kyseline, ako sú guľôčky silikagélu s polomerom 4 až 5 mm a pridaním určitého množstva octanu draselného, ​​ktoré môžu zlepšiť aktivitu a selektivitu katalyzátora. Proces syntézy vinylacetátu s použitím metódy USI etylénovej fázy je podobný Bayerovej metóde a je rozdelený do dvoch častí: syntéza a destilácia. Proces USI dosiahol priemyselnú aplikáciu v roku 1969. Aktívnymi zložkami katalyzátora sú hlavne paládium a platina a pomocným činidlom je octan draselný, ktorý je podporovaný na nosiči hlinitého. Reakčné podmienky sú relatívne mierne a katalyzátor má dlhú životnosť, ale výťažok priestoru je nízky. V porovnaní s metódou acetylénu sa metóda etylénovej fázy v technológii výrazne zlepšila a katalyzátory použité v metóde etylénu sa neustále zlepšovali aktivity a selektivity. Je však potrebné preskúmať aj mechanizmus reakcie a mechanizmus deaktivácie.
Výroba vinylacetátu pomocou metódy etylénu používa tubulárny reaktor s pevným lôžkom naplneným katalyzátorom. Kŕmny plyn vstupuje do reaktora zhora a keď sa dotýka lôžka katalyzátora, vyskytujú sa katalytické reakcie, aby sa vytvoril vinylacetát cieľového produktu a malé množstvo vedľajšieho oxidu uhličitého. V dôsledku exotermickej povahy reakcie sa do škrupiny reaktora zavádza tlaková voda, aby sa odstránili reakčné teplo pomocou odparovania vody.
V porovnaní s acetylénovou metódou má metóda etylénu charakteristiky kompaktnej štruktúry zariadenia, veľkú výstup, nízku spotrebu energie a nízke znečistenie a jej náklady na produkt sú nižšie ako acetylénové metóda. Kvalita produktu je vynikajúca a situácia korózie nie je vážna. Preto etylénová metóda postupne nahradila acetylénovú metódu po 70. rokoch 20. storočia. Podľa neúplných štatistík sa približne 70% VAC produkovaného etylénovou metódou na svete stalo hlavným prúdom metód výroby VAC.
V súčasnosti je najpokročilejšou technológiou výroby VAC na svete proces skokov BP a Celaneseov procesný proces. V porovnaní s tradičným procesom etylénu s pevným lôžkom, tieto dve procesné technológie významne zlepšili reaktor a katalyzátor v jadre jednotky, čím sa zlepšila hospodárnosť a bezpečnosť prevádzky jednotky.
Celanese vyvinula nový proces s pevným lôžkom na riešenie problémov nerovnomerného distribúcie postele katalyzátora a jednosmernej konverzie s nízkou etylénom v reaktoroch s pevným lôžkom. Reaktor používaný v tomto procese je stále pevným lôžkom, ale do chvostového plynu sa pridali významné vylepšenia katalyzátorského systému a do zadného plynu sa pridali zariadenia na regeneráciu etylénu, čím prekonali nedostatky tradičných procesov s pevným lôžkom. Výťažok vinylacetátu produktu je významne vyšší ako výťažok podobných zariadení. Procesný katalyzátor používa platinu ako hlavnú aktívnu zložku, silikagél ako nosič katalyzátora, citrát sodný ako redukčné činidlo a ďalšie pomocné kovy, ako napríklad prvky lantanidu zriedkavých zemín, ako je praseodymium a neodymium. V porovnaní s tradičnými katalyzátormi sa zlepšuje selektivita, aktivita a výťažok katalyzátora časopriestorom.
Spoločnosť BP AMOCO vyvinula fázový proces fázového plynu s fluidným lôžkom, známy tiež ako proces procesu Leap, a postavil 250 kt/a fluidnú lôžkovú jednotku v trupe v Anglicku. Pomocou tohto procesu na výrobu vinylacetátu môže znížiť výrobné náklady o 30%a výťažok časového času katalyzátora (1858-2744 g/(L · H-1)) je oveľa vyšší ako výťažok v procese pevného lôžka (700 (700 -1200 g/(L · H-1)).
Proces skočenia sa prvýkrát používa fluidný reaktor na posteľ, ktorý má nasledujúce výhody v porovnaní s reaktorom s pevným lôžkom:
1) Vo fluidnom reaktore lôžka je katalyzátor nepretržite a rovnomerne zmiešaný, čím prispieva k rovnomernej difúzii promótora a zabezpečuje rovnomernú koncentráciu promótora v reaktore.
2) Reaktor fluidného lôžka môže nepretržite nahradiť deaktivovaný katalyzátor čerstvým katalyzátorom za prevádzkových podmienok.
3) Reakčná teplota fluidizovaného lôžka je konštantná a minimalizuje deaktiváciu katalyzátora v dôsledku miestneho prehriatia, čím sa rozširuje životnosť katalyzátora.
4) Metóda odstraňovania tepla použitá vo fluidnom reaktore lôžka zjednodušuje štruktúru reaktora a znižuje jeho objem. Inými slovami, na veľké chemické inštalácie sa môže použiť jeden konštrukcia reaktora, čo výrazne zlepší účinnosť stupnice zariadenia.