Vinil acetat (VAc), znan tudi kot vinil acetat ali vinil acetat, je pri normalni temperaturi in tlaku brezbarvna prozorna tekočina z molekulsko formulo C4H6O2 in relativno molekulsko maso 86,9. VAc, kot ena najpogosteje uporabljenih industrijskih organskih surovin na svetu, lahko s samopolimerizacijo ali kopolimerizacijo z drugimi monomeri ustvari derivate, kot so polivinil acetatna smola (PVAc), polivinil alkohol (PVA) in poliakrilonitril (PAN). Ti derivati ​​se pogosto uporabljajo v gradbeništvu, tekstilni industriji, strojništvu, medicini in izboljševalcih tal. Zaradi hitrega razvoja terminalne industrije v zadnjih letih se proizvodnja vinil acetata iz leta v leto povečuje, skupna proizvodnja vinil acetata pa je leta 2018 dosegla 1970 kt. Trenutno zaradi vpliva surovin in postopkov proizvodne poti vinil acetata vključujejo predvsem acetilensko in etilensko metodo.
1. Postopek z acetilenom
Leta 1912 je Kanadčan F. Klatte prvi odkril vinil acetat z uporabo presežka acetilena in ocetne kisline pod atmosferskim tlakom, pri temperaturah od 60 do 100 ℃, ter z uporabo živosrebrnih soli kot katalizatorjev. Leta 1921 je nemško podjetje CEI razvilo tehnologijo za sintezo vinil acetata iz acetilena in ocetne kisline v parni fazi. Od takrat raziskovalci iz različnih držav nenehno optimizirajo postopek in pogoje za sintezo vinil acetata iz acetilena. Leta 1928 je nemško podjetje Hoechst vzpostavilo proizvodno enoto vinil acetata z zmogljivostjo 12 kt/a in s tem uresničilo industrializirano obsežno proizvodnjo vinil acetata. Enačba za proizvodnjo vinil acetata z acetilensko metodo je naslednja:
Glavna reakcija:

Stranski učinki:

Acetilenska metoda se deli na tekočofazno in plinofazno metodo.
Reaktantna faza metode s tekočo fazo acetilena je tekočina, reaktor pa je reakcijska posoda z mešalno napravo. Zaradi pomanjkljivosti metode s tekočo fazo, kot sta nizka selektivnost in številni stranski produkti, je to metodo trenutno nadomestila metoda s plinsko fazo acetilena.
Glede na različne vire priprave acetilena lahko metodo acetilena v plinski fazi razdelimo na metodo Borden z acetilenom iz zemeljskega plina in metodo Wacker z acetilenom iz karbida.
Bordenov postopek uporablja ocetno kislino kot adsorbent, kar močno izboljša stopnjo izkoriščenosti acetilena. Vendar je ta postopek tehnično zahteven in zahteva visoke stroške, zato ima ta metoda prednost na območjih, bogatih z viri zemeljskega plina.
Wackerjev postopek uporablja acetilen in ocetno kislino, proizvedeno iz kalcijevega karbida, kot surovini, pri čemer se uporablja katalizator z aktivnim ogljem kot nosilcem in cinkovim acetatom kot aktivno komponento za sintezo VAc pri atmosferskem tlaku in reakcijski temperaturi 170–230 ℃. Procesna tehnologija je relativno preprosta in ima nizke proizvodne stroške, vendar obstajajo pomanjkljivosti, kot so enostavna izguba aktivnih komponent katalizatorja, slaba stabilnost, visoka poraba energije in veliko onesnaženje.
2. Postopek z etilenom
Etilen, kisik in ledena ocetna kislina so tri surovine, ki se uporabljajo v postopku sinteze etilena in vinil acetata. Glavna aktivna komponenta katalizatorja je običajno plemenita kovina osme skupine, ki reagira pri določeni reakcijski temperaturi in tlaku. Po nadaljnji obdelavi se končno dobi ciljni produkt vinil acetat. Reakcijska enačba je naslednja:
Glavna reakcija:

Stranski učinki:

Postopek etilenske parne faze je prvi razvilo podjetje Bayer Corporation in je bil leta 1968 uveden v industrijsko proizvodnjo za proizvodnjo vinil acetata. Proizvodne linije so bile vzpostavljene v podjetju Hearst in Bayer Corporation v Nemčiji oziroma v podjetju National Distillers Corporation v Združenih državah Amerike. Gre predvsem za paladij ali zlato, nanešeno na kislinsko odporne nosilce, kot so silikagelne kroglice s polmerom 4-5 mm, in dodatek določene količine kalijevega acetata, kar lahko izboljša aktivnost in selektivnost katalizatorja. Postopek sinteze vinil acetata z uporabo metode USI etilenske parne faze je podoben Bayerjevi metodi in je razdeljen na dva dela: sintezo in destilacijo. Postopek USI je dosegel industrijsko uporabo leta 1969. Aktivni komponenti katalizatorja sta predvsem paladij in platina, pomožno sredstvo pa kalijev acetat, ki je nanesen na aluminijev nosilni oksid. Reakcijski pogoji so relativno blagi in katalizator ima dolgo življenjsko dobo, vendar je prostorsko-časovni izkoristek nizek. V primerjavi z acetilensko metodo se je metoda z etilensko parno fazo tehnološko močno izboljšala, aktivnost in selektivnost katalizatorjev, ki se uporabljajo pri etilenski metodi, pa se nenehno izboljšujeta. Vendar pa je treba reakcijsko kinetiko in mehanizem deaktivacije še raziskati.
Proizvodnja vinil acetata z etilensko metodo uporablja cevni reaktor s fiksnim slojem, napolnjen s katalizatorjem. Dovodni plin vstopa v reaktor od zgoraj in ko pride v stik s slojem katalizatorja, pride do katalitičnih reakcij, pri katerih nastane ciljni produkt vinil acetat in majhna količina stranskega produkta ogljikovega dioksida. Zaradi eksotermne narave reakcije se v lupino reaktorja dovaja voda pod tlakom, ki odvaja reakcijsko toploto z uparjanjem vode.
V primerjavi z acetilensko metodo ima etilenska metoda značilnosti kompaktne strukture naprave, velikega izhoda, nizke porabe energije in nizkega onesnaževanja, stroški izdelka pa so nižji od stroškov acetilenske metode. Kakovost izdelka je boljša, korozijska situacija pa ni resna. Zato je etilenska metoda po sedemdesetih letih prejšnjega stoletja postopoma nadomestila acetilensko metodo. Po nepopolnih statističnih podatkih je približno 70 % VAc, proizvedenega z etilensko metodo na svetu, postalo glavna metoda proizvodnje VAc.
Trenutno sta najnaprednejši tehnologiji proizvodnje VAc na svetu BP-jev Leap proces in Celanesejev Vantage proces. V primerjavi s tradicionalnim plinskofaznim postopkom proizvodnje etilena s fiksnim slojem sta ti dve procesni tehnologiji znatno izboljšali reaktor in katalizator v jedru enote, s čimer sta se izboljšali ekonomičnost in varnost delovanja enote.
Celanese je razvil nov postopek Vantage s fiksnim slojem za reševanje težav neenakomerne porazdelitve katalizatorskega sloja in nizke enosmerne pretvorbe etilena v reaktorjih s fiksnim slojem. Reaktor, ki se uporablja v tem postopku, je še vedno fiksni sloj, vendar so bile v katalitičnem sistemu narejene znatne izboljšave, v izpadnem plinu pa so bile dodane naprave za rekuperacijo etilena, s čimer so premagale pomanjkljivosti tradicionalnih postopkov s fiksnim slojem. Izkoristek vinil acetata je bistveno višji kot pri podobnih napravah. Procesni katalizator uporablja platino kot glavno aktivno komponento, silikagel kot nosilec katalizatorja, natrijev citrat kot redukcijsko sredstvo in druge pomožne kovine, kot so lantanidi in redkozemeljski elementi, kot sta prazeodim in neodim. V primerjavi s tradicionalnimi katalizatorji so izboljšani selektivnost, aktivnost in prostorsko-časovni izkoristek katalizatorja.
Podjetje BP Amoco je razvilo plinskofazni postopek za proizvodnjo etilena v fluidiziranem sloju, znan tudi kot postopek Leap, in v Hullu v Angliji zgradilo enoto s fluidiziranim slojem z zmogljivostjo 250 kt/leto. Uporaba tega postopka za proizvodnjo vinil acetata lahko zmanjša proizvodne stroške za 30 %, prostorsko-časovni izkoristek katalizatorja (1858–2744 g/(L · h-1)) pa je veliko večji kot pri postopku s fiksnim slojem (700–1200 g/(L · h-1)).
Postopek LeapProcess prvič uporablja reaktor s fluidiziranim slojem, ki ima v primerjavi z reaktorjem s fiksnim slojem naslednje prednosti:
1) V reaktorju s fluidiziranim slojem se katalizator neprekinjeno in enakomerno meša, kar prispeva k enakomerni difuziji promotorja in zagotavlja enakomerno koncentracijo promotorja v reaktorju.
2) Reaktor s fluidiziranim slojem lahko v obratovalnih pogojih neprekinjeno nadomešča deaktivirani katalizator s svežim katalizatorjem.
3) Temperatura reakcije v fluidiziranem sloju je konstantna, kar zmanjšuje deaktivacijo katalizatorja zaradi lokalnega pregrevanja in s tem podaljšuje življenjsko dobo katalizatorja.
4) Metoda odvajanja toplote, ki se uporablja v reaktorju s fluidiziranim slojem, poenostavi strukturo reaktorja in zmanjša njegovo prostornino. Z drugimi besedami, zasnova z enim samim reaktorjem se lahko uporablja za velike kemične instalacije, kar znatno izboljša učinkovitost naprave.