Vinil acetat (VAC), znan tudi kot vinil acetat ali vinil acetat, je brezbarvna prozorna tekočina pri normalni temperaturi in tlaku, z molekularno formulo C4H6O2 in relativno molekulsko maso 86,9. VAC, kot eden najpogosteje uporabljenih industrijskih organskih surovin na svetu, lahko ustvari derivate, kot so polivinil acetat smola (PVAC), polivinil alkohol (PVA) in poliakrilonitril (PAN) z samo polimerizacijo ali kopolimerizacijo z drugimi monomeri. Ti derivati ​​se pogosto uporabljajo pri gradbeništvu, tekstilu, strojih, medicini in izboljšanju tal. Zaradi hitrega razvoja terminalne industrije v zadnjih letih se je proizvodnja vinil acetata pokazala trend naraščanja iz leta v leto, skupna proizvodnja vinil acetata, ki je dosegla leto 1970kt v letu 2018. Trenutno zaradi vpliva surovin in Procesi, proizvodne poti vinil acetata vključujejo predvsem metodo acetilena in metodo etilena.
1 、 proces acetilena
Leta 1912 je F. Klatte, kanadski, prvič odkril vinil acetat z uporabo presežka acetilena in ocetne kisline pod atmosferskim tlakom, pri temperaturah, ki se gibljejo od 60 do 100 ℃, in uporablja živosrene soli kot katalizatorje. Leta 1921 je nemško podjetje CEI razvilo tehnologijo za sintezo pare vinila acetata iz acetilena in ocetne kisline. Od takrat so raziskovalci iz različnih držav nenehno optimizirali postopek in pogoje za sintezo vinil acetata iz acetilena. Leta 1928 je nemška družba Hoechst ustanovila 12 kt/a vinilno acetatsko enoto, ki je uresničila industrializirano obsežno proizvodnjo vinil acetata. Enačba za proizvodnjo vinilnega acetata z metodo acetilena je naslednja:
Glavna reakcija:

Neželeni učinki:

Metoda acetilena je razdeljena na metodo tekoče faze in metodo plinske faze.
Reaktantsko fazno stanje acetilenske tekoče fazne metode je tekoče, reaktor pa je reakcijski rezervoar z mešalno napravo. Zaradi pomanjkljivosti tekoče fazne metode, kot so nizka selektivnost in številni stranski proizvodi, je bila ta metoda nadomeščena z metodo acetilen plina.
Glede na različne vire pripravljanja acetilenskega plina lahko metodo acetilenske plinske faze razdelimo na metodo acetilen borde na zemeljski plin in metodo wakerja karbida acetilen.
Proces Borden uporablja ocetno kislino kot adsorbent, kar močno izboljša hitrost uporabe acetilena. Vendar je ta procesna pot tehnično težka in zahteva visoke stroške, zato ta metoda ima prednost na področjih, bogatih z viri zemeljskega plina.
Postopek wackerja uporablja acetilen in ocetno kislino, ki nastane iz kalcijevega karbida kot surovine, pri katalizatorju z aktiviranim ogljikom kot nosilnikom in cinkom acetatom kot aktivnim komponento, za sintezo VAC pod atmosferskim tlakom in reakcijsko temperaturo 170 ~ 230 ℃. Procesna tehnologija je razmeroma preprosta in ima nizke stroške proizvodnje, vendar obstajajo pomanjkljivosti, kot so lahka izguba aktivnih komponent katalizatorja, slaba stabilnost, visoka poraba energije in veliko onesnaževanje.
2 、 proces etilena
Etilen, kisik in ledena ocetna kislina so tri surovine, ki se uporabljajo v sintezi etilena procesa vinil acetata. Glavna aktivna komponenta katalizatorja je običajno osmi skupini plemenitega kovinskega elementa, ki se reagira pri določeni reakcijski temperaturi in tlaku. Po nadaljnji obdelavi končno dobimo ciljni vinil acetat. Reakcijska enačba je naslednja:
Glavna reakcija:

Neželeni učinki:

Proces etilenske parne faze je prvič razvila korporacija Bayer in je bila leta 1968 postavljena v industrijsko proizvodnjo za proizvodnjo vinil acetata. Proizvodne linije so bile ustanovljene v korporaciji Hearst in Bayer v Nemčiji in Nacionalni korporaciji Distillers v ZDA. To je predvsem paladij ali zlato, napolnjeno z kislinskimi nosilci, kot so silikagelne kroglice s polmerom 4-5 mm in dodajanje določene količine kalijevega acetata, ki lahko izboljša aktivnost in selektivnost katalizatorja. Postopek sinteze vinil acetata z uporabo metode etilen hlape USI je podoben Bayerjevi metodi in je razdeljen na dva dela: sintezo in destilacijo. Proces USI je dosegel industrijsko uporabo leta 1969. Aktivne sestavine katalizatorja so predvsem paladij in platina, pomožno sredstvo pa je kalijev acetat, ki je podprt na nosilcu glinice. Reakcijski pogoji so relativno blagi, katalizator pa ima dolgo življenjsko dobo, vendar je pridelek prostora in časa nizek. V primerjavi z metodo acetilena se je metoda etilenske parne faze v tehnologiji močno izboljšala, katalizatorji, ki se uporabljajo v metodi etilena, pa se nenehno izboljšujejo pri aktivnosti in selektivnosti. Vendar je še vedno treba raziskati reakcijsko kinetiko in mehanizem deaktivacije.
Proizvodnja vinilnega acetata po metodi etilena uporablja cevasti fiksni reaktor, napolnjen s katalizatorjem. Dovodni plin vstopi v reaktor z vrha in ko se obrne na posteljo katalizatorja, se katalitične reakcije pojavijo, da ustvarijo ciljni vinil acetat in majhno količino ogljikovega dioksida stranskega proizvoda. Zaradi eksotermične narave reakcije se voda pod tlakom vnese v stran lupine reaktorja, da odstrani reakcijsko toploto z uporabo izhlapevanja vode.
V primerjavi z metodo acetilena ima metoda etilena značilnosti kompaktne strukture naprave, velike proizvodnje, nizke porabe energije in nizke onesnaženosti, stroški njegovih izdelkov pa so nižji kot pri metodi acetilena. Kakovost izdelka je boljša, situacija s korozijo pa ni resna. Zato je metoda etilena postopoma nadomestila metodo acetilena po sedemdesetih letih prejšnjega stoletja. Glede na nepopolne statistike je približno 70% VAC, ki ga na svetu proizvaja metoda etilena, postalo glavni tok proizvodnih metod VAC.
Trenutno je najnaprednejša tehnologija proizvodnje VAC na svetu BP -jev proces Leap in Celanesejev proces izzivov. V primerjavi s tradicionalnim postopkom etilena s fiksnim plinom, sta ti dve procesni tehnologiji bistveno izboljšali reaktor in katalizator v jedru enote, kar je izboljšalo gospodarstvo in varnost delovanja enote.
Celanese je razvil nov postopek s fiksno posteljo za reševanje težav z neenakomerno porazdelitvijo ležišča katalizatorja in nizko etilensko enosmerno pretvorbo v reaktorjih s fiksnim dnom. Reaktor, ki se uporablja v tem postopku, je še vedno fiksna postelja, vendar so bili v sistemu katalizatorja pomembne izboljšave, v repnem plinu pa so bile dodane naprave za obnovitev etilena, ki premagajo pomanjkljivosti tradicionalnih procesov s fiksno posteljo. Donos produkta vinil acetata je bistveno večji 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 sta lantanid Redki zemeljski elementi, kot sta praseodimij in neodimij. V primerjavi s tradicionalnimi katalizatorji se izboljšujejo selektivnost, aktivnost in donos v prostoru in času katalizatorja.
BP AMOCO je razvil proces fluidizirane etilenske faze etilena, znan tudi kot proces prestopka, in je v Hull v Angliji zgradil 250 kt/a fluidizirano ležišče. Uporaba tega postopka za proizvodnjo vinilnega acetata lahko zmanjša proizvodne stroške za 30%, in vesoljski časovni donos katalizatorja (1858-2744 g/(L · H-1)) je veliko večji kot pri postopku fiksne postelje (700 -1200 g/(l · H-1)).
Postopek iz letaka prvič uporablja reaktor s fluidiziranim ležiščem, ki ima naslednje prednosti v primerjavi s fiksnim reaktorjem:
1) V reaktorju s fluidiziranim ležiščem je katalizator neprekinjeno in enakomerno mešan, s čimer prispeva k enakomerni difuziji promotorja in zagotavlja enakomerno koncentracijo promotorja v reaktorju.
2) Fluidizirani reaktor ležišča lahko neprestano nadomešča deaktivirani katalizator s svežim katalizatorjem v delovnih pogojih.
3) Fluidizirana reakcijska temperatura je konstantna, kar zmanjšuje deaktivacijo katalizatorja zaradi lokalnega pregrevanja in s tem podaljša življenjsko dobo katalizatorja.
4) Metoda odstranjevanja toplote, ki se uporablja v reaktorju s fluidiziranim ležiščem, poenostavi strukturo reaktorja in zmanjša njegovo prostornino. Z drugimi besedami, za obsežne kemične namestitve se lahko uporabi en sam reaktor, kar bistveno izboljša učinkovitost obsega naprave.