Vinil acetat (VAc), znan tudi kot vinil acetat ali vinil acetat, je brezbarvna prozorna tekočina pri normalni temperaturi in tlaku z molekulsko formulo C4H6O2 in relativno molekulsko maso 86,9.VAc, kot ena najbolj razširjenih industrijskih organskih surovin na svetu, lahko ustvari derivate, kot so polivinil acetatna smola (PVAc), polivinil alkohol (PVA) in poliakrilonitril (PAN) s samopolimerizacijo ali kopolimerizacijo z drugimi monomeri.Ti derivati ​​se pogosto uporabljajo v gradbeništvu, tekstilu, strojih, medicini in izboljševalcih tal.Zaradi hitrega razvoja industrije terminalov v zadnjih letih je proizvodnja vinil acetata pokazala trend naraščanja iz leta v leto, pri čemer je skupna proizvodnja vinil acetata leta 2018 dosegla 1970kt. Trenutno je zaradi vpliva surovin in proizvodne poti vinil acetata vključujejo predvsem acetilensko metodo in etilensko metodo.
1、Acetilenski postopek
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 ℃ in z uporabo živosrebrovih soli kot katalizatorjev.Leta 1921 je nemško podjetje CEI razvilo tehnologijo za parno fazno sintezo vinil acetata iz acetilena in ocetne kisline.Od takrat so raziskovalci iz različnih držav nenehno optimizirali proces in pogoje za sintezo vinil acetata iz acetilena.Leta 1928 je podjetje Hoechst iz Nemčije ustanovilo proizvodno enoto za vinil acetat s kapaciteto 12 kt/leto, s čimer je realiziralo industrijsko obsežno proizvodnjo vinil acetata.Enačba za proizvodnjo vinil acetata z acetilensko metodo je naslednja:
Glavna reakcija:

Stranski učinki:

Acetilensko metodo delimo na metodo tekoče faze in metodo plinske faze.
Fazno stanje reaktanta metode acetilenske tekoče faze je tekočina, reaktor pa je reakcijska posoda z mešalno napravo.Zaradi pomanjkljivosti metode tekoče faze, kot je nizka selektivnost in veliko stranskih produktov, je to metodo trenutno nadomestila metoda acetilenske plinske faze.
Glede na različne vire priprave acetilenskega plina lahko metodo acetilenske plinske faze razdelimo na metodo acetilen Borden z zemeljskim plinom in karbidno acetilensko metodo Wacker.
Postopek Borden uporablja ocetno kislino kot adsorbent, kar močno izboljša stopnjo izkoristka acetilena.Vendar je ta procesna pot tehnično zahtevna 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, z uporabo katalizatorja z aktivnim ogljem kot nosilcem in cinkovim acetatom kot aktivno komponento, za sintezo VAc pod atmosferskim tlakom in reakcijsko temperaturo 170~230 ℃.Tehnologija postopka je relativno enostavna in ima nizke proizvodne stroške, vendar obstajajo pomanjkljivosti, kot so enostavna izguba aktivnih komponent katalizatorja, slaba stabilnost, velika poraba energije in veliko onesnaženje.
2、etilenski postopek
Etilen, kisik in ledocetna kislina so tri surovine, ki se uporabljajo v procesu sinteze etilena vinil acetata.Glavna aktivna komponenta katalizatorja je običajno element plemenite kovine osme skupine, ki reagira pri določeni reakcijski temperaturi in tlaku.Po naknadni obdelavi končno dobimo ciljni produkt vinil acetat.Enačba reakcije je naslednja:
Glavna reakcija:

Stranski učinki:

Postopek etilenske parne faze je najprej razvila družba Bayer Corporation in je bila dana v industrijsko proizvodnjo za proizvodnjo vinil acetata leta 1968. Proizvodne linije so bile vzpostavljene v Hearstu in Bayer Corporation v Nemčiji oziroma National Distillers Corporation v Združenih državah Amerike.V glavnem gre za paladij ali zlato, naloženo na kislinsko odporne nosilce, kot so silikagelne kroglice s polmerom 4-5 mm, in dodatek določene količine kalijevega acetata, ki lahko izboljša aktivnost in selektivnost katalizatorja.Postopek za sintezo vinil acetata z uporabo metode USI parne faze etilena je podoben Bayerjevi metodi in je razdeljen na dva dela: sintezo in destilacijo.Proces USI je dosegel industrijsko uporabo leta 1969. Aktivni komponenti katalizatorja sta predvsem paladij in platina, pomožno sredstvo pa je kalijev acetat, ki je podprt na nosilcu iz aluminijevega oksida.Reakcijski pogoji so razmeroma blagi in katalizator ima dolgo življenjsko dobo, vendar je prostorsko-časovni izkoristek nizek.V primerjavi z acetilensko metodo se je metoda etilenske parne faze močno izboljšala v tehnologiji, katalizatorji, uporabljeni v etilenski metodi, pa so nenehno izboljševali aktivnost in selektivnost.Vendar pa je treba reakcijsko kinetiko in mehanizem deaktivacije še raziskati.
Proizvodnja vinilacetata po etilenski metodi uporablja cevni reaktor s fiksno posteljo, napolnjen s katalizatorjem.Napajalni plin vstopi v reaktor z vrha in ko pride v stik s posteljo katalizatorja, pride do katalitičnih reakcij, ki ustvarijo ciljni produkt vinil acetat in majhno količino stranskega produkta ogljikovega dioksida.Zaradi eksotermne narave reakcije se voda pod tlakom vnese v ohišje reaktorja, da odstrani reakcijsko toploto z uporabo uparjanja vode.
V primerjavi z acetilensko metodo ima etilenska metoda značilnosti kompaktne strukture naprave, velik izkoristek, nizko porabo energije in nizko onesnaževanje, njeni stroški izdelka pa so nižji kot pri acetilenski metodi.Kakovost izdelka je vrhunska, stanje korozije pa ni resno.Zato je etilenska metoda po sedemdesetih letih postopoma nadomestila acetilensko.Po nepopolnih statističnih podatkih je približno 70 % VAc, proizvedenega z etilensko metodo v svetu, postalo glavni tok proizvodnih metod VAc.
Trenutno najnaprednejša proizvodna tehnologija VAc na svetu je BP-jev Leap Process in Celanesejev Vantage Process.V primerjavi s tradicionalnim postopkom etilena v plinski fazi s fiksno plastjo sta ti dve procesni tehnologiji znatno izboljšali reaktor in katalizator v jedru enote, s čimer sta izboljšali ekonomičnost in varnost delovanja enote.
Celanese je razvil nov postopek Vantage s fiksno plastjo za reševanje problemov neenakomerne porazdelitve plasti katalizatorja in nizke enosmerne pretvorbe etilena v reaktorjih s fiksno plastjo.Reaktor, ki se uporablja v tem procesu, je še vedno s fiksno plastjo, vendar so bile v katalizatorskem sistemu narejene znatne izboljšave, v izpušnem plinu pa so bile dodane naprave za rekuperacijo etilena, s čimer so odpravljene pomanjkljivosti tradicionalnih postopkov s fiksno plastjo.Izkoristek produkta vinil acetat 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 lantanoidni elementi redkih zemelj, kot sta prazeodim in neodim.V primerjavi s tradicionalnimi katalizatorji so selektivnost, aktivnost in prostorsko-časovni izkoristek katalizatorja izboljšani.
BP Amoco je razvil postopek plinske faze etilena z zvrtinčeno plastjo, znan tudi kot proces preskoka, in zgradil enoto z zvrtinčeno plastjo 250 kt/a v Hullu v Angliji.Uporaba tega postopka za proizvodnjo vinil acetata lahko zmanjša proizvodne stroške za 30 %, prostorsko-časovni izkoristek katalizatorja (1858-2744 g/(L · h-1)) je veliko višji kot pri postopku s fiksno plastjo (700 -1200 g/(L · h-1)).
Proces LeapProcess prvič uporablja reaktor z zvrtinčeno plastjo, ki ima v primerjavi z reaktorjem s fiksno plastjo naslednje prednosti:
1) V reaktorju z zvrtinčeno plastjo se katalizator neprekinjeno in enakomerno meša, s čimer prispeva k enakomerni difuziji promotorja in zagotavlja enakomerno koncentracijo promotorja v reaktorju.
2) Reaktor z zvrtinčeno plastjo lahko v delovnih pogojih nenehno nadomešča deaktiviran katalizator s svežim katalizatorjem.
3) Reakcijska temperatura zvrtinčene plasti je konstantna, kar zmanjšuje deaktivacijo katalizatorja zaradi lokalnega pregrevanja, s čimer se podaljša življenjska doba katalizatorja.
4) Metoda odvajanja toplote, uporabljena v reaktorju z zvrtinčeno plastjo, poenostavi strukturo reaktorja in zmanjša njegovo prostornino.Z drugimi besedami, eno samo zasnovo reaktorja je mogoče uporabiti za obsežne kemične naprave, kar znatno izboljša učinkovitost naprave.