Винилацетат (VAC), известен още като винилацетат или винил ацетат, е безцветна прозрачна течност при нормална температура и налягане, с молекулна формула на C4H6O2 и относително молекулно тегло от 86,9. VAC, като един от най -използваните индустриални органични суровини в света, може да генерира производни като поливинилацетатна смола (PVAC), поливинил алкохол (PVA) и полиакрилонитрил (PAN) чрез самополимеризация или кополимеризация с други мономери. Тези производни се използват широко в строителството, текстила, машините, медицината и почвата. Поради бързото развитие на терминалната индустрия през последните години, производството на винилацетат показва тенденция на увеличаване на годината, като общото производство на винилацетат достига 1970kt през 2018 г. Понастоящем поради влиянието на суровините и Процеси, производствените пътища на винилацетат, включват главно ацетилен метод и метод на етилен.
1 、 Ацетилен процес
През 1912 г. F. Klatte, канадски, за първи път открива винилацетат, използвайки излишен ацетилен и оцетна киселина под атмосферно налягане, при температури от 60 до 100 ℃ и използвайки живачни соли като катализатори. През 1921 г. немската CEI компания разработва технология за синтеза на парата на винилацетат от ацетилен и оцетна киселина. Оттогава изследователи от различни страни непрекъснато оптимизират процеса и условията за синтеза на винилацетат от ацетилен. През 1928 г. Hoechst Company of Germany създава производствена единица за производство на винилацетат от 12 KT/A, реализирайки индустриализираното мащабно производство на винилацетат. Уравнението за производство на винилацетат по метода на ацетилен е следното:
Основна реакция:

Странични ефекти:

Методът на ацетилен е разделен на метод на течна фаза и метод на газова фаза.
Фазовото състояние на реагента на метода на течната фаза на ацетилен е течен, а реакторът е реакционен резервоар с разбъркващо устройство. Поради недостатъците на метода на течната фаза като ниска селективност и много странични продукти, този метод е заменен по метод на ацетилен газ понастоящем.
Според различните източници на подготовка на ацетилен газ методът на ацетиленова газова фаза може да бъде разделен на метода на ацетилен на природен газ и метод на карбиден ацетилен.
Процесът на Борден използва оцетната киселина като адсорбент, което значително подобрява скоростта на използване на ацетилен. Този маршрут на процеса обаче е технически труден и изисква високи разходи, така че този метод заема предимство в райони, богати на ресурси на природен газ.
Процесът на Wacker използва ацетилен и оцетна киселина, произведени от калциев карбид като суровини, използвайки катализатор с активен въглерод като носител и цинков ацетат като активен компонент, за да се синтезира VAC при атмосферно налягане и температура на реакция от 170 ~ 230 ℃. Процесната технология е сравнително проста и има ниски производствени разходи, но има недостатъци като лесна загуба на активни компоненти на катализатора, лоша стабилност, висока консумация на енергия и голямо замърсяване.
2 、 Етилен процес
Етиленът, кислородът и ледниковата оцетна киселина са три суровини, използвани при синтеза на етилен на процеса на винилацетат. Основният активен компонент на катализатора обикновено е благородният метален елемент на осмия група, който реагира при определена температура и налягане на реакцията. След последваща обработка, целевият продукт винилацетат се получава окончателно. Реакционното уравнение е както следва:
Основна реакция:

Странични ефекти:

Фазовият процес на етиленова пара е разработен за първи път от Bayer Corporation и е поставен в индустриално производство за производство на винилацетат през 1968 г. Производствените линии са създадени съответно в Hearst и Bayer Corporation в Германия и National Distillers Corporation в Съединените щати. Той е главно паладий или злато, заредено с киселинни опори, като силикагел с гел с радиус 4-5 мм, и добавяне на определено количество калиев ацетат, което може да подобри активността и селективността на катализатора. Процесът за синтеза на винилацетат, използващ метода на USI на фаза на етилен пари, е подобен на метода на Bayer и е разделен на две части: синтез и дестилация. Процесът на USI постига индустриално приложение през 1969 г. Активните компоненти на катализатора са главно паладий и платина, а спомагателният агент е калиев ацетат, който се поддържа на алуминиев носител. Реакционните условия са сравнително леки и катализаторът има дълъг експлоатационен живот, но добивът на пространственото време е нисък. В сравнение с метода на ацетилен, методът на фазата на етилен парата значително се подобри в технологията, а катализаторите, използвани в метода на етилен, непрекъснато се подобряват в активността и селективността. Въпреки това, реакционният кинетика и механизмът за дезактивиране все още трябва да бъде проучен.
Производството на винилацетат, използвайки метода на етилен, използва тръбен реактор с фиксиран слой, пълен с катализатор. Захранващият газ влиза в реактора от върха и когато контактува с катализаторния слой, се появяват каталитични реакции за генериране на целевия продукт винил ацетат и малко количество страничен карбонен диоксид. Поради екзотермичния характер на реакцията, водата под налягане се въвежда в страната на черупката на реактора, за да се отстрани реакционната топлина, като се използва изпаряването на водата.
В сравнение с метода на ацетилен, методът на етилен има характеристиките на компактната структура на устройството, големия изход, ниската консумация на енергия и ниското замърсяване, а цената на продукта му е по -ниска от тази на метода на ацетилен. Качеството на продукта е превъзходно и ситуацията с корозия не е сериозна. Следователно методът на етилен постепенно замества метода на ацетилен след 70 -те години. Според непълната статистика около 70% от VAC, произведен по метода на етилен в света, се превърна в основен поток на производствените методи на VAC.
В момента най -модерната технология за производство на VAC в света е процесът на LEAP на BP и Vantage Process на Celanese. В сравнение с традиционния етилен на газовия фаза на леглото, тези две технологии на процеса значително подобриха реактора и катализатора в основата на устройството, подобрявайки икономиката и безопасността на работата на единицата.
Celanese е разработил нов фиксиран процес на предимство за справяне с проблемите на неравномерното разпределение на Bed Catalyst и еднопосочно преобразуване с ниско ниво на етилен във фиксирани реактори на леглото. Реакторът, използван в този процес, все още е неподвижно легло, но в системата на катализаторите са направени значителни подобрения, а устройствата за възстановяване на етилен са добавени в задния газ, преодолявайки недостатъците на традиционните фиксирани процеси на леглото. Добивът на продукта винилацетат е значително по -висок от този на подобни устройства. Катализаторът на процеса използва платина като основен активен компонент, силикагел като катализатор, натриев цитрат като редуциращ агент и други спомагателни метали, като лантанид редки земни елементи като праседим и неодим. В сравнение с традиционните катализатори, селективността, активността и добивът на пространството-време на катализатора се подобряват.
BP AMOCO е разработил фазов процес на фаза на етилен газов фаза на легла, известен още като процеса на LEAP и е изградил 250 kT/A Fluidized Bed Unit в Хъл, Англия. Използването на този процес за производство на винил ацетат може да намали производствените разходи с 30%, а добивът на пространство на катализатора (1858-2744 g/(L · H-1) е много по-висок от този на фиксирания процес на леглото (700 -1200 g/(l · h-1)).
Процесът на LeaPhrocess използва за първи път флуидизиран реактор на леглото, който има следните предимства в сравнение с реактор с фиксиран слой:
1) В флуидизиран реактор на леглото катализаторът се смесва непрекъснато и равномерно, като по този начин допринася за равномерната дифузия на промотора и гарантира еднаква концентрация на промотора в реактора.
2) Флуидизираният реактор на леглото може непрекъснато да замества деактивирания катализатор с пресен катализатор при работни условия.
3) Температурата на реакцията на течността е постоянна, като свежда до минимум дезактивирането на катализатора поради локалното прегряване, като по този начин удължава експлоатационния живот на катализатора.
4) Методът за отстраняване на топлина, използван в течният реактор на леглото, опростява структурата на реактора и намалява обема му. С други думи, един дизайн на реактор може да се използва за мащабни химически инсталации, като значително подобрява ефективността на мащаба на устройството.