Винилацетатът (VAc), известен също като винилацетат или винилацетат, е безцветна прозрачна течност при нормална температура и налягане, с молекулна формула C4H6O2 и относително молекулно тегло 86,9.VAc, като една от най-широко използваните индустриални органични суровини в света, може да генерира производни като поливинилацетатна смола (PVAc), поливинилалкохол (PVA) и полиакрилонитрил (PAN) чрез самополимеризация или съполимеризация с други мономери.Тези производни се използват широко в строителството, текстила, машините, медицината и подобрителите на почвата.Поради бързото развитие на терминалната индустрия през последните години, производството на винил ацетат показва тенденция на нарастване от година на година, като общото производство на винил ацетат достига 1970kt през 2018 г. В момента, поради влиянието на суровините и процеси, производствените пътища на винилацетат включват главно ацетиленов метод и етиленов метод.
1、Ацетиленов процес
През 1912 г. канадецът F. Klatte за първи път открива винилацетат, използвайки излишък от ацетилен и оцетна киселина при атмосферно налягане, при температури в диапазона от 60 до 100 ℃ и използвайки живачни соли като катализатори.През 1921 г. немската компания CEI разработи технология за синтез на винилацетат от ацетилен и оцетна киселина в парна фаза.Оттогава изследователи от различни страни непрекъснато оптимизират процеса и условията за синтез на винилацетат от ацетилен.През 1928 г. компанията Hoechst от Германия създава 12 kt/a производствена единица за винил ацетат, реализирайки индустриализирано широкомащабно производство на винил ацетат.Уравнението за получаване на винилацетат по ацетиленов метод е следното:
Основна реакция:

Странични ефекти:

Ацетиленовият метод се разделя на течнофазов метод и газофазов метод.
Фазовото състояние на реагента при метода с течна фаза на ацетилен е течност, 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 от метода на ацетиленовата газова фаза в момента.
Според различните източници на приготвяне на ацетиленов газ, методът на ацетиленовата газова фаза може да бъде разделен на метод на Borden с ацетилен на природен газ и метод на Wacker с карбид ацетилен.
Процесът Borden използва оцетна киселина като адсорбент, което значително подобрява степента на използване на ацетилена.Този процес обаче е технически труден и изисква високи разходи, така че този метод има предимство в райони, богати на ресурси от природен газ.
Процесът на Wacker използва ацетилен и оцетна киселина, произведени от калциев карбид като суровини, използвайки катализатор с активен въглен като носител и цинков ацетат като активен компонент, за синтезиране на VAc при атмосферно налягане и реакционна температура от 170~230 ℃.Технологията на процеса 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、Етиленов процес
Етиленът, кислородът и ледената оцетна киселина са три суровини, използвани в процеса на синтез на етилен на винилацетат.Основният активен компонент на катализатора обикновено е елемент от благороден метал от осма група, който реагира при определена реакционна температура и налягане.След последваща обработка накрая се получава целевият продукт винилацетат.Уравнението на реакцията е както следва:
Основна реакция:

Странични ефекти:

Процесът на етиленовата парна фаза е разработен за първи път от Bayer Corporation и е въведен в промишлено 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.Това е главно паладий или злато, натоварено върху устойчиви на киселини опори, като силикагелни зърна с радиус от 4-5 mm, и добавяне на определено количество калиев ацетат, което може да подобри активността и селективността на катализатора.Процесът за синтез на винилацетат с помощта на USI метода на етиленовата парна фаза е подобен на метода на Bayer и е разделен на две части: синтез и дестилация.Процесът USI постига промишлено приложение през 1969 г. Активните компоненти на катализатора са главно паладий и платина, а спомагателният агент е калиев ацетат, който се поддържа върху алуминиев носител.Реакционните условия са сравнително меки и катализаторът има дълъг експлоатационен живот, но добивът пространство-време е нисък.В сравнение с ацетиленовия метод, методът на етиленовата парна фаза е значително подобрен в технологията, а катализаторите, използвани в етиленовия метод, непрекъснато подобряват активността и селективността си.Кинетиката на реакцията и механизмът на деактивиране обаче все още трябва да бъдат проучени.
Производството на винилацетат по етиленовия метод използва тръбен реактор с фиксиран слой, напълнен с катализатор.Захранващият газ навлиза в реактора отгоре и когато влезе в контакт със слоя на катализатора, възникват каталитични реакции за генериране на целевия продукт винилацетат и малко количество страничен продукт въглероден диоксид.Поради екзотермичния характер на реакцията, вода под налягане се въвежда в страната на корпуса на реактора, за да се отстрани реакционната топлина чрез изпаряване на водата.
В сравнение с ацетиленовия метод, етиленовият метод има характеристиките на компактна структура на устройството, голяма производителност, ниска консумация на енергия и ниско замърсяване, а цената на продукта е по-ниска от тази на ацетиленовия метод.Качеството на продукта е превъзходно и ситуацията с корозия не е сериозна.Следователно етиленовият метод постепенно измества ацетиленовия метод след 70-те години.Според непълни статистики около 70% от VAc, произведен по етиленов метод в света, се е превърнал в основния поток на методите за производство на VAc.
В момента най-модерната технология за производство на VAc в света е Leap Process на BP и Vantage Process на Celanese.В сравнение с традиционния процес на етилен в газова фаза с неподвижен слой, тези две технологии на процеса са подобрили значително реактора и катализатора в сърцевината на блока, подобрявайки икономичността и безопасността на работата на блока.
Celanese разработи нов процес Vantage с фиксиран слой за справяне с проблемите с неравномерното разпределение на слоя катализатор и ниското еднопосочно преобразуване на етилен в реакторите с неподвижен слой.Реакторът, използван в този процес, все още е с неподвижен слой, но са направени значителни подобрения в каталитичната система и са добавени устройства за възстановяване на етилен в остатъчния газ, преодолявайки недостатъците на традиционните процеси с фиксиран слой.Добивът на продукта винилацетат е значително по-висок от този на подобни устройства.Катализаторът на процеса използва платина като основен активен компонент, силикагел като носител на катализатор, натриев цитрат като редуциращ агент и други спомагателни метали като лантаноидни редкоземни елементи като празеодим и неодим.В сравнение с традиционните катализатори, селективността, активността и пространствено-времевият добив на катализатора са подобрени.
BP Amoco разработи процес на газова фаза на етилен в кипящ слой, известен също като процес на скок, и изгради съоръжение с кипящ слой от 250 kt/a в Хъл, Англия.Използването на този процес за производство на винил ацетат може да намали производствените разходи с 30%, а добивът на катализатора във времето (1858-2744 g/(L · h-1)) е много по-висок от този на процеса с неподвижен слой (700 -1200 g/(L · h-1)).
Процесът LeapProcess използва за първи път реактор с кипящ слой, който има следните предимства в сравнение с реактор с неподвижен слой:
1) В реактор с кипящ слой, катализаторът се смесва непрекъснато и равномерно, като по този начин допринася за равномерната дифузия на промотора и осигурява еднаква концентрация на промотора в реактора.
2) Реакторът с кипящ слой може непрекъснато да заменя дезактивирания катализатор с пресен катализатор при работни условия.
3) Реакционната температура на кипящия слой е постоянна, свеждайки до минимум дезактивирането на катализатора поради локално прегряване, като по този начин се удължава експлоатационният живот на катализатора.
4) Методът за отстраняване на топлината, използван в реактора с кипящ слой, опростява структурата на реактора и намалява неговия обем.С други думи, дизайнът на единичен реактор може да се използва за широкомащабни химически инсталации, което значително подобрява мащабната ефективност на устройството.