A vinil -acetát (VAC), más néven vinil -acetát vagy vinil -acetát, színtelen átlátszó folyadék normál hőmérsékleten és nyomáson, a C4H6O2 molekuláris képlettel és 86,9 relatív molekulatömeggel. A VAC, mivel a világ egyik legszélesebb körben alkalmazott ipari szerves nyersanyagja olyan származékokat generálhat, mint például a polivinil -acetát gyanta (PVAC), a polivinil -alkohol (PVA) és a poliakrilonitril (PAN), önpolimerizáció vagy kopolimerizáció révén más monomerekkel. Ezeket a származékokat széles körben használják az építésben, a textilekben, a gépekben, a gyógyszerekben és a talajfejlesztőkben. Az utóbbi években a terminálipar gyors fejlődésének köszönhetően a vinil -acetát előállítása tendenciát mutatott, hogy évről évre növekszik, a vinil -acetát teljes termelése 2018 -ban elérte az 1970 kt -ot. Jelenleg a nyersanyagok és A folyamatok szerint a vinil -acetát termelési útvonalai elsősorban az acetilén módszert és az etilén módszert tartalmazzák.
1 、 acetilén folyamat
1912 -ben a kanadai F. Klatte először fedezte fel a vinil -acetátot, amely túlzott acetilén és ecetsav felhasználásával légköri nyomás alatt, 60–100 ℃ hőmérsékleten, és higanysókat használva katalizátorként. 1921 -ben a német CEI Company kifejlesztett egy technológiát az acetilénből és az ecetsavból származó vinil -acetát gőzfázis -szintéziséhez. Azóta a különböző országok kutatói folyamatosan optimalizálták az acetilénből származó vinil -acetát szintézisének folyamatát és feltételeit. 1928-ban a németországi Hoechst Company létrehozott egy 12 kt/A vinil-acetát-termelési egységet, amely megvalósítva a vinil-acetát iparosított nagyszabású termelését. A vinil -acetát acetilén módszerrel történő előállításának egyenlete a következő:
Fő reakció:

Mellékhatások:

Az acetilén módszert folyékony fázisú módszerre és gázfázisú módszerre osztják.
Az acetilén folyadékfázisú módszer reagens fázisállapota folyékony, a reaktor pedig egy keverőeszközzel rendelkező reakciótartály. A folyékony fázisú módszer, például az alacsony szelektivitás és sok melléktermék hiányosságai miatt ezt a módszert jelenleg acetilén-gázfázisú módszerrel váltották fel.
Az acetiléngáz -előkészítés különböző forrásai szerint az acetilén -gázfázisú módszert fel lehet osztani földgáz -acetilén -borden módszerre és karbid -acetilén wacker módszerre.
A borden eljárás ecetsavat használ adszorbensként, ami jelentősen javítja az acetilén felhasználási sebességét. Ez a folyamatút technikailag nehéz és magas költségeket igényel, tehát ez a módszer előnyt jelent a földgázkészletekben gazdag területeken.
A Wacker eljárás a kalcium -karbidból származó acetilént és ecetsavat használja nyersanyagként, és az aktivált szénhordozókkal ellátott katalizátort használja, és cink -acetátként aktív komponensként, a VAC szintetizálására légköri nyomás alatt és reakcióhőmérsékleten 170 ~ 230 ℃. A folyamat technológiája viszonylag egyszerű és alacsony termelési költségekkel jár, de vannak olyan hiányosságok, mint például a katalizátor aktív alkatrészek könnyű elvesztése, a rossz stabilitás, a magas energiafogyasztás és a nagy szennyezés.
2 、 etilén folyamat
Az etilén, az oxigén és a jeges ecetsav három alapanyag, amelyeket a vinil -acetát -eljárás etilén szintézisében használnak. A katalizátor fő aktív alkotóeleme általában a nyolcadik csoportos nemesi fém elem, amelyet egy bizonyos reakcióhőmérsékleten és nyomáson reagálnak. A későbbi feldolgozás után végül megkapjuk a céltermék vinil -acetátját. A reakció egyenlet a következő:
Fő reakció:

Mellékhatások:

Az etilén gőzfázisú folyamatot először a Bayer Corporation fejlesztette ki, és 1968 -ban a vinil -acetát előállítására készítették az ipari termelésbe. A termelési vonalakat a németországi Hearst és a Bayer Corporation -ben alapították, valamint az Egyesült Államokban a National Distillers Corporation -t. Elsősorban palládium vagy saválló tartókra töltve, például 4-5 mm-es sugarai szilikagélgyöngyöket, valamint egy bizonyos mennyiségű kálium-acetát hozzáadását, amely javíthatja a katalizátor aktivitását és szelektivitását. A vinil -acetát szintézisének etilén gőzfázisú usi módszer alkalmazásával történő szintézisének hasonlósága hasonló a Bayer módszerhez, és két részre oszlik: szintézis és desztilláció. Az USI eljárás 1969 -ben érte el az ipari alkalmazást. A katalizátor aktív alkotóelemei elsősorban palládium és platina, a kiegészítő szer kálium -acetát, amelyet alumínium -oxid hordozón támogatnak. A reakcióviszonyok viszonylag enyhe, a katalizátor pedig hosszú élettartamú, de a tér-idő hozama alacsony. Az acetilén módszerrel összehasonlítva az etiléngőz -fázis módszer jelentősen javult a technológiában, és az etilén módszerben alkalmazott katalizátorok folyamatosan javultak az aktivitásban és a szelektivitásban. A reakció kinetikáját és a deaktivációs mechanizmust azonban még meg kell vizsgálni.
A vinil -acetát etilén módszerrel történő előállítása katalizátorral töltött cső alakú, rögzített ágyreaktorral. A takarmánygáz felülről lép be a reaktorba, és amikor érintkezik a katalizátor ágyával, katalitikus reakciók fordulnak elő a céltermék vinil-acetát és egy kis mennyiségű melléktermék szén-dioxid előállításához. A reakció exoterm jellege miatt a nyomás alatt álló vizet a reaktor héja oldalába kerülnek, hogy a víz párologtatásával eltávolítsák a reakcióhőt.
Az acetilén módszerrel összehasonlítva az etilén módszer a kompakt eszközök szerkezetének, a nagy teljesítménynek, az alacsony energiafogyasztásnak és az alacsony szennyezésnek a jellemzőivel rendelkezik, és termékköltsége alacsonyabb, mint az acetilén módszeré. A termék minősége jobb, és a korrózióhelyzet nem súlyos. Ezért az etilén módszer fokozatosan helyettesítette az acetilén módszert az 1970 -es évek után. A hiányos statisztikák szerint a világon etilén módszerrel előállított VAC kb. 70% -a vált a VAC termelési módszereinek mainstreamjévé.
Jelenleg a világ legfejlettebb VAC -termelési technológiája a BP LeAP -folyamata és a Celanese előnye. A hagyományos rögzített ágyas fázis -etilén -eljárással összehasonlítva ez a két eljárási technológia jelentősen javította a reaktorot és a katalizátort az egység középpontjában, javítva az egység működésének gazdaságát és biztonságát.
A celanese új, rögzített ágynemű-folyamatot fejlesztett ki az egyenetlen katalizátor ágy eloszlásának és az alacsony etilén egyirányú átalakításának problémáinak kezelésére a rögzített ágyú reaktorokban. Az ebben a folyamatban alkalmazott reaktor továbbra is rögzített ágy, de a katalizátor rendszerben jelentős javulás történt, és az etilén -visszanyerési eszközöket adták hozzá a farokgázban, legyőzve a hagyományos rögzített ágyú folyamatok hiányosságait. A termék vinil -acetát hozama szignifikánsan magasabb, mint a hasonló eszközöké. A folyamatkatalizátor a platinát használja a fő aktív komponensként, a szilikagél katalizátor hordozóként, a nátrium -citrát mint redukáló szer és más kiegészítő fémek, például a lantanid ritka Föld elemek, például a prázeodímium és a neodímium. A hagyományos katalizátorokkal összehasonlítva javul a katalizátor szelektivitása, aktivitása és tér-idő hozama.
A BP Amoco fluidizált ágyi etilén -gázfázisú folyamatot fejlesztett ki, más néven a LeAP -folyamat eljárása, és 250 kt/egy fluidizált ágy egységet épített Anglia -ban, Hullban. Ennek a folyamatnak a vinil-acetát előállításához történő felhasználása 30%-kal csökkentheti a termelési költségeket, és a katalizátor (1858-2744 g/(L · H-1)) helyszíni hozama sokkal magasabb, mint a rögzített ágyfolyamatnál (700 -1200 g/(L · H-1)).
A LeapProcess eljárás először fluidizált ágyreaktort használ, amelynek a következő előnyei vannak a rögzített ágyú reaktorhoz képest:
1) Egy fluidizált ágyreaktorban a katalizátor folyamatosan és egyenletesen keveredik, ezáltal hozzájárulva a promoter egyenletes diffúziójához, és biztosítva a promoter egyenletes koncentrációját a reaktorban.
2) A fluidizált ágyreaktor működési körülmények között folyamatosan cserélheti a deaktivált katalizátort friss katalizátorral.
3) A fluidált ágyreakció hőmérséklete állandó, minimalizálva a katalizátor deaktiválódását a helyi túlmelegedés miatt, ezáltal meghosszabbítva a katalizátor élettartamát.
4) A fluidizált ágyban alkalmazott hőeltávolítási módszer leegyszerűsíti a reaktor szerkezetét és csökkenti annak térfogatát. Más szavakkal, egyetlen reaktor kialakítását lehet használni nagyszabású kémiai létesítményekhez, jelentősen javítva az eszköz skála hatékonyságát.