A vinil-acetát (VAc), más néven vinil-acetát vagy vinil-acetát, normál hőmérsékleten és nyomáson színtelen, átlátszó folyadék, molekulaképlete C4H6O2 és relatív molekulatömege 86,9.A VAc, mint az egyik legszélesebb körben használt ipari szerves nyersanyag a világon, olyan származékokat tud előállítani, mint a polivinil-acetát gyanta (PVAc), polivinil-alkohol (PVA) és poliakrilnitril (PAN) önpolimerizáció vagy más monomerekkel való kopolimerizáció révén.Ezeket a származékokat széles körben használják az építőiparban, a textilgyártásban, a gépekben, az orvostudományban és a talajjavító szerekben.A terminálipar elmúlt évek rohamos fejlődésének köszönhetően a vinil-acetát gyártása évről évre növekvő tendenciát mutat, a vinil-acetát össztermelése 2018-ban elérte az 1970 kt-t. Jelenleg a nyersanyagok, ill. A vinil-acetát előállítási módjai elsősorban az acetilén- és az etilén-módszert foglalják magukban.
1, Acetilén eljárás
1912-ben egy kanadai F. Klatte fedezte fel először a vinil-acetátot acetilén és ecetsav feleslegével atmoszférikus nyomáson, 60 és 100 ℃ közötti hőmérsékleten, és katalizátorként higanysókat használt.1921-ben a német CEI Company kifejlesztett egy technológiát vinil-acetát gőzfázisú szintézisére acetilénből és ecetsavból.Azóta a különböző országok kutatói folyamatosan optimalizálták a vinil-acetát acetilénből történő szintézisének folyamatát és feltételeit.1928-ban a német Hoechst Company egy 12 kt/év vinil-acetát-gyártó egységet hozott létre, amely a vinil-acetát iparosított nagyüzemi gyártását valósította meg.A vinil-acetát acetilén módszerrel történő előállításának egyenlete a következő:
Fő reakció:

Mellékhatások:

Az acetilén módszer folyadékfázisú módszerre és gázfázisú módszerre oszlik.
Az acetilén folyadékfázisú módszernél a reaktáns fázis állapota folyékony, a reaktor pedig egy keverőberendezéssel ellátott reakciótartály.A folyadékfázisú módszer olyan hiányosságai miatt, mint az alacsony szelektivitás és számos melléktermék, ezt a módszert jelenleg az acetilén gázfázisú módszer váltotta fel.
Az acetiléngáz-előállítás különböző forrásai szerint az acetilén gázfázisú módszer földgáz-acetilén Borden-módszerre és karbid-acetilén-Wacker-módszerre osztható.
A Borden-eljárás ecetsavat használ adszorbensként, ami nagymértékben javítja az acetilén hasznosulását.Ez a folyamat azonban műszakilag nehézkes és magas költségeket igényel, ezért ez a módszer előnyt jelent a földgázban gazdag területeken.
A Wacker-eljárás nyersanyagként acetilént és kalcium-karbidból előállított ecetsavat használ, aktív szenet hordozó katalizátort és aktív komponensként cink-acetátot használva a VAc szintéziséhez atmoszférikus nyomáson és 170-230 ℃ reakcióhőmérsékleten.Az eljárási technológia viszonylag egyszerű és alacsony gyártási költséggel rendelkezik, de vannak olyan hiányosságok, mint a katalizátor aktív komponenseinek könnyű elvesztése, rossz stabilitás, magas energiafogyasztás és nagy szennyezés.
2, etilén eljárás
Az etilén, az oxigén és a jégecet három nyersanyag, amelyet a vinil-acetát etilén szintézisében használnak.A katalizátor fő aktív komponense jellemzően a nyolcadik csoportba tartozó nemesfém elem, amelyet meghatározott reakcióhőmérsékleten és nyomáson reagáltatunk.Az ezt követő feldolgozás után végül megkapjuk a vinil-acetát célterméket.A reakcióegyenlet a következő:
Fő reakció:

Mellékhatások:

Az etilén gőzfázisú eljárást először a Bayer Corporation fejlesztette ki, és 1968-ban ipari termelésbe helyezték vinil-acetát előállítására. A gyártósorokat a németországi Hearst és a Bayer Corporation, az Egyesült Államokban pedig a National Distillers Corporation hozták létre.Főleg palládium vagy arany saválló hordozókra, például 4-5 mm sugarú szilikagél gyöngyökre van feltöltve, és bizonyos mennyiségű kálium-acetát hozzáadásával javíthatja a katalizátor aktivitását és szelektivitását.A vinil-acetát etilén gőzfázisú USI módszerrel történő szintézisének folyamata hasonló a Bayer-módszerhez, és két részre oszlik: szintézisre és desztillációra.Az USI eljárás 1969-ben vált ipari alkalmazásra. A katalizátor aktív komponensei elsősorban palládium és platina, segédanyagként pedig kálium-acetát, amely alumínium-oxid hordozóra van felhordva.A reakciókörülmények viszonylag enyhék, a katalizátor élettartama hosszú, de a tér-idő hozam alacsony.Az acetilén módszerhez képest az etilén gőzfázisú módszer nagymértékben fejlődött a technológiában, az etilén módszerben használt katalizátorok aktivitása és szelektivitása folyamatosan javult.A reakció kinetikáját és a deaktiválási mechanizmust azonban még fel kell tárni.
A vinil-acetát etilén módszerrel történő előállításához katalizátorral töltött cső alakú, rögzített ágyas reaktort használnak.A betáplált gáz felülről lép be a reaktorba, és amikor érintkezik a katalizátorágyjal, katalitikus reakciók mennek végbe, és a céltermék vinil-acetát és kis mennyiségű melléktermék szén-dioxid keletkezik.A reakció exoterm jellege miatt a reaktor köpenyoldalába nyomás alatti vizet vezetnek, hogy a reakcióhőt víz elpárologtatásával eltávolítsák.
Az acetilén módszerrel összehasonlítva az etilén módszer kompakt eszközszerkezettel, nagy teljesítménygel, alacsony energiafogyasztással és alacsony szennyezéssel rendelkezik, termékköltsége pedig alacsonyabb, mint az acetilén módszeré.A termék minősége kiváló, és a korróziós helyzet nem súlyos.Ezért az etilén módszer az 1970-es évek után fokozatosan felváltotta az acetilén módszerét.A hiányos statisztikák szerint a világon az etilén módszerrel előállított VAc körülbelül 70%-a vált a VAc gyártási módszerek fő áramlatává.
Jelenleg a világ legfejlettebb VAc-gyártási technológiája a BP Leap Process és a Celanese Vantage Process.A hagyományos fix ágyas gázfázisú etilén eljáráshoz képest ez a két technológiai technológia jelentősen javította a blokk magjában lévő reaktort és katalizátort, javítva a blokk működésének gazdaságosságát és biztonságát.
A Celanese egy új, rögzített ágyas Vantage eljárást fejlesztett ki a katalizátorágy egyenetlen eloszlása ​​és az alacsony etilén egyirányú konverzió problémáinak megoldására a rögzített ágyas reaktorokban.Az eljárás során használt reaktor továbbra is fix ágyas, de jelentős fejlesztések történtek a katalizátorrendszerben, és a véggázba etilén-visszanyerő eszközök kerültek, kiküszöbölve a hagyományos rögzített ágyas eljárások hiányosságait.A vinil-acetát termék hozama lényegesen magasabb, mint a hasonló eszközöké.Az eljárási katalizátor fő aktív komponensként platinát, katalizátorhordozóként szilikagélt, redukálószerként nátrium-citrátot és egyéb segédfémeket, például lantanid ritkaföldfémeket, például prazeodímiumot és neodímiumot használ.A hagyományos katalizátorokhoz képest javul a katalizátor szelektivitása, aktivitása és tér-idő hozama.
A BP Amoco kifejlesztett egy fluidágyas etilén gázfázisú eljárást, más néven Leap Process eljárást, és épített egy 250 kt/a fluidágyas egységet Hullban, Angliában.Ezzel az eljárással vinil-acetát előállítására 30%-kal csökkenthető a gyártási költség, és a katalizátor téridő-hozama (1858-2744 g/(L · h-1)) sokkal magasabb, mint a rögzített ágyas eljárásé (700). -1200 g/(L · h-1)).
A LeapProcess eljárásban először használnak fluidágyas reaktort, amely a következő előnyökkel rendelkezik a rögzített ágyas reaktorhoz képest:
1) Egy fluidágyas reaktorban a katalizátor folyamatosan és egyenletesen keveredik, ezáltal hozzájárul a promotor egyenletes diffúziójához, és biztosítja a promotor egyenletes koncentrációját a reaktorban.
2) A fluidágyas reaktor üzemi körülmények között folyamatosan cserélheti a dezaktivált katalizátort friss katalizátorra.
3) A fluidágyas reakcióhőmérséklet állandó, minimálisra csökkentve a katalizátor lokális túlmelegedés miatti deaktiválását, ezáltal meghosszabbítva a katalizátor élettartamát.
4) A fluidágyas reaktorban alkalmazott hőelvonási eljárás leegyszerűsíti a reaktor szerkezetét és csökkenti a térfogatát.Más szóval, egyetlen reaktorkonstrukció használható nagyméretű vegyipari létesítményekhez, jelentősen javítva az eszköz méretarányos hatékonyságát.