Vinilo acetatas (VAc), taip pat žinomas kaip vinilo acetatas arba vinilo acetatas, yra bespalvis skaidrus skystis esant normaliai temperatūrai ir slėgiui, kurio molekulinė formulė yra C4H6O2 ir santykinė molekulinė masė 86,9.VAc, kaip viena iš plačiausiai naudojamų pramoninių organinių žaliavų pasaulyje, gali generuoti darinius, tokius kaip polivinilacetato derva (PVAc), polivinilo alkoholis (PVA) ir poliakrilnitrilas (PAN) savaime polimerizuojant arba kopolimerizuojant su kitais monomerais.Šie dariniai plačiai naudojami statybose, tekstilėje, mašinose, medicinoje ir dirvožemį gerinančiose medžiagose.Pastaraisiais metais sparčiai vystantis terminalų pramonei, vinilo acetato gamyba kasmet didėjo, o 2018 m. bendra vinilo acetato gamyba siekė 1970 kt. Šiuo metu dėl žaliavų įtakos ir Vykdant procesus, vinilacetato gamybos būdai daugiausia apima acetileno metodą ir etileno metodą.
1, Acetileno procesas
1912 m. kanadietis F. Klatte pirmą kartą atrado vinilo acetatą, naudodamas acetileno ir acto rūgšties perteklių atmosferos slėgyje, esant 60–100 ℃ temperatūrai, ir naudodamas gyvsidabrio druskas kaip katalizatorius.1921 m. Vokietijos CEI kompanija sukūrė vinilo acetato sintezės iš acetileno ir acto rūgšties garų fazės technologiją.Nuo tada įvairių šalių mokslininkai nuolat optimizavo vinilo acetato sintezės iš acetileno procesą ir sąlygas.1928 m. Vokietijos Hoechst kompanija įkūrė 12 kt/a vinilo acetato gamybos padalinį, realizavusią pramoninę didelio masto vinilo acetato gamybą.Vinilo acetato gavimo acetileno metodu lygtis yra tokia:
Pagrindinė reakcija:

Šalutiniai poveikiai:

Acetileno metodas skirstomas į skystosios fazės metodą ir dujinės fazės metodą.
Acetileno skystosios fazės metodo reagento fazės būsena yra skysta, o reaktorius yra reakcijos bakas su maišymo įtaisu.Dėl skystos fazės metodo trūkumų, tokių kaip mažas selektyvumas ir daugybė šalutinių produktų, šiuo metu šis metodas buvo pakeistas acetileno dujinės fazės metodu.
Atsižvelgiant į skirtingus acetileno dujų paruošimo šaltinius, acetileno dujų fazės metodas gali būti suskirstytas į gamtinių dujų acetileno Borden metodą ir karbido acetileno Wacker metodą.
Bordeno procese kaip adsorbentas naudojama acto rūgštis, kuri labai pagerina acetileno panaudojimo greitį.Tačiau šis proceso kelias yra techniškai sudėtingas ir reikalauja didelių sąnaudų, todėl šis metodas turi pranašumą vietovėse, kuriose gausu gamtinių dujų išteklių.
Wacker procese naudojamas acetilenas ir acto rūgštis, pagaminta iš kalcio karbido kaip žaliavos, naudojant katalizatorių su aktyvuota anglimi kaip nešikliu ir cinko acetatu kaip aktyviu komponentu, kad sintetinamas VAc esant atmosferos slėgiui ir 170–230 ℃ reakcijos temperatūrai.Proceso technologija yra gana paprasta ir turi mažas gamybos sąnaudas, tačiau yra trūkumų, tokių kaip lengvas katalizatoriaus aktyvių komponentų praradimas, prastas stabilumas, didelis energijos suvartojimas ir didelė tarša.
2, Etileno procesas
Etilenas, deguonis ir ledinė acto rūgštis yra trys žaliavos, naudojamos vinilo acetato etileno sintezės procese.Pagrindinis aktyvusis katalizatoriaus komponentas paprastai yra aštuntos grupės tauriųjų metalų elementas, kuris reaguoja esant tam tikrai reakcijos temperatūrai ir slėgiui.Po tolesnio apdorojimo galiausiai gaunamas tikslinis produktas vinilo acetatas.Reakcijos lygtis yra tokia:
Pagrindinė reakcija:

Šalutiniai poveikiai:

Etileno garų fazės procesą pirmą kartą sukūrė „Bayer Corporation“, o 1968 m. jis buvo pradėtas pramoninėje gamyboje vinilo acetato gamybai. Gamybos linijos buvo sukurtos atitinkamai Hearst ir Bayer Corporation Vokietijoje ir Nacionalinėje distiliuotojų korporacijoje JAV.Tai daugiausia paladis arba auksas, pakrautas ant rūgščiai atsparių atramų, tokių kaip silikagelio granulės, kurių spindulys yra 4–5 mm, ir pridėjus tam tikrą kiekį kalio acetato, kurie gali pagerinti katalizatoriaus aktyvumą ir selektyvumą.Vinilacetato sintezės procesas naudojant etileno garų fazės USI metodą yra panašus į Bayer metodą ir yra padalintas į dvi dalis: sintezę ir distiliavimą.USI procesas buvo pritaikytas pramonėje 1969 m. Katalizatoriaus aktyvūs komponentai yra daugiausia paladis ir platina, o pagalbinė medžiaga yra kalio acetatas, kuris yra ant aliuminio oksido nešiklio.Reakcijos sąlygos yra palyginti švelnios, o katalizatoriaus tarnavimo laikas yra ilgas, tačiau erdvės ir laiko derlingumas yra mažas.Lyginant su acetileno metodu, etileno garų fazės metodas labai patobulėjo technologijoje, o etileno metodu naudojamų katalizatorių aktyvumas ir selektyvumas nuolat gerėjo.Tačiau dar reikia ištirti reakcijos kinetiką ir deaktyvavimo mechanizmą.
Gaminant vinilo acetatą etileno metodu naudojamas vamzdinis fiksuoto sluoksnio reaktorius, užpildytas katalizatoriumi.Tiekiamos dujos patenka į reaktorių iš viršaus, o kai jos liečiasi su katalizatoriaus sluoksniu, vyksta katalizinės reakcijos, kurių metu susidaro tikslinis produktas vinilo acetatas ir nedidelis šalutinio produkto anglies dioksido kiekis.Dėl egzoterminio reakcijos pobūdžio į reaktoriaus korpuso pusę įleidžiamas suslėgtas vanduo, kad būtų pašalinta reakcijos šiluma, naudojant vandens garavimą.
Palyginti su acetileno metodu, etileno metodas pasižymi kompaktiška įrenginio struktūra, dideliu našumu, mažu energijos suvartojimu ir maža tarša, o jo produkto kaina yra mažesnė nei acetileno metodo.Produkto kokybė yra geresnė, o korozijos situacija nėra rimta.Todėl po 1970-ųjų etileno metodas palaipsniui pakeitė acetileno metodą.Remiantis neišsamia statistika, apie 70% VAc, pagaminto etileno metodu, pasaulyje tapo pagrindine VAc gamybos metodų srove.
Šiuo metu pažangiausia VAc gamybos technologija pasaulyje yra BP Leap Process ir Celanese Vantage Process.Palyginti su tradiciniu fiksuoto sluoksnio dujinės fazės etileno procesu, šios dvi proceso technologijos žymiai pagerino reaktorių ir katalizatorių bloko šerdyje, pagerindamos įrenginio veikimo ekonomiškumą ir saugumą.
„Celanese“ sukūrė naują fiksuoto sluoksnio „Vantage“ procesą, kad išspręstų netolygaus katalizatoriaus sluoksnio pasiskirstymo ir mažo etileno vienpusio konversijos problemas stacionarių sluoksnių reaktoriuose.Šiame procese naudojamas reaktorius vis dar yra stacionariojo sluoksnio, tačiau katalizatoriaus sistema buvo gerokai patobulinta, o į išmetamąsias dujas buvo įdėta etileno regeneravimo įrenginių, taip pašalinant tradicinių stacionarių sluoksnių procesų trūkumus.Produkto vinilacetato išeiga yra žymiai didesnė nei panašių prietaisų.Proceso katalizatoriuje naudojama platina kaip pagrindinis aktyvus komponentas, silikagelis kaip katalizatoriaus nešiklis, natrio citratas kaip reduktorius ir kiti pagalbiniai metalai, tokie kaip retųjų žemių elementai lantanidas, pvz., prazeodimis ir neodimis.Palyginti su tradiciniais katalizatoriais, pagerėja katalizatoriaus selektyvumas, aktyvumas ir erdvės ir laiko išeiga.
BP Amoco sukūrė verdančio sluoksnio etileno dujinės fazės procesą, taip pat žinomą kaip Leap Process procesas, ir pastatė 250 kt/a verdančio sluoksnio įrenginį Hull mieste, Anglijoje.Naudojant šį vinilo acetato gamybos procesą, gamybos sąnaudos gali sumažėti 30%, o katalizatoriaus išeiga erdvėje (1858-2744 g/(L · h-1)) yra daug didesnė nei stacionaraus sluoksnio proceso (700). -1200 g/(L · h-1)).
„LeapProcess“ procese pirmą kartą naudojamas verdančio sluoksnio reaktorius, kuris, palyginti su stacionariojo sluoksnio reaktoriumi, turi šiuos pranašumus:
1) Pseudo sluoksnio reaktoriuje katalizatorius nuolat ir tolygiai maišomas, taip prisidedant prie vienodos promotoriaus difuzijos ir užtikrinant vienodą promotoriaus koncentraciją reaktoriuje.
2) Eksploatacinėmis sąlygomis skystojo sluoksnio reaktorius gali nuolat pakeisti deaktyvuotą katalizatorių nauju katalizatoriumi.
3) Pseudytojo sluoksnio reakcijos temperatūra yra pastovi, sumažinant katalizatoriaus deaktyvavimą dėl vietinio perkaitimo ir taip pailginant katalizatoriaus tarnavimo laiką.
4) Pseudo sluoksnio reaktoriuje naudojamas šilumos pašalinimo būdas supaprastina reaktoriaus struktūrą ir sumažina jo tūrį.Kitaip tariant, vieno reaktoriaus konstrukcija gali būti naudojama didelio masto chemijos įrenginiams, žymiai pagerinant įrenginio masto efektyvumą.