Vinyyliasetaatti (VAC), joka tunnetaan myös nimellä vinyyliasetaatti tai vinyyliasetaatti, on väritön läpinäkyvä neste normaalissa lämpötilassa ja paineessa, C4H6O2: n molekyylikaava ja suhteellinen molekyylipaino 86,9. VAC, joka on yksi maailman yleisimmin käytetyistä teollisista orgaanisista raaka -aineista, voi tuottaa johdannaisia, kuten polyvinyyliasetaatihartsia (PVAC), polyvinyylialkoholia (PVA) ja polyakryylinitriiliä (PAN) itsepolymeroinnin tai kopolymeroinnin kautta muiden monomeerien kanssa. Näitä johdannaisia ​​käytetään laajasti rakenteessa, tekstiileissä, koneissa, lääketieteissä ja maaperän parantajissa. Due to the rapid development of the terminal industry in recent years, the production of vinyl acetate has shown a trend of increasing year by year, with the total production of vinyl acetate reaching 1970kt in 2018. Currently, due to the influence of raw materials and Prosessit, vinyyliasetaatin tuotantoreittejä sisältävät pääasiassa asetyleenimenetelmän ja eteenin menetelmän.
1 、 asetyleeniprosessi
Vuonna 1912 kanadalainen F. Klatte löysi ensimmäisen vinyyliasetaatin käyttämällä ylimääräistä asetyleeniä ja etikkahappoa ilmakehän paineen alla, lämpötilassa 60 - 100 ℃ ja käyttämällä elohopeasuoloja katalyytteinä. Vuonna 1921 saksalainen CEI -yritys kehitti tekniikan vinyyliasetaatin höyryfaasin synteesille asetyleenistä ja etikkahaposta. Sittemmin eri maiden tutkijat ovat jatkuvasti optimoineet prosessin ja olosuhteet vinyyliasetaatin synteesille asetyleenistä. Vuonna 1928 Saksan Hoechst Company perusti 12 kt/A-vinyyliasetaattituotantoyksikön, joka toteutti vinyyliasetaatin teollistuneen laajamittaisen tuotannon. Yhtälö vinyyliasetaatin tuottamiseksi asetyleenimenetelmällä on seuraava:
Pääreaktio:

Haittavaikutukset:

Asetyleenimenetelmä on jaettu nestefaasimenetelmään ja kaasufaasimenetelmään.
Asetyleeni -nestefaasimenetelmän reagenssifaasitila on nestemäinen ja reaktori on reaktiosäiliö sekoituslaitteen kanssa. Nestemäisen faasimenetelmän, kuten matalan selektiivisyyden ja monien sivutuotteiden, puutteiden vuoksi tämä menetelmä on korvattu asetyleeni-kaasufaasimenetelmällä tällä hetkellä.
Asetyleenikaasuvalmistuksen eri lähteiden mukaan asetyleeni kaasufaasimenetelmä voidaan jakaa maakaasu -asetyleenin borden -menetelmään ja karbidiasetyleenin wacker -menetelmään.
Borden -prosessi käyttää etikkahapoa adsorbenttina, mikä parantaa huomattavasti asetyleenin käyttöastetta. Tämä prosessireiti on kuitenkin teknisesti vaikea ja vaatii korkeat kustannukset, joten tämä menetelmä on etuna maakaasuresurssien runsaasti.
Wacker -prosessissa käytetään asetyleeniä ja etikkahappoa, joka on tuotettu kalsiumkarbidista raaka -aineina käyttämällä katalyyttiä, jolla on aktivoitu hiili kantaja- ja sinkkiasetaatina aktiivisena komponenttina, VAC: n syntetisoimiseksi ilmakehän paineessa ja reaktiolämpötilassa 170 ~ 230 ℃. Prosessitekniikka on suhteellisen yksinkertainen ja sillä on alhaiset tuotantokustannukset, mutta on olemassa puutteita, kuten katalyytin aktiivisten komponenttien, huono stabiilisuus, korkea energiankulutus ja suuri pilaantuminen.
2 、 Etyleeniprosessi
Etyleeni, happi ja jääetikkahappo ovat kolme raaka -ainetta, joita käytetään vinyyliasetaattiprosessin eteenisynteesissä. Katalyytin tärkein aktiivinen komponentti on tyypillisesti kahdeksas ryhmä jalo metallielementti, joka reagoi tietyllä reaktiolämpötilassa ja paineessa. Seuraavan prosessoinnin jälkeen saadaan lopulta kohdetuotteen vinyyliasetaatti. Reaktioyhtälö on seuraava:
Pääreaktio:

Haittavaikutukset:

Etyleenihöyryn vaiheprosessin kehitti ensimmäisen kerran Bayer Corporation, ja se asetettiin teollisuustuotantoon vinyyliasetaatin tuotantoon vuonna 1968. Tuotantolinjat perustettiin Saksassa Hearst- ja Bayer Corporationissa ja Yhdysvalloissa vastaavasti kansallisissa tislaajayhtiöissä. Se on pääasiassa palladium tai kulta, joka on ladattu happoresistentteihin tukiin, kuten silikageelihelmet, joiden säde on 4-5 mm, ja tietyn määrän kaliumasetaatin lisäämistä, mikä voi parantaa katalyytin aktiivisuutta ja selektiivisyyttä. Prosessi vinyyliasetaatin synteesiksi käyttämällä etyleenihöyryn faasin USI -menetelmää on samanlainen kuin Bayer -menetelmä, ja se on jaettu kahteen osaan: synteesi ja tislaus. USI -prosessi saavutti teollisen sovelluksen vuonna 1969. Katalyytin aktiiviset komponentit ovat pääasiassa palladiumia ja platina-, ja apuaine on kaliumasetaatti, jota tuetaan alumiinioksidilla. Reaktio-olosuhteet ovat suhteellisen lieviä ja katalyyttillä on pitkä käyttöikä, mutta avaruusajan sato on alhainen. Verrattuna asetyleenimenetelmään, eteenihöyrysvaihemenetelmä on parantunut huomattavasti tekniikassa, ja etyleenimenetelmässä käytetyt katalyyttit ovat jatkuvasti parantuneet aktiivisuudessa ja selektiivisyydessä. Reaktiokinetiikkaa ja deaktivointimekanismia on kuitenkin vielä tutkittava.
Eteenimenetelmää käyttämällä vinyyliasetaatin tuotanto käyttää katalyyttillä täytettyä putkimainen kiinteän sängyn reaktori. Syöttökaasu tulee reaktoriin ylhäältä, ja kun se koskettaa katalyyttipetiä, tapahtuu katalyyttisiä reaktioita kohdetuotteen vinyyliasetaatin ja pienen määrän sivutuotteen hiilidioksidin tuottamiseksi. Reaktion eksotermisen luonteen vuoksi paineistettu vesi viedään reaktorin kuoren puolelle reaktion lämmön poistamiseksi käyttämällä veden höyrystymistä.
Asetyleenimenetelmään verrattuna etyleenimenetelmällä on kompakti laitteen rakenne, suuri lähtö, alhainen energiankulutus ja alhainen pilaantuminen, ja sen tuotekustannukset ovat alhaisemmat kuin asetyleenimenetelmä. Tuotteen laatu on parempi, ja korroosiotilanne ei ole vakava. Siksi etyleenimenetelmä korvasi asetyleenimenetelmän vähitellen 1970 -luvun jälkeen. Epätäydellisten tilastojen mukaan noin 70%: lla Etyleen -menetelmällä tuotetusta VAC: sta on tullut VAC -tuotantomenetelmien valtavirta.
Tällä hetkellä maailman edistynein VAC -tuotantoteknologia on BP: n LEAP -prosessi ja Celanese's Vantage -prosessi. Verrattuna perinteiseen kiinteän sängyn kaasufaasin eteeniprosessiin, nämä kaksi prosessitekniikkaa ovat parantaneet merkittävästi reaktoria ja katalyyttiä yksikön ytimessä parantaen yksikön toiminnan taloutta ja turvallisuutta.
Celanese on kehittänyt uuden kiinteän sängyn näkökulman prosessin epätasaisen katalyytin sängyn jakautumisen ja alhaisen etyleenin yksisuuntaisen muuntamisen ongelmien ratkaisemiseksi kiinteiden sängyn reaktoreissa. Tässä prosessissa käytetty reaktori on edelleen kiinteä sänky, mutta katalyyttijärjestelmään on tehty merkittäviä parannuksia, ja etyleenin talteenottolaitteita on lisätty hännän kaasussa, mikä ylittää perinteisten kiinteiden sängyn prosessien puutteet. Tuotteen vinyyliasetaatin saanto on huomattavasti korkeampi kuin samanlaisten laitteiden sato. Prosessikatalyytti käyttää Platinumia pääasiallisena aktiivisena komponenttina, piilikapiageelinä katalyytinkantajana, natriumsitraattia pelkistävänä aineena ja muita apumetalleja, kuten lantanidin harvinaisten maametallien elementtejä, kuten praseodyymi ja neodyymi. Katalyytin selektiivisyyttä, aktiivisuutta ja avaruusajan satoa parannetaan perinteisiin katalyytteihin.
BP AMOCO on kehittänyt fluidisoituneen etyleenikaasufaasiprosessin, joka tunnetaan myös nimellä LEAP -prosessiprosessi, ja se on rakentanut 250 kt/a -fluidisänkypän yksikön Hulliin, Englantiin. Tämän prosessin käyttäminen vinyyliasetaatin tuottamiseen voi vähentää tuotantokustannuksia 30%ja katalyytin avaruusajan sato (1858-2744 g/(l · h-1)) on paljon korkeampi kuin kiinteän sängyn prosessin (700 -1200 g/(l · h-1)).
Leapprocess -prosessi käyttää ensimmäistä kertaa juoksevaa sängyn reaktoria, jolla on seuraavat edut verrattuna kiinteään sängyn reaktoriin:
1) Neljitetyssä sängyn reaktorissa katalyytti sekoitetaan jatkuvasti ja tasaisesti, mikä edistää promoottorin tasaista diffuusiota ja varmistaa promoottorin tasainen pitoisuus reaktorissa.
2) Fluidoitu sängyn reaktori voi jatkuvasti korvata deaktivoidun katalyytin tuoreella katalyyttillä käyttöolosuhteissa.
3) Fluidoitu sängyn reaktiolämpötila on vakio, minimoimalla katalyytin deaktivointi paikallisesta ylikuumenemisesta johtuen, pidentäen siten katalysaattorin käyttöikä.
4) Fluidisoidussa sängyn reaktorissa käytetty lämmönpoistomenetelmä yksinkertaistaa reaktorirakennetta ja vähentää sen tilavuutta. Toisin sanoen yhtä reaktorisuunnittelua voidaan käyttää laajamittaisiin kemiallisiin asennuksiin, mikä parantaa merkittävästi laitteen asteikon tehokkuutta.