Vinilacetāts (VAC), kas pazīstams arī kā vinilacetāts vai vinilacetāts, ir bezkrāsains caurspīdīgs šķidrums normālā temperatūrā un spiedienā, ar C4H6O2 molekulāro formulu un relatīvo molekulmasu 86,9. VAC kā viena no visplašāk izmantotajām rūpnieciskajām organiskajām izejvielām pasaulē var radīt tādus atvasinājumus kā polivinilacetāta sveķi (PVAC), polivinilspirts (PVA) un poliakrilonitrils (PAN) ar pašpolimerizāciju vai kopolimerizāciju ar citiem monomēriem. Šie atvasinājumi tiek plaši izmantoti būvniecībā, tekstilizstrādājumos, mašīnās, medicīnā un augsnes uzlabotājos. Sakarā ar straujo termināļu rūpniecības attīstību pēdējos gados vinilacetāta ražošana ir parādījusi pieaugumu gadu no gada, jo kopējais vinilacetāta ražošana 2018. gadā sasniedz 1970 kt. Pašlaik izejvielu un izejvielu ietekmes dēļ. Procesi, vinilacetāta ražošanas ceļi galvenokārt ietver acetilēna metodi un etilēna metodi.
1 、 acetilēna process
1912. gadā kanādietis F. Klatte vispirms atklāja vinilacetātu, izmantojot lieko acetilēnskābi un etiķskābi atmosfēras spiedienā, temperatūrā no 60 līdz 100 ℃ un dzīvsudraba sāļiem kā katalizatoriem. 1921. gadā Vācijas CEI uzņēmums izstrādāja tehnoloģiju vinilacetāta tvaika fāzes sintēzei no acetilēna un etiķskābes. Kopš tā laika dažādu valstu pētnieki ir nepārtraukti optimizējuši procesu un apstākļus vinilacetāta sintēzei no acetilēna. 1928. gadā Hoechst Company no Vācijas izveidoja 12 kt/a vinilacetāta ražošanas vienību, realizējot industrializētu vinilacetāta ražošanu. Vienādojums vinilacetāta ražošanai ar acetilēna metodi ir šāds:
Galvenā reakcija:

Blakusparādības:

Acetilēna metode ir sadalīta šķidrās fāzes metodē un gāzes fāzes metodē.
Acetilēna šķidruma fāzes metodes reaģenta fāzes stāvoklis ir šķidrs, un reaktors ir reakcijas tvertne ar maisīšanas ierīci. Sakarā ar šķidrās fāzes metodes trūkumiem, piemēram, zemu selektivitāti un daudziem blakusproduktiem, šī metode šobrīd ir aizstāta ar acetilēna gāzes fāzes metodi.
Saskaņā ar dažādiem acetilēna gāzes preparāta avotiem acetilēna gāzes fāzes metodi var iedalīt dabasgāzes acetilēna Borden metodē un karbīda acetilēna Wacker metodē.
Borden procesā kā adsorbentu tiek izmantota etiķskābe, kas ievērojami uzlabo acetilēna izmantošanas ātrumu. Tomēr šis procesa ceļš ir tehniski grūts un prasa augstas izmaksas, tāpēc šī metode izmanto priekšrocības jomās, kas bagātas ar dabasgāzes resursiem.
Wacker procesā kā izejvielas izmanto acetilēnu un etiķskābi, kas ražota no kalcija karbīda, izmantojot katalizatoru ar aktivēto oglekli kā nesēju un cinka acetātu kā aktīvu komponentu, lai sintezētu VAC atmosfēras spiediena un reakcijas temperatūrā 170 ~ 230 ℃. Procesa tehnoloģija ir salīdzinoši vienkārša, un tai ir zemas ražošanas izmaksas, taču ir tādi trūkumi kā vienkāršs katalizatora aktīvo komponentu zaudēšana, slikta stabilitāte, liela enerģijas patēriņš un liels piesārņojums.
2 、 etilēna process
Etilēns, skābeklis un ledāja etiķskābe ir trīs izejvielas, ko izmanto vinilacetāta procesa etilēna sintēzē. Katalizatora galvenā aktīvā sastāvdaļa parasti ir astotās grupas cēlu metāla elements, kas reaģē noteiktā reakcijas temperatūrā un spiedienā. Pēc sekojošās apstrādes beidzot tiek iegūts mērķa produkta vinilacetāts. Reakcijas vienādojums ir šāds:
Galvenā reakcija:

Blakusparādības:

Etilēna tvaika fāzes procesu pirmo reizi izstrādāja Bayer Corporation, un tas tika ievietots rūpnieciskajā ražošanā vinilacetāta ražošanai 1968. gadā. Ražošanas līnijas tika nodibinātas attiecīgi Hearst un Bayer Corporation Vācijā un Nacionālās destilētāju korporācijā Amerikas Savienotajās Valstīs. Tas galvenokārt ir pallādijs vai zelts, kas iekrauts uz skābes izturīgiem balstiem, piemēram, silikagela lodītes ar 4-5 mm rādiusu un noteikta daudzuma kālija acetāta pievienošana, kas var uzlabot katalizatora aktivitāti un selektivitāti. Vinilacetāta sintēzes process, izmantojot etilēna tvaika fāzes USI metodi, ir līdzīgs Bayer metodei, un tas ir sadalīts divās daļās: sintēze un destilācija. USI process sasniedza rūpniecisko pielietojumu 1969. gadā. Aktīvie katalizatora komponenti galvenokārt ir pallādijs un platīns, un palīgviela ir kālija acetāts, kas tiek atbalstīts uz alumīnija oksīda nesēja. Reakcijas apstākļi ir samērā maigi, un katalizatoram ir ilgs kalpošanas laiks, bet telpas laika raža ir zema. Salīdzinot ar acetilēna metodi, etilēna tvaika fāzes metode ir ievērojami uzlabojusies tehnoloģijās, un etilēna metodē izmantotie katalizatori ir nepārtraukti uzlabojušies aktivitātē un selektivitātē. Tomēr joprojām ir jāizpēta reakcijas kinētika un deaktivācijas mehānisms.
Vinilacetāta ražošana, izmantojot etilēna metodi, izmanto cauruļveida fiksētas gultnes reaktoru, kas piepildīts ar katalizatoru. Barības gāze nonāk reaktorā no augšas, un, kad tā saskaras ar katalizatora gultni, notiek katalītiskās reakcijas, lai radītu mērķa produkta vinilacetātu un nelielu daudzumu blakusprodukta oglekļa dioksīda. Sakarā ar reakcijas eksotermisko raksturu, reaktora apvalka pusē tiek ievadīts spiediens, lai noņemtu reakcijas siltumu, izmantojot ūdens iztvaikošanu.
Salīdzinot ar acetilēna metodi, etilēna metodei ir kompaktas ierīces struktūras, lielas izejas, zema enerģijas patēriņa un zema piesārņojuma raksturlielumi, un tās produkta izmaksas ir zemākas nekā acetilēna metodei. Produkta kvalitāte ir augstāka, un korozijas situācija nav nopietna. Tāpēc etilēna metode pakāpeniski aizstāja acetilēna metodi pēc 70. gadiem. Saskaņā ar nepilnīgo statistiku, apmēram 70% no VAC, kas iegūti ar etilēna metodi pasaulē, ir kļuvuši par VAC ražošanas metožu galveno.
Pašlaik vismodernākā VAC ražošanas tehnoloģija pasaulē ir BP LEAP process un Celanese viedokļa process. Salīdzinot ar tradicionālo fiksētās gultas gāzes fāzes etilēna procesu, šīs divas procesa tehnoloģijas ir ievērojami uzlabojušas reaktoru un katalizatoru vienības kodolā, uzlabojot vienības darbības ekonomiku un drošību.
Celanese ir izstrādājis jaunu fiksētu gultas skatu procesu, lai risinātu nevienmērīga katalizatora gultas sadalījuma un zemas etilēna vienvirziena pārveidošanas problēmas fiksētās gultas reaktoros. Šajā procesā izmantotais reaktors joprojām ir fiksēta gulta, taču katalizatora sistēmā ir veikti ievērojami uzlabojumi, un astes gāzē ir pievienotas etilēna atgūšanas ierīces, pārvarot tradicionālo fiksēto gultu procesu trūkumus. Produkta vinilacetāta raža ir ievērojami augstāka nekā līdzīgām ierīcēm. Procesa katalizators izmanto platīnu kā galveno aktīvo komponentu, silikagelu kā katalizatora nesēju, nātrija citrātu kā reduktoru un citus papildu metālus, piemēram, lantanīda retzemju elementus, piemēram, prasodimijs un neodīms. Salīdzinot ar tradicionālajiem katalizatoriem, tiek uzlabota katalizatora selektivitāte, aktivitāte un telpas laika raža.
BP AMOCO ir izstrādājis fluidizētu gultnes etilēna gāzes fāzes procesu, kas pazīstams arī kā LEAP procesa procesa, un ir izveidojis 250 kt/a fluidizētu gultas bloku Hullā, Anglijā. Izmantojot šo procesu, lai iegūtu vinilacetātu, var samazināt ražošanas izmaksas par 30%, un katalizatora laika raža (1858-2744 g/(L · H-1)) ir daudz augstāka nekā fiksētajā gultas procesā (700 -1200 g/(l · h-1)).
Leapprocess procesā pirmo reizi tiek izmantots fluidizēts gultas reaktors, kurai ir šādas priekšrocības, salīdzinot ar fiksētu gultas reaktoru:
1) Fluidizētā gultas reaktorā katalizators ir nepārtraukti un vienmērīgi sajaukts, tādējādi veicinot promotora vienmērīgu difūziju un nodrošinot vienotu promotora koncentrāciju reaktorā.
2) Fluidizētā gultnes reaktors darbības apstākļos var nepārtraukti aizstāt deaktivizēto katalizatoru ar svaigu katalizatoru.
3) Fluidizētā gultas reakcijas temperatūra ir nemainīga, samazinot katalizatora deaktivāciju vietējās pārkaršanas dēļ, tādējādi pagarinot katalizatora kalpošanas laiku.
4) Fluidizētā gultnes reaktorā izmantotā siltuma noņemšanas metode vienkāršo reaktora struktūru un samazina tā tilpumu. Citiem vārdiem sakot, viena reaktora dizainu var izmantot liela mēroga ķīmiskām instalācijām, ievērojami uzlabojot ierīces mēroga efektivitāti.