Vinilacetāts (VAc), pazīstams arī kā vinilacetāts vai vinilacetāts, ir bezkrāsains caurspīdīgs šķidrums normālā temperatūrā un spiedienā ar molekulāro formulu C4H6O2 un relatīvo molekulmasu 86,9.VAc kā viena no pasaulē visplašāk izmantotajām rūpnieciskajām organiskajām izejvielām var radīt tādus atvasinājumus kā polivinilacetāta sveķi (PVA), polivinilspirts (PVA) un poliakrilnitrils (PAN), izmantojot pašpolimerizāciju vai kopolimerizāciju ar citiem monomēriem.Šos atvasinājumus plaši izmanto celtniecībā, tekstilizstrādājumos, mašīnās, medicīnā un augsnes ielabotāji.Pateicoties termināļu nozares straujajai attīstībai pēdējos gados, vinilacetāta ražošanai ir tendence ar katru gadu pieaugt, kopējam vinilacetāta ražošanas apjomam 2018. gadā sasniedzot 1970kt. Šobrīd, pateicoties izejvielu ietekmei un vinilacetāta ražošanas ceļi galvenokārt ietver acetilēna metodi un etilēna metodi.
1 、 Acetilēna process
1912. gadā kanādietis F. Klatte pirmo reizi atklāja vinilacetātu, izmantojot acetilēna un etiķskābes pārpalikumu atmosfēras spiedienā, temperatūrā no 60 līdz 100 ℃ un kā katalizatoru izmantojot dzīvsudraba sāļus.1921. gadā vācu kompānija CEI izstrādāja tehnoloģiju vinilacetāta tvaika fāzes sintēzei no acetilēna un etiķskābes.Kopš tā laika pētnieki no dažādām valstīm ir nepārtraukti optimizējuši procesu un apstākļus vinilacetāta sintēzei no acetilēna.1928. gadā Vācijas uzņēmums Hoechst nodibināja vinilacetāta ražotni ar jaudu 12 kt/gadā, realizējot industriāli liela mēroga vinilacetāta ražošanu.Vienādojums vinilacetāta iegūšanai ar acetilēna metodi ir šāds:
Galvenā reakcija:

Blakus efekti:

Acetilēna metodi iedala šķidrās fāzes metodē un gāzes fāzes metodē.
Acetilēna šķidrās fāzes metodes reaģenta fāzes stāvoklis ir šķidrs, un reaktors ir reakcijas tvertne ar maisīšanas ierīci.Šķidrās fāzes metodes nepilnību, piemēram, zemas selektivitātes un daudzu blakusproduktu, dēļ šī metode pašlaik ir aizstāta ar acetilēna gāzes fāzes metodi.
Atbilstoši dažādiem acetilēna gāzes sagatavošanas avotiem acetilēna gāzes fāzes metodi var iedalīt dabasgāzes acetilēna Borden metodē un karbīda acetilēna Wacker metodē.
Bordena procesā kā adsorbents tiek izmantota etiķskābe, kas ievērojami uzlabo acetilēna izmantošanas ātrumu.Tomēr šis procesa ceļš ir tehniski sarežģīts un prasa lielas izmaksas, tāpēc šī metode ir izdevīga ar dabasgāzes resursiem bagātās teritorijās.
Wacker procesā kā izejvielas tiek izmantots acetilēns un etiķskābe, kas iegūta no kalcija karbīda, izmantojot katalizatoru ar aktīvo ogli kā nesēju un cinka acetātu kā aktīvo komponentu, lai sintezētu VAc atmosfēras spiedienā un reakcijas temperatūrā 170–230 ℃.Procesa tehnoloģija ir salīdzinoši vienkārša un tai ir zemas ražošanas izmaksas, taču ir tādi trūkumi kā viegls katalizatora aktīvo komponentu zudums, slikta stabilitāte, augsts enerģijas patēriņš un liels piesārņojums.
2, etilēna process
Etilēns, skābeklis un ledus etiķskābe ir trīs izejvielas, ko izmanto vinilacetāta etilēna sintēzes procesā.Katalizatora galvenā aktīvā sastāvdaļa parasti ir astotās grupas cēlmetāla elements, kas tiek reaģēts noteiktā reakcijas temperatūrā un spiedienā.Pēc turpmākās apstrādes beidzot iegūst mērķa produktu vinilacetātu.Reakcijas vienādojums ir šāds:
Galvenā reakcija:

Blakus efekti:

Etilēna tvaiku fāzes procesu vispirms izstrādāja Bayer Corporation, un 1968. gadā tas tika nodots rūpnieciskajā ražošanā vinilacetāta ražošanai. Ražošanas līnijas tika izveidotas attiecīgi Hearst un Bayer Corporation Vācijā un National Distillers Corporation ASV.Tas galvenokārt ir pallādijs vai zelts, kas uzkrauts uz skābes izturīgiem balstiem, piemēram, silikagela lodītēm ar rādiusu 4-5 mm, 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 ir sadalīts divās daļās: sintēze un destilācija.USI process tika izmantots rūpnieciski 1969. gadā. Katalizatora aktīvās sastāvdaļas galvenokārt ir pallādijs un platīns, un palīgviela ir kālija acetāts, kas tiek atbalstīts uz alumīnija oksīda nesēja.Reakcijas apstākļi ir salīdzinoši viegli, un katalizatoram ir ilgs kalpošanas laiks, bet telpas un laika iznākums ir zems.Salīdzinot ar acetilēna metodi, etilēna tvaika fāzes metode ir ievērojami uzlabojusies tehnoloģijā, un etilēna metodē izmantotie katalizatori ir nepārtraukti uzlabojuši aktivitāti un selektivitāti.Tomēr reakcijas kinētika un dezaktivācijas mehānisms joprojām ir jāizpēta.
Vinilacetāta ražošanā, izmantojot etilēna metodi, tiek izmantots cauruļveida fiksētā slāņa reaktors, kas piepildīts ar katalizatoru.Padeves gāze nonāk reaktorā no augšas, un, saskaroties ar katalizatora slāni, notiek katalītiskas reakcijas, lai radītu mērķa produktu vinilacetātu un nelielu daudzumu blakusprodukta oglekļa dioksīda.Reakcijas eksotermiskā rakstura dēļ reaktora korpusa pusē tiek ievadīts zem spiediena ūdens, lai noņemtu reakcijas siltumu, izmantojot ūdens iztvaicēšanu.
Salīdzinot ar acetilēna metodi, etilēna metodei ir kompaktas ierīces struktūras īpašības, liela jauda, ​​zems enerģijas patēriņš un zems piesārņojums, un tās produkta izmaksas ir zemākas nekā acetilēna metodei.Produkta kvalitāte ir augstāka, un korozijas situācija nav nopietna.Tāpēc pēc 70. gadiem etilēna metode pakāpeniski aizstāja acetilēna metodi.Saskaņā ar nepilnīgo statistiku, aptuveni 70% no VAc, kas saražoti ar etilēna metodi pasaulē, ir kļuvuši par VAc ražošanas metožu galveno virzienu.
Pašlaik vismodernākā VAc ražošanas tehnoloģija pasaulē ir BP Leap Process un Celanese's Vantage Process.Salīdzinot ar tradicionālo fiksētās slāņa gāzes fāzes etilēna procesu, šīs divas procesa tehnoloģijas ir būtiski uzlabojušas reaktoru un katalizatoru bloka kodolā, uzlabojot bloka darbības ekonomiju un drošību.
Celanese ir izstrādājis jaunu fiksētā slāņa Vantage procesu, lai risinātu problēmas, kas saistītas ar nevienmērīgu katalizatora slāņa sadalījumu un zemu etilēna vienvirziena konversiju fiksētās slāņa reaktoros.Šajā procesā izmantotais reaktors joprojām ir stacionārais slānis, taču ir veikti būtiski uzlabojumi katalizatora sistēmā, un izplūdes gāzē ir pievienotas etilēna reģenerācijas ierīces, novēršot tradicionālo fiksētā slāņa procesu nepilnības.Produkta vinilacetāta iznākums ir ievērojami augstāks nekā līdzīgām ierīcēm.Procesa katalizators izmanto platīnu kā galveno aktīvo komponentu, silikagelu kā katalizatora nesēju, nātrija citrātu kā reducētāju un citus palīgmetālus, piemēram, lantanīda retzemju elementus, piemēram, prazeodīmu un neodīmu.Salīdzinot ar tradicionālajiem katalizatoriem, ir uzlabota katalizatora selektivitāte, aktivitāte un telpas-laika iznākums.
BP Amoco ir izstrādājis verdošā slāņa etilēna gāzes fāzes procesu, kas pazīstams arī kā Leap Process process, un ir uzbūvējis 250 kt/a verdošā slāņa bloku Hullā, Anglijā.Izmantojot šo procesu vinilacetāta iegūšanai, ražošanas izmaksas var samazināt par 30%, un katalizatora iznākums telpā laikā (1858-2744 g/(L · h-1)) ir daudz augstāks nekā fiksētā slāņa procesam (700). -1200 g/(L · h-1)).
LeapProcess procesā pirmo reizi tiek izmantots verdošā slāņa reaktors, kam ir šādas priekšrocības salīdzinājumā ar fiksētā slāņa reaktoru:
1) Verdošā slāņa reaktorā katalizators tiek nepārtraukti un vienmērīgi sajaukts, tādējādi veicinot vienmērīgu promotora difūziju un nodrošinot vienmērīgu promotora koncentrāciju reaktorā.
2) Verdošā slāņa reaktors darbības apstākļos var nepārtraukti nomainīt dezaktivēto katalizatoru ar jaunu katalizatoru.
3) Verdošā slāņa reakcijas temperatūra ir nemainīga, līdz minimumam samazinot katalizatora dezaktivāciju lokālas pārkaršanas dēļ, tādējādi pagarinot katalizatora kalpošanas laiku.
4) Verdošā slāņa reaktorā izmantotā siltuma noņemšanas metode vienkāršo reaktora struktūru un samazina tā tilpumu.Citiem vārdiem sakot, viena reaktora konstrukciju var izmantot liela mēroga ķīmiskajām iekārtām, ievērojami uzlabojot ierīces mēroga efektivitāti.