Vinylacetat (VAC), også kendt som vinylacetat eller vinylacetat, er en farveløs gennemsigtig væske ved normal temperatur og tryk med en molekylær formel af C4H6O2 og en relativ molekylvægt på 86,9. VAC, som en af ​​de mest anvendte industrielle organiske råvarer i verden, kan generere derivater, såsom polyvinylacetatharpiks (PVAC), polyvinylalkohol (PVA) og polyacrylonitril (PAN) gennem selvpolymerisation eller copolymerisation med andre monomere. Disse derivater er vidt brugt i konstruktion, tekstiler, maskiner, medicin og jordforbedringer. På grund af den hurtige udvikling af terminalindustrien i de senere år har produktionen af ​​vinylacetat vist en tendens til stigende år for år, med den samlede produktion af vinylacetat, der når 1970KT i 2018. I øjeblikket på grund af påvirkningen af ​​råvarer og processer inkluderer produktionsruterne af vinylacetat hovedsageligt acetylenmetode og ethylenmetode.
1 、 Acetylenproces
I 1912 opdagede F. Klatte, en canadier, først vinylacetat ved anvendelse af overskydende acetylen og eddikesyre under atmosfærisk tryk ved temperaturer fra 60 til 100 ℃ og under anvendelse af kviksølvsalte som katalysatorer. I 1921 udviklede det tyske CEI -selskab en teknologi til dampfasesyntese af vinylacetat fra acetylen og eddikesyre. Siden da har forskere fra forskellige lande kontinuerligt optimeret processen og betingelserne for syntese af vinylacetat fra acetylen. I 1928 etablerede Hoechst Company of Tyskland en 12 kt/a vinylacetatproduktionsenhed, der realiserede den industrialiserede store produktion af vinylacetat. Ligningen til fremstilling af vinylacetat ved hjælp af acetylenmetoden er som følger:
Hovedreaktion:

Bivirkninger:

Acetylenmetode er opdelt i flydende fasemetode og gasfasemetode.
Reaktantfasetilstanden for acetylen -flydende fase -metoden er flydende, og reaktoren er en reaktionstank med en omrøringsanordning. På grund af manglerne ved flydende fase-metode, såsom lav selektivitet og mange biprodukter, er denne metode i øjeblikket blevet erstattet af acetylengasfasemetode.
I henhold til de forskellige kilder til præparation af acetylengas kan acetylengasfasemetoden opdeles i naturgasacetylen Borden -metoden og carbidacetylen wacker -metoden.
Borden -processen bruger eddikesyre som en adsorbent, hvilket i høj grad forbedrer anvendelsesgraden for acetylen. Imidlertid er denne procesrute teknisk vanskelig og kræver høje omkostninger, så denne metode optager en fordel i områder, der er rig på naturgasressourcer.
Wacker -processen anvender acetylen og eddikesyre produceret fra calciumcarbid som råmaterialer ved anvendelse af en katalysator med aktivt carbon som bærer og zinkacetat som aktiv komponent til at syntetisere VAC under atmosfæretryk og reaktionstemperatur på 170 ~ 230 ℃. Processeteknologien er relativt enkel og har lave produktionsomkostninger, men der er mangler, såsom let tab af katalysatoraktive komponenter, dårlig stabilitet, højt energiforbrug og stor forurening.
2 、 Ethylenproces
Ethylen, ilt og iseddikesyre er tre råmaterialer, der anvendes i ethylensyntesen af ​​vinylacetatprocessen. Den vigtigste aktive komponent i katalysatoren er typisk det ottende gruppe ædle metalelement, der reageres ved en bestemt reaktionstemperatur og tryk. Efter efterfølgende behandling opnås endelig vinylacetat af målproduktet. Reaktionsligningen er som følger:
Hovedreaktion:

Bivirkninger:

Ethylen -dampfaseprocessen blev først udviklet af Bayer Corporation og blev sat i industriel produktion til produktion af vinylacetat i 1968. Produktionslinjer blev oprettet i Hearst og Bayer Corporation i Tyskland og National Distillers Corporation i USA. Det er hovedsageligt palladium eller guldbelastet på syrebestandige understøtninger, såsom silicagelperler med en radius på 4-5 mm, og tilsætning af en vis mængde kaliumacetat, som kan forbedre katalysatorens aktivitet og selektivitet. Processen til syntese af vinylacetat ved anvendelse af ethylendampfase USI -metode ligner Bayer -metoden og er opdelt i to dele: syntese og destillation. USI -processen opnåede industriel anvendelse i 1969. De aktive komponenter i katalysatoren er hovedsageligt palladium og platin, og hjælpeagenten er kaliumacetat, der understøttes på en aluminiumoxidbærer. Reaktionsbetingelserne er relativt milde, og katalysatoren har en lang levetid, men rumtidsudbyttet er lavt. Sammenlignet med acetylenmetoden er ethylendampfasemetoden meget forbedret i teknologi, og de katalysatorer, der er anvendt i ethylenmetoden, er kontinuerligt forbedret i aktivitet og selektivitet. Imidlertid skal reaktionskinetikken og deaktiveringsmekanismen stadig undersøges.
Produktionen af ​​vinylacetat ved anvendelse af ethylenmetoden bruger en rørformet fast bedreaktor fyldt med katalysator. Tilførselsgassen kommer ind i reaktoren fra toppen, og når den kommer i kontakt med katalysatorbedet, forekommer katalytiske reaktioner for at generere målproduktvinylacetatet og en lille mængde biproduktkuldioxid. På grund af reaktionens eksoterme karakter indføres undertryksvand i skaldesiden af ​​reaktoren for at fjerne reaktionsvarmen ved anvendelse af fordampning af vand.
Sammenlignet med acetylenmetoden har ethylenmetoden egenskaberne ved kompakt enhedsstruktur, stor output, lavt energiforbrug og lav forurening, og dens produktomkostninger er lavere end for acetylenmetoden. Produktkvaliteten er overlegen, og korrosionssituationen er ikke alvorlig. Derfor erstattede ethylenmetoden gradvist acetylenmetoden efter 1970'erne. I henhold til ufuldstændige statistikker er ca. 70% af VAC produceret ved ethylenmetode i verden blevet mainstream for VAC -produktionsmetoder.
I øjeblikket er den mest avancerede VAC -produktionsteknologi i verden BP's Leap -proces og Celanese's Vantage -proces. Sammenlignet med den traditionelle faste gasfase -ethylenproces har disse to processteknologier markant forbedret reaktoren og katalysatoren i kernen af ​​enheden og forbedret økonomien og sikkerhed for enhedsdrift.
Celanese har udviklet en ny fast sengeudviklingsproces til at løse problemerne med ujævn katalysatorbedfordeling og lavethylen-envejskonvertering i faste sengeaktorer. Reaktoren, der bruges i denne proces, er stadig en fast seng, men der er foretaget betydelige forbedringer til katalysatorsystemet, og ethylengenvindingsenheder er tilsat i halegassen, hvilket overvinder manglerne ved traditionelle faste sengeprocesser. Udbyttet af produktvinylacetatet er signifikant højere end for lignende enheder. Proceskatalysatoren bruger platin som den vigtigste aktive komponent, silicagel som katalysatorbærer, natriumcitrat som et reducerende middel og andre hjælpemetaller, såsom lanthanid -sjældne jordelementer, såsom praseodym og neodym. Sammenlignet med traditionelle katalysatorer forbedres selektiviteten, aktiviteten og rumtidets udbytte af katalysatoren.
BP Amoco har udviklet en fluidiseret seng ethylen gasfase -proces, også kendt som LEAP -processen, og har bygget en 250 kt/en fluidiseret sengenhed i Hull, England. Brug af denne proces til at producere vinylacetat kan reducere produktionsomkostningerne med 30%, og rumtidens udbytte af katalysatoren (1858-2744 g/(L · H-1)) er meget højere end for den faste sengeproces (700-1200 g/(L · H-1)).
Leapprocess -processen bruger en fluidiseret bedreaktor for første gang, hvilket har følgende fordele sammenlignet med en fast bedreaktor:
1) I en fluidiseret bedreaktor blandes katalysatoren kontinuerligt og ensartet, hvilket bidrager til den ensartede diffusion af promotoren og sikrer en ensartet koncentration af promotoren i reaktoren.
2) Den fluidiserede bedreaktor kan kontinuerligt udskifte den deaktiverede katalysator med frisk katalysator under driftsbetingelser.
3) Den fluidiserede bedreaktionstemperatur er konstant, hvilket minimerer katalysatordeaktivering på grund af lokal overophedning og udvider derved katalysatorens levetid.
4) Varmefjerningsmetoden anvendt i den fluidiserede bedreaktor forenkler reaktorstrukturen og reducerer dens volumen. Med andre ord kan et enkelt reaktordesign bruges til store kemiske installationer, hvilket forbedrer enhedens skalaeffektivitet.