Vinylacetat (VAC), även känd som vinylacetat eller vinylacetat, är en färglös transparent vätska vid normal temperatur och tryck, med en molekylformel av C4H6O2 och en relativ molekylvikt av 86,9. VAC, som ett av de mest använda industriella organiska råvarorna i världen, kan generera derivat såsom polyvinylacetatharts (PVAC), polyvinylalkohol (PVA) och polyakrylonitril (PAN) genom självpolymerisation eller sampolymerisation med andra monomerer. Dessa derivat används ofta i konstruktion, textilier, maskiner, medicin och markförbättringar. På grund av den snabba utvecklingen av terminalindustrin under de senaste åren har produktionen av vinylacetat visat en trend med ökande år efter år, med den totala produktionen av vinylacetat som når 1970kt 2018. För närvarande på grund av påverkan av råvaror och Processer, produktionsvägarna för vinylacetat inkluderar huvudsakligen acetylenmetod och etenmetod.
1 、 Acetylenprocess
1912 upptäckte F. Klatte, en kanadensisk, först vinylacetat med användning av överskott av acetylen och ättiksyra under atmosfärstryck, vid temperaturer som sträcker sig från 60 till 100 ℃ och använde kvicksilveralter som katalysatorer. År 1921 utvecklade det tyska CEI -företaget en teknik för ångfasyntesen av vinylacetat från acetylen och ättiksyra. Sedan dess har forskare från olika länder kontinuerligt optimerat processen och förhållandena för syntes av vinylacetat från acetylen. År 1928 etablerade Hoechst Company i Tyskland en 12 kT/A vinylacetatproduktionsenhet, som realiserade industrialiserad storskalig produktion av vinylacetat. Ekvationen för att producera vinylacetat med acetylenmetoden är som följer:
Huvudreaktion:

Biverkningar:

Acetylenmetod är uppdelad i vätskefasmetod och gasfasmetod.
Reaktantfasstillståndet för acetylenvätskefasmetoden är flytande och reaktorn är en reaktionstank med en omrörningsanordning. På grund av bristerna med vätskefasmetod såsom låg selektivitet och många biprodukter har denna metod ersatts av för närvarande acetylengasfas.
Enligt de olika källorna till framställning av acetylengas kan metoden för acetylengas uppdelas i naturgasacetylen Borden -metoden och karbidacetylen Wacker -metoden.
Borden -processen använder ättiksyra som adsorbent, vilket förbättrar användningshastigheten för acetylen kraftigt. Men denna processväg är tekniskt svår och kräver höga kostnader, så denna metod upptar en fördel i områden som är rika på naturgasresurser.
Wacker -processen använder acetylen och ättiksyra producerad från kalciumkarbid som råvaror, med användning av en katalysator med aktivt kol som bärare och zinkacetat som aktiv komponent, för att syntetisera VAC under atmosfärstryck och reaktionstemperatur på 170 ~ 230 ℃. Processtekniken är relativt enkel och har låga produktionskostnader, men det finns brister som enkel förlust av aktiva komponenter för katalysator, dålig stabilitet, hög energiförbrukning och stor förorening.
2 、 Etylenprocess
Etylen, syre och glacial ättiksyra är tre råvaror som används i etensyntesen av vinylacetatprocessen. Den huvudsakliga aktiva komponenten i katalysatorn är vanligtvis det åttonde gruppens ädla metallelement, som reageras vid en viss reaktionstemperatur och tryck. Efter efterföljande bearbetning erhålls slutligen målproduktens vinylacetat. Reaktionsekvationen är som följer:
Huvudreaktion:

Biverkningar:

Processen för etenångfas utvecklades först av Bayer Corporation och placerades i industriell produktion för produktion av vinylacetat 1968. Produktionslinjer etablerades i Hearst och Bayer Corporation i Tyskland respektive National Distillers Corporation i USA. Det är huvudsakligen palladium eller guld belastat på syrabeständiga stöd, såsom kiseldioxidgelpärlor med en radie av 4-5 mm, och tillsats av en viss mängd kaliumacetat, vilket kan förbättra aktiviteten och selektiviteten hos katalysatorn. Processen för syntes av vinylacetat med användning av etenångfas USI -metoden liknar Bayer -metoden och är uppdelad i två delar: syntes och destillation. USI -processen uppnådde industriell tillämpning 1969. De aktiva komponenterna i katalysatorn är huvudsakligen palladium och platina, och hjälpmedlet är kaliumacetat, som stöds på en aluminiumoxidbärare. Reaktionsbetingelserna är relativt milda och katalysatorn har en lång livslängd, men rymdtidsutbytet är lågt. Jämfört med acetylenmetoden har etenånga -fasmetoden förbättrats kraftigt inom teknik, och katalysatorerna som används i etenmetoden har kontinuerligt förbättrats i aktivitet och selektivitet. Reaktionskinetiken och deaktiveringsmekanismen måste emellertid fortfarande undersökas.
Produktionen av vinylacetat med användning av etenmetoden använder en rörformad fixerad bäddreaktor fylld med katalysator. Fodergasen kommer in i reaktorn uppifrån, och när den kontaktar katalysatorbädden inträffar katalytiska reaktioner för att generera målproduktens vinylacetat och en liten mängd biprodukt koldioxid. På grund av reaktionens exoterm natur införs tryckvatten på skalsidan av reaktorn för att avlägsna reaktionsvärmen genom att använda förångning av vatten.
Jämfört med acetylenmetoden har etenmetoden egenskaperna för kompakt enhetsstruktur, stor utgång, låg energiförbrukning och låg förorening, och dess produktkostnad är lägre än för acetylenmetoden. Produktkvaliteten är överlägsen och korrosionssituationen är inte allvarlig. Därför ersatte etenmetoden gradvis acetylenmetoden efter 1970 -talet. Enligt ofullständig statistik har cirka 70% av VAC som producerats med etenmetod i världen blivit mainstream för VAC -produktionsmetoder.
För närvarande är den mest avancerade VAC -produktionstekniken i världen BP: s språngprocess och Celaneses utsiktsprocess. Jämfört med den traditionella etenprocessen för fasta bäddar har dessa två processteknologier förbättrat reaktorn och katalysatorn i kärnan i enheten, vilket förbättrar ekonomin och säkerheten för enhetsdrift.
Celanese har utvecklat en ny fast sängavfallsprocess för att hantera problemen med ojämn katalysatorbäddsfördelning och låg eten envägs omvandling i fasta bäddreaktorer. Reaktorn som används i denna process är fortfarande en fast bädd, men betydande förbättringar har gjorts i katalysatorsystemet, och etenåtervinningsanordningar har lagts till i svansgasen, vilket övervinner bristerna i traditionella fasta sängprocesser. Utbytet av produktvinylacetatet är signifikant högre än för liknande enheter. Processkatalysatorn använder platina som den huvudsakliga aktiva komponenten, kiseldioxidgel som katalysatorbärare, natriumcitrat som reducerande medel och andra hjälpmetaller såsom lantanid sällsynta jordelement som praseodym och neodym. Jämfört med traditionella katalysatorer förbättras selektiviteten, aktiviteten och rymdtidsutbytet för katalysatorn.
BP AMOCO har utvecklat en fluidiserad bäddsetylengasfasprocess, även känd som LEAP -processprocessen, och har byggt en 250 kt/en fluidiserad sängenhet i Hull, England. Att använda denna process för att producera vinylacetat kan minska produktionskostnaden med 30%, och rymdtidsutbytet för katalysatorn (1858-2744 g/(L · H-1)) är mycket högre än för den fasta sängprocessen (700 -1200 g/(L · H-1)).
LEAPPROCESS -processen använder en fluidiserad bäddreaktor för första gången, som har följande fördelar jämfört med en fast bäddreaktor:
1) I en fluidiserad bäddreaktor är katalysatorn kontinuerligt och jämnt blandad, och bidrar därmed till den enhetliga diffusionen av promotorn och säkerställer en enhetlig koncentration av promotorn i reaktorn.
2) Den fluidiserade bäddreaktorn kan kontinuerligt ersätta den inaktiverade katalysatorn med färsk katalysator under driftsförhållanden.
3) Den fluidiserade bäddreaktionstemperaturen är konstant, vilket minimerar katalysatordeaktivering på grund av lokal överhettning och därigenom förlänger katalysatorns livslängd.
4) Metoden för värmeavlägsning som används i den fluidiserade bäddreaktorn förenklar reaktorstrukturen och minskar dess volym. Med andra ord kan en enda reaktordesign användas för storskaliga kemiska installationer, vilket förbättrar enhetens skaleffektivitet avsevärt.