Vinüülatsetaat (VAc), tuntud ka kui vinüülatsetaat või vinüülatsetaat, on normaalsel temperatuuril ja rõhul värvitu läbipaistev vedelik, mille molekulvalem on C4H6O2 ja suhteline molekulmass on 86,9.VAc kui üks maailmas laialdasemalt kasutatavaid tööstuslikke orgaanilisi tooraineid, võib isepolümerisatsiooni või teiste monomeeridega kopolümerisatsiooni teel genereerida selliseid derivaate nagu polüvinüülatsetaatvaik (PVAc), polüvinüülalkohol (PVA) ja polüakrüülnitriil (PAN).Neid derivaate kasutatakse laialdaselt ehituses, tekstiilitööstuses, masinates, meditsiinis ja mullaparandusainetes.Seoses terminalitööstuse viimaste aastate kiire arenguga on vinüülatsetaadi tootmine näidanud aasta-aastalt kasvutendentsi, kusjuures vinüülatsetaadi kogutoodang ulatus 2018. aastal 1970 kilotonnini. Praegu on toormaterjalide mõjul ja vinüülatsetaadi tootmisviisid hõlmavad peamiselt atsetüleeni meetodit ja etüleeni meetodit.
1, atsetüleeni protsess
1912. aastal avastas kanadalane F. Klatte esimest korda vinüülatsetaadi, kasutades atsetüleeni ja äädikhappe ülejääki atmosfäärirõhul temperatuuril 60–100 ℃ ning kasutades katalüsaatoritena elavhõbeda sooli.1921. aastal töötas Saksa ettevõte CEI välja tehnoloogia vinüülatsetaadi aurufaasi sünteesiks atsetüleenist ja äädikhappest.Sellest ajast peale on erinevate riikide teadlased pidevalt optimeerinud atsetüleenist vinüülatsetaadi sünteesi protsessi ja tingimusi.1928. aastal asutas Saksamaa Hoechst Company vinüülatsetaadi tootmisüksuse 12 kt/a, realiseerides vinüülatsetaadi tööstusliku laiaulatusliku tootmise.Vinüülatsetaadi atsetüleenimeetodil tootmise võrrand on järgmine:
Peamine reaktsioon:

Kõrvalmõjud:

Atsetüleenimeetod jaguneb vedelfaasimeetodiks ja gaasifaasimeetodiks.
Atsetüleeni vedelfaasi meetodi reaktiivfaasi olek on vedel ja reaktor on segamisseadmega reaktsioonipaak.Vedelfaasimeetodi puuduste tõttu, nagu madal selektiivsus ja paljud kõrvalsaadused, on see meetod praegu asendatud atsetüleeni gaasifaasi meetodiga.
Vastavalt atsetüleengaasi valmistamise erinevatele allikatele võib atsetüleeni gaasifaasi meetodi jagada maagaasi atsetüleen-Bordeni meetodiks ja karbiidatsetüleen-Wackeri meetodiks.
Bordeni protsessis kasutatakse adsorbendina äädikhapet, mis parandab oluliselt atsetüleeni kasutusmäära.See protsessitee on aga tehniliselt keeruline ja nõuab suuri kulusid, mistõttu on sellel meetodil eelis maagaasiressursside poolest rikastes piirkondades.
Wackeri protsessis kasutatakse VAc sünteesimiseks atmosfäärirõhul ja reaktsioonitemperatuuril 170–230 ℃ toormaterjalina kaltsiumkarbiidist toodetud atsetüleeni ja äädikhapet, kasutades kandjana aktiivsütt ja aktiivse komponendina tsinkatsetaati sisaldavat katalüsaatorit.Protsessi tehnoloogia on suhteliselt lihtne ja madalate tootmiskuludega, kuid esineb ka puudusi, nagu katalüsaatori aktiivsete komponentide kerge kadu, halb stabiilsus, suur energiatarve ja suur saaste.
2, Etüleeni protsess
Etüleen, hapnik ja jää-äädikhape on kolm toorainet, mida kasutatakse vinüülatsetaadi etüleeni sünteesis.Katalüsaatori peamiseks aktiivseks komponendiks on tavaliselt kaheksanda rühma väärismetalli element, mis reageerib teatud reaktsioonitemperatuuril ja rõhul.Pärast järgnevat töötlemist saadakse lõpuks sihtsaadus vinüülatsetaat.Reaktsioonivõrrand on järgmine:
Peamine reaktsioon:

Kõrvalmõjud:

Etüleeni aurufaasi protsessi töötas esmakordselt välja Bayer Corporation ja see viidi tööstuslikku tootmisse vinüülatsetaadi tootmiseks 1968. aastal. Tootmisliinid asutati vastavalt Hearstis ja Bayer Corporationis Saksamaal ning National Distillers Corporationis Ameerika Ühendriikides.See on peamiselt pallaadium või kuld, mis on laaditud happekindlatele alustele, näiteks silikageelhelmestele raadiusega 4–5 mm, ja teatud koguse kaaliumatsetaadi lisamisega, mis võib parandada katalüsaatori aktiivsust ja selektiivsust.Vinüülatsetaadi sünteesiprotsess, kasutades etüleeni aurufaasi USI meetodit, sarnaneb Bayeri meetodiga ja jaguneb kaheks osaks: süntees ja destilleerimine.USI protsess saavutas tööstusliku rakenduse 1969. aastal. Katalüsaatori aktiivsed komponendid on peamiselt pallaadium ja plaatina ning abiaineks on kaaliumatsetaat, mis on kantud alumiiniumoksiidi kandjale.Reaktsioonitingimused on suhteliselt leebed ja katalüsaatoril on pikk kasutusiga, kuid aegruumi saagis on madal.Võrreldes atsetüleenimeetodiga on etüleeni aurufaasi meetod tehnoloogias oluliselt paranenud ning etüleenimeetodis kasutatavate katalüsaatorite aktiivsus ja selektiivsus on pidevalt paranenud.Siiski tuleb veel uurida reaktsiooni kineetikat ja deaktiveerimismehhanismi.
Vinüülatsetaadi tootmisel etüleenimeetodil kasutatakse katalüsaatoriga täidetud torukujulist fikseeritud kihiga reaktorit.Toitegaas siseneb reaktorisse ülevalt ja kui see puutub kokku katalüsaatorikihiga, toimuvad katalüütilised reaktsioonid, mille käigus tekivad sihtsaaduseks vinüülatsetaat ja väike kogus kõrvalsaaduseks süsinikdioksiidi.Reaktsiooni eksotermilise olemuse tõttu juhitakse reaktori korpuse küljele survevett, et eemaldada reaktsioonisoojus, kasutades vee aurustamist.
Võrreldes atsetüleenimeetodiga on etüleenimeetodil kompaktse seadme struktuuri, suure väljundi, väikese energiatarbimise ja madala saastesisaldusega omadused ning selle toote maksumus on madalam kui atsetüleenimeetodil.Toote kvaliteet on parem ja korrosiooniolukord pole tõsine.Seetõttu asendas etüleeni meetod pärast 1970. aastaid järk-järgult atsetüleeni meetodit.Mittetäieliku statistika kohaselt on maailmas umbes 70% etüleenimeetodil toodetud VAc-st saanud VAc tootmismeetodite peavooluks.
Praegu on maailma kõige arenenum VAc tootmistehnoloogia BP Leap Process ja Celanese Vantage Process.Võrreldes traditsioonilise fikseeritud kihiga gaasifaasi etüleeni protsessiga, on need kaks protsessitehnoloogiat oluliselt täiustanud reaktorit ja katalüsaatorit seadme südamikus, parandades seadme töö ökonoomsust ja ohutust.
Celanese on välja töötanud uue fikseeritud kihiga Vantage protsessi, et lahendada katalüsaatorikihi ebaühtlase jaotuse ja madala etüleeni ühesuunalise muundamise probleeme fikseeritud kihiga reaktorites.Selles protsessis kasutatav reaktor on endiselt püsikiht, kuid katalüsaatorisüsteemis on tehtud olulisi täiustusi ning jääkgaasi on lisatud etüleeni regenereerimisseadmeid, mis ületab traditsiooniliste fikseeritud kihi protsesside puudused.Toote vinüülatsetaadi saagis on oluliselt suurem kui sarnastel seadmetel.Protsessi katalüsaatoris kasutatakse peamise aktiivse komponendina plaatinat, katalüsaatorikandjana silikageeli, redutseeriva ainena naatriumtsitraati ja muid abimetalle, nagu haruldaste muldmetallide lantaniid, nagu praseodüüm ja neodüüm.Võrreldes traditsiooniliste katalüsaatoritega on katalüsaatori selektiivsus, aktiivsus ja aegruumi saagis paranenud.
BP Amoco on välja töötanud keevkihtetüleeni gaasifaasi protsessi, mida tuntakse ka kui hüppeprotsessi, ja ehitanud 250 kt/a keevkihtseadme Inglismaal Hullis.Selle protsessi kasutamine vinüülatsetaadi tootmiseks võib tootmiskulusid vähendada 30% võrra ja katalüsaatori ruumiaja saagis (1858-2744 g/(L · h-1)) on palju suurem kui fikseeritud kihiga protsessil (700). -1200 g/(L · h-1)).
LeapProcessi protsessis kasutatakse esimest korda keevkihtreaktorit, millel on fikseeritud kihiga reaktoriga võrreldes järgmised eelised:
1) Keevkihtreaktoris segatakse katalüsaatorit pidevalt ja ühtlaselt, aidates sellega kaasa promootori ühtlasele difusioonile ja tagades promootori ühtlase kontsentratsiooni reaktoris.
2) Keevkihireaktor võib töötingimustes pidevalt asendada deaktiveeritud katalüsaatori värske katalüsaatoriga.
3) Keevkihi reaktsiooni temperatuur on konstantne, minimeerides katalüsaatori desaktiveerumist kohaliku ülekuumenemise tõttu, pikendades seeläbi katalüsaatori kasutusiga.
4) Keevkihtreaktoris kasutatav soojuseemaldusmeetod lihtsustab reaktori struktuuri ja vähendab selle mahtu.Teisisõnu saab suuremahuliste keemiarajatiste jaoks kasutada ühe reaktori konstruktsiooni, mis parandab oluliselt seadme mastaabitõhusust.