Vinylasetaat (VAc), ek wol bekend as vinylasetaat of vinylasetaat, is in kleurleaze transparante floeistof by normale temperatuer en druk, mei in molekulêre formule fan C4H6O2 en in relatyf molekulêr gewicht fan 86.9. VAc, as ien fan 'e meast brûkte yndustriële organyske grûnstoffen yn' e wrâld, kin derivaten generearje lykas polyvinylasetathars (PVAc), polyvinylalkohol (PVA) en polyacrylonitril (PAN) troch selspolymerisaasje of copolymerisaasje mei oare monomeren. Dizze derivaten wurde in soad brûkt yn bou, tekstyl, masines, medisinen en boaiemferbetterers. Fanwegen de rappe ûntwikkeling fan 'e terminale yndustry yn' e ôfrûne jierren hat de produksje fan vinylasetaat in trend fan tanimming jier nei jier sjen litten, mei de totale produksje fan vinylasetaat dy't 1970kt berikte yn 2018. Op it stuit, fanwegen de ynfloed fan grûnstoffen en prosessen, omfetsje de produksjerûtes fan vinylasetaat benammen de asetyleenmetoade en etyleenmetoade.
1. Asetyleenproses
Yn 1912 ûntduts de Kanadees F. Klatte foar it earst vinylasetaat mei in oerskot oan asetyleen en jittiksoer ûnder atmosfearyske druk, by temperatueren fariearjend fan 60 oant 100 ℃, en mei kwikzâlten as katalysatoren. Yn 1921 ûntwikkele it Dútske bedriuw CEI in technology foar de dampfazesynteze fan vinylasetaat út asetyleen en jittiksoer. Sûnt dy tiid hawwe ûndersikers út ferskate lannen it proses en de omstannichheden foar de synteze fan vinylasetaat út asetyleen kontinu optimalisearre. Yn 1928 sette it Dútske bedriuw Hoechst in vinylasetaatproduksje-ienheid fan 12 kt/a op, wêrtroch't in yndustrialisearre grutskalige produksje fan vinylasetaat realisearre waard. De fergeliking foar it produsearjen fan vinylasetaat mei de asetyleenmetoade is as folget:
Haadreaksje:

Side-effekten:

De asetyleenmetoade is ferdield yn de floeibere fazemetoade en de gasfazemetoade.
De reaktantfazetastân fan 'e asetyleen floeibere fazemetoade is floeiber, en de reaktor is in reaksjetank mei in roerapparaat. Fanwegen de tekoartkommingen fan 'e floeibere fazemetoade, lykas lege selektiviteit en in protte byprodukten, is dizze metoade op it stuit ferfongen troch de asetyleen gasfazemetoade.
Neffens de ferskate boarnen fan asetyleengas tarieding kin de asetyleengasfazemetoade wurde ferdield yn ierdgasasetyleen Borden-metoade en karbidasetyleen Wacker-metoade.
It Borden-proses brûkt azijnzuur as adsorbens, wat de benuttingsgraad fan asetyleen sterk ferbetteret. Dizze prosesrûte is lykwols technysk lestich en fereasket hege kosten, sadat dizze metoade in foardiel hat yn gebieten dy't ryk binne oan ierdgasboarnen.
It Wacker-proses brûkt asetyleen en jittiksoer produsearre út kalsiumkarbid as grûnstoffen, mei in katalysator mei aktivearre koalstof as drager en sinkasetaat as aktive komponint, om VAc te synthesisearjen ûnder atmosfearyske druk en reaksjetemperatuer fan 170 ~ 230 ℃. De prosestechnology is relatyf ienfâldich en hat lege produksjekosten, mar d'r binne tekoartkommingen lykas maklik ferlies fan katalysator aktive komponinten, minne stabiliteit, heech enerzjyferbrûk en grutte fersmoarging.
2. Etyleenproses
Etyleen, soerstof en iisazijn binne trije grûnstoffen dy't brûkt wurde yn it etyleensyntheseproses fan vinylasetaat. De wichtichste aktive komponint fan 'e katalysator is typysk it edelmetaalelemint fan 'e achtste groep, dat by in bepaalde reaksjetemperatuer en druk reagearre wurdt. Nei folgjende ferwurking wurdt úteinlik it doelprodukt vinylasetaat krigen. De reaksjefergeliking is as folget:
Haadreaksje:

Side-effekten:

It etyleendampfazeproses waard earst ûntwikkele troch Bayer Corporation en waard yn 1968 yn yndustriële produksje brocht foar de produksje fan vinylasetaat. Produksjelinen waarden oprjochte yn Hearst en Bayer Corporation yn Dútslân en National Distillers Corporation yn 'e Feriene Steaten, respektivelik. It is benammen palladium of goud laden op soerbestindige dragers, lykas silikagelkralen mei in straal fan 4-5 mm, en de tafoeging fan in bepaalde hoemannichte kaliumasetaat, wat de aktiviteit en selektiviteit fan 'e katalysator kin ferbetterje. It proses foar de synteze fan vinylasetaat mei de etyleendampfaze USI-metoade is fergelykber mei de Bayer-metoade, en is ferdield yn twa dielen: synteze en destillaasje. It USI-proses berikte yndustriële tapassing yn 1969. De aktive komponinten fan 'e katalysator binne benammen palladium en platina, en it helpmiddel is kaliumasetaat, dat stipe wurdt op in aluminiumoxidedrager. De reaksjebetingsten binne relatyf myld en de katalysator hat in lange libbensdoer, mar de romte-tiidopbringst is leech. Yn ferliking mei de asetyleenmetoade is de etyleendampfazemetoade sterk ferbettere yn technology, en de katalysatoren dy't brûkt wurde yn 'e etyleenmetoade binne kontinu ferbettere yn aktiviteit en selektiviteit. De reaksjekinetyk en it deaktivaasjemeganisme moatte lykwols noch ûndersocht wurde.
De produksje fan vinylasetaat mei de etyleenmetoade brûkt in buisfoarmige fêstbêdreaktor fol mei katalysator. It feedgas komt de reaktor fan boppen yn, en as it yn kontakt komt mei it katalysatorbêd, fine katalytyske reaksjes plak om it doelprodukt vinylasetaat en in lytse hoemannichte byprodukt koalstofdiokside te generearjen. Fanwegen de eksotermyske aard fan 'e reaksje wurdt wetter ûnder druk yn 'e skylkant fan' e reaktor ynfierd om de reaksjewaarmte te ferwiderjen troch gebrûk te meitsjen fan de ferdamping fan wetter.
Yn ferliking mei de asetyleenmetoade hat de etyleenmetoade de skaaimerken fan in kompakte apparaatstruktuer, grutte útfier, leech enerzjyferbrûk en lege fersmoarging, en de produktkosten binne leger as dy fan 'e asetyleenmetoade. De produktkwaliteit is superieur, en de korrosjesituaasje is net serieus. Dêrom ferfong de etyleenmetoade stadichoan de asetyleenmetoade nei de jierren '70. Neffens ûnfolsleine statistiken is sawat 70% fan 'e VAc produsearre mei de etyleenmetoade yn 'e wrâld de haadstream wurden fan VAc-produksjemetoaden.
Op it stuit is de meast avansearre VAc-produksjetechnology yn 'e wrâld it Leap-proses fan BP en it Vantage-proses fan Celanese. Yn ferliking mei it tradisjonele etyleenproses mei fêste bêd yn gasfaze hawwe dizze twa prosestechnologyen de reaktor en katalysator yn 'e kearn fan' e ienheid signifikant ferbettere, wêrtroch't de ekonomy en feiligens fan 'e operaasje fan' e ienheid ferbettere binne.
Celanese hat in nij Vantage-proses mei fêst bêd ûntwikkele om de problemen fan ûngelikense ferdieling fan it katalysatorbêd en lege ienrjochtingskonverzje fan etyleen yn reaktors mei fêst bêd oan te pakken. De reaktor dy't yn dit proses brûkt wurdt, is noch altyd in fêst bêd, mar wichtige ferbetteringen binne makke oan it katalysatorsysteem, en etyleenherstelapparaten binne tafoege oan it sturtgas, wêrtroch't de tekoartkommingen fan tradisjonele prosessen mei fêst bêd oerwûn wurde. De opbringst fan it produkt vinylasetaat is signifikant heger as dy fan ferlykbere apparaten. De proseskatalysator brûkt platina as de wichtichste aktive komponint, silikagel as de katalysatordrager, natriumcitraat as in reduksjemiddel, en oare helpmetalen lykas lanthanide seldsume ierde-eleminten lykas praseodymium en neodymium. Yn ferliking mei tradisjonele katalysatoren binne de selektiviteit, aktiviteit en romte-tiidopbringst fan 'e katalysator ferbettere.
BP Amoco hat in fluidisearre bêd etyleengasfazeproses ûntwikkele, ek wol bekend as it Leap Process-proses, en hat in fluidisearre bêd-ienheid fan 250 kt/a boud yn Hull, Ingelân. It brûken fan dit proses om vinylasetaat te produsearjen kin de produksjekosten mei 30% ferminderje, en de romte-tiidopbringst fan 'e katalysator (1858-2744 g/(L · h-1)) is folle heger as dy fan it fêste bêdproses (700-1200 g/(L · h-1)).
It LeapProcess-proses brûkt foar it earst in fluidisearre bêdreaktor, dy't de folgjende foardielen hat yn ferliking mei in fêstbêdreaktor:
1) Yn in fluidisearre bêdreaktor wurdt de katalysator kontinu en unifoarm mingd, wêrtroch't bydraacht wurdt oan 'e unifoarme diffúzje fan 'e promotor en in unifoarme konsintraasje fan 'e promotor yn 'e reaktor garandearre wurdt.
2) De fluidisearre bêdreaktor kin de deaktivearre katalysator ûnder wurkomstannichheden kontinu ferfange troch farske katalysator.
3) De reaksjetemperatuer fan it fluidisearre bêd is konstant, wêrtroch't deaktivaasje fan 'e katalysator troch lokale oerferhitting minimalisearre wurdt, wêrtroch't de libbensdoer fan 'e katalysator ferlingd wurdt.
4) De waarmteferwideringsmetoade dy't brûkt wurdt yn 'e fluidisearre bêdreaktor ferienfâldiget de reaktorstruktuer en ferminderet it folume. Mei oare wurden, in ûntwerp fan ien reaktor kin brûkt wurde foar grutskalige gemyske ynstallaasjes, wêrtroch't de skaalfergruttingseffisjinsje fan it apparaat signifikant ferbettere wurdt.