Vinylacetát (VAc), také známý jako vinylacetát nebo vinylacetát, je za normální teploty a tlaku bezbarvá průhledná kapalina s molekulovým vzorcem C4H6O2 a relativní molekulovou hmotností 86,9.VAc, jako jedna z nejrozšířenějších průmyslových organických surovin na světě, může vytvářet deriváty, jako je polyvinylacetátová pryskyřice (PVAc), polyvinylalkohol (PVA) a polyakrylonitril (PAN) prostřednictvím samopolymerizace nebo kopolymerace s jinými monomery.Tyto deriváty jsou široce používány ve stavebnictví, textilu, strojírenství, medicíně a zlepšovacích prostředcích půdy.Vzhledem k rychlému rozvoji terminálového průmyslu v posledních letech vykazuje výroba vinylacetátu rok od roku rostoucí trend, přičemž celková výroba vinylacetátu dosáhla v roce 2018 1970 kt. V současné době vlivem surovin a Procesy výroby vinylacetátu zahrnují především acetylenovou metodu a etylenovou metodu.
1, Acetylenový proces
V roce 1912 Kanaďan F. Klatte poprvé objevil vinylacetát za použití přebytku acetylenu a kyseliny octové pod atmosférickým tlakem, při teplotách v rozmezí od 60 do 100 ℃ a za použití solí rtuti jako katalyzátorů.V roce 1921 vyvinula německá CEI Company technologii pro syntézu vinylacetátu v parní fázi z acetylenu a kyseliny octové.Od té doby výzkumníci z různých zemí nepřetržitě optimalizovali proces a podmínky pro syntézu vinylacetátu z acetylenu.V roce 1928 založila společnost Hoechst v Německu výrobní jednotku vinylacetátu s kapacitou 12 kt/a, která realizovala průmyslovou velkovýrobu vinylacetátu.Rovnice pro výrobu vinylacetátu acetylenovou metodou je následující:
Hlavní reakce:

Vedlejší efekty:

Acetylenová metoda se dělí na metodu v kapalné fázi a metodu v plynné fázi.
Fázový stav reaktantu metody acetylenové kapalné fáze je kapalný a reaktor je reakční nádrž s míchacím zařízením.Vzhledem k nedostatkům metody v kapalné fázi, jako je nízká selektivita a mnoho vedlejších produktů, byla tato metoda v současnosti nahrazena metodou acetylenové plynné fáze.
Podle různých zdrojů přípravy acetylenového plynu lze metodu acetylenové plynné fáze rozdělit na acetylenovou Bordenovu metodu zemního plynu a karbid acetylenovou Wackerovu metodu.
Bordenův proces používá jako adsorbent kyselinu octovou, což výrazně zlepšuje míru využití acetylenu.Tato procesní cesta je však technicky obtížná a vyžaduje vysoké náklady, takže tato metoda zaujímá výhodu v oblastech bohatých na zdroje zemního plynu.
Wackerův proces využívá acetylen a kyselinu octovou vyrobené z karbidu vápníku jako suroviny, za použití katalyzátoru s aktivním uhlím jako nosičem a octanem zinečnatým jako aktivní složkou, k syntéze VAc za atmosférického tlaku a reakční teploty 170~230 ℃.Technologie procesu je relativně jednoduchá a má nízké výrobní náklady, ale existují nedostatky, jako je snadná ztráta aktivních složek katalyzátoru, špatná stabilita, vysoká spotřeba energie a velké znečištění.
2、Ethylenový proces
Ethylen, kyslík a ledová kyselina octová jsou tři suroviny používané při syntéze ethylenu v procesu vinylacetátu.Hlavní aktivní složkou katalyzátoru je typicky prvek z osmé skupiny ušlechtilého kovu, který reaguje při určité reakční teplotě a tlaku.Po následném zpracování se nakonec získá cílový produkt vinylacetát.Reakční rovnice je následující:
Hlavní reakce:

Vedlejší efekty:

Proces etylenové parní fáze byl poprvé vyvinut společností Bayer Corporation a byl uveden do průmyslové výroby pro výrobu vinylacetátu v roce 1968. Výrobní linky byly založeny v Hearst a Bayer Corporation v Německu a National Distillers Corporation ve Spojených státech.Je to především palladium nebo zlato naložené na kyselinovzdorné nosiče, jako jsou silikagelové kuličky o poloměru 4-5 mm, a přídavek určitého množství octanu draselného, ​​který může zlepšit aktivitu a selektivitu katalyzátoru.Proces syntézy vinylacetátu metodou USI v parní fázi ethylenu je podobný Bayerově metodě a je rozdělen na dvě části: syntézu a destilaci.Proces USI dosáhl průmyslové aplikace v roce 1969. Aktivními složkami katalyzátoru jsou hlavně palladium a platina a pomocným činidlem je octan draselný, který je na nosiči z oxidu hlinitého.Reakční podmínky jsou relativně mírné a katalyzátor má dlouhou životnost, ale prostorově-časový výtěžek je nízký.Ve srovnání s acetylenovou metodou se metoda s ethylenovou parní fází značně zlepšila v technologii a katalyzátory používané v ethylenové metodě se neustále zlepšují v aktivitě a selektivitě.Je však třeba prozkoumat reakční kinetiku a mechanismus deaktivace.
Výroba vinylacetátu etylenovou metodou využívá trubkový reaktor s pevným ložem naplněný katalyzátorem.Přiváděný plyn vstupuje do reaktoru shora, a když se dostane do kontaktu s ložem katalyzátoru, dochází ke katalytickým reakcím za vzniku cílového produktu vinylacetátu a malého množství vedlejšího produktu oxidu uhličitého.Vzhledem k exotermické povaze reakce se tlaková voda zavádí na stranu pláště reaktoru, aby se odstranilo reakční teplo pomocí odpařování vody.
Ve srovnání s acetylenovou metodou má etylenová metoda vlastnosti kompaktní struktury zařízení, velkého výkonu, nízké spotřeby energie a nízkého znečištění a její cena produktu je nižší než u acetylenové metody.Kvalita produktu je vynikající a korozní situace není vážná.Ethylenová metoda proto po 70. letech postupně nahradila acetylenovou.Podle neúplných statistik se asi 70 % VAc vyrobeného etylenovou metodou ve světě stalo hlavním proudem výrobních metod VAc.
V současné době je nejpokročilejší technologií výroby VAc na světě BP Leap Process a Celanese Vantage Process.Ve srovnání s tradičním procesem etylenu v plynné fázi s pevným ložem tyto dvě procesní technologie výrazně zlepšily reaktor a katalyzátor v jádře bloku, čímž se zlepšila ekonomika a bezpečnost provozu bloku.
Celanese vyvinul nový proces Vantage s pevným ložem, který řeší problémy nerovnoměrného rozložení katalyzátorového lože a jednosměrné konverze ethylenu v reaktorech s pevným ložem.Reaktor používaný v tomto procesu je stále s pevným ložem, ale byla provedena významná vylepšení katalytického systému a do zbytkového plynu byla přidána zařízení pro regeneraci ethylenu, čímž byly překonány nedostatky tradičních procesů s pevným ložem.Výtěžek produktu vinylacetát je výrazně vyšší než u podobných zařízení.Procesní katalyzátor používá platinu jako hlavní aktivní složku, silikagel jako nosič katalyzátoru, citrát sodný jako redukční činidlo a další pomocné kovy, jako jsou lanthanoidy prvků vzácných zemin, jako je praseodym a neodym.Ve srovnání s tradičními katalyzátory se zlepšila selektivita, aktivita a prostoro-časový výtěžek katalyzátoru.
Společnost BP Amoco vyvinula proces s fluidním ložem ethylenu v plynné fázi, také známý jako proces Leap Process, a postavila jednotku s fluidním ložem o kapacitě 250 kt/a v Hullu v Anglii.Použití tohoto procesu k výrobě vinylacetátu může snížit výrobní náklady o 30 % a prostorově-časový výtěžek katalyzátoru (1858-2744 g/(L · h-1)) je mnohem vyšší než u procesu s pevným ložem (700 -1200 g/(L · h-1)).
Proces LeapProcess poprvé využívá reaktor s fluidním ložem, který má ve srovnání s reaktorem s pevným ložem následující výhody:
1) V reaktoru s fluidním ložem je katalyzátor kontinuálně a rovnoměrně míchán, čímž přispívá k rovnoměrné difúzi promotoru a zajišťuje rovnoměrnou koncentraci promotoru v reaktoru.
2) Reaktor s fluidním ložem může za provozních podmínek kontinuálně nahrazovat deaktivovaný katalyzátor čerstvým katalyzátorem.
3) Reakční teplota fluidního lože je konstantní, což minimalizuje deaktivaci katalyzátoru v důsledku místního přehřátí, čímž se prodlužuje životnost katalyzátoru.
4) Metoda odvodu tepla použitá v reaktoru s fluidním ložem zjednodušuje konstrukci reaktoru a zmenšuje jeho objem.Jinými slovy, konstrukce s jedním reaktorem může být použita pro velká chemická zařízení, což výrazně zlepšuje účinnost zařízení.