Vinielasetaat (VAc), ook bekend as vinielasetaat of vinielasetaat, is 'n kleurlose deursigtige vloeistof by normale temperatuur en druk, met 'n molekulêre formule van C4H6O2 en 'n relatiewe molekulêre gewig van 86.9. VAc, as een van die mees gebruikte industriële organiese grondstowwe ter wêreld, kan derivate soos polivinielasetaat-hars (PVAc), polivinielalkohol (PVA) en poliakrilonitriel (PAN) genereer deur selfpolimerisasie of kopolimerisasie met ander monomere. Hierdie derivate word wyd gebruik in konstruksie, tekstiele, masjinerie, medisyne en grondverbeteraars. As gevolg van die vinnige ontwikkeling van die terminale bedryf in onlangse jare, het die produksie van vinielasetaat 'n tendens van jaar tot jaar toename getoon, met die totale produksie van vinielasetaat wat 1970kt in 2018 bereik het. Tans, as gevolg van die invloed van grondstowwe en prosesse, sluit die produksieroetes van vinielasetaat hoofsaaklik die asetileenmetode en etileenmetode in.
1. Asetileenproses
In 1912 het F. Klatte, 'n Kanadees, die eerste keer vinielasetaat ontdek deur oortollige asetileen en asynsuur onder atmosferiese druk te gebruik, by temperature wat wissel van 60 tot 100 ℃, en met kwik soute as katalisators. In 1921 het die Duitse CEI-maatskappy 'n tegnologie ontwikkel vir die dampfasesintese van vinielasetaat uit asetileen en asynsuur. Sedertdien het navorsers van verskeie lande die proses en toestande vir die sintese van vinielasetaat uit asetileen voortdurend geoptimaliseer. In 1928 het die Hoechst-maatskappy van Duitsland 'n 12 kt/a vinielasetaat-produksie-eenheid gestig, wat geïndustrialiseerde grootskaalse produksie van vinielasetaat bewerkstellig het. Die vergelyking vir die vervaardiging van vinielasetaat deur die asetileenmetode is soos volg:
Hoofreaksie:

Newe-effekte:

Die asetileenmetode word verdeel in die vloeistoffasemetode en die gasfasemetode.
Die reaktantfasetoestand van die asetileenvloeistoffasemetode is vloeibaar, en die reaktor is 'n reaksietenk met 'n roertoestel. As gevolg van die tekortkominge van die vloeibarefasemetode, soos lae selektiwiteit en baie neweprodukte, is hierdie metode tans vervang deur die asetileengasfasemetode.
Volgens die verskillende bronne van asetileengasvoorbereiding, kan die asetileengasfasemetode verdeel word in natuurlike gasasetileen Borden-metode en karbiedasetileen Wacker-metode.
Die Borden-proses gebruik asynsuur as 'n adsorbent, wat die benuttingstempo van asetileen aansienlik verbeter. Hierdie prosesroete is egter tegnies moeilik en vereis hoë koste, dus geniet hierdie metode 'n voordeel in gebiede wat ryk is aan natuurlike gasbronne.
Die Wacker-proses gebruik asetileen en asynsuur wat van kalsiumkarbied geproduseer word as grondstowwe, met behulp van 'n katalisator met geaktiveerde koolstof as draer en sinkasetaat as aktiewe komponent, om VAc te sintetiseer onder atmosferiese druk en reaksietemperatuur van 170~230 ℃. Die prosestegnologie is relatief eenvoudig en het lae produksiekoste, maar daar is tekortkominge soos maklike verlies van katalisator-aktiewe komponente, swak stabiliteit, hoë energieverbruik en groot besoedeling.
2. Etileenproses
Etileen, suurstof en ysasynsuur is drie grondstowwe wat in die etileensintese van vinielasetaatproses gebruik word. Die hoofaktiewe komponent van die katalisator is tipies die agtste groep edelmetaalelement, wat by 'n sekere reaksietemperatuur en -druk reageer. Na daaropvolgende verwerking word die teikenproduk vinielasetaat uiteindelik verkry. Die reaksievergelyking is soos volg:
Hoofreaksie:

Newe-effekte:

Die etileendampfaseproses is aanvanklik deur Bayer Corporation ontwikkel en is in 1968 in industriële produksie geplaas vir die produksie van vinielasetaat. Produksielyne is onderskeidelik in Hearst en Bayer Corporation in Duitsland en National Distillers Corporation in die Verenigde State gevestig. Dit is hoofsaaklik palladium of goud wat op suurbestande draers gelaai word, soos silikagelkrale met 'n radius van 4-5 mm, en die byvoeging van 'n sekere hoeveelheid kaliumasetaat, wat die aktiwiteit en selektiwiteit van die katalisator kan verbeter. Die proses vir die sintese van vinielasetaat met behulp van die etileendampfase USI-metode is soortgelyk aan die Bayer-metode en is in twee dele verdeel: sintese en distillasie. Die USI-proses het industriële toepassing in 1969 bereik. Die aktiewe komponente van die katalisator is hoofsaaklik palladium en platinum, en die hulpmiddel is kaliumasetaat, wat op 'n alumina-draer ondersteun word. Die reaksietoestande is relatief mild en die katalisator het 'n lang lewensduur, maar die ruimtetyd-opbrengs is laag. In vergelyking met die asetileenmetode het die etileendampfasemetode aansienlik verbeter in tegnologie, en die katalisators wat in die etileenmetode gebruik word, het voortdurend verbeter in aktiwiteit en selektiwiteit. Die reaksiekinetika en deaktiveringsmeganisme moet egter nog ondersoek word.
Die produksie van vinielasetaat met behulp van die etileenmetode gebruik 'n buisvormige vastebedreaktor gevul met katalisator. Die voedingsgas kom die reaktor van bo af binne, en wanneer dit met die katalisatorbed in aanraking kom, vind katalitiese reaksies plaas om die teikenproduk vinielasetaat en 'n klein hoeveelheid neweproduk koolstofdioksied te genereer. As gevolg van die eksotermiese aard van die reaksie, word water onder druk in die dopkant van die reaktor ingebring om die reaksiehitte te verwyder deur die verdamping van water te gebruik.
In vergelyking met die asetileenmetode, het die etileenmetode die eienskappe van kompakte toestelstruktuur, groot uitset, lae energieverbruik en lae besoedeling, en die produkkoste is laer as dié van die asetileenmetode. Die produkgehalte is beter, en die korrosiesituasie is nie ernstig nie. Daarom het die etileenmetode die asetileenmetode geleidelik na die 1970's vervang. Volgens onvolledige statistieke het ongeveer 70% van VAc wat deur die etileenmetode in die wêreld geproduseer word, die hoofstroom van VAc-produksiemetodes geword.
Tans is die mees gevorderde VAc-produksietegnologie ter wêreld BP se Leap-proses en Celanese se Vantage-proses. In vergelyking met die tradisionele vastebed-gasfase-etileenproses, het hierdie twee prosestegnologieë die reaktor en katalisator in die kern van die eenheid aansienlik verbeter, wat die ekonomie en veiligheid van die werking van die eenheid verbeter.
Celanese het 'n nuwe vastebed Vantage-proses ontwikkel om die probleme van ongelyke katalisatorbedverspreiding en lae etileen-eenrigting-omskakeling in vastebedreaktore aan te spreek. Die reaktor wat in hierdie proses gebruik word, is steeds 'n vastebed, maar beduidende verbeterings is aan die katalisatorstelsel aangebring, en etileenherwinningstoestelle is in die stertgas bygevoeg, wat die tekortkominge van tradisionele vastebedprosesse oorkom. Die opbrengs van die produk vinielasetaat is aansienlik hoër as dié van soortgelyke toestelle. Die proseskatalisator gebruik platinum as die hoofaktiewe komponent, silikagel as die katalisatordraer, natriumsitraat as 'n reduseermiddel, en ander hulpmetale soos lantaanied-seldsame aardelemente soos praseodimium en neodimium. In vergelyking met tradisionele katalisators word die selektiwiteit, aktiwiteit en ruimtetyd-opbrengs van die katalisator verbeter.
BP Amoco het 'n vloeibare bed-etileengasfaseproses, ook bekend as die Leap Process-proses, ontwikkel en 'n 250 kt/a vloeibare bed-eenheid in Hull, Engeland, gebou. Deur hierdie proses te gebruik om vinielasetaat te produseer, kan die produksiekoste met 30% verminder word, en die ruimtetyd-opbrengs van die katalisator (1858-2744 g/(L · h-1)) is baie hoër as dié van die vastebedproses (700-1200 g/(L · h-1)).
Die LeapProcess-proses gebruik vir die eerste keer 'n vloeibare bedreaktor, wat die volgende voordele inhou in vergelyking met 'n vastebedreaktor:
1) In 'n vloeibedreaktor word die katalisator voortdurend en eenvormig gemeng, wat bydra tot die eenvormige diffusie van die promotor en 'n eenvormige konsentrasie van die promotor in die reaktor verseker.
2) Die vloeibedreaktor kan die gedeaktiveerde katalisator voortdurend met vars katalisator vervang onder bedryfstoestande.
3) Die reaksietemperatuur van die gefluïdiseerde bed is konstant, wat die deaktivering van die katalisator as gevolg van plaaslike oorverhitting tot die minimum beperk en sodoende die lewensduur van die katalisator verleng.
4) Die hitteverwyderingsmetode wat in die vloeibaarbedreaktor gebruik word, vereenvoudig die reaktorstruktuur en verminder die volume daarvan. Met ander woorde, 'n enkele reaktorontwerp kan vir grootskaalse chemiese installasies gebruik word, wat die skaaldoeltreffendheid van die toestel aansienlik verbeter.