Vinylacetaat (VAC), ook bekend als vinylacetaat of vinylacetaat, is een kleurloze transparante vloeistof bij normale temperatuur en druk, met een moleculaire formule van C4H6O2 en een relatief molecuulgewicht van 86,9. VAC, als een van de meest gebruikte industriële organische grondstoffen ter wereld, kan derivaten zoals polyvinylacetaathars (PVAC), polyvinylalcohol (PVA) en polyacrylonitril (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN) (PAN), genereren door zelfpolymerisatie of copolymerisatie met andere monomeren. Deze derivaten worden veel gebruikt in constructie, textiel, machines, geneeskunde en bodemverbeteraars. Vanwege de snelle ontwikkeling van de terminale industrie in de afgelopen jaren heeft de productie van vinylacetaat een trend aangetoond van het stijgen van jaar na jaar, met de totale productie van vinylacetaat die in 2018 1970kt bereikt. Momenteel vanwege de invloed van grondstoffen en Processen, de productieroutes van vinylacetaat omvatten voornamelijk acetyleenmethode en ethyleenmethode.
1 、 Acetyleenproces
In 1912 ontdekte F. Klatte, een Canadees, voor het eerst vinylacetaat met overtollige acetyleen en azijnzuur onder atmosferische druk, bij temperaturen variërend van 60 tot 100 ℃ en het gebruik van kwikzouten als katalysatoren. In 1921 ontwikkelde het Duitse CEI -bedrijf een technologie voor de dampfasesynthese van vinylacetaat uit acetyleen en azijnzuur. Sindsdien hebben onderzoekers uit verschillende landen het proces en de voorwaarden voor de synthese van vinylacetaat door acetyleen continu geoptimaliseerd. In 1928 richtte Hoechst Company van Duitsland een productie-eenheid van 12 kt/a vinylacetaat op, waardoor geïndustrialiseerde grootschalige productie van vinylacetaat zich realiseerde. De vergelijking voor het produceren van vinylacetaat door de acetyleenmethode is als volgt:
Hoofdreactie:

Bijwerkingen:

Acetyleenmethode is verdeeld in vloeibare fasemethode en gasfasemethode.
De reactant -fase -toestand van de fasemethode van acetyleenvloeistof is vloeibaar en de reactor is een reactietank met een roerende apparaat. Vanwege de tekortkomingen van de vloeistoffasemethode zoals lage selectiviteit en veel bijproducten, is deze methode op dit moment vervangen door de acetyleengasfase.
Volgens de verschillende bronnen van het bereiding van het acetyleengas kan de methode van acetyleengasfasen worden onderverdeeld in aardetyleen -bordenmethode en carbide -acetyleenwacker -methode.
Het Borden -proces gebruikt azijnzuur als een adsorbens, wat de gebruiksnelheid van acetyleen aanzienlijk verbetert. Deze procesroute is echter technisch moeilijk en vereist hoge kosten, dus deze methode behaalt een voordeel in gebieden die rijk zijn aan aardgasbronnen.
Het wacker -proces maakt gebruik van acetyleen en azijnzuur geproduceerd uit calciumcarbide als grondstoffen, met behulp van een katalysator met geactiveerde koolstof als drager en zinkacetaat als actieve component, om VAC te synthetiseren onder atmosferische druk en reactietemperatuur van 170 ~ 230 ℃. De procestechnologie is relatief eenvoudig en heeft lage productiekosten, maar er zijn tekortkomingen zoals gemakkelijk verlies van actieve componenten van katalysators, slechte stabiliteit, hoog energieverbruik en grote vervuiling.
2 、 Ethyleenproces
Ethyleen, zuurstof en ijzige azijnzuur zijn drie grondstoffen die worden gebruikt bij de ethyleensynthese van vinylacetaatproces. De belangrijkste actieve component van de katalysator is typisch het achtste groep Noble Metal -element, dat wordt gereageerd bij een bepaalde reactietemperatuur en druk. Na daaropvolgende verwerking wordt het doelproductvinylacetaat uiteindelijk verkregen. De reactievergelijking is als volgt:
Hoofdreactie:

Bijwerkingen:

Het ethyleendampfaseproces werd voor het eerst ontwikkeld door Bayer Corporation en werd in 1968 in de industriële productie gebracht voor de productie van vinylacetaat. Productielijnen werden opgericht in respectievelijk Hearst en Bayer Corporation in Duitsland en National Distillers Corporation in de Verenigde Staten. Het is voornamelijk palladium of goud geladen op zuurbestendige steunen, zoals silicagelparels met een straal van 4-5 mm, en de toevoeging van een bepaalde hoeveelheid kaliumacetaat, die de activiteit en selectiviteit van de katalysator kan verbeteren. Het proces voor de synthese van vinylacetaat met behulp van de USI -methode van de ethyleendampfase is vergelijkbaar met de Bayer -methode en is verdeeld in twee delen: synthese en destillatie. Het USI -proces bereikte industriële toepassing in 1969. De actieve componenten van de katalysator zijn voornamelijk palladium en platina, en het hulpmiddel is kaliumacetaat, dat wordt ondersteund op een aluminiumoxidator. De reactieomstandigheden zijn relatief mild en de katalysator heeft een lange levensduur, maar de ruimtetijdopbrengst is laag. In vergelijking met de acetyleenmethode is de ethyleendampfasemethode sterk verbeterd in technologie en zijn de katalysatoren die in de ethyleenmethode worden gebruikt continu verbeterd in activiteit en selectiviteit. De reactiekinetiek en deactiveringsmechanisme moeten echter nog worden onderzocht.
De productie van vinylacetaat met behulp van de ethyleenmethode maakt gebruik van een buisvormige fixed bedreactor gevuld met katalysator. Het voedingsgas komt de reactor van de bovenkant binnen en wanneer het contact opneemt met het katalysatorbed, treden katalytische reacties op om het doelproductvinylacetaat en een kleine hoeveelheid bijproduct koolstofdioxide te genereren. Vanwege de exotherme aard van de reactie wordt onder druk water in de schaalzijde van de reactor geïntroduceerd om de reactiewarmte te verwijderen door de verdamping van water te gebruiken.
Vergeleken met de acetyleenmethode heeft de ethyleenmethode de kenmerken van compacte apparaatstructuur, grote output, lage energieverbruik en lage vervuiling en zijn productkosten lager dan die van de acetyleenmethode. De productkwaliteit is superieur en de corrosiesituatie is niet ernstig. Daarom verving de ethyleenmethode geleidelijk de acetyleenmethode na de jaren zeventig. Volgens onvolledige statistieken is ongeveer 70% van de VAC geproduceerd door de ethyleenmethode in de wereld de mainstream geworden van VAC -productiemethoden.
Momenteel is de meest geavanceerde VAC -productietechnologie ter wereld het LEAP -proces van BP en het Vantage -proces van Celanese. Vergeleken met het traditionele ethyleenproces met vast bedgasfase, hebben deze twee procestechnologieën de reactor en katalysator de kern van de eenheid aanzienlijk verbeterd, waardoor de economie en de veiligheid van eenheidsoperatie worden verbeterd.
Celanese heeft een nieuw uitkijkproces met vast bed ontwikkeld om de problemen van ongelijke katalysatorbeddistributie en lage ethyleen-eenwegconversie in fixed bedreactoren aan te pakken. De reactor die in dit proces wordt gebruikt, is nog steeds een vast bed, maar er zijn aanzienlijke verbeteringen aangebracht aan het katalysatorsysteem en ethyleenherstelapparaten zijn toegevoegd in het staartgas, waarbij de tekortkomingen van traditionele vaste bedprocessen worden overwonnen. De opbrengst van het productvinylacetaat is aanzienlijk hoger dan die van vergelijkbare apparaten. De proceskatalysator gebruikt platina als de belangrijkste actieve component, silicagel als de katalysatordrager, natriumcitraat als een reductiemiddel en andere hulpmetalen zoals lanthanide zeldzame aardelementen zoals praseodymium en neodymium. In vergelijking met traditionele katalysatoren zijn de selectiviteit, activiteit en ruimte-tijdopbrengst van de katalysator verbeterd.
BP AMOCO heeft een gefluïdiseerd bedethyleengasfase -proces ontwikkeld, ook bekend als het LEAP -procesproces, en heeft een 250 kt/a gefluïdiseerde bedeenheid gebouwd in Hull, Engeland. Het gebruik van dit proces om vinylacetaat te produceren kan de productiekosten met 30%verlagen, en de ruimtetijdopbrengst van de katalysator (1858-2744 g/(L · H-1)) is veel hoger dan die van het vast bedproces (700 -1200 g/(L · H-1)).
Het LEAPPROCESS -proces gebruikt voor het eerst een gefluïdiseerde bedreactor, die de volgende voordelen heeft in vergelijking met een fixed bedreactor:
1) In een gefluïdiseerde bedreactor wordt de katalysator continu en uniform gemengd, waardoor bijdraagt ​​aan de uniforme diffusie van de promotor en een uniforme concentratie van de promotor in de reactor waarborgen.
2) De gefluïdiseerde bedreactor kan de gedeactiveerde katalysator continu vervangen door verse katalysator onder bedrijfsomstandigheden.
3) De gefluïdiseerde bedreactietemperatuur is constant, waardoor de deactivering van de katalysator wordt geminimaliseerd als gevolg van lokale oververhitting, waardoor de levensduur van de katalysator wordt verlengd.
4) De warmteverwijderingsmethode die wordt gebruikt in de gefluïdiseerde bedreactor vereenvoudigt de reactorstructuur en vermindert het volume. Met andere woorden, een enkel reactorontwerp kan worden gebruikt voor grootschalige chemische installaties, waardoor de schaalefficiëntie van het apparaat aanzienlijk wordt verbeterd.