Acetatul de vinil (VAC), cunoscut și sub denumirea de acetat de vinil sau acetat de vinil, este un lichid transparent incolor la temperatură și presiune normală, cu o formulă moleculară de C4H6O2 și o greutate moleculară relativă de 86,9. VAC, ca una dintre cele mai utilizate materii prime organice industriale din lume, poate genera derivați precum rășina de acetat de polivinil (PVAC), alcool polivinilic (PVA) și poliacrilonitril (PAN) prin auto polimerizare sau copolimerizare cu alți monomeri. Aceste derivate sunt utilizate pe scară largă în construcții, textile, utilaje, medicamente și improvuri de sol. Datorită dezvoltării rapide a industriei terminale în ultimii ani, producția de acetat de vinil a arătat o tendință de creștere a anului de an, producția totală de acetat de vinil ajungând în 1970kt în 2018. În prezent, din cauza influenței materiilor prime și a materiilor prime și procese, rutele de producție ale acetatului de vinil includ în principal metoda acetilenului și metoda etilenei.
1 、 Procesul de acetilen
În 1912, F. Klatte, un canadian, a descoperit mai întâi acetat de vinil folosind excesul de acetilen și acid acetic sub presiune atmosferică, la temperaturi cuprinse între 60 și 100 ℃ și folosind săruri de mercur ca catalizatori. În 1921, compania germană CEI a dezvoltat o tehnologie pentru sinteza în faza de vapori a acetatului de vinil din acetilenă și acid acetic. De atunci, cercetătorii din diferite țări au optimizat continuu procesul și condițiile pentru sinteza acetatului de vinil din acetilenă. În 1928, Hoechst Company din Germania a înființat o unitate de producție de acetat de vinil de 12 kt/un vinil, realizând producția pe scară largă industrializată de acetat de vinil. Ecuația pentru producerea acetatului de vinil prin metoda acetilenului este următoarea:
Reacție principală:

Efecte secundare:

Metoda acetilenului este împărțită în metoda fazei lichide și metoda fazei gazelor.
Starea de fază reactantă a metodei fazei lichidului de acetilen este lichidă, iar reactorul este un rezervor de reacție cu un dispozitiv de agitare. Datorită deficiențelor metodei de fază lichidă, cum ar fi selectivitatea scăzută și multe produse secundare, această metodă a fost înlocuită cu metoda fazei de gazon acetilen în prezent.
Conform diferitelor surse de preparare a gazelor de acetilenă, metoda fazei gazoase de acetilenă poate fi împărțită în metoda bordenului de acetilen de gaz natural și metoda de wacker cu acetilenă de carbură.
Procesul Borden folosește acidul acetic ca adsorbant, ceea ce îmbunătățește foarte mult rata de utilizare a acetilenei. Cu toate acestea, această cale de proces este dificilă din punct de vedere tehnic și necesită costuri mari, astfel încât această metodă ocupă un avantaj în zonele bogate în resurse de gaze naturale.
Procesul Wacker utilizează acidul acetilen și acetic produs din carbură de calciu ca materii prime, folosind un catalizator cu carbon activat ca purtător și acetat de zinc ca componentă activă, pentru a sintetiza VAC sub presiunea atmosferică și temperatura de reacție de 170 ~ 230 ℃. Tehnologia procesului este relativ simplă și are costuri de producție scăzute, dar există deficiențe precum pierderea ușoară a componentelor active ale catalizatorului, stabilitatea slabă, consumul ridicat de energie și poluarea mare.
2 、 Procesul de etilenă
Etilena, oxigenul și acidul acetic glacial sunt trei materii prime utilizate în sinteza de etilenă a procesului de acetat de vinil. Principala componentă activă a catalizatorului este, de obicei, cel de -al optulea element metal nobil din grup, care este reacționat la o anumită temperatură și presiune de reacție. După procesarea ulterioară, se obține în cele din urmă acetatul de vinil al produsului țintă. Ecuația de reacție este următoarea:
Reacție principală:

Efecte secundare:

Procesul de fază de vapori de etilenă a fost dezvoltat pentru prima dată de Bayer Corporation și a fost pus în producție industrială pentru producția de acetat de vinil în 1968. Liniile de producție au fost înființate în Hearst și Bayer Corporation în Germania și, respectiv, National Distillers Corporation din Statele Unite. Este în principal paladiu sau aur încărcat pe suporturi rezistente la acid, cum ar fi mărgele de silicagel cu o rază de 4-5 mm și adăugarea unei anumite cantități de acetat de potasiu, care poate îmbunătăți activitatea și selectivitatea catalizatorului. Procesul pentru sinteza acetatului de vinil folosind metoda USI de fază de vapori de etilen este similară cu metoda Bayer și este împărțit în două părți: sinteză și distilare. Procesul USI a obținut o aplicare industrială în 1969. Componentele active ale catalizatorului sunt în principal paladiu și platină, iar agentul auxiliar este acetat de potasiu, care este susținut pe un transportator de alumină. Condițiile de reacție sunt relativ ușoare, iar catalizatorul are o durată de viață lungă, dar randamentul spațiului-timp este scăzut. În comparație cu metoda acetilenului, metoda fazei de vapori etilen s -a îmbunătățit foarte mult în tehnologie, iar catalizatorii folosiți în metoda etilenei s -au îmbunătățit continuu în activitate și selectivitate. Cu toate acestea, trebuie explorată cinetica de reacție și mecanismul de dezactivare.
Producția de acetat de vinil folosind metoda de etilenă folosește un reactor cu pat fix tubular umplut cu catalizator. Gazul de alimentare intră în reactor din partea de sus, iar atunci când contactează patul catalizator, reacțiile catalitice apar pentru a genera produsul de vinil de vinil și o cantitate mică de dioxid de carbon subprodus. Datorită naturii exotermice a reacției, apa sub presiune este introdusă în partea de coajă a reactorului pentru a îndepărta căldura de reacție folosind vaporizarea apei.
În comparație cu metoda acetilenului, metoda etilenei are caracteristicile structurii compacte a dispozitivului, a producției mari, a consumului de energie scăzut și a poluării scăzute, iar costul produsului său este mai mic decât cel al metodei acetilenei. Calitatea produsului este superioară, iar situația de coroziune nu este gravă. Prin urmare, metoda de etilenă a înlocuit treptat metoda acetilenei după anii '70. Conform statisticilor incomplete, aproximativ 70% din VAC produsă prin metoda de etilenă din lume a devenit mainstream -ul metodelor de producție VAC.
În prezent, cea mai avansată tehnologie de producție VAC din lume este procesul BP LEAP și procesul de vedere Celanese. În comparație cu procesul tradițional de etilenă în faza de gaze fixe, aceste două tehnologii de proces au îmbunătățit semnificativ reactorul și catalizatorul în miezul unității, îmbunătățind economia și siguranța funcționării unității.
Celanese a dezvoltat un nou proces de vedere fixă ​​pentru patul fix pentru a rezolva problemele distribuției de pat catalizatoare inegale și conversia scăzută a etilenei unidirecționale în reactoarele cu pat fix. Reactorul utilizat în acest proces este încă un pat fix, dar s -au făcut îmbunătățiri semnificative ale sistemului de catalizator, iar dispozitivele de recuperare a etilenei au fost adăugate în gazul de coadă, depășind deficiențele proceselor tradiționale de pat fix. Randamentul acetatului de vinil al produsului este semnificativ mai mare decât cel al dispozitivelor similare. Catalizatorul de proces folosește platina ca principală componentă activă, silicagel ca purtător de catalizator, citrat de sodiu ca agent reducător și alte metale auxiliare, cum ar fi elementele de pământ rar ale lanthanidei, cum ar fi praseodimul și neodimul. În comparație cu catalizatorii tradiționali, selectivitatea, activitatea și randamentul spațiului-timp al catalizatorului sunt îmbunătățite.
BP Amoco a dezvoltat un proces de fază a gazelor de etilenă cu pat fluidizat, cunoscut și sub numele de procesul de proces LEAP și a construit o unitate de pat fluidizată de 250 kt/o fluidizată în Hull, Anglia. Utilizarea acestui proces pentru a produce acetat de vinil poate reduce costul de producție cu 30%, iar randamentul spațiului catalizatorului (1858-2744 g/(l · h-1)) este mult mai mare decât cel al procesului de pat fix (700 -1200 g/(l · h-1)).
Procesul LAPPROCESS folosește pentru prima dată un reactor cu pat fluidizat, care are următoarele avantaje în comparație cu un reactor cu pat fix:
1) Într -un reactor de pat fluidizat, catalizatorul este amestecat continuu și uniform, contribuind astfel la difuzarea uniformă a promotorului și asigurând o concentrație uniformă a promotorului în reactor.
2) Reactorul cu pat fluidizat poate înlocui continuu catalizatorul dezactivat cu catalizator proaspăt în condiții de funcționare.
3) Temperatura de reacție a patului fluidizat este constantă, minimizând dezactivarea catalizatorului din cauza supraîncălzirii locale, extinzând astfel durata de serviciu a catalizatorului.
4) Metoda de îndepărtare a căldurii utilizată în reactorul cu pat fluidizat simplifică structura reactorului și reduce volumul său. Cu alte cuvinte, un design unic reactor poate fi utilizat pentru instalații chimice la scară largă, îmbunătățind semnificativ eficiența la scară a dispozitivului.