Il vinile acetato (VAC), noto anche come vinile acetato o vinile acetato, è un liquido trasparente incolore a temperatura e pressione normali, con una formula molecolare di C4H6O2 e un peso molecolare relativo di 86,9. VAC, come una delle materie prime organiche industriali più utilizzate al mondo, può generare derivati ​​come la resina polivinil acetata (PVAC), l'alcool polivinilico (PVA) e il poliacrilonitrile (PAN) attraverso la polimerizzazione di autorizzazione o la copolimerizzazione con altri monomeri. Questi derivati ​​sono ampiamente utilizzati in costruzione, tessuti, macchinari, medicinali e improvvisati del suolo. A causa del rapido sviluppo dell'industria terminale negli ultimi anni, la produzione di acetato in vinile ha mostrato una tendenza di un aumento di anno in anno, con la produzione totale di acetato in vinile che raggiunge il 1970kt nel 2018. Attualmente, a causa dell'influenza delle materie prime e delle materie prime I processi, le rotte di produzione di vinile acetato includono principalmente il metodo dell'acetilene e il metodo dell'etilene.
1 、 processo di acetilene
Nel 1912, F. Klatte, un canadese e scoperto per la prima volta a acetato di vinile usando acetilene in eccesso e acido acetico a pressione atmosferica, a temperature comprese tra 60 e 100 ℃ e usando sali di mercurio come catalizzatori. Nel 1921, la società CEI tedesca sviluppò una tecnologia per la sintesi della fase vapore di vinile acetato da acetilene e acido acetico. Da allora, i ricercatori di vari paesi hanno continuamente ottimizzato il processo e le condizioni per la sintesi di acetato di vinile dall'acetilene. Nel 1928, la Hoechst Company di Germania istituì un'unità di produzione di acetato di vinile da 12 kt/A, realizzando la produzione industrializzata su larga scala di acetato di vinile. L'equazione per la produzione di acetato di vinile con il metodo dell'acetilene è la seguente:
Reazione principale:

Effetti collaterali:

Il metodo dell'acetilene è diviso in metodo di fase liquida e metodo della fase gassosa.
Lo stato di fase del reagente del metodo della fase liquida di acetilene è liquido e il reattore è un serbatoio di reazione con un dispositivo di agitazione. A causa delle carenze del metodo della fase liquida come bassa selettività e molti sottoprodotti, questo metodo è stato attualmente sostituito dal metodo della fase gassosa di acetilene.
Secondo le diverse fonti di preparazione del gas di acetilene, il metodo della fase gassosa di acetilene può essere diviso in metodo borden di acetilene a gas naturale e metodo di wacker in acetilene in carburo.
Il processo Borden utilizza l'acido acetico come adsorbente, che migliora notevolmente il tasso di utilizzo dell'acetilene. Tuttavia, questo percorso di processo è tecnicamente difficile e richiede costi elevati, quindi questo metodo occupa un vantaggio nelle aree ricche di risorse di gas naturale.
Il processo Wacker utilizza acetilene e acido acetico prodotto dal carburo di calcio come materie prime, usando un catalizzatore con carbonio attivo come vettore e acetato di zinco come componente attivo, per sintetizzare Vac sotto pressione atmosferica e temperatura di reazione di 170 ~ 230 ℃. La tecnologia di processo è relativamente semplice e ha bassi costi di produzione, ma ci sono carenze come una facile perdita di componenti attivi del catalizzatore, scarsa stabilità, elevato consumo di energia e grande inquinamento.
2 、 Processo di etilene
L'etilene, l'ossigeno e l'acido acetico glaciale sono tre materie prime utilizzate nella sintesi di etilene del processo di acetato di vinile. Il principale componente attivo del catalizzatore è in genere l'elemento metallico nobile di ottavo gruppo, che viene reagito a una certa temperatura e pressione di reazione. Dopo la successiva elaborazione, viene finalmente ottenuto il vinile acetato di prodotto target. L'equazione di reazione è la seguente:
Reazione principale:

Effetti collaterali:

Il processo di fase del vapore di etilene è stato sviluppato per la prima volta da Bayer Corporation ed è stato messo nella produzione industriale per la produzione di acetato di vinile nel 1968. Le linee di produzione sono state istituite a Hearst e Bayer Corporation in Germania e National Distillers Corporation negli Stati Uniti, rispettivamente. È principalmente palladio o oro caricato su supporti resistenti all'acido, come perle di gel di silice con un raggio di 4-5 mm e l'aggiunta di una certa quantità di acetato di potassio, che può migliorare l'attività e la selettività del catalizzatore. Il processo per la sintesi di vinile acetato usando il metodo USI di fase vapore di etilene è simile al metodo Bayer ed è diviso in due parti: sintesi e distillazione. Il processo USI ha raggiunto l'applicazione industriale nel 1969. I componenti attivi del catalizzatore sono principalmente palladio e platino e l'agente ausiliario è acetato di potassio, che è supportato su un vettore di allumina. Le condizioni di reazione sono relativamente lievi e il catalizzatore ha una durata di lunga durata, ma la resa spazio-tempo è bassa. Rispetto al metodo dell'acetilene, il metodo della fase del vapore di etilene è notevolmente migliorato nella tecnologia e i catalizzatori utilizzati nel metodo dell'etilene sono continuamente migliorati in attività e selettività. Tuttavia, è ancora necessario esplorare la cinetica di reazione e il meccanismo di disattivazione.
La produzione di acetato di vinile usando il metodo etilene utilizza un reattore a letto fisso tubolare pieno di catalizzatore. Il gas di alimentazione entra nel reattore dall'alto e quando contatta il letto del catalizzatore, le reazioni catalitiche si verificano per generare il prodotto target acetato di vinile e una piccola quantità di biossido di carbonio sottoprodotto. A causa della natura esotermica della reazione, viene introdotta acqua pressurizzata nel lato del guscio del reattore per rimuovere il calore di reazione usando la vaporizzazione dell'acqua.
Rispetto al metodo dell'acetilene, il metodo etilene ha le caratteristiche della struttura del dispositivo compatto, grande produzione, basso consumo di energia e basso inquinamento e il suo costo del prodotto è inferiore a quello del metodo dell'acetilene. La qualità del prodotto è superiore e la situazione della corrosione non è grave. Pertanto, il metodo dell'etilene ha gradualmente sostituito il metodo dell'acetilene dopo gli anni '70. Secondo le statistiche incomplete, circa il 70% di VAC prodotto con il metodo dell'etilene nel mondo è diventato il mainstream dei metodi di produzione di VAC.
Attualmente, la tecnologia di produzione VAC più avanzata al mondo è il processo di Leap di BP e il processo di vista di Celanese. Rispetto al tradizionale processo di etilene della fase gassosa a letto fisso, queste due tecnologie di processo hanno notevolmente migliorato il reattore e il catalizzatore al centro dell'unità, migliorando l'economia e la sicurezza del funzionamento dell'unità.
Celanese ha sviluppato un nuovo processo di panoramica a letto fisso per affrontare i problemi della distribuzione del letto di catalizzatore irregolare e una bassa conversione di etilene nei reattori a letto fisso. Il reattore utilizzato in questo processo è ancora un letto fisso, ma sono stati apportati miglioramenti significativi al sistema catalizzatore e sono stati aggiunti dispositivi di recupero di etilene nel gas di coda, superando le carenze dei tradizionali processi a letto fisso. La resa del vinile acetato del prodotto è significativamente superiore a quella di dispositivi simili. Il catalizzatore di processo utilizza il platino come principale componente attivo, il gel di silice come portatore del catalizzatore, il citrato di sodio come agente riducente e altri metalli ausiliari come elementi di terre rare di lantanide come il praseodymio e il neodimio. Rispetto ai catalizzatori tradizionali, la selettività, l'attività e la resa spazio-tempo del catalizzatore sono migliorate.
BP AMOCO ha sviluppato un processo di fase gassosa di etilene a letto fluidizzato, noto anche come processo di processo di salto, e ha costruito un'unità a letto fluidizzato da 250 kt/A a Hull, in Inghilterra. L'uso di questo processo per produrre acetato di vinile può ridurre il costo di produzione del 30%e la resa del tempo di spazio del catalizzatore (1858-2744 g/(l · h-1)) è molto più alto di quello del processo a letto fisso (700 -1200 g/(l · h-1)).
Il processo di Leaprocess utilizza per la prima volta un reattore a letto fluidizzato, che presenta i seguenti vantaggi rispetto a un reattore a letto fisso:
1) In un reattore a letto fluidizzato, il catalizzatore viene miscelato continuamente e uniforme, contribuendo così alla diffusione uniforme del promotore e garantendo una concentrazione uniforme del promotore nel reattore.
2) Il reattore a letto fluidizzato può sostituire continuamente il catalizzatore disattivato con catalizzatore fresco in condizioni operative.
3) La temperatura di reazione del letto fluidizzato è costante, riducendo al minimo la disattivazione del catalizzatore a causa del surriscaldamento locale, estendendo così la durata di servizio del catalizzatore.
4) Il metodo di rimozione del calore utilizzato nel reattore a letto fluidizzato semplifica la struttura del reattore e ne riduce il volume. In altre parole, un singolo design del reattore può essere utilizzato per installazioni chimiche su larga scala, migliorando significativamente l'efficienza della scala del dispositivo.