Vinylacetat (VAc), och bekannt als Vinylacetat oder Vinylacetat, ass eng faarflos transparent Flëssegkeet bei normalen Temperaturen an Drock, mat enger Molekularformel vu C4H6O2 an engem relative Molekulargewiicht vun 86,9. VAc, als ee vun de meescht verbreeten industriellen organesche Rohmaterialien op der Welt, kann Derivater wéi Polyvinylacetat-Harz (PVAc), Polyvinylalkohol (PVA) a Polyacrylnitril (PAN) duerch Selbstpolymerisatioun oder Copolymerisatioun mat anere Monomeren generéieren. Dës Derivater gi wäit verbreet an der Bauindustrie, Textilindustrie, Maschinnen, Medizin a Buedemverbesserungsmëttel benotzt. Wéinst der schneller Entwécklung vun der Terminalindustrie an de leschte Joren huet d'Produktioun vu Vinylacetat en Trend vu Joer zu Joer eropgaang, mat der Gesamtproduktioun vu Vinylacetat op 1970kt am Joer 2018. Aktuell, wéinst dem Afloss vu Rohmaterialien a Prozesser, ëmfaassen d'Produktiounsweeër vu Vinylacetat haaptsächlech d'Acetylenmethod an d'Ethylenmethod.
1. Acetylenprozess
Am Joer 1912 huet de Kanadier F. Klatte fir d'éischt Vinylacetat entdeckt, andeems hien ënner Atmosphärendrock, bei Temperaturen tëscht 60 an 100 ℃, iwwerschësseg Acetylen an Essigsäure benotzt huet, a Quecksëlwersalzer als Katalysatoren benotzt huet. Am Joer 1921 huet déi däitsch Firma CEI eng Technologie fir d'Dampphassynthese vu Vinylacetat aus Acetylen an Essigsäure entwéckelt. Zënterhier hunn d'Fuerscher aus verschiddene Länner de Prozess an d'Konditioune fir d'Synthese vu Vinylacetat aus Acetylen kontinuéierlech optimiséiert. Am Joer 1928 huet d'Firma Hoechst an Däitschland eng Vinylacetatproduktiounsanlag mat enger Kapazitéit vun 12 kt/a gegrënnt, wouduerch eng industrialiséiert grouss Produktioun vu Vinylacetat realiséiert gouf. D'Equatioun fir d'Produktioun vu Vinylacetat mat der Acetylenmethod ass wéi follegt:
Haaptreaktioun:

Niewewierkungen:

D'Acetylenmethod gëtt an d'Flëssegkeetsphasmethod an d'Gasphasmethod opgedeelt.
De Reaktantphasezoustand vun der Acetylen-Flëssegkeetsphasemethod ass flësseg, an de Reaktor ass en Reaktiounstank mat engem Rührgerät. Wéinst den Nodeeler vun der Flëssegkeetsphasemethod, wéi der gerénger Selektivitéit a ville Nieweprodukter, gouf dës Method de Moment duerch d'Acetylen-Gasphasemethod ersat.
Jee no den ënnerschiddleche Quelle vun der Acetylengasvirbereedung kann d'Acetylengasphasmethod an d'Äerdgasacetylen-Borden-Method an d'Carbid-Acetylen-Wacker-Method opgedeelt ginn.
De Borden-Prozess benotzt Essigsäure als Adsorbens, wat d'Auslastungsquote vun Acetylen däitlech verbessert. Dëse Prozesswee ass awer technesch schwiereg a verlaangt héich Käschten, dofir huet dës Method e Virdeel a Gebidder, déi räich u Äerdgasressourcen sinn.
De Wacker-Prozess benotzt Acetylen an Essigsäure, déi aus Kalziumcarbid hiergestallt ginn, als Rohmaterialien, andeems e Katalysator mat Aktivkuel als Träger an Zinkacetat als aktiven Komponent benotzt gëtt, fir VAc ënner Atmosphärendrock an enger Reaktiounstemperatur vun 170~230 ℃ ze synthetiséieren. D'Prozesstechnologie ass relativ einfach an huet niddreg Produktiounskäschten, awer et gëtt Nodeeler wéi liichte Verloscht vun den aktiven Katalysatorkomponenten, schlecht Stabilitéit, héije Energieverbrauch a grouss Verschmotzung.
2. Ethylenprozess
Ethylen, Sauerstoff an Äisesseg sinn dräi Rohmaterialien, déi beim Ethylensynthese vum Vinylacetatprozess benotzt ginn. Déi wichtegst aktiv Komponent vum Katalysator ass typescherweis den Edelmetall vun der aachter Grupp, deen bei enger bestëmmter Reaktiounstemperatur an Drock reagéiert. No der spéiderer Veraarbechtung gëtt schliisslech dat Zilprodukt Vinylacetat kritt. D'Reaktiounsgläichung ass wéi follegt:
Haaptreaktioun:

Niewewierkungen:

Den Ethylen-Dampphas-Prozess gouf fir d'éischt vun der Bayer Corporation entwéckelt an 1968 an d'industriell Produktioun fir d'Produktioun vu Vinylacetat agefouert. Produktiounslinne goufen an der Hearst an der Bayer Corporation an Däitschland respektiv an der National Distillers Corporation an den USA opgeriicht. Et besteet haaptsächlech aus Palladium oder Gold, déi op sauerbeständege Träger gelueden sinn, wéi Kieselgelperlen mat engem Radius vu 4-5 mm, an duerch d'Zousätz vun enger gewësser Quantitéit Kaliumacetat, wat d'Aktivitéit an d'Selektivitéit vum Katalysator verbessere kann. De Prozess fir d'Synthese vu Vinylacetat mat der Ethylen-Dampphas-USI-Method ass ähnlech wéi d'Bayer-Method a besteet aus zwou Deeler: Synthese an Destillatioun. Den USI-Prozess huet seng industriell Uwendung am Joer 1969 erreecht. Déi aktiv Komponenten vum Katalysator sinn haaptsächlech Palladium a Platin, an den Hëllefsmëttel ass Kaliumacetat, dat op engem Aluminiumoxidträger gedroe gëtt. D'Reaktiounsbedingunge si relativ mëll an de Katalysator huet eng laang Liewensdauer, awer d'Raumzäit-Ausbezuelung ass niddreg. Am Verglach mat der Acetylenmethod huet sech d'Ethylen-Dampphasmethod technologesch staark verbessert, an d'Katalysatoren, déi an der Ethylenmethod benotzt ginn, hunn sech kontinuéierlech an hirer Aktivitéit a Selektivitéit verbessert. D'Reaktiounskinetik an den Deaktivéierungsmechanismus mussen awer nach ënnersicht ginn.
D'Produktioun vu Vinylacetat mat der Ethylenmethod benotzt e röhrege Festbettreaktor, deen mat Katalysator gefëllt ass. D'Zufuhrgas kënnt vun uewen an de Reaktor eran, a wann et a Kontakt mam Katalysatorbett kënnt, triede katalytesch Reaktiounen op, fir dat Zilprodukt Vinylacetat an eng kleng Quantitéit u Nieweprodukt Kuelendioxid ze generéieren. Wéinst der exothermer Natur vun der Reaktioun gëtt Drockwaasser an d'Schuelsäit vum Reaktor agefouert, fir d'Reaktiounswärm duerch d'Verdampfung vu Waasser ze entfernen.
Am Verglach mat der Acetylenmethod huet d'Ethylenmethod d'Charakteristike vun enger kompakter Apparatstruktur, grousser Leeschtung, nidderegem Energieverbrauch a gerénger Verschmotzung, an hir Produktkäschte si méi niddreg wéi déi vun der Acetylenmethod. D'Produktqualitéit ass besser, an d'Korrosiounssituatioun ass net eescht. Dofir huet d'Ethylenmethod d'Acetylenmethod no den 1970er Joren lues a lues ersat. No onvollstännege Statistike sinn ongeféier 70% vum VAc, deen duerch d'Ethylenmethod weltwäit produzéiert gëtt, zum Mainstream vun de VAc-Produktiounsmethoden ginn.
Aktuell sinn déi fortgeschrattst VAc-Produktiounstechnologien op der Welt de Leap-Prozess vu BP an de Vantage-Prozess vu Celanese. Am Verglach mam traditionellen Ethylenprozess a fester Gasphas mat fixem Bett hunn dës zwou Prozesstechnologien de Reaktor an de Katalysator am Kär vun der Eenheet däitlech verbessert, wat d'Wirtschaftlechkeet an d'Sécherheet vum Betrib vun der Eenheet verbessert huet.
Celanese huet e neie Festbett-Vantage-Prozess entwéckelt, fir d'Problemer vun der ongläicher Katalysatorbettverdeelung an der gerénger Ethylen-Eenwee-Konversioun a Festbettreaktoren ze léisen. De Reaktor, deen an dësem Prozess benotzt gëtt, ass nach ëmmer e Festbett, awer et goufen bedeitend Verbesserungen um Katalysatorsystem gemaach, an Ethylen-Réckgewinnungsapparater goufen am Réckgas bäigefüügt, wat d'Nodeeler vun traditionelle Festbettprozesser iwwerwonne huet. D'Ausbezuelung vum Produkt Vinylacetat ass däitlech méi héich wéi déi vun ähnlechen Apparater. De Prozesskatalysator benotzt Platin als Haaptaktivkomponent, Kieselgel als Katalysatorträger, Natriumcitrat als Reduktiounsmëttel an aner Hëllefsmetaller wéi Lanthanid-Selten-Erdeelementer wéi Praseodym an Neodym. Am Verglach mat traditionelle Katalysatoren sinn d'Selektivitéit, d'Aktivitéit an d'Raumzäit-Ausbezuelung vum Katalysator verbessert.
BP Amoco huet e Prozess mat Ethylengasphasen an enger fluidiséierter Bettphas entwéckelt, och bekannt als de Leap Process Prozess, an huet eng fluidiséiert Bettanlag mat enger Leeschtung vun 250 kt/a zu Hull, England, gebaut. D'Benotzung vun dësem Prozess fir d'Produktioun vu Vinylacetat kann d'Produktiounskäschte ëm 30% reduzéieren, an d'Raumzäit-Ausbezuelung vum Katalysator (1858-2744 g/(L · h-1)) ass vill méi héich wéi déi vum Festbettprozess (700-1200 g/(L · h-1)).
De LeapProcess-Prozess benotzt fir d'éischt Kéier e Fluidiséiertbettreaktor, deen am Verglach mat engem Festbettreaktor folgend Virdeeler huet:
1) An engem Fluidiséiertbettreaktor gëtt de Katalysator kontinuéierlech an gläichméisseg gemëscht, wouduerch zu der gläichméisseger Diffusioun vum Promotor bäidréit an eng gläichméisseg Konzentratioun vum Promotor am Reaktor garantéiert gëtt.
2) De Fluidiséiertbettreaktor kann den deaktivéierte Katalysator ënner Betribsbedingungen kontinuéierlech duerch frësche Katalysator ersetzen.
3) D'Reaktiounstemperatur am fluidiséierte Bett ass konstant, wouduerch d'Deaktivéierung vum Katalysator wéinst lokaler Iwwerhëtzung miniméiert gëtt an doduerch d'Liewensdauer vum Katalysator verlängert gëtt.
4) D'Hëtztabfuhrmethod, déi am Fluidbettreaktor benotzt gëtt, vereinfacht d'Reaktorstruktur a reduzéiert säi Volumen. An anere Wierder, en Design mat engem eenzege Reaktor kann fir grouss chemesch Installatiounen benotzt ginn, wat d'Skalaeffizienz vum Apparat däitlech verbessert.