Vinil acetat (VAc), poznat i kao vinil acetat ili vinil acetat, je bezbojna prozirna tečnost pri normalnoj temperaturi i pritisku, sa molekulskom formulom C4H6O2 i relativnom molekulskom težinom od 86,9.Vac, kao jedna od najčešće korištenih industrijskih organskih sirovina u svijetu, može proizvesti derivate kao što su polivinil acetatna smola (PVAc), polivinil alkohol (PVA) i poliakrilonitril (PAN) samopolimerizacijom ili kopolimerizacijom s drugim monomerima.Ovi derivati ​​se široko koriste u građevinarstvu, tekstilu, mašinama, medicini i poboljšivačima tla.Zbog brzog razvoja industrije terminala posljednjih godina, proizvodnja vinil acetata pokazuje trend rasta iz godine u godinu, pri čemu je ukupna proizvodnja vinil acetata dostigla 1970kt u 2018. Trenutno, zbog uticaja sirovina i procesi, putevi proizvodnje vinil acetata uglavnom uključuju metodu acetilena i metodu etilena.
1、Acetilenski proces
Godine 1912, F. Klatte, Kanađanin, prvi je otkrio vinil acetat koristeći višak acetilena i sirćetne kiseline pod atmosferskim pritiskom, na temperaturama u rasponu od 60 do 100 ℃, i koristeći živine soli kao katalizator.1921. Njemačka kompanija CEI razvila je tehnologiju za sintezu vinil acetata u parnoj fazi iz acetilena i sirćetne kiseline.Od tada istraživači iz raznih zemalja kontinuirano optimizuju proces i uslove za sintezu vinil acetata iz acetilena.1928. godine, kompanija Hoechst iz Njemačke osnovala je jedinicu za proizvodnju vinil acetata od 12 kt/a, realizirajući industrijaliziranu proizvodnju vinil acetata velikih razmjera.Jednačina za proizvodnju vinil acetata metodom acetilena je sljedeća:
Glavna reakcija:

Nuspojave:

Metoda acetilena dijeli se na metodu tekuće faze i metodu u plinskoj fazi.
Stanje reaktantne faze metode tečne faze acetilena je tečno, a reaktor je reakcioni rezervoar sa uređajem za mešanje.Zbog nedostataka metode tekuće faze kao što su niska selektivnost i veliki broj nusproizvoda, ova metoda je trenutno zamijenjena metodom u gasnoj fazi acetilena.
Prema različitim izvorima pripreme gasa acetilena, metoda gasne faze acetilena može se podijeliti na prirodni plin acetilen Borden metodu i karbid acetilen Wacker metodu.
Borden proces koristi sirćetnu kiselinu kao adsorbent, što uvelike poboljšava stopu iskorišćenja acetilena.Međutim, ovaj procesni put je tehnički težak i zahtijeva velike troškove, pa ova metoda zauzima prednost u područjima bogatim resursima prirodnog plina.
Wacker proces koristi acetilen i sirćetnu kiselinu proizvedene od kalcijum karbida kao sirovine, koristeći katalizator sa aktivnim ugljenom kao nosačem i cink acetatom kao aktivnom komponentom, za sintetizaciju VAc pod atmosferskim pritiskom i temperaturom reakcije od 170~230 ℃.Procesna tehnologija je relativno jednostavna i ima niske troškove proizvodnje, ali postoje nedostaci kao što su lak gubitak aktivnih komponenti katalizatora, slaba stabilnost, velika potrošnja energije i veliko zagađenje.
2、Proces etilena
Etilen, kiseonik i glacijalna octena kiselina su tri sirovine koje se koriste u procesu sinteze etilena vinil acetata.Glavna aktivna komponenta katalizatora je tipično element plemenitog metala osme grupe, koji reagira na određenoj reakcijskoj temperaturi i pritisku.Nakon naknadne obrade konačno se dobija ciljni proizvod vinil acetat.Jednačina reakcije je sljedeća:
Glavna reakcija:

Nuspojave:

Proces etilenske parne faze prvi je razvio Bayer Corporation i pušten je u industrijsku proizvodnju za proizvodnju vinil acetata 1968. godine. Proizvodne linije su uspostavljene u Hearstu i Bayer Corporation u Njemačkoj i National Distillers Corporation u Sjedinjenim Državama, respektivno.Uglavnom se radi o paladijumu ili zlatu napunjenom na podloge otporne na kiseline, kao što su perle od silika gela poluprečnika 4-5 mm, i dodatak određene količine kalijum acetata, koji može poboljšati aktivnost i selektivnost katalizatora.Proces sinteze vinil acetata USI metodom u parnoj fazi etilena je sličan Bayer metodi, a podijeljen je na dva dijela: sintezu i destilaciju.USI proces je dobio industrijsku primenu 1969. Aktivne komponente katalizatora su uglavnom paladijum i platina, a pomoćni agens je kalijum acetat, koji se nalazi na nosaču aluminijuma.Reakcioni uslovi su relativno blagi i katalizator ima dug radni vek, ali je prostorno-vremenski prinos mali.U poređenju sa metodom acetilena, metoda etilenske parne faze je značajno poboljšana u tehnologiji, a katalizatori koji se koriste u etilenskoj metodi kontinuirano se poboljšavaju u aktivnosti i selektivnosti.Međutim, kinetiku reakcije i mehanizam deaktivacije još treba istražiti.
Proizvodnja vinil acetata metodom etilena koristi cevasti reaktor sa fiksnim slojem ispunjenim katalizatorom.Napojni plin ulazi u reaktor s vrha, a kada dođe u kontakt sa slojem katalizatora, dolazi do katalitičkih reakcija za stvaranje ciljnog proizvoda vinil acetata i male količine nusproizvoda ugljičnog dioksida.Zbog egzotermne prirode reakcije, voda pod pritiskom se uvodi u stranu omotača reaktora kako bi se uklonila reakcijska toplina korištenjem isparavanja vode.
U poređenju sa metodom acetilena, etilenska metoda ima karakteristike kompaktne strukture uređaja, velike izlazne snage, niske potrošnje energije i malog zagađenja, a cena proizvoda je niža od cene acetilenske metode.Kvalitet proizvoda je superioran, a situacija korozije nije ozbiljna.Stoga je etilenska metoda postepeno zamijenila metodu acetilena nakon 1970-ih.Prema nepotpunim statistikama, oko 70% VAc proizvedenog metodom etilena u svijetu je postalo mainstream metoda proizvodnje Vac.
Trenutno, najnaprednija tehnologija proizvodnje Vac na svijetu je BP-ov Leap Process i Celaneseov Vantage Process.U poređenju sa tradicionalnim procesom etilena u gasnoj fazi sa fiksnim slojem, ove dve procesne tehnologije su značajno unapredile reaktor i katalizator u jezgri jedinice, poboljšavajući ekonomičnost i sigurnost rada jedinice.
Celanese je razvio novi Vantage proces s fiksnim slojem za rješavanje problema neravnomjerne distribucije sloja katalizatora i niske jednosmjerne konverzije etilena u reaktorima s fiksnim slojem.Reaktor koji se koristi u ovom procesu je još uvijek fiksni sloj, ali su napravljena značajna poboljšanja u sistemu katalizatora, a uređaji za rekuperaciju etilena su dodani u ostatak gasa, čime su prevaziđeni nedostaci tradicionalnih procesa sa fiksnim slojem.Prinos proizvoda vinil acetata je znatno veći od prinosa sličnih uređaja.Procesni katalizator koristi platinu kao glavnu aktivnu komponentu, silika gel kao nosač katalizatora, natrijum citrat kao redukciono sredstvo i druge pomoćne metale kao što su lantanidni elementi retkih zemalja kao što su prazeodimijum i neodimijum.U poređenju sa tradicionalnim katalizatorima, selektivnost, aktivnost i prostorno-vremenski prinos katalizatora su poboljšani.
BP Amoco je razvio proces etilen gasne faze u fluidizovanom sloju, takođe poznat kao proces Leap Process, i izgradio jedinicu sa fluidizovanim slojem od 250 kt/a u Hullu, Engleska.Upotreba ovog procesa za proizvodnju vinil acetata može smanjiti troškove proizvodnje za 30%, a prostorno-vremenski prinos katalizatora (1858-2744 g/(L · h-1)) je mnogo veći od procesa s fiksnim slojem (700 -1200 g/(L · h-1)).
Proces LeapProcess po prvi put koristi reaktor s fluidiziranim slojem, koji ima sljedeće prednosti u odnosu na reaktor s fiksnim slojem:
1) U reaktoru sa fluidiziranim slojem, katalizator se kontinuirano i jednoliko miješa, čime se doprinosi ravnomjernoj difuziji promotora i osigurava ujednačenu koncentraciju promotora u reaktoru.
2) Reaktor sa fluidiziranim slojem može kontinuirano zamijeniti deaktivirani katalizator svježim katalizatorom u radnim uvjetima.
3) Temperatura reakcije fluidiziranog sloja je konstantna, minimizirajući deaktivaciju katalizatora zbog lokalnog pregrijavanja, čime se produžava vijek trajanja katalizatora.
4) Metoda uklanjanja topline koja se koristi u reaktoru s fluidiziranim slojem pojednostavljuje strukturu reaktora i smanjuje njegovu zapreminu.Drugim riječima, dizajn jednog reaktora može se koristiti za velike hemijske instalacije, značajno poboljšavajući efikasnost uređaja.