Vinylacetat (VAC), auch als Vinylacetat oder Vinylacetat bekannt, ist eine farblose transparente Flüssigkeit bei normaler Temperatur und Druck mit einer molekularen Formel von C4H6O2 und einem relativen Molekulargewicht von 86,9. VAC, als eines der am häufigsten verwendeten organischen Rohstoffe der Welt, kann durch Selbstpolymerisation oder Copolymerisation mit anderen Monomeren Ableitungen wie Polyvinylacetatharz (PVAC), Polyvinylalkohol (PVA) und Polyacrylonie (PAN) erzeugen. Diese Derivate werden häufig in Konstruktion, Textilien, Maschinen, Medikamenten und Bodenverbesserern eingesetzt. Aufgrund der rasanten Entwicklung der Terminalindustrie in den letzten Jahren hat die Produktion von Vinylacetat von Jahr zu Jahr einen Trend von zunehmendem Jahr gezeigt, wobei die Gesamtproduktion von Vinylacetat im Jahr 2018 aufgrund des Einflusses von Rohstoffen und aufgrund des Einflusses von Rohstoffen und 1970KT erreicht wurde. Prozesse, die Produktionswege von Vinylacetat umfassen hauptsächlich die Acetylenmethode und die Ethylenmethode.
1 、 Acetylenprozess
Im Jahr 1912 entdeckte F. Klatte, ein Kanadier, zuerst Vinylacetat unter Verwendung von überschüssigem Acetylen und Essigsäure unter Atmosphärendruck, bei Temperaturen von 60 bis 100 ° C und mit Quecksilbersalzen als Katalysatoren. 1921 entwickelte die deutsche CEI -Firma eine Technologie für die Dampfphasensynthese von Vinylacetat aus Acetylen und Essigsäure. Seitdem haben Forscher aus verschiedenen Ländern den Prozess und die Bedingungen für die Synthese von Vinylacetat aus Acetylen kontinuierlich optimiert. Im Jahr 1928 gründete die Deutschland von Hoechst Company eine 12-kT-Produktionseinheit von 12 kT/A Vinylacetat, die die industrialisierte großflächige Produktion von Vinylacetat realisiert. Die Gleichung zur Herstellung von Vinylacetat nach der Acetylenmethode lautet wie folgt:
Hauptreaktion:

Nebenwirkungen:

Das Acetylen -Methode ist in Flüssigphasenmethode und Gasphasenmethode unterteilt.
Der Reaktantenphasenzustand der Acetylenflüssigphasenmethode ist flüssig und der Reaktor ist ein Reaktionstank mit einer Rührvorrichtung. Aufgrund der Mängel der Flüssigphasenmethode wie geringer Selektivität und vieler Nebenprodukte wurde diese Methode derzeit durch Acetylengasphasenmethode ersetzt.
Gemäß den verschiedenen Acetylengasvorbereitungsquellen kann das Acetylengasphasenmethode in die Methode der Erdgas -Acetylen -Borden und der Carbid -Acetylen -Wacker -Methode unterteilt werden.
Der Borden -Prozess verwendet Essigsäure als Adsorbens, was die Nutzungsrate von Acetylen erheblich verbessert. Diese Prozessroute ist jedoch technisch schwierig und erfordert hohe Kosten, sodass diese Methode in Gebieten, die reich an Erdgasressourcen sind, einen Vorteil haben.
Das Wacker -Verfahren verwendet Acetylen und Essigsäure, die aus Calciumcarbid als Rohstoffe hergestellt werden, und verwendet einen Katalysator mit Aktivkohle als Träger und Zinkacetat als aktive Komponente, um VAC unter Atmosphärendruck und Reaktionstemperatur von 170 ~ 230 ℃ zu synthetisieren. Die Prozesstechnologie ist relativ einfach und hat niedrige Produktionskosten, aber es gibt Mängel, wie z. B. einen einfachen Verlust von Katalysatorkomponenten, schlechte Stabilität, hoher Energieverbrauch und große Verschmutzung.
2 、 Ethylenprozess
Ethylen, Sauerstoff und Gletscher Essigsäure sind drei Rohstoffe, die bei der Ethylensynthese des Vinylacetatprozesses verwendet werden. Die wichtigste aktive Komponente des Katalysators ist typischerweise das Adelmetallelement der achten Gruppe, das bei einer bestimmten Reaktionstemperatur und einem bestimmten Druck reagiert wird. Nach der anschließenden Verarbeitung wird schließlich das Vinylacetat des Zielprodukts erhalten. Die Reaktionsgleichung lautet wie folgt:
Hauptreaktion:

Nebenwirkungen:

Das Ethylen -Dampfphase -Prozess wurde erstmals von der Bayer Corporation entwickelt und 1968 in die industrielle Produktion für die Herstellung von Vinylacetat eingebaut. Die Produktionslinien wurden in der Hearst- und Bayer Corporation in Deutschland und der National Distillers Corporation in den USA gegründet. Es ist hauptsächlich Palladium oder Gold, das auf säurefesten Stützen beladen ist, z. Das Verfahren zur Synthese von Vinylacetat unter Verwendung der USI -Methode der Ethylendampfphase ähnelt der Bayer -Methode und ist in zwei Teile unterteilt: Synthese und Destillation. Das USI -Prozess erreichte 1969 die industrielle Anwendung. Die aktiven Komponenten des Katalysators sind hauptsächlich Palladium und Platin, und das Hilfsmittel ist Kaliumacetat, das auf einem Aluminiumoxidträger unterstützt wird. Die Reaktionsbedingungen sind relativ mild und der Katalysator hat eine lange Lebensdauer, aber die Raumzeitausbeute ist gering. Im Vergleich zur Acetylen -Methode hat sich die Methode der Ethylendampfphasen in der Technologie erheblich verbessert, und die im Ethylenmethode verwendeten Katalysatoren haben sich in Aktivität und Selektivität kontinuierlich verbessert. Die Reaktionskinetik und der Deaktivierungsmechanismus müssen jedoch noch untersucht werden.
Die Produktion von Vinylacetat unter Verwendung der Ethylenmethode verwendet einen mit Katalysator gefüllten röhrenförmigen festen Bettreaktor. Das Vorschubgas tritt von oben in den Reaktor ein, und wenn es das Katalysatorbett kontaktiert, treten katalytische Reaktionen auf, um das Vinylacetat des Zielprodukts und eine kleine Menge Nebenproduktkohlendioxid zu erzeugen. Aufgrund der exothermischen Natur der Reaktion wird Druckwasser in die Schalenseite des Reaktors eingeführt, um den Reaktionswärme mithilfe der Verdampfung von Wasser zu entfernen.
Im Vergleich zur Acetylenmethode weist die Ethylenmethode die Eigenschaften der kompakten Gerätestruktur, des großen Ausgangs, des niedrigen Energieverbrauchs und der geringen Verschmutzung auf, und die Produktkosten sind niedriger als die der Acetylenmethode. Die Produktqualität ist überlegen und die Korrosionssituation ist nicht schwerwiegend. Daher ersetzte die Ethylenmethode nach den 1970er Jahren allmählich die Acetylenmethode. Laut unvollständigen Statistiken sind etwa 70% des durch Ethylen -Methode erzeugten VAC in der Welt zum Mainstream der VAC -Produktionsmethoden geworden.
Derzeit ist die fortschrittlichste VAC -Produktionstechnologie der Welt der Sprungprozess von BP und Celanese Vantage -Prozess. Im Vergleich zum traditionellen Ethylen -Prozess mit festem Bettgasphase haben diese beiden Prozesstechnologien den Reaktor und den Katalysator im Kern des Geräts erheblich verbessert und die Wirtschaft und Sicherheit des Einheitsbetriebs verbessert.
Celanese hat ein neues Vorbettverfahren entwickelt, um die Probleme der ungleichmäßigen Katalysatorverteilung und einer geringen Ethylen-Einweg-Umwandlung in festen Bettreaktoren zu lösen. Der in diesem Prozess verwendete Reaktor ist immer noch ein festes Bett, aber das Katalysatorsystem wurden erhebliche Verbesserungen vorgenommen, und im Schwanzgas wurden Ethylenwiederherstellungsgeräte hinzugefügt, wodurch die Mängel traditioneller Festbettprozesse überwunden wurden. Die Ausbeute des Produktvinylacetats ist signifikant höher als die von ähnlichen Geräten. Der Prozesskatalysator verwendet Platin als wichtige aktive Komponente, Kieselgel als Katalysatorträger, Natriumcitrat als Reduktionsmittel und andere Hilfsmetalle wie Lanthanid -Seltenen -Erdelemente wie Praseodym und Neodymium. Im Vergleich zu herkömmlichen Katalysatoren werden die Selektivität, Aktivität und Raumzeitausbeute des Katalysators verbessert.
BP AMOCO hat einen flüssigen Bett -Ethylengasphase -Prozess entwickelt, der auch als LEAP -Prozess bezeichnet wird, und eine 250 kT/eine flüssige Betteinheit in Hull, England, gebaut hat. Die Verwendung dieses Verfahrens zur Herstellung von Vinylacetat kann die Produktionskosten um 30%senken, und die Raumzeitausbeute des Katalysators (1858-2744 g/(l · h-1)) ist viel höher als der des festen Bettprozesses (700 -1200 g/(l · h-1)).
Der Leapprocess -Prozess verwendet erstmals einen flüssigen Bettreaktor, der im Vergleich zu einem festen Bettreaktor die folgenden Vorteile hat:
1) In einem flüssigen Bettreaktor wird der Katalysator kontinuierlich und einheitlich gemischt, wodurch zur gleichmäßigen Diffusion des Promotors beigetragen und eine gleichmäßige Konzentration des Promotors im Reaktor gewährleistet ist.
2) Der flüssige Bettreaktor kann den deaktivierten Katalysator durch frische Katalysator unter Betriebsbedingungen kontinuierlich ersetzen.
3) Die flüssige Bettreaktionstemperatur ist konstant und minimiert die Deaktivierung der Katalysator durch lokale Überhitzung, wodurch die Lebensdauer des Katalysators verlängert wird.
4) Das im flüssigen Bettreaktor verwendete Wärmeentfernungsverfahren vereinfacht die Reaktorstruktur und reduziert sein Volumen. Mit anderen Worten, ein einzelnes Reaktordesign kann für groß angelegte chemische Installationen verwendet werden, wodurch die Skaleneffizienz des Geräts erheblich verbessert wird.