L’acetat de vinil (VAC), també conegut com a acetat de vinil o acetat de vinil, és un líquid transparent incolor a temperatura i pressió normals, amb una fórmula molecular de C4H6O2 i un pes molecular relatiu de 86,9. VAC, com una de les matèries primeres orgàniques industrials més utilitzades del món, pot generar derivats com la resina de polivinil acetat (PVAC), alcohol polivinil (PVA) i poliacrilonitril (PAN) mitjançant autoolimerització o copolimerització amb altres monomers. Aquests derivats s’utilitzen àmpliament en la construcció, els tèxtils, la maquinària, la medicina i els improvisadors del sòl. A causa del ràpid desenvolupament de la indústria terminal dels darrers anys, la producció d’acetat de vinil ha mostrat una tendència d’augment any rere any, amb la producció total d’acetat de vinil que arriba a 1970kt el 2018. Actualment, a causa de la influència de les matèries primeres i les matèries primeres i Els processos, les rutes de producció d’acetat de vinil inclouen principalment el mètode d’acetilè i el mètode d’etilè.
1 、 Procés d'acetilè
El 1912, F. Klatte, un acetat de vinil canadenc, va descobrir per primera vegada amb excés d'acetilè i àcid acètic sota pressió atmosfèrica, a temperatures que van de 60 a 100 ℃, i utilitzant sals de mercuri com a catalitzadors. El 1921, la companyia alemanya CEI va desenvolupar una tecnologia per a la síntesi de fase de vapor de l’acetat de vinil a partir de l’acetilè i l’àcid acètic. Des de llavors, els investigadors de diversos països han optimitzat contínuament el procés i les condicions per a la síntesi d’acetat de vinil de l’acetilè. El 1928, Hoechst Company d'Alemanya va establir una unitat de producció d'acetat de vinil de 12 kt/A, realitzant la producció industrialitzada a gran escala d'acetat de vinil. L’equació per produir acetat de vinil mitjançant el mètode acetilè és la següent:
Reacció principal:

Efectes secundaris:

El mètode acetilè es divideix en mètode de fase líquida i mètode de fase gasosa.
L’estat de fase del reactant del mètode de fase líquida d’acetilè és líquid i el reactor és un dipòsit de reacció amb un dispositiu agitació. A causa de les mancances de mètode de fase líquida com ara baixa selectivitat i molts subproductes, aquest mètode ha estat substituït per un mètode de fase de gas d'acetilè actualment.
Segons les diferents fonts de preparació de gas d’acetilè, el mètode de fase de gas d’acetilè es pot dividir en el mètode de borden d’acetilè de gas natural i el mètode de Wacker de l’acetilè de carbur.
El procés Borden utilitza l’àcid acètic com a adsorbent, que millora considerablement la taxa d’utilització de l’acetilè. Tanmateix, aquesta ruta del procés és tècnicament difícil i requereix costos elevats, de manera que aquest mètode ocupa un avantatge en zones riques en recursos de gas natural.
El procés Wacker utilitza acetilè i àcid acètic produït a partir del carbur de calci com a matèries primeres, utilitzant un catalitzador amb carboni activat com a portador i acetat de zinc com a component actiu, per sintetitzar VAC sota pressió atmosfèrica i temperatura de reacció de 170 ~ 230 ℃. La tecnologia del procés és relativament senzilla i té baixos costos de producció, però hi ha mancances com ara una pèrdua fàcil de components actius catalitzadors, una mala estabilitat, un alt consum d’energia i una gran contaminació.
2 、 Procés d’etilè
L’etilè, l’oxigen i l’àcid acètic glacial són tres matèries primeres utilitzades en la síntesi d’etilè del procés d’acetat de vinil. El principal component actiu del catalitzador és normalment el vuitè grup de metall noble del grup, que es reacciona a una determinada temperatura i pressió de reacció. Després del processament posterior, finalment s’obté l’acetat de vinil del producte objectiu. L’equació de reacció és la següent:
Reacció principal:

Efectes secundaris:

El procés de fase de vapor d’etilè va ser desenvolupat per primera vegada per Bayer Corporation i es va posar en producció industrial per a la producció d’acetat de vinil el 1968. Les línies de producció es van establir a Hearst i Bayer Corporation a Alemanya i National Distillers Corporation dels Estats Units, respectivament. Es tracta principalment de pal·ladi o or carregat en suports resistents a l’àcid, com ara perles de gel de sílice amb un radi de 4-5 mm, i l’addició d’una certa quantitat d’acetat de potassi, que pot millorar l’activitat i la selectivitat del catalitzador. El procés per a la síntesi d’acetat de vinil mitjançant el mètode USI de fase de vapor d’etilè és similar al mètode Bayer i es divideix en dues parts: síntesi i destil·lació. El procés USI va assolir l’aplicació industrial el 1969. Els components actius del catalitzador són principalment pal·ladi i platí, i l’agent auxiliar és acetat de potassi, que es recolza en un portador d’alumina. Les condicions de reacció són relativament lleus i el catalitzador té una llarga vida útil, però el rendiment de l’espai-temps és baix. En comparació amb el mètode acetilè, el mètode de fase de vapor d’etilè ha millorat molt en la tecnologia i els catalitzadors utilitzats en el mètode d’etilè han millorat contínuament en l’activitat i la selectivitat. Tot i això, encara cal explorar la cinètica de reacció i el mecanisme de desactivació.
La producció d’acetat de vinil mitjançant el mètode d’etilè utilitza un reactor de llit fixat tubular ple de catalitzador. El gas d’alimentació entra al reactor des de la part superior i, quan es posa en contacte amb el llit catalitzador, es produeixen reaccions catalítiques per generar l’acetat de vinil del producte objectiu i una petita quantitat de diòxid de carboni subproducte. A causa de la naturalesa exotèrmica de la reacció, s'introdueix l'aigua a pressió al costat de la closca del reactor per eliminar la calor de reacció mitjançant la vaporització de l'aigua.
En comparació amb el mètode d’acetilè, el mètode d’etilè té les característiques de l’estructura del dispositiu compacte, la gran producció, el consum d’energia baixa i la baixa contaminació i el seu cost del producte és inferior al del mètode d’acetilè. La qualitat del producte és superior i la situació de corrosió no és greu. Per tant, el mètode d’etilè va substituir gradualment el mètode d’acetilè després dels anys 70. Segons estadístiques incompletes, al voltant del 70% del VAC produït pel mètode d’etilè al món s’ha convertit en el principal dels mètodes de producció de VAC.
Actualment, la tecnologia de producció VAC més avançada al món és el procés de salt de BP i el procés de Vantage de Celanese. En comparació amb el tradicional procés d’etilè de fase de gas fix de llit fix, aquestes dues tecnologies de processos han millorat significativament el reactor i el catalitzador al nucli de la unitat, millorant l’economia i la seguretat del funcionament d’unitat.
Celanese ha desenvolupat un nou procés de venda fixa per solucionar els problemes de la distribució del llit catalitzador desigual i la baixa conversió d’unidireccional d’etilè en reactors de llit fix. El reactor utilitzat en aquest procés continua sent un llit fix, però s’han millorat significatives al sistema catalitzador i s’han afegit dispositius de recuperació d’etilè al gas de la cua, superant les mancances dels processos tradicionals de llit fix. El rendiment de l’acetat de vinil del producte és significativament superior al dels dispositius similars. El procés Catalyst utilitza el platí com a component actiu principal, gel de sílice com a portador de catalitzadors, citrat de sodi com a agent reductor i altres metalls auxiliars com ara elements de terra rara de lantànids com el praseodimi i el neodimi. En comparació amb els catalitzadors tradicionals, es millora la selectivitat, l’activitat i el rendiment d’espai-temps del catalitzador.
BP AMOCO ha desenvolupat un procés de fase de gas de llit de llit fluiditzat, també conegut com a procés de procés LEAP, i ha construït una unitat de llit fluiditzada de 250 kt/A a Hull, Anglaterra. Utilitzant aquest procés per produir acetat de vinil pot reduir el cost de producció en un 30%, i el rendiment del temps d'espai del catalitzador (1858-2744 g/(L · H-1)) és molt superior al del procés de llit fixat (700 -1200 g/(l · h-1)).
El procés de fulls utilitza un reactor de llit fluiditzat per primera vegada, que té els avantatges següents en comparació amb un reactor de llit fix:
1) En un reactor de llit fluiditzat, el catalitzador es barreja contínuament i uniformement, contribuint així a la difusió uniforme del promotor i garantint una concentració uniforme del promotor al reactor.
2) El reactor de llit fluiditzat pot substituir contínuament el catalitzador desactivat per un catalitzador fresc en condicions de funcionament.
3) La temperatura de reacció del llit fluiditzat és constant, minimitzant la desactivació del catalitzador a causa del sobreescalfament local, ampliant així la vida útil del catalitzador.
4) El mètode d’eliminació de calor utilitzat al reactor de llit fluiditzat simplifica l’estructura del reactor i redueix el seu volum. Dit d’una altra manera, es pot utilitzar un disseny únic de reactor per a instal·lacions químiques a gran escala, millorant significativament l’eficiència d’escala del dispositiu.