Vinyl asétat (VAc), ogé katelah vinil asétat atanapi vinil asétat, nyaéta cairan transparan anu teu warnaan dina suhu sareng tekanan normal, kalayan rumus molekul C4H6O2 sareng beurat molekul relatif 86,9.VAc, salaku salah sahiji bahan baku organik industri panglobana dipaké di dunya, bisa ngahasilkeun turunan kayaning résin polyvinyl asétat (PVAc), polyvinyl alkohol (PVA), sarta polyacrylonitrile (PAN) ngaliwatan polimérisasi diri atawa kopolimerisasi jeung monomér séjén.Turunan ieu loba dipaké dina konstruksi, tékstil, mesin, ubar, jeung perbaikan taneuh.Kusabab perkembangan pesat industri terminal dina taun-taun ayeuna, produksi vinyl asétat parantos nunjukkeun tren ningkat unggal taun, kalayan total produksi vinil asétat ngahontal 1970kt dina 2018. Ayeuna, kusabab pangaruh bahan baku sareng Prosésna, jalur produksi vinil asetat utamana ngawengku métode asetilena jeung métode étiléna.
1. Proses Asetilena
Taun 1912, F. Klatte, urang Kanada, mimiti manggihan vinil asétat ngagunakeun kaleuwihan asetilena jeung asam asétat dina tekenan atmosfir, dina suhu antara 60 nepi ka 100 ℃, sarta ngagunakeun uyah merkuri salaku katalis.Taun 1921, Perusahaan CEI Jerman ngembangkeun téknologi pikeun sintésis fase uap vinil asetat tina asetilena sareng asam asétat.Ti saprak éta, peneliti ti sagala rupa nagara terus-terusan ngaoptimalkeun prosés sareng kaayaan pikeun sintésis vinil asetat tina asetilena.Dina 1928, Hoechst Company of Jérman ngadegkeun 12 kt/a unit produksi vinyl asétat, merealisasikan industrialisasi produksi skala badag vinyl asétat.Persamaan pikeun ngahasilkeun vinil asetat ku metode asetilena nyaéta kieu:
Réaksi utama:

efek samping:

Métode asetilena dibagi jadi métode fase cair jeung métode fase gas.
Kaayaan fase réaktan métode fase cair asetilena cair, sarta reaktor mangrupa tank réaksi jeung alat aduk.Kusabab kakurangan metode fase cair sapertos selektivitas rendah sareng seueur produk sampingan, metode ieu parantos diganti ku metode fase gas asetilena ayeuna.
Numutkeun kana sumber anu béda pikeun persiapan gas asetilena, metode fase gas asetilena tiasa dibagi kana metode Borden gas alam asetilena sareng metode Wacker karbida asetilena.
Prosés Borden ngagunakeun asam asétat salaku adsorbent, nu greatly ngaronjatkeun laju utilization asetilena.Tapi, jalur prosés ieu téhnisna hésé tur merlukeun waragad luhur, jadi metoda ieu ngawengku hiji kaunggulan di wewengkon beunghar sumberdaya gas alam.
Prosés Wacker utilizes acetylene jeung asam asétat dihasilkeun tina kalsium carbide salaku bahan baku, maké katalis jeung karbon diaktipkeun salaku carrier jeung séng asétat salaku komponén aktip, pikeun nyintésis VAc dina tekanan atmosfir jeung suhu réaksi 170 ~ 230 ℃.Téknologi prosésna kawilang saderhana sareng biaya produksina rendah, tapi aya kakurangan sapertos gampang kaleungitan komponén aktif katalis, stabilitas goréng, konsumsi énergi anu luhur, sareng polusi anu ageung.
2. Prosés étiléna
Étiléna, oksigén, sareng asam asétat glasial mangrupikeun tilu bahan baku anu dianggo dina sintésis étiléna prosés vinil asétat.Komponén aktif utama katalis biasana grup kadalapan unsur logam mulia, nu diréaksikeun dina suhu réaksi jeung tekanan nu tangtu.Saatos ngolah salajengna, produk udagan vinyl asétat tungtungna dicandak.Persamaan réaksi nyaéta kieu:
Réaksi utama:

efek samping:

Prosés fase uap étiléna munggaran dikembangkeun ku Bayer Corporation sarta diasupkeun kana produksi industri pikeun produksi vinil asétat dina taun 1968. Jalur produksi diadegkeun di Hearst jeung Bayer Corporation di Jerman sarta National Distillers Corporation di Amérika Serikat, masing-masing.Ieu utamana palladium atawa emas dimuat dina ngarojong tahan asam, kayaning manik gél silika kalayan radius 4-5mm, sarta ditambah jumlah nu tangtu kalium asétat, nu bisa ngaronjatkeun aktivitas sarta selectivity of katalis.Prosés pikeun sintésis vinil asétat ngagunakeun métode USI fase uap étiléna sarua jeung métode Bayer, sarta dibagi jadi dua bagian: sintésis jeung distilasi.Prosés USI ngahontal aplikasi industri dina 1969. Komponén aktif tina katalis utamana palladium jeung platinum, sarta agén bantu nyaéta kalium asétat, nu dirojong dina pamawa alumina.Kaayaan réaksina kawilang hampang sareng katalisna gaduh umur jasa anu panjang, tapi ngahasilkeun rohangan-waktos rendah.Dibandingkeun metode acetylene, metode fase uap étiléna parantos ningkat pisan dina téknologi, sareng katalis anu dianggo dina metode étiléna terus ningkat dina kagiatan sareng selektivitas.Nanging, kinétika réaksi sareng mékanisme panonaktipkeun masih kedah digali.
Produksi vinil asétat ngagunakeun métode étiléna ngagunakeun réaktor ranjang tetep tubular ngeusi katalis.Gas eupan asup kana reaktor ti luhur, sareng nalika ngahubungi ranjang katalis, réaksi katalitik lumangsung pikeun ngahasilkeun produk udagan vinyl asétat sareng sajumlah leutik karbon dioksida produk sampingan.Kusabab sipat éksotermik réaksina, cai anu ditekenan diwanohkeun kana sisi cangkang réaktor pikeun ngaleungitkeun panas réaksi ku cara nguapkeun cai.
Dibandingkeun sareng metode acetylene, metode étiléna gaduh ciri struktur alat anu kompak, kaluaran ageung, konsumsi énérgi rendah, sareng polusi anu rendah, sareng biaya produkna langkung handap tina metode acetylene.Kualitas produk punjul, sareng kaayaan korosi henteu serius.Ku alatan éta, métode étiléna laun-laun ngaganti métode asetilena sanggeus taun 1970-an.Numutkeun statistik anu teu lengkep, sakitar 70% VAc anu diproduksi ku metode étiléna di dunya parantos janten aliran utama metode produksi VAc.
Ayeuna, téknologi produksi VAc anu paling maju di dunya nyaéta Proses Leap BP sareng Proses Vantage Celanese.Dibandingkeun sareng prosés étiléna fase ranjang tetep tradisional, dua téknologi prosés ieu sacara signifikan ningkatkeun réaktor sareng katalis dina inti unit, ningkatkeun ékonomi sareng kasalametan operasi unit.
Celanese parantos ngembangkeun prosés Vantage ranjang tetep énggal pikeun ngatasi masalah distribusi ranjang katalis anu henteu rata sareng konversi saarah étiléna rendah dina réaktor ranjang tetep.Réaktor anu digunakeun dina prosés ieu masih mangrupa ranjang tetep, tapi perbaikan signifikan geus dilakukeun pikeun sistem katalis, sarta alat recovery étiléna geus ditambahkeun dina gas buntut, overcoming nu shortcomings prosés ranjang tetep tradisional.Ngahasilkeun produk vinyl asétat nyata leuwih luhur ti éta alat sarupa.Prosés katalis ngagunakeun platina salaku komponén aktif utama, silika gél salaku pamawa katalis, natrium sitrat salaku agén pangréduksi, sarta logam bantu lianna kayaning lanthanide elemen jarang bumi kayaning praseodymium na neodymium.Dibandingkeun sareng katalis tradisional, selektivitas, kagiatan, sareng ngahasilkeun rohangan-waktos katalis ningkat.
BP Amoco geus ngembangkeun hiji prosés fase gas étiléna ranjang fluidized, ogé katelah prosés Kabisat Prosés, sarta geus ngawangun hiji 250 kt / unit ranjang fluidized di Hull, Inggris.Ngagunakeun prosés ieu pikeun ngahasilkeun vinyl asétat bisa ngurangan biaya produksi ku 30%, sarta spasi waktu ngahasilkeun katalis (1858-2744 g / (L · h-1)) loba nu leuwih luhur ti éta tina prosés ranjang tetep (700). -1200 g/(L · h-1)).
Prosés LeapProcess ngagunakeun reaktor ranjang fluidized pikeun kahiji kalina, nu boga kaunggulan handap dibandingkeun reaktor ranjang tetep:
1) Dina reaktor ranjang fluidized, katalis téh terus-terusan sarta seragam dicampurkeun, kukituna contributing kana difusi seragam tina promoter tur mastikeun konsentrasi seragam tina promoter dina reaktor nu.
2) Reaktor ranjang fluidized bisa terus ngaganti katalis dinonaktipkeun ku katalis seger dina kaayaan operasi.
3) Suhu réaksi ranjang fluidized konstan, ngaminimalkeun deactivation katalis alatan overheating lokal, kukituna manjangkeun umur jasa tina katalis.
4) Metoda panyabutan panas dipaké dina reaktor ranjang fluidized simplifies struktur reaktor jeung ngurangan volume na.Kalayan kecap sanésna, desain réaktor tunggal tiasa dianggo pikeun pamasangan kimiawi skala ageung, sacara signifikan ningkatkeun efisiensi skala alat.