O acetato de vinil (VAC), também conhecido como acetato de vinil ou acetato de vinil, é um líquido transparente incolor a temperatura e pressão normal, com uma fórmula molecular de C4H6O2 e um peso molecular relativo de 86,9. O VAC, como uma das matérias -primas orgânicas industriais mais amplamente utilizadas do mundo, pode gerar derivados como resina de acetato de polivinil (PVAC), álcool polivinílico (PVA) e poliacrilonitrila (PAN) através da auto -polimerização ou copolimerização com outros monômeros. Esses derivados são amplamente utilizados em construção, têxteis, máquinas, medicamentos e melhoradores do solo. Devido ao rápido desenvolvimento da indústria terminal nos últimos anos, a produção de acetato de vinil mostrou uma tendência de crescente ano a ano, com a produção total de acetato de vinil atingindo 1970kt em 2018. Atualmente, devido à influência de matérias -primas e Os processos, as rotas de produção do acetato de vinil incluem principalmente o método do acetileno e o método de etileno.
1 、 Processo de acetileno
Em 1912, F. Klatte, um canadense, descobriu o acetato de vinil pela primeira vez usando excesso de acetileno e ácido acético sob pressão atmosférica, a temperaturas variando de 60 a 100 ℃ e usando sais de mercúrio como catalisadores. Em 1921, a empresa CEI alemã desenvolveu uma tecnologia para a síntese de fase de vapor de acetato de vinil a partir de acetileno e ácido acético. Desde então, pesquisadores de vários países otimizaram continuamente o processo e as condições para a síntese de acetato de vinil a partir do acetileno. Em 1928, a Hoechst Company da Alemanha estabeleceu uma unidade de produção de acetato de vinil de 12 kt/A, realizando a produção industrializada de acetato de vinil. A equação para produzir acetato de vinil pelo método de acetileno é a seguinte:
Reação principal:

Efeitos colaterais:

O método de acetileno é dividido no método da fase líquida e no método da fase gasosa.
O estado da fase reagente do método da fase líquido de acetileno é líquido e o reator é um tanque de reação com um dispositivo de agitação. Devido às deficiências do método da fase líquida, como baixa seletividade e muitos subprodutos, esse método foi substituído pelo método da fase gasosa de acetileno no momento.
De acordo com as diferentes fontes de preparação de gás de acetileno, o método da fase gasosa do acetileno pode ser dividido no método de acetileno de acetileno de gás natural e no método Wacker de acetileno de carboneto.
O processo de Borden usa ácido acético como um adsorvente, o que melhora bastante a taxa de utilização do acetileno. No entanto, essa rota de processo é tecnicamente difícil e requer altos custos; portanto, esse método ocupa uma vantagem em áreas ricas em recursos de gás natural.
O processo Wacker utiliza acetileno e ácido acético produzidos a partir de carboneto de cálcio como matérias -primas, usando um catalisador com carbono ativado como transportador e acetato de zinco como componente ativo, para sintetizar o VAC sob pressão atmosférica e temperatura de reação de 170 ~ 230 ℃. A tecnologia de processo é relativamente simples e possui baixos custos de produção, mas há deficiências como fácil perda de componentes ativos do catalisador, baixa estabilidade, alto consumo de energia e grande poluição.
2 、 Processo de etileno
Etileno, oxigênio e ácido acético glacial são três matérias -primas utilizadas na síntese de etileno do processo de acetato de vinil. O principal componente ativo do catalisador é tipicamente o oitavo elemento de metal nobre do grupo, que é reagido a uma certa temperatura e pressão da reação. Após o processamento subsequente, o acetato de vinil do produto alvo é finalmente obtido. A equação da reação é a seguinte:
Reação principal:

Efeitos colaterais:

O processo de fase de vapor de etileno foi desenvolvido pela Bayer Corporation e foi colocado na produção industrial para a produção de acetato de vinil em 1968. As linhas de produção foram estabelecidas na Hearst e na Bayer Corporation na Alemanha e na Corporação Nacional dos Destiladores nos Estados Unidos, respectivamente. É principalmente paládio ou ouro carregado em suportes de ácido, como contas de sílica gel com um raio de 4-5 mm, e a adição de uma certa quantidade de acetato de potássio, que pode melhorar a atividade e a seletividade do catalisador. O processo para a síntese de acetato de vinil usando o método USI da fase de vapor de etileno é semelhante ao método Bayer e é dividido em duas partes: síntese e destilação. O processo USI alcançou a aplicação industrial em 1969. Os componentes ativos do catalisador são principalmente paládio e platina, e o agente auxiliar é o acetato de potássio, que é suportado em um transportador de alumina. As condições de reação são relativamente leves e o catalisador tem uma longa vida útil, mas o rendimento do espaço-tempo é baixo. Comparado ao método do acetileno, o método da fase de vapor de etileno melhorou bastante na tecnologia, e os catalisadores usados ​​no método de etileno melhoraram continuamente em atividade e seletividade. No entanto, a cinética da reação e o mecanismo de desativação ainda precisam ser explorados.
A produção de acetato de vinil usando o método de etileno usa um reator de leito fixo tubular preenchido com catalisador. O gás de alimentação entra no reator do topo e, quando entra em contato com o leito do catalisador, ocorrem reações catalíticas para gerar o acetato de vinil do produto alvo e uma pequena quantidade de dióxido de carbono subproduto. Devido à natureza exotérmica da reação, a água pressurizada é introduzida no lado da concha do reator para remover o calor da reação usando a vaporização da água.
Comparado com o método de acetileno, o método de etileno possui as características da estrutura compacta do dispositivo, grande saída, baixo consumo de energia e baixa poluição, e seu custo do produto é menor que o do método de acetileno. A qualidade do produto é superior e a situação de corrosão não é grave. Portanto, o método de etileno substituiu gradualmente o método de acetileno após a década de 1970. De acordo com as estatísticas incompletas, cerca de 70% do VAC produzido pelo método de etileno no mundo tornou -se o mainstream dos métodos de produção de VAC.
Atualmente, a tecnologia de produção mais avançada de VAC do mundo é o processo de salto da BP e o processo de vantagem da Celanese. Comparados ao processo tradicional de etileno da fase gasosa do leito fixo, essas duas tecnologias de processo melhoraram significativamente o reator e o catalisador no centro da unidade, melhorando a economia e a segurança da operação unitária.
A Celanese desenvolveu um novo processo de vantagem de cama fixa para resolver os problemas da distribuição desigual de leitos de catalisador e baixa conversão de etileno de mão em reatores de leito fixo. O reator usado nesse processo ainda é um leito fixo, mas melhorias significativas foram feitas no sistema catalisador, e os dispositivos de recuperação de etileno foram adicionados no gás traseiro, superando as deficiências dos processos tradicionais de leito fixo. O rendimento do acetato de vinil do produto é significativamente maior que o de dispositivos semelhantes. O catalisador do processo usa a platina como o principal componente ativo, o gel de sílica como transportador de catalisador, citrato de sódio como agente redutor e outros metais auxiliares, como elementos de terras raras de lantanídeo, como praseodímio e neodímio. Comparado aos catalisadores tradicionais, a seletividade, a atividade e o rendimento espaço-tempo do catalisador são aprimorados.
A BP AMOCO desenvolveu um processo de fase gasosa de etileno de leito fluidizado, também conhecido como processo do LeAP, e construiu uma unidade de leito fluidizada de 250 kt/uma em Hull, Inglaterra. O uso desse processo para produzir acetato de vinil pode reduzir o custo de produção em 30%, e o rendimento do tempo no espaço do catalisador (1858-2744 g/(l · h-1)) é muito maior que o do processo de leito fixo (700 -1200 g/(l · h-1)).
O processo Leapprocess usa um reator de leito fluidizado pela primeira vez, que tem as seguintes vantagens em comparação com um reator de leito fixo:
1) Em um reator de leito fluidizado, o catalisador é misturado continuamente e uniformemente, contribuindo assim para a difusão uniforme do promotor e garantindo uma concentração uniforme do promotor no reator.
2) O reator de leito fluidizado pode substituir continuamente o catalisador desativado por catalisador fresco em condições operacionais.
3) A temperatura da reação do leito fluidizada é constante, minimizando a desativação do catalisador devido ao superaquecimento local, prolongando assim a vida útil do catalisador.
4) O método de remoção de calor usado no reator de leito fluidizado simplifica a estrutura do reator e reduz seu volume. Em outras palavras, um único design de reator pode ser usado para instalações químicas em larga escala, melhorando significativamente a eficiência da escala do dispositivo.