Octan winylu (VAC), znany również jako octan winylu lub octan winylu, jest bezbarwną przezroczystą cieczą w normalnej temperaturze i ciśnieniu, z wzorem cząsteczkowym C4H6O2 i względną masą cząsteczkową 86,9. VAC, jako jeden z najczęściej używanych surowców organicznych na świecie, może generować pochodne, takie jak żywica poliwinylowe (PVAC), alkohol poliwinylowy (PVA) i poliakrylonitryl (PAN) poprzez samokontrola lub kopolimeryzację z innymi monomerami. Te pochodne są szeroko stosowane w konstrukcji, tekstyliach, maszynach, medycynie i glebie. Ze względu na szybki rozwój branży terminalowej w ostatnich latach produkcja octanu winylu wykazała trend wzrostu z roku na rok, a całkowita produkcja octanu winylu osiągnęła 1970kt. Obecnie, ze względu na wpływ surowców i surowców i Procesy, drogi produkcyjne octanu winylu obejmują głównie metodę acetylenu i metodę etylenu.
1 、 Proces acetylenu
W 1912 r. F. Klatte, kanadyjski, po raz pierwszy odkrył octan winylu przy użyciu nadmiaru acetylenu i kwasu octowego pod ciśnieniem atmosferycznym, w temperaturach od 60 do 100 ℃ i przy użyciu soli rtęci jako katalizatorów. W 1921 r. Niemiecka firma CEI opracowała technologię syntezy fazy pary octanu winylu z acetylenu i kwasu octowego. Od tego czasu naukowcy z różnych krajów nieustannie zoptymalizowali proces i warunki do syntezy octanu winylu z acetylenu. W 1928 r. Hoechst Company z Niemiec założył jednostkę produkcyjną octanowym octanem octanowym 12 kt/A, realizując uprzemysłowioną produkcję octanu winylu na dużą skalę. Równanie wytwarzania octanu winylu metodą acetylenu jest następujące:
Główna reakcja:

Skutki uboczne:

Metoda acetylenu jest podzielona na metodę fazy ciekłej i metodę fazy gazowej.
Stan fazowy reagentowej metody fazy ciekłej acetylenowej jest ciekła, a reaktora jest zbiornikiem reakcyjnym z urządzeniem mieszającym. Ze względu na niedociągnięcia metody fazy ciekłej, takich jak niska selektywność i wiele produktów ubocznych, metoda ta została obecnie zastąpiona metodą fazy gazowej acetylenowej.
Zgodnie z różnymi źródłami przygotowania gazu acetylenowego metoda fazy gazowej acetylenowej można podzielić na metodę acetylenową borden gazu ziemnego i metodę Wackera acetylenu.
Proces Borden wykorzystuje kwas octowy jako adsorbent, który znacznie poprawia szybkość wykorzystania acetylenu. Jednak ta trasa procesu jest technicznie trudna i wymaga wysokich kosztów, więc ta metoda zajmuje przewagę w obszarach bogatych w zasoby gazu ziemnego.
Proces Wackera wykorzystuje acetylen i kwas octowy wytwarzany z węgliku wapnia jako surowca, przy użyciu katalizatora z węglem aktywnym jako nośnikiem i octanem cynku jako składnikiem aktywnym, do syntezy VAC pod ciśnieniem atmosferycznym i temperatury reakcji 170 ~ 230 ℃. Technologia procesu jest stosunkowo prosta i ma niskie koszty produkcji, ale istnieją niedociągnięcia, takie jak łatwa utrata aktywnych komponentów katalizatora, słaba stabilność, wysokie zużycie energii i duże zanieczyszczenie.
2 、 Proces etylenu
Etylen, tlen i lodowcowy kwas octowy to trzy surowce stosowane w syntezie etylenu procesu octanu winylu. Głównym aktywnym składnikiem katalizatora jest zazwyczaj ósma grupa szlachetna metalowa, która jest reagowana na pewną temperaturę i ciśnienie reakcji. Po późniejszym przetworzeniu ostatecznie uzyskuje się octan winylu docelowy. Równanie reakcji jest następujące:
Główna reakcja:

Skutki uboczne:

Proces fazowy pary etylenu został po raz pierwszy opracowany przez Bayer Corporation i został wprowadzony do produkcji przemysłowej do produkcji octanu winylu w 1968 r. W Hearst and Bayer Corporation w Niemczech i National Distillers Corporation w Stanach Zjednoczonych. Jest to głównie pallad lub złoto obciążone podporami kwasowymi, takimi jak żel krzemionkowy o promieniu 4-5 mm oraz dodanie pewnej ilości octanu potasu, który może poprawić aktywność i selektywność katalizatora. Proces syntezy octanu winylu przy użyciu metody fazy pary etylenowej fazy USI jest podobny do metody Bayera i jest podzielony na dwie części: syntezę i destylacja. Proces USI osiągnął zastosowanie przemysłowe w 1969 r. Aktywne elementy katalizatora to głównie pallad i platyna, a środkiem pomocniczym jest octan potasu, który jest obsługiwany na nośniku tlenku glinu. Warunki reakcji są stosunkowo łagodne, a katalizator ma długą żywotność, ale wydajność czasoprzestrzeni jest niska. W porównaniu z metodą acetylenu metoda fazy fazowej etylenu znacznie poprawiła się w technologii, a katalizatory stosowane w metodzie etylenu stale poprawiają się w aktywności i selektywności. Jednak nadal należy zbadać kinetykę reakcji i mechanizm dezaktywacji.
Produkcja octanu winylu przy użyciu metody etylenu wykorzystuje reaktor stałego złoża rurowego wypełnionego katalizatorem. Gaz paszowy wchodzi do reaktora z góry, a gdy kontaktuje się z łóżkiem katalizatora, reakcje katalityczne występują w celu wygenerowania docelowego octanu winylu i niewielkiej ilości dwutlenku węgla produktu ubocznego. Ze względu na egzotermiczny charakter reakcji woda ciśnieniowa wprowadza się do skorupy reaktora w celu usunięcia ciepła reakcji za pomocą parowania wody.
W porównaniu z metodą acetylenu metoda etylenu ma charakterystykę kompaktowej struktury urządzenia, dużej mocy wyjściowej, niskiego zużycia energii i niskiego zanieczyszczenia, a jej koszt produktu jest niższy niż w metodzie acetylenowej. Jakość produktu jest lepsza, a sytuacja korozji nie jest poważna. Dlatego metoda etylenu stopniowo zastępowała metodę acetylenu po latach 70. Według niekompletnych statystyk około 70% VAC wytwarzanych metodą etylenu na świecie stało się głównym nurtem metod produkcji VAC.
Obecnie najbardziej zaawansowaną technologią produkcji VAC na świecie jest proces LEAP i proces Celanese. W porównaniu z tradycyjnym procesem etylenu w fazie gazu stałego, te dwie technologie procesowe znacznie poprawiły reaktor i katalizator u podstaw jednostki, poprawiając gospodarkę i bezpieczeństwo działania jednostki.
Celanese opracował nowy proces obserwacji stałego, aby rozwiązać problemy nierównomiernego rozkładu złoża katalizatora i niskiej konwersji etylenu w reaktorach stałego złoża. Reaktor zastosowany w tym procesie jest nadal stałym łóżkiem, ale w systemie katalizatora wprowadzono znaczącą poprawę, a urządzenia do odzyskiwania etylenu dodano w gazie ogonowym, przezwyciężając niedociągnięcia tradycyjnych procesów stałego złoża. Wydajność produktu octanu winylu jest znacznie wyższa niż w przypadku podobnych urządzeń. Procesowy katalizator wykorzystuje platynę jako główny składnik aktywny, żel krzemionkowy jako nośnik katalizatora, cytrynian sodu jako środek redukujący i inne metale pomocnicze, takie jak elementy rzadkie lantanidu, takie jak PraseodyMium i Neodymum. W porównaniu z tradycyjnymi katalizatorami poprawia się selektywność, aktywność i wydajność katalizatora w czasie przestrzeni.
BP Amoco opracowało proces fazowy etylenowego złoża fluidalnego, znanego również jako proces przeciągania, i zbudował jednostkę złoża fluidalnego o pojemności 250 kt/A w Hull w Anglii. Wykorzystanie tego procesu do wytwarzania octanu winylu może obniżyć koszt produkcji o 30%, a wydajność czasu przestrzeni katalizatora (1858-2744 g/(L · H-1)) jest znacznie wyższa niż w procesie stałego złoża (700 -1200 g/(l · h-1)).
Proces LEAPOPTROCESS po raz pierwszy wykorzystuje reaktor złoża fluidalnego, który ma następujące zalety w porównaniu z reaktorem złoża stałego:
1) W reaktorze złoża fluidalnym katalizator jest ciągle i równomiernie mieszany, przyczyniając się w ten sposób do jednolitej dyfuzji promotora i zapewniając jednolite stężenie promotora w reaktorze.
2) Reaktor złoża fluidalnego może stale zastępować dezaktywowany katalizator świeżym katalizatorem w warunkach pracy.
3) Temperatura reakcji złoża fluidalnego jest stała, minimalizując dezaktywację katalizatora z powodu lokalnego przegrzania, przedłużając w ten sposób okres użytkowania katalizatora.
4) Metoda usuwania ciepła stosowana w reaktorze złoża fluidalnego upraszcza strukturę reaktora i zmniejsza jego objętość. Innymi słowy, do instalacji chemicznych na dużą skalę może być używana pojedynczej konstrukcji reaktora, co znacznie poprawia wydajność skali urządzenia.