Vinil asetat (VAc), vinil asetat veya vinil asetat olarak da bilinir, normal sıcaklık ve basınçta renksiz şeffaf bir sıvıdır, moleküler formülü C4H6O2 ve bağıl moleküler ağırlığı 86,9'dur. Dünyada en yaygın kullanılan endüstriyel organik hammaddelerden biri olan VAc, kendi kendine polimerizasyon veya diğer monomerlerle kopolimerizasyon yoluyla polivinil asetat reçinesi (PVAc), polivinil alkol (PVA) ve poliakrilonitril (PAN) gibi türevler üretebilir. Bu türevler inşaat, tekstil, makine, ilaç ve toprak iyileştiricilerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda terminal endüstrisinin hızla gelişmesi nedeniyle, vinil asetat üretimi her geçen yıl artma eğilimi göstermiş ve toplam vinil asetat üretimi 2018'de 1970kt'ye ulaşmıştır. Şu anda, hammaddelerin ve süreçlerin etkisi nedeniyle, vinil asetat üretim yolları esas olarak asetilen yöntemi ve etilen yöntemini içerir.
1、Asetilen işlemi
1912'de, Kanadalı F. Klatte, 60 ila 100 ℃ arasındaki sıcaklıklarda, atmosferik basınç altında aşırı asetilen ve asetik asit kullanarak ve katalizör olarak cıva tuzları kullanarak ilk kez vinil asetatı keşfetti. 1921'de, Alman CEI Şirketi, asetilen ve asetik asitten vinil asetatın buhar fazı sentezi için bir teknoloji geliştirdi. O zamandan beri, çeşitli ülkelerden araştırmacılar, asetilenden vinil asetat sentezi için süreci ve koşulları sürekli olarak optimize ettiler. 1928'de, Almanya'daki Hoechst Şirketi, vinil asetatın endüstriyel büyük ölçekli üretimini gerçekleştiren 12 kt/a'lık bir vinil asetat üretim ünitesi kurdu. Asetilen yöntemi ile vinil asetat üretme denklemi aşağıdaki gibidir:
Ana tepki:

Yan etkileri:

Asetilen yöntemi sıvı faz yöntemi ve gaz faz yöntemi olmak üzere ikiye ayrılır.
Asetilen sıvı faz yönteminin reaktan faz durumu sıvıdır ve reaktör karıştırma cihazına sahip bir reaksiyon tankıdır. Düşük seçicilik ve çok sayıda yan ürün gibi sıvı faz yönteminin eksiklikleri nedeniyle, bu yöntem şu anda asetilen gaz fazı yöntemi ile değiştirilmiştir.
Asetilen gazı hazırlamanın farklı kaynaklarına göre, asetilen gazı fazı yöntemi doğal gaz asetilen Borden yöntemi ve karbür asetilen Wacker yöntemi olarak ikiye ayrılabilir.
Borden işlemi, asetilenin kullanım oranını büyük ölçüde iyileştiren bir adsorban olarak asetik asit kullanır. Ancak, bu işlem yolu teknik olarak zordur ve yüksek maliyetler gerektirir, bu nedenle bu yöntem doğal gaz kaynakları bakımından zengin bölgelerde bir avantaja sahiptir.
Wacker prosesi, taşıyıcı olarak aktif karbon ve aktif bileşen olarak çinko asetat içeren bir katalizör kullanarak, 170~230 ℃ atmosfer basıncı ve reaksiyon sıcaklığı altında VAc sentezlemek için ham madde olarak kalsiyum karbürden üretilen asetilen ve asetik asit kullanır. Proses teknolojisi nispeten basittir ve düşük üretim maliyetlerine sahiptir, ancak katalizör aktif bileşenlerinin kolayca kaybolması, zayıf kararlılık, yüksek enerji tüketimi ve büyük kirlilik gibi eksiklikleri vardır.
2、Etilen işlemi
Etilen, oksijen ve buzlu asetik asit, vinil asetat etilen sentezi sürecinde kullanılan üç ham maddedir. Katalizörün ana aktif bileşeni, tipik olarak belirli bir reaksiyon sıcaklığı ve basıncında reaksiyona giren sekizinci grup asil metal elementidir. Daha sonraki işlemeden sonra, hedef ürün vinil asetat nihai olarak elde edilir. Reaksiyon denklemi aşağıdaki gibidir:
Ana tepki:

Yan etkileri:

Etilen buhar fazı işlemi ilk olarak Bayer Corporation tarafından geliştirilmiş ve 1968 yılında vinil asetat üretimi için endüstriyel üretime sokulmuştur. Üretim hatları sırasıyla Almanya'da Hearst ve Bayer Corporation ve ABD'de National Distillers Corporation'da kurulmuştur. Esas olarak, 4-5 mm yarıçaplı silika jel boncuklar gibi asit dirençli desteklere yüklenen paladyum veya altın ve katalizörün aktivitesini ve seçiciliğini artırabilen belirli miktarda potasyum asetat eklenmesidir. Etilen buhar fazı USI yöntemi kullanılarak vinil asetat sentezleme işlemi Bayer yöntemine benzer ve iki bölüme ayrılır: sentez ve damıtma. USI işlemi 1969 yılında endüstriyel uygulamaya ulaşmıştır. Katalizörün aktif bileşenleri esas olarak paladyum ve platindir ve yardımcı madde, bir alümina taşıyıcı üzerinde desteklenen potasyum asetattır. Reaksiyon koşulları nispeten ılımlıdır ve katalizörün uzun bir hizmet ömrü vardır, ancak uzay-zaman verimi düşüktür. Asetilen yöntemiyle karşılaştırıldığında, etilen buhar fazı yöntemi teknolojide büyük ölçüde gelişmiştir ve etilen yönteminde kullanılan katalizörler aktivite ve seçicilik açısından sürekli olarak iyileşmiştir. Ancak, reaksiyon kinetiği ve deaktivasyon mekanizmasının hala keşfedilmesi gerekmektedir.
Etilen yöntemi kullanılarak vinil asetat üretimi, katalizörle doldurulmuş boru şeklindeki sabit yataklı bir reaktör kullanır. Besleme gazı reaktöre üstten girer ve katalizör yatağıyla temas ettiğinde, hedef ürün vinil asetat ve az miktarda yan ürün karbondioksit üretmek için katalitik reaksiyonlar meydana gelir. Reaksiyonun ekzotermik doğası nedeniyle, suyun buharlaştırılmasıyla reaksiyon ısısını gidermek için reaktörün kabuk tarafına basınçlı su verilir.
Etilen yöntemi, asetilen yöntemiyle karşılaştırıldığında kompakt cihaz yapısı, büyük çıktı, düşük enerji tüketimi ve düşük kirlilik özelliklerine sahiptir ve ürün maliyeti asetilen yönteminden daha düşüktür. Ürün kalitesi üstündür ve korozyon durumu ciddi değildir. Bu nedenle, etilen yöntemi 1970'lerden sonra kademeli olarak asetilen yönteminin yerini almıştır. Eksik istatistiklere göre, dünyada etilen yöntemiyle üretilen VAc'nin yaklaşık %70'i VAc üretim yöntemlerinin ana akımı haline gelmiştir.
Şu anda dünyadaki en gelişmiş VAc üretim teknolojisi BP'nin Leap Prosesi ve Celanese'nin Vantage Prosesidir. Geleneksel sabit yataklı gaz fazı etilen prosesiyle karşılaştırıldığında, bu iki proses teknolojisi ünitenin çekirdeğindeki reaktörü ve katalizörü önemli ölçüde iyileştirerek ünite operasyonunun ekonomisini ve güvenliğini artırmıştır.
Celanese, sabit yataklı reaktörlerde eşit olmayan katalizör yatak dağılımı ve düşük etilen tek yönlü dönüşüm sorunlarını ele almak için yeni bir sabit yataklı Vantage işlemi geliştirdi. Bu işlemde kullanılan reaktör hala sabit yataklıdır, ancak katalizör sisteminde önemli iyileştirmeler yapılmış ve geleneksel sabit yataklı işlemlerin eksikliklerini gideren kuyruk gazına etilen geri kazanım cihazları eklenmiştir. Ürün vinil asetatın verimi benzer cihazlardan önemli ölçüde daha yüksektir. İşlem katalizörü, ana aktif bileşen olarak platin, katalizör taşıyıcısı olarak silika jel, indirgeyici madde olarak sodyum sitrat ve praseodim ve neodim gibi lantanit nadir toprak elementleri gibi diğer yardımcı metalleri kullanır. Geleneksel katalizörlerle karşılaştırıldığında, katalizörün seçiciliği, aktivitesi ve uzay-zaman verimi iyileştirilmiştir.
BP Amoco, Leap Prosesi olarak da bilinen akışkan yataklı etilen gaz fazı prosesini geliştirdi ve İngiltere, Hull'da 250 kt/a akışkan yataklı bir ünite inşa etti. Bu prosesi vinil asetat üretmek için kullanmak üretim maliyetini %30 oranında azaltabilir ve katalizörün uzay-zaman verimi (1858-2744 g/(L · h-1)) sabit yataklı prosesin veriminden (700-1200 g/(L · h-1)) çok daha yüksektir.
LeapProcess prosesi, sabit yataklı reaktöre kıyasla aşağıdaki avantajlara sahip olan akışkan yataklı reaktörü ilk kez kullanıyor:
1) Akışkan yataklı reaktörde, katalizör sürekli ve homojen bir şekilde karıştırılarak promotörün homojen difüzyonuna katkıda bulunulur ve reaktörde promotörün homojen konsantrasyonu sağlanır.
2) Akışkan yataklı reaktör, çalışma koşulları altında, devre dışı bırakılan katalizörü sürekli olarak taze katalizör ile değiştirebilir.
3) Akışkan yataklı reaksiyon sıcaklığı sabittir, bu sayede lokal aşırı ısınmadan kaynaklanan katalizör deaktivasyonu en aza indirilir ve böylece katalizörün kullanım ömrü uzatılır.
4) Akışkan yataklı reaktörde kullanılan ısı giderme yöntemi reaktör yapısını basitleştirir ve hacmini azaltır. Başka bir deyişle, büyük ölçekli kimyasal tesisler için tek bir reaktör tasarımı kullanılabilir ve cihazın ölçek verimliliği önemli ölçüde iyileştirilebilir.