Vinil asetat veya vinil asetat olarak da bilinen vinil asetat (VAc), normal sıcaklık ve basınçta, C4H6O2 moleküler formülü ve 86,9 bağıl moleküler ağırlığı olan renksiz şeffaf bir sıvıdır.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 üretebilmektedir.Bu türevler inşaat, tekstil, makine, ilaç ve toprak iyileştiricilerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Son yıllarda terminal sektörünün hızlı gelişimi nedeniyle, vinil asetat üretimi yıldan yıla artış eğilimi göstermiş ve toplam vinil asetat üretimi 2018 yılında 1970 bin tona ulaşmıştır. Vinil asetatın üretim yolları esas olarak asetilen yöntemini ve etilen yöntemini içerir.
1、Asetilen süreci
1912'de, Kanadalı F. Klatte, ilk olarak atmosferik basınç altında, 60 ila 100 ° C arasındaki sıcaklıklarda aşırı asetilen ve asetik asit kullanan ve katalizör olarak cıva tuzlarını kullanan vinil asetatı keşfetti.1921'de Alman CEI Şirketi, vinil asetatın asetilen ve asetik asitten buhar fazında sentezi için bir teknoloji geliştirdi.O zamandan bu yana, çeşitli ülkelerden araştırmacılar, asetilenden vinil asetat sentezi için proses ve koşulları sürekli olarak optimize etti.1928 yılında Almanya'nın Hoechst Şirketi, vinil asetatın sanayileşmiş büyük ölçekli üretimini gerçekleştiren 12 kt/a'lık bir vinil asetat üretim ünitesi kurdu.Asetilen yöntemiyle vinil asetat üretme denklemi aşağıdaki gibidir:
Ana reaksiyon:

Yan etkiler:

Asetilen yöntemi sıvı faz yöntemi ve gaz fazı yöntemine ayrılır.
Asetilen sıvı fazı yönteminin reaktan fazı durumu sıvıdır ve reaktör, bir karıştırma cihazına sahip bir reaksiyon tankıdır.Sıvı faz yönteminin düşük seçicilik ve çok sayıda yan ürün gibi eksiklikleri nedeniyle günümüzde bu yöntemin yerini asetilen gaz fazı yöntemi almıştır.
Asetilen gazı hazırlamanın farklı kaynaklarına göre, asetilen gazı fazı yöntemi doğal gaz asetilen Borden yöntemi ve karbür asetilen Wacker yöntemine ayrılabilir.
Borden prosesinde adsorban olarak asetik asit kullanılır, bu da asetilenin kullanım oranını büyük ölçüde artırır.Ancak bu işlem rotası teknik açıdan zor ve yüksek maliyetler gerektirdiğinden, doğal gaz kaynakları açısından zengin bölgelerde bu yöntem avantajlıdır.
Wacker prosesi, atmosferik basınç ve 170~230 °C reaksiyon sıcaklığı altında VAc'yi sentezlemek için taşıyıcı olarak aktif karbon ve aktif bileşen olarak çinko asetat içeren bir katalizör kullanarak ham madde olarak kalsiyum karbürden üretilen asetilen ve asetik asitten yararlanır.İşlem teknolojisi nispeten basittir ve üretim maliyetleri düşüktür, ancak katalizör aktif bileşenlerinin kolay kaybı, zayıf stabilite, yüksek enerji tüketimi ve büyük kirlilik gibi eksiklikler vardır.
2、Etilen süreci
Etilen, oksijen ve buzlu asetik asit, vinil asetat işleminin etilen sentezinde kullanılan üç hammaddedir.Katalizörün ana aktif bileşeni tipik olarak belirli bir reaksiyon sıcaklığı ve basıncında reaksiyona giren sekizinci grup asil metal elementidir.Sonraki işlemlerden sonra nihayet hedef ürün vinil asetat elde edilir.Reaksiyon denklemi aşağıdaki gibidir:
Ana reaksiyon:

Yan etkiler:

Etilen buhar fazı prosesi 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'da ve Amerika Birleşik Devletleri'nde National Distillers Corporation'da kurulmuştur.Çoğunlukla paladyum veya altın, 4-5 mm yarıçaplı silika jel boncukları gibi asit dirençli destekler üzerine yüklenmiştir ve katalizörün aktivitesini ve seçiciliğini geliştirebilen belirli bir miktarda potasyum asetat ilavesidir.Etilen buhar fazı USI yöntemi kullanılarak vinil asetatın sentezine yönelik işlem Bayer yöntemine benzer ve iki kısma ayrılır: sentez ve damıtma.USI prosesi 1969'da endüstriyel uygulamaya ulaştı. Katalizörün aktif bileşenleri esas olarak paladyum ve platindir ve yardımcı ajan, bir alümina taşıyıcı üzerinde desteklenen potasyum asetattır.Reaksiyon koşulları nispeten yumuşaktır ve katalizörün kullanım ömrü uzundur, ancak uzay-zaman verimi düşüktür.Asetilen yöntemiyle karşılaştırıldığında, etilen buhar fazı yöntemi teknoloji açısından büyük ölçüde gelişmiştir ve etilen yönteminde kullanılan katalizörlerin etkinliği ve seçiciliği sürekli olarak gelişmiştir.Ancak reaksiyon kinetiği ve deaktivasyon mekanizmasının hala araştırılması gerekmektedir.
Etilen yöntemi kullanılarak vinil asetatın üretiminde, katalizörle doldurulmuş boru şeklinde bir sabit yataklı reaktör kullanılır.Besleme gazı reaktöre üstten girer ve katalizör yatağına temas ettiğinde hedef ürün vinil asetat ve az miktarda yan ürün karbondioksit oluşturmak için katalitik reaksiyonlar meydana gelir.Reaksiyonun ekzotermik doğasından dolayı, suyun buharlaştırılmasını kullanarak reaksiyon ısısını uzaklaştırmak için reaktörün kabuk tarafına basınçlı su verilir.
Asetilen yöntemiyle karşılaştırıldığında etilen yöntemi, 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 1970'li yıllardan sonra yavaş yavaş asetilen yönteminin yerini etilen yöntemi almıştır.Eksik istatistiklere göre, dünyada etilen yöntemiyle üretilen VAc'nin yaklaşık %70'i, VAc üretim yöntemlerinin ana akımı haline geldi.
Şu anda dünyadaki en gelişmiş VAc üretim teknolojisi BP'nin Leap Process'i ve Celanese'nin Vantage Process'idir.Geleneksel sabit yataklı gaz fazlı etilen işlemiyle karşılaştırıldığında, bu iki işlem teknolojisi, ünitenin merkezindeki reaktörü ve katalizörü önemli ölçüde geliştirerek ünitenin çalışmasının ekonomisini ve güvenliğini artırdı.
Celanese, sabit yataklı reaktörlerde eşit olmayan katalizör yatağı dağıtımı ve düşük etilen tek yönlü dönüşümü sorunlarını çözmek için yeni bir sabit yataklı Vantage işlemi geliştirdi.Bu proseste kullanılan reaktör hala sabit yataklıdır ancak katalizör sisteminde önemli iyileştirmeler yapılmış ve artık gaza etilen geri kazanım cihazları eklenerek geleneksel sabit yatak proseslerinin eksiklikleri giderilmiştir.Vinil asetat ürününün verimi benzer cihazlara göre önemli ölçüde daha yüksektir.Proses katalizörü, ana aktif bileşen olarak platini, katalizör taşıyıcısı olarak silika jeli, indirgeyici madde olarak sodyum sitrat ve praseodim ve neodimyum gibi lantanit nadir toprak elementleri gibi diğer yardımcı metalleri kullanır.Geleneksel katalizörlerle karşılaştırıldığında katalizörün seçiciliği, aktivitesi ve uzay-zaman verimi artar.
BP Amoco, Sıçrayış Süreci süreci olarak da bilinen akışkan yataklı etilen gazı fazı sürecini geliştirdi ve İngiltere, Hull'da 250 kt/yıl kapasiteli bir akışkan yatak ünitesi inşa etti.Vinil asetat üretmek için bu prosesin kullanılması, üretim maliyetini %30 oranında azaltabilir ve katalizörün uzay-zaman verimi (1858-2744 g/(L · h-1)) sabit yataklı prosesinkinden (700 g/(L · h-1)) çok daha yüksektir. -1200 g/(L · h-1)).
LeapProcess prosesinde ilk kez akışkan yataklı bir reaktör kullanılıyor ve bu, sabit yataklı bir reaktöre kıyasla aşağıdaki avantajlara sahip:
1) Akışkan yataklı bir reaktörde, katalizör sürekli ve üniform bir şekilde karıştırılır, böylece promoterin üniform difüzyonuna katkıda bulunur ve reaktör içinde promoterin üniform bir konsantrasyonu sağlanır.
2) Akışkan yataklı reaktör, çalışma koşulları altında devre dışı bırakılmış katalizörü sürekli olarak taze katalizörle değiştirebilir.
3) Akışkan yatak reaksiyon sıcaklığı sabit olup, lokal aşırı ısınma nedeniyle katalizörün devre dışı bırakılması en aza indirilir, böylece katalizörün servis 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 bu da cihazın ölçek verimliliğini önemli ölçüde artırır.