Vinyl asetat (VAc), juga dikenali sebagai vinil asetat atau vinil asetat, ialah cecair lutsinar tidak berwarna pada suhu dan tekanan normal, dengan formula molekul C4H6O2 dan berat molekul relatif 86.9.VAc, sebagai salah satu bahan mentah organik industri yang paling banyak digunakan di dunia, boleh menjana derivatif seperti resin polivinil asetat (PVAc), polivinil alkohol (PVA), dan poliakrilonitril (PAN) melalui pempolimeran sendiri atau kopolimerisasi dengan monomer lain.Derivatif ini digunakan secara meluas dalam pembinaan, tekstil, mesin, perubatan, dan pembaikan tanah.Disebabkan oleh perkembangan pesat industri terminal dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pengeluaran vinil asetat telah menunjukkan trend meningkat dari tahun ke tahun, dengan jumlah pengeluaran vinil asetat mencecah 1970kt pada tahun 2018. Pada masa ini, disebabkan oleh pengaruh bahan mentah dan proses, laluan pengeluaran vinil asetat terutamanya termasuk kaedah asetilena dan kaedah etilena.
1、Proses asetilena
Pada tahun 1912, F. Klatte, seorang Kanada, pertama kali menemui vinil asetat menggunakan lebihan asetilena dan asid asetik di bawah tekanan atmosfera, pada suhu antara 60 hingga 100 ℃, dan menggunakan garam merkuri sebagai pemangkin.Pada tahun 1921, Syarikat CEI Jerman membangunkan teknologi untuk sintesis fasa wap vinil asetat daripada asetilena dan asid asetik.Sejak itu, penyelidik dari pelbagai negara telah terus mengoptimumkan proses dan syarat untuk sintesis vinil asetat daripada asetilena.Pada tahun 1928, Syarikat Hoechst dari Jerman menubuhkan unit pengeluaran vinil asetat 12 kt/a, merealisasikan pengeluaran berskala besar perindustrian bagi vinil asetat.Persamaan untuk menghasilkan vinil asetat dengan kaedah asetilena adalah seperti berikut:
Reaksi utama:

Kesan sampingan:

Kaedah asetilena terbahagi kepada kaedah fasa cecair dan kaedah fasa gas.
Keadaan fasa reaktan kaedah fasa cecair asetilena adalah cecair, dan reaktor ialah tangki tindak balas dengan alat kacau.Disebabkan oleh kelemahan kaedah fasa cecair seperti selektiviti rendah dan banyak hasil sampingan, kaedah ini telah digantikan dengan kaedah fasa gas asetilena pada masa ini.
Mengikut sumber penyediaan gas asetilena yang berbeza, kaedah fasa gas asetilena boleh dibahagikan kepada kaedah Borden asetilena gas asli dan kaedah Wacker asetilena karbida.
Proses Borden menggunakan asid asetik sebagai penjerap, yang sangat meningkatkan kadar penggunaan asetilena.Walau bagaimanapun, laluan proses ini secara teknikalnya sukar dan memerlukan kos yang tinggi, jadi kaedah ini mempunyai kelebihan di kawasan yang kaya dengan sumber gas asli.
Proses Wacker menggunakan asetilena dan asid asetik yang dihasilkan daripada kalsium karbida sebagai bahan mentah, menggunakan pemangkin dengan karbon teraktif sebagai pembawa dan zink asetat sebagai komponen aktif, untuk mensintesis VAc di bawah tekanan atmosfera dan suhu tindak balas 170~230 ℃.Teknologi prosesnya agak mudah dan mempunyai kos pengeluaran yang rendah, tetapi terdapat kekurangan seperti mudah kehilangan komponen aktif pemangkin, kestabilan yang lemah, penggunaan tenaga yang tinggi, dan pencemaran yang besar.
2、Proses etilena
Etilena, oksigen, dan asid asetik glasier adalah tiga bahan mentah yang digunakan dalam sintesis etilena proses vinil asetat.Komponen aktif utama pemangkin lazimnya ialah unsur logam mulia kumpulan kelapan, yang bertindak balas pada suhu dan tekanan tindak balas tertentu.Selepas pemprosesan seterusnya, produk sasaran vinil asetat akhirnya diperolehi.Persamaan tindak balas adalah seperti berikut:
Reaksi utama:

Kesan sampingan:

Proses fasa wap etilena pertama kali dibangunkan oleh Bayer Corporation dan dimasukkan ke dalam pengeluaran perindustrian untuk pengeluaran vinil asetat pada tahun 1968. Barisan pengeluaran telah ditubuhkan di Hearst dan Bayer Corporation di Jerman dan National Distillers Corporation di Amerika Syarikat, masing-masing.Ia terutamanya paladium atau emas yang dimuatkan pada sokongan tahan asid, seperti manik gel silika dengan jejari 4-5mm, dan penambahan sejumlah kalium asetat, yang boleh meningkatkan aktiviti dan selektiviti pemangkin.Proses untuk sintesis vinil asetat menggunakan kaedah USI fasa wap etilena adalah serupa dengan kaedah Bayer, dan dibahagikan kepada dua bahagian: sintesis dan penyulingan.Proses USI mencapai penggunaan industri pada tahun 1969. Komponen aktif pemangkin adalah terutamanya paladium dan platinum, dan agen tambahan ialah kalium asetat, yang disokong pada pembawa alumina.Keadaan tindak balas adalah agak sederhana dan pemangkin mempunyai hayat perkhidmatan yang panjang, tetapi hasil ruang-masa adalah rendah.Berbanding dengan kaedah asetilena, kaedah fasa wap etilena telah bertambah baik dalam teknologi, dan pemangkin yang digunakan dalam kaedah etilena telah bertambah baik secara berterusan dalam aktiviti dan selektiviti.Walau bagaimanapun, kinetik tindak balas dan mekanisme penyahaktifan masih perlu diterokai.
Penghasilan vinil asetat menggunakan kaedah etilena menggunakan reaktor katil tetap tiub yang diisi dengan mangkin.Gas suapan memasuki reaktor dari atas, dan apabila ia menyentuh dasar mangkin, tindak balas pemangkin berlaku untuk menghasilkan produk sasaran vinil asetat dan sejumlah kecil karbon dioksida hasil sampingan.Disebabkan oleh sifat eksotermik tindak balas, air bertekanan dimasukkan ke dalam bahagian kulit reaktor untuk mengeluarkan haba tindak balas dengan menggunakan pengewapan air.
Berbanding dengan kaedah asetilena, kaedah etilena mempunyai ciri-ciri struktur peranti padat, keluaran besar, penggunaan tenaga yang rendah, dan pencemaran yang rendah, dan kos produknya lebih rendah daripada kaedah asetilena.Kualiti produk adalah unggul, dan keadaan kakisan tidak serius.Oleh itu, kaedah etilena secara beransur-ansur menggantikan kaedah asetilena selepas tahun 1970-an.Mengikut statistik yang tidak lengkap, kira-kira 70% daripada VAc yang dihasilkan melalui kaedah etilena di dunia telah menjadi aliran utama kaedah pengeluaran VAc.
Pada masa ini, teknologi pengeluaran VAc yang paling maju di dunia ialah Proses Leap BP dan Proses Vantage Celanese.Berbanding dengan proses etilena fasa gas tetap tradisional, kedua-dua teknologi proses ini telah meningkatkan dengan ketara reaktor dan pemangkin pada teras unit, meningkatkan ekonomi dan keselamatan operasi unit.
Celanese telah membangunkan proses Vantage katil tetap baharu untuk menangani masalah pengagihan katil mangkin yang tidak sekata dan penukaran sehala etilena rendah dalam reaktor katil tetap.Reaktor yang digunakan dalam proses ini masih merupakan katil tetap, tetapi penambahbaikan ketara telah dibuat pada sistem pemangkin, dan peranti pemulihan etilena telah ditambah dalam gas ekor, mengatasi kekurangan proses katil tetap tradisional.Hasil produk vinil asetat adalah jauh lebih tinggi daripada peranti yang serupa.Pemangkin proses menggunakan platinum sebagai komponen aktif utama, gel silika sebagai pembawa mangkin, natrium sitrat sebagai agen penurunan, dan logam tambahan lain seperti unsur nadir bumi lantanida seperti praseodymium dan neodymium.Berbanding dengan pemangkin tradisional, selektiviti, aktiviti, dan hasil ruang-masa pemangkin dipertingkatkan.
BP Amoco telah membangunkan proses fasa gas etilena katil terbendalir, juga dikenali sebagai proses Proses Leap, dan telah membina unit katil terbendalir 250 kt/sebuah di Hull, England.Menggunakan proses ini untuk menghasilkan vinil asetat boleh mengurangkan kos pengeluaran sebanyak 30%, dan hasil ruang masa mangkin (1858-2744 g/(L · h-1)) adalah jauh lebih tinggi daripada proses katil tetap (700 -1200 g/(L · h-1)).
Proses LeapProcess menggunakan reaktor katil terbendalir untuk kali pertama, yang mempunyai kelebihan berikut berbanding dengan reaktor katil tetap:
1) Dalam reaktor katil terbendalir, mangkin bercampur secara berterusan dan seragam, dengan itu menyumbang kepada resapan seragam promoter dan memastikan kepekatan seragam promoter dalam reaktor.
2) Reaktor katil terbendalir boleh terus menggantikan mangkin dinyahaktifkan dengan mangkin segar di bawah keadaan operasi.
3) Suhu tindak balas dasar terbendalir adalah malar, meminimumkan penyahaktifan mangkin akibat terlalu panas setempat, dengan itu memanjangkan hayat perkhidmatan mangkin.
4) Kaedah penyingkiran haba yang digunakan dalam reaktor katil terbendalir memudahkan struktur reaktor dan mengurangkan isipadunya.Dalam erti kata lain, reka bentuk reaktor tunggal boleh digunakan untuk pemasangan kimia berskala besar, dengan ketara meningkatkan kecekapan skala peranti.