비닐 아세테이트 또는 비닐 아세테이트로도 알려진 비닐 아세테이트 (VAC)는 정상 온도 및 압력에서 무색 투명한 액체이며, C4H6O2의 분자 공식 및 86.9의 상대적 분자량입니다. VAC는 세계에서 가장 널리 사용되는 산업 유기 물질 중 하나 인 폴리 비닐 아세테이트 수지 (PVAC), 폴리 비닐 알코올 (PVA) 및 폴리 아크릴로 니트릴 (PAN)과 같은 유도체를 자체 중합 또는 다른 단량체와의 공중합을 생성 할 수 있습니다. 이 파생 상품은 건축, 섬유, 기계, 의학 및 토양 개량제에 널리 사용됩니다. 최근 몇 년간 터미널 산업의 급속한 발전으로 인해 비닐 아세테이트의 생산은 해마다 증가하는 경향을 보여 주었고, 비닐 아세테이트의 총 생산은 2018 년에 1970kt에 도달했습니다. 공정, 비닐 아세테이트의 생산 경로는 주로 아세틸렌 방법 및 에틸렌 방법을 포함한다.
1 process 아세틸렌 공정
1912 년 캐나다인 F. Klatte는 대기압 하에서 과량의 아세틸렌 및 아세트산을 사용하여 60 ~ 100 ℃의 온도에서, 수은 염을 촉매로 사용하는 비닐 아세테이트를 처음 발견했습니다. 1921 년 독일 CEI 회사는 아세틸렌 및 아세트산에서 비닐 아세테이트의 증기 상 합성 기술을 개발했습니다. 그 이후로 여러 국가의 연구자들은 아세틸렌으로부터 비닐 아세테이트의 합성을위한 공정 및 조건을 지속적으로 최적화했습니다. 1928 년, 독일의 Hoechst Company는 12kt/a 비닐 아세테이트 생산 장치를 설립하여 비닐 아세테이트의 산업화 된 대규모 생산을 실현했습니다. 아세틸렌 방법에 의해 비닐 아세테이트를 생성하기위한 방정식은 다음과 같습니다.
주요 반응 :

부작용 :

아세틸렌 방법은 액체 상 방법 및 기체 상 방법으로 나뉩니다.
아세틸렌 액체 상 방법의 반응 상 상태는 액체이고, 반응기는 교반 장치를 갖는 반응 탱크이다. 낮은 선택성 및 많은 부산물과 같은 액체상 방법의 단점으로 인해이 방법은 현재 아세틸렌 가스 상 방법으로 대체되었습니다.
아세틸렌 가스 제제의 상이한 공급원에 따르면, 아세틸렌 가스 상 방법은 천연 가스 아세틸렌 보르 덴 방법 및 카바이드 아세틸렌 가커 방법으로 나눌 수있다.
Borden 공정은 아세트산을 흡착제로 사용하여 아세틸렌의 이용률을 크게 향상시킵니다. 그러나이 공정 경로는 기술적으로 어렵고 높은 비용이 필요 하므로이 방법은 천연 가스 자원이 풍부한 영역에서 이점을 차지합니다.
WACKER 공정은 탄수화물로서 탄소로부터 생산 된 아세틸렌 및 아세트산을 원료로 사용하고, 활성화 된 탄소를 담체로, 아연 아세테이트를 활성 성분으로 사용하여 대기압 및 170 ~ 230 ℃의 반응 온도를 합성합니다. 프로세스 기술은 비교적 간단하고 생산 비용이 낮지 만 촉매 활성 성분의 쉬운 손실, 안정성 불량, 높은 에너지 소비 및 큰 오염과 같은 단점이 있습니다.
2. 에틸렌 공정
에틸렌, 산소 및 빙하 아세트산은 비닐 아세테이트 공정의 에틸렌 합성에 사용되는 3 가지 원료이다. 촉매의 주요 활성 성분은 전형적으로 8 번째 그룹 귀족 금속 요소이며, 이는 특정 반응 온도 및 압력에서 반응합니다. 후속 가공 후, 표적 생성물 비닐 아세테이트가 마침내 얻어진다. 반응 방정식은 다음과 같습니다.
주요 반응 :

부작용 :

에틸렌 증기 위상 공정은 Bayer Corporation에 의해 처음 개발되었으며 1968 년 비닐 아세테이트 생산을 위해 산업 생산에 참여했습니다. 생산 라인은 각각 독일의 Hearst and Bayer Corporation과 미국의 National Distillers Corporation에서 설립되었습니다. 주로 4-5mm의 반경을 가진 실리카 겔 비드와 같은 산성 지지체에 적재 된 팔라듐 또는 금이며, 일정량의 칼륨 아세테이트의 첨가로 촉매의 활성 및 선택성을 향상시킬 수 있습니다. 에틸렌 증기 상 USI 방법을 사용한 비닐 아세테이트의 합성 과정은 Bayer 방법과 유사하며 합성 및 증류의 두 부분으로 나뉩니다. USI 공정은 1969 년에 산업 적용을 달성했습니다. 촉매의 활성 성분은 주로 팔라듐과 백금이며, 보조제는 아세테이트 칼륨이며, 이는 알루미나 캐리어에서지지됩니다. 반응 조건은 비교적 경미하고 촉매는 서비스 수명이 길지만 시공간 수율은 낮습니다. 아세틸렌 방법과 비교하여, 에틸렌 증기 상 방법은 기술에서 크게 개선되었으며, 에틸렌 방법에 사용 된 촉매는 활성 및 선택성에서 지속적으로 개선되었다. 그러나, 반응 동역학 및 비활성화 메커니즘은 여전히 ​​탐구해야한다.
에틸렌 방법을 사용한 비닐 아세테이트의 생산은 촉매로 채워진 관형 고정 베드 반응기를 사용한다. 공급 가스는 상단에서 반응기로 들어가고, 촉매 베드와 접촉 할 때, 촉매 반응은 표적 생성물 비닐 아세테이트 및 소량의 부산물 이산화탄소를 생성하기 위해 발생한다. 반응의 발열 특성으로 인해, 가압 된 물은 물의 기화를 사용하여 반응 열을 제거하기 위해 반응기의 쉘쪽에 도입된다.
아세틸렌 방법과 비교하여, 에틸렌 방법은 소형 장치 구조, 대량 출력, 낮은 에너지 소비 및 낮은 오염의 특성을 가지며, 제품 비용은 아세틸렌 방법보다 낮습니다. 제품 품질이 우수하며 부식 상황은 심각하지 않습니다. 따라서, 에틸렌 방법은 1970 년대 이후에 아세틸렌 방법을 점차적으로 대체 하였다. 불완전한 통계에 따르면, 세계에서 에틸렌 방법에 의해 생성 된 VAC의 약 70%가 VAC 생산 방법의 주류가되었습니다.
현재 세계에서 가장 진보 된 VAC 생산 기술은 BP의 도약 프로세스 및 Celanese의 유리한 프로세스입니다. 기존의 고정 침대 기체 상 에틸렌 공정과 비교하여, 이들 두 공정 기술은 장치의 핵심에서 원자로 및 촉매를 크게 향상시켜 단위 운영의 경제와 안전을 향상시켰다.
Celanese는 고정 베드 반응기에서 고르지 않은 촉매 베드 분포와 낮은 에틸렌 일원 전환의 문제를 해결하기 위해 새로운 고정 침대 유리한 ​​프로세스를 개발했습니다. 이 공정에 사용 된 원자로는 여전히 고정 베드이지만, 촉매 시스템이 크게 개선되었으며, 에틸렌 회수 장치는 꼬리 가스에 추가되어 전통적인 고정 침대 공정의 단점을 극복했습니다. 생성물 비닐 아세테이트의 수율은 유사한 장치의 수율보다 상당히 높다. 공정 촉매는 백금을 주요 활성 성분으로, 실리카 겔을 촉매 담당자로서, 환원제로서 구연산 나트륨 및 Praseodymium 및 Neodymium과 같은 Lanthanide 희귀 지구 요소와 같은 다른 보조 금속을 사용합니다. 전통적인 촉매와 비교하여, 촉매의 선택성, 활성 및 시공간 수율이 개선된다.
BP Amoco는 LEAP 공정 공정으로도 알려진 유동적 인 층 에틸렌 가스 상 공정을 개발했으며 영국 헐에 250kt/유동층 유닛을 건설했습니다. 비닐 아세테이트를 생산하기 위해이 공정을 사용하여 생산 비용을 30%줄일 수 있으며, 촉매 (1858-2744 g/(L · H-1))의 공간 시간 수율은 고정 침대 공정보다 훨씬 높습니다 (700 -1200 g/(l · h-1)).
Leapprocess 공정은 처음으로 유동층 원자로를 사용하며, 이는 고정 베드 반응기와 비교하여 다음과 같은 장점이 있습니다.
1) 유동층 반응기에서, 촉매는 지속적으로 균일하게 혼합되어 프로모터의 균일 확산에 기여하고 반응기에서 프로모터의 균일 한 농도를 보장한다.
2) 유동층 반응기는 작동 조건 하에서 비활성화 된 촉매를 신선한 촉매로 지속적으로 대체 할 수있다.
3) 유동층 반응 온도는 일정하여 국소 과열로 인한 촉매 비활성화를 최소화하여 촉매의 서비스 수명을 연장시킨다.
4) 유동층 반응기에 사용 된 열 제거 방법은 반응기 구조를 단순화하고 부피를 줄입니다. 다시 말해, 단일 반응기 설계는 대규모 화학 설치에 사용될 수있어 장치의 스케일 효율을 크게 향상시킬 수 있습니다.