ויניל אצטט (VAC), המכונה גם ויניל אצטט או ויניל אצטט, הוא נוזל שקוף חסר צבע בטמפרטורה ולחץ תקינים, עם נוסחה מולקולרית של C4H6O2 ומשקל מולקולרי יחסית של 86.9. VAC, כאחד מחומרי הגלם האורגניים התעשייתיים הנפוצים ביותר בעולם, יכול לייצר נגזרות כמו שרף פוליוויניל אצטט (PVAC), אלכוהול פוליוויניל (PVA), ופוליאקרילוניטריל (PAN) באמצעות פולימריזציה עצמית או קופולימרזציה עם מונומרים אחרים. נגזרות אלה נמצאות בשימוש נרחב בבנייה, טקסטיל, מכונות, רפואה ומאפרני אדמה. בשל ההתפתחות המהירה של ענף הטרמינל בשנים האחרונות, ייצור ויניל אצטט הראה מגמה של עולה משנה לשנה, כאשר הייצור הכולל של ויניל אצטט הגיע לשנת 1970KT בשנת 2018. נכון לעכשיו, בגלל השפעת חומרי גלם ו תהליכים, נתיבי הייצור של ויניל אצטט כוללים בעיקר שיטת אצטילן ושיטת אתילן.
1 、 תהליך אצטילן
בשנת 1912, פ. קלטה, קנדי, שהתגלה לראשונה ויניל אצטט באמצעות עודף אצטילן וחומצה אצטית בלחץ אטמוספרי, בטמפרטורות שנעו בין 60 ל 100 ℃, ומשתמש במלחי כספית כזרזים. בשנת 1921 פיתחה חברת CEI ​​הגרמנית טכנולוגיה לסינתזת שלב האדים של ויניל אצטט מאצטילן וחומצה אצטית. מאז, החוקרים ממדינות שונות ביצעו אופטימיזציה ברציפות את התהליך והתנאים לסינתזה של ויניל אצטט מאצטילן. בשנת 1928 הקימה חברת Hoechst מגרמניה יחידת ייצור ויניל אצטט של 12 KT/A, ומבין ייצור גדול בקנה מידה גדול של ויניל אצטט. המשוואה לייצור ויניל אצטט בשיטת אצטילן היא כדלקמן:
התגובה העיקרית:

תופעות לוואי:

שיטת אצטילן מחולקת לשיטת שלב נוזלי ושיטת שלב הגז.
מצב שלב המגיב של שיטת שלב הנוזל האצטילן הוא נוזלי, והכור הוא מיכל תגובה עם מכשיר מעורבב. בשל החסרונות של שיטת פאזה נוזלית כמו סלקטיביות נמוכה ותוצרי לוואי רבים, שיטה זו הוחלפה בשיטת שלב גז אצטילן כיום.
על פי המקורות השונים להכנת גז אצטילן, ניתן לחלק את שיטת שלב הגז האצטילן לשיטת אצטילן בורדן גז טבעי ולשיטת קרביד אצטילן ווקר.
תהליך בורדן משתמש בחומצה אצטית כספיגה, המשפרת מאוד את קצב השימוש של אצטילן. עם זאת, מסלול תהליכים זה קשה מבחינה טכנית ודורש עלויות גבוהות, ולכן שיטה זו תופסת יתרון באזורים העשירים במשאבי גז טבעי.
תהליך הווקר משתמש באצטילן וחומצה אצטית המיוצרים מסידן קרביד כחומרי גלם, תוך שימוש בזרז עם פחמן מופעל כמוביל ואצטט אבץ כמרכיב פעיל, כדי לסנתז את VAC בלחץ אטמוספרי וטמפרטורת התגובה של 170 ~ 230 ℃. טכנולוגיית התהליכים פשוטה יחסית ובעלות עלויות ייצור נמוכות, אך ישנם חסרונות כמו אובדן קל של רכיבים פעילים בזרז, יציבות לקויה, צריכת אנרגיה גבוהה וזיהום גדול.
2 、 תהליך אתילן
אתילן, חמצן וחומצה אצטית קרחונית הם שלושה חומרי גלם המשמשים בסינתזת אתילן של תהליך אצטט ויניל. המרכיב הפעיל העיקרי בזרז הוא בדרך כלל אלמנט המתכת האצילי הקבוצה השמינית, המגיב בטמפרטורת תגובה מסוימת ולחץ. לאחר העיבוד לאחר מכן מתקבל סוף סוף מוצר היעד ויניל אצטט. משוואת התגובה היא כדלקמן:
התגובה העיקרית:

תופעות לוואי:

תהליך שלב אדי אתילן פותח לראשונה על ידי חברת באייר והוכנס לייצור תעשייתי לייצור ויניל אצטט בשנת 1968. קווי ייצור הוקמו בחברת הרסט ובאייר בגרמניה ובתאגיד המזקקים הלאומי בארצות הברית, בהתאמה. זהו בעיקר פלדיום או זהב העמוס על תומכים עמידים בפני חומצה, כמו חרוזי סיליקה ג'ל עם רדיוס של 4-5 מ"מ, ותוספת של כמות מסוימת של אשלגן אצטט, שיכולים לשפר את הפעילות והסלקטיביות של הזרז. התהליך לסינתזה של ויניל אצטט בשיטת USI של שלב אדי אתילן דומה לשיטת באייר, ומחולק לשני חלקים: סינתזה וזקקה. תהליך ה- USI השיג יישום תעשייתי בשנת 1969. המרכיבים הפעילים של הזרז הם בעיקר פלדיום ופלטינה, והסוכן העזר הוא אשלגן אצטט, הנתמך על מוביל אלומינה. תנאי התגובה הם קלים יחסית ולזרז יש חיי שירות ארוכים, אך התשואה בזמן המרחב נמוכה. בהשוואה לשיטת האצטילן, שיטת שלב אדי האתילן השתפרה מאוד בטכנולוגיה, והזרזים ששימשו בשיטת האתילן השתפרו ברציפות בפעילות ובסלקטיביות. עם זאת, עדיין יש לבחון את קינטיקה של התגובה ומנגנון ההפעלה.
ייצור ויניל אצטט בשיטת האתילן משתמש בכור מיטה קבוע צינורי מלא בזרז. גז ההזנה נכנס לכור מלמעלה, וכאשר הוא נוצר קשר עם מיטת הזרז, מתרחשות תגובות קטליטיות כדי לייצר את מוצר היעד ויניל אצטט וכמות קטנה של פחמן דו חמצני של תוצר לוואי. בשל אופיו האקסותרמי של התגובה, מוצגים מים בלחץ לצד הקליפה של הכור כדי להסיר את חום התגובה באמצעות אידוי מים.
בהשוואה לשיטת האצטילן, לשיטת האתילן יש את המאפיינים של מבנה מכשירים קומפקטיים, תפוקה גדולה, צריכת אנרגיה נמוכה וזיהום נמוך, ועלות המוצר שלה נמוכה יותר מזו של שיטת האצטילן. איכות המוצר עדיפה, ומצב הקורוזיה אינו רציני. לפיכך, שיטת האתילן החליפה בהדרגה את שיטת האצטילן לאחר שנות השבעים. על פי נתונים סטטיסטיים לא שלמים, כ -70% מה- VAC המיוצר בשיטת אתילן בעולם הפך לזרם המרכזי של שיטות ייצור VAC.
נכון לעכשיו, טכנולוגיית ייצור ה- VAC המתקדמת ביותר בעולם היא תהליך הקפיצה של BP ותהליך התצפית של סלנזה. בהשוואה לתהליך האתילן המסורתי של שלב מיטה מיטה, שתי טכנולוגיות תהליכים אלה שיפרו משמעותית את הכור והזרז בבסיס היחידה, ושיפר את הכלכלה ובטיחות הפעולה של היחידה.
Celanese פיתחה תהליך תצפית מיטה קבוע חדש כדי לטפל בבעיות של חלוקת מיטות זרז לא אחידה והמרת אתילן חד כיוונית בכורים מיטה קבועה. הכור המשמש בתהליך זה הוא עדיין מיטה קבועה, אך בוצעו שיפורים משמעותיים במערכת הזרז, ומכשירי התאוששות אתילן נוספו בגז הזנב, והתגברו על החסרונות של תהליכי מיטה קבועים מסורתיים. התשואה של המוצר ויניל אצטט גבוהה משמעותית מזו של מכשירים דומים. זרז התהליך משתמש בפלטינה כמרכיב הפעיל העיקרי, סיליקה ג'ל כמוביל הזרז, נתרן ציטראט כחומר צמצום, ומתכות עזר אחרות כמו אלמנטים אדמה נדירים של Lanthanide כמו Praseodymium ו- Neodymium. בהשוואה לזרזים מסורתיים, משופרים את הסלקטיביות, הפעילות והתשואה בזמן המרחב של הזרז.
BP AMOCO פיתחה תהליך שלב גז אתילן מיטה מיטה, המכונה גם תהליך הקפיצה, ובנה יחידת מיטה נוזלית של 250 קילו/A בהול, אנגליה. השימוש בתהליך זה לייצור ויניל אצטט יכול להפחית את עלות הייצור ב -30%, ותשואת זמן המרחב של הזרז (1858-2744 גרם/(L · H-1)) גבוהה בהרבה מזו של תהליך המיטה הקבוע (700 -1200 גרם/(L · H-1)).
תהליך ה- Leapprocess משתמש בכור מיטה נוזלי לראשונה, שיש לו את היתרונות הבאים בהשוואה לכור מיטה קבוע:
1) בכור מיטה מנוזל, הזרז מעורבב ברציפות ובאחידות, ובכך תורם להתפשטות האחידה של המקדם ומבטיח ריכוז אחיד של המקדם בכור.
2) כור המיטה המזוין יכול להחליף ברציפות את הזרז המבטל בזרז טרי בתנאי הפעלה.
3) טמפרטורת התגובה למיטה נוזלית היא קבועה, ומזערת את ביטול הזרזים בגלל התחממות יתר מקומית, ובכך מאריכה את חיי השירות של הזרז.
4) שיטת הסרת החום המשמשת בכור המיטה המוזזת מפשטת את מבנה הכור ומפחיתה את נפחו. במילים אחרות, ניתן להשתמש בעיצוב כורים יחיד להתקנות כימיות בקנה מידה גדול, ולשפר משמעותית את יעילות הסולם של המכשיר.