ויניל אצטט (VAc), הידוע גם בשם ויניל אצטט או ויניל אצטט, הוא נוזל שקוף חסר צבע בטמפרטורה ולחץ רגילים, עם נוסחה מולקולרית של C4H6O2 ומשקל מולקולרי יחסי של 86.9.VAc, כאחד מחומרי הגלם האורגניים התעשייתיים הנפוצים ביותר בעולם, יכול ליצור נגזרות כגון שרף פוליוויניל אצטט (PVAc), אלכוהול פוליוויניל (PVA) ופוליאקרילוניטריל (PAN) באמצעות פילמור עצמי או קופולימריזציה עם מונומרים אחרים.נגזרות אלו נמצאות בשימוש נרחב בבנייה, טקסטיל, מכונות, רפואה ומשפרי אדמה.עקב ההתפתחות המהירה של תעשיית הטרמינלים בשנים האחרונות, ייצור ויניל אצטט הראה מגמה של עלייה משנה לשנה, כאשר סך הייצור של ויניל אצטט הגיע ל-1970kt בשנת 2018. נכון להיום, בשל השפעת חומרי הגלם ו. תהליכים, נתיבי הייצור של ויניל אצטט כוללים בעיקר את שיטת האצטילן ושיטת האתילן.
1, תהליך אצטילן
בשנת 1912, פ. קלטה, קנדי, גילה לראשונה ויניל אצטט תוך שימוש בעודף של אצטילן וחומצה אצטית בלחץ אטמוספרי, בטמפרטורות שנעות בין 60 ל-100 מעלות צלזיוס, ושימוש במלחי כספית כזרזים.בשנת 1921, חברת CEI ​​הגרמנית פיתחה טכנולוגיה לסינתזת פאזת אדים של ויניל אצטט מאצטילן וחומצה אצטית.מאז, חוקרים ממדינות שונות מייעלים ללא הרף את התהליך והתנאים לסינתזה של ויניל אצטט מאצטילן.בשנת 1928, חברת Hoechst מגרמניה הקימה יחידה לייצור ויניל אצטט בנפח 12 ק"ט, תוך מימוש ייצור מתועש בקנה מידה גדול של ויניל אצטט.המשוואה לייצור ויניל אצטט בשיטת האצטילן היא כדלקמן:
התגובה העיקרית:

תופעות לוואי:

שיטת האצטילן מחולקת לשיטת שלב נוזלי ושיטת שלב גז.
מצב השלב המגיב של שיטת הפאזה הנוזלית באצטילן הוא נוזלי, והכור הוא מיכל תגובה עם מכשיר ערבוב.בשל החסרונות של שיטת הפאזה הנוזלית כגון סלקטיביות נמוכה ותוצרי לוואי רבים, שיטה זו הוחלפה בשיטת פאזת גז האצטילן כיום.
על פי המקורות השונים להכנת גז אצטילן, ניתן לחלק את שיטת שלב גז האצטילן לשיטת גז טבעי אצטילן בורדן ושיטת קרביד אצטילן ווקר.
בתהליך בורדן נעשה שימוש בחומצה אצטית כסופח, מה שמשפר מאוד את קצב הניצול של האצטילן.עם זאת, מסלול תהליך זה קשה מבחינה טכנית ודורש עלויות גבוהות, ולכן שיטה זו תופסת יתרון באזורים עשירים במשאבי גז טבעי.
תהליך Wacker משתמש באצטילן וחומצה אצטית המיוצרים מסידן קרביד כחומרי גלם, תוך שימוש בזרז עם פחם פעיל כנשא ואבץ אצטט כמרכיב פעיל, לסנתז VAc בלחץ אטמוספרי וטמפרטורת תגובה של 170~230 ℃.טכנולוגיית התהליך פשוטה יחסית ועלויות ייצור נמוכות, אך ישנם חסרונות כגון אובדן קל של רכיבים פעילים זרז, יציבות לקויה, צריכת אנרגיה גבוהה וזיהום גדול.
2、תהליך אתילן
אתילן, חמצן וחומצה אצטית קרחונית הם שלושה חומרי גלם המשמשים בסינתזה אתילן של תהליך ויניל אצטט.המרכיב הפעיל העיקרי של הזרז הוא בדרך כלל יסוד המתכת האצילית מהקבוצה השמינית, אשר מגיב בטמפרטורת תגובה ולחץ מסוימים.לאחר העיבוד הבא, תוצר המטרה ויניל אצטט מתקבל לבסוף.משוואת התגובה היא כדלקמן:
התגובה העיקרית:

תופעות לוואי:

תהליך שלב אדי האתילן פותח לראשונה על ידי Bayer Corporation והוכנס לייצור תעשייתי לייצור ויניל אצטט בשנת 1968. קווי ייצור הוקמו ב-Hearst וב-Bayer Corporation בגרמניה וב-National Distillers Corporation בארצות הברית, בהתאמה.זה בעיקר פלדיום או זהב הטעון על תומכים עמידים לחומצה, כגון חרוזי סיליקה ג'ל ברדיוס של 4-5 מ"מ, ותוספת של כמות מסוימת של אשלגן אצטט, שיכולה לשפר את הפעילות והסלקטיביות של הזרז.תהליך הסינתזה של ויניל אצטט בשיטת ethylene vapor phase USI דומה לשיטת באייר, והוא מחולק לשני חלקים: סינתזה וזיקוק.תהליך ה-USI הגיע ליישום תעשייתי בשנת 1969. הרכיבים הפעילים של הזרז הם בעיקר פלדיום ופלטינה, והחומר העזר הוא אשלגן אצטט, הנתמך על נשא אלומינה.תנאי התגובה קלים יחסית ולזרז חיי שירות ארוכים, אך תפוקת המרחב-זמן נמוכה.בהשוואה לשיטת האצטילן, שיטת האדי אתילן השתפרה מאוד בטכנולוגיה, והזרזים המשמשים בשיטת האתילן השתפרו באופן מתמיד בפעילות ובסלקטיביות.עם זאת, עדיין יש לחקור את קינטיקה של התגובה ומנגנון ההשבתה.
ייצור ויניל אצטט בשיטת האתילן משתמש בכור מיטה קבועה צינורית מלא בזרז.גז ההזנה נכנס לכור מלמעלה, וכאשר הוא יוצר קשר עם מיטת הזרז, מתרחשות תגובות קטליטיות ליצירת תוצר היעד ויניל אצטט וכמות קטנה של תוצר פחמן דו חמצני.בשל האופי האקזותרמי של התגובה, מים בלחץ מוכנסים לצד המעטפת של הכור כדי להסיר את חום התגובה באמצעות אידוי של מים.
בהשוואה לשיטת האצטילן, לשיטת האתילן יש מאפיינים של מבנה מכשיר קומפקטי, תפוקה גדולה, צריכת אנרגיה נמוכה וזיהום נמוך, ועלות המוצר שלה נמוכה מזו של שיטת האצטילן.איכות המוצר עדיפה, ומצב הקורוזיה אינו רציני.לכן, שיטת האתילן החליפה בהדרגה את שיטת האצטילן לאחר שנות ה-70.לפי סטטיסטיקה חלקית, כ-70% מה-VAC המיוצר בשיטת אתילן בעולם הפך לזרם המרכזי של שיטות הייצור של VAc.
נכון לעכשיו, טכנולוגיית הייצור של VAc המתקדמת בעולם היא תהליך הזינוק של BP ו-Vantage Process של Celanese.בהשוואה לתהליך האתילן המסורתי של שלב הגז הקבוע, שתי טכנולוגיות התהליך הללו שיפרו משמעותית את הכור והזרז בליבת היחידה, תוך שיפור הכלכלה והבטיחות של פעולת היחידה.
Celanese פיתחה תהליך חדש של Vantage של מיטה קבועה כדי לטפל בבעיות של חלוקה לא אחידה של מיטת זרז והמרת אתילן חד-כיוונית נמוכה בכורים עם מיטה קבועה.הכור המשמש בתהליך זה הוא עדיין מצע קבוע, אך בוצעו שיפורים משמעותיים במערכת הזרז, והתקני שחזור אתילן נוספו בגז הזנב, תוך התגברות על החסרונות של תהליכי המיטה הקבועה המסורתית.התשואה של המוצר ויניל אצטט גבוהה משמעותית מזו של מכשירים דומים.זרז התהליך משתמש בפלטינה כמרכיב הפעיל העיקרי, סיליקה ג'ל כנשא הזרז, נתרן ציטראט כחומר מפחית, ומתכות עזר אחרות כגון אלמנטים של אדמה נדירה לנתניד כגון פרסאודימיום ונאודימיום.בהשוואה לזרזים מסורתיים, הסלקטיביות, הפעילות ותפוקת המרחב-זמן של הזרז משתפרים.
BP Amoco פיתחה תהליך שלב גז אתילן במיטה נוזלית, הידוע גם כתהליך הזינוק, ובנתה יחידת מיטה נוזלית של 250 קט/א בהאל, אנגליה.שימוש בתהליך זה לייצור ויניל אצטט יכול להפחית את עלות הייצור ב-30%, ותפוקת המרחב בזמן של הזרז (1858-2744 גרם/(L · h-1)) גבוהה בהרבה מזו של תהליך המיטה הקבועה (700). -1200 גרם/(L · h-1)).
תהליך LeapProcess משתמש בפעם הראשונה בכור מיטה נוזלית, שיש לו את היתרונות הבאים בהשוואה לכור במיטה קבועה:
1) בכור מיטה נוזלית, הזרז מעורבב באופן רציף ואחיד, ובכך תורם לפיזור אחיד של הפרומוטור ומבטיח ריכוז אחיד של הפרומוטור בכור.
2) כור המיטה הנזילה יכול להחליף ברציפות את הזרז המושבת בזרז טרי בתנאי הפעלה.
3) טמפרטורת התגובה של המיטה הנוזלית קבועה, וממזערת את השבתת הזרז עקב התחממות יתר מקומית, ובכך מאריכה את חיי השירות של הזרז.
4) שיטת הסרת החום המשמשת בכור המיטה הנוזלת מפשטת את מבנה הכור ומקטינה את נפחו.במילים אחרות, ניתן להשתמש בתכנון כור יחיד עבור מתקנים כימיים בקנה מידה גדול, מה שמשפר משמעותית את יעילות ההתקן בקנה מידה.