ვინილის აცეტატი (VAc), ასევე ცნობილი როგორც ვინილის აცეტატი ან ვინილის აცეტატი, არის უფერო გამჭვირვალე სითხე ნორმალურ ტემპერატურასა და წნევაზე, მოლეკულური ფორმულით C4H6O2 და ფარდობითი მოლეკულური მასით 86,9.VAc, როგორც ერთ-ერთი ყველაზე ფართოდ გამოყენებული სამრეწველო ორგანული ნედლეული მსოფლიოში, შეუძლია წარმოქმნას წარმოებულები, როგორიცაა პოლივინილაცეტატის ფისი (PVAc), პოლივინილის სპირტი (PVA) და პოლიაკრილონიტრილი (PAN) თვითპოლიმერიზაციის ან კოპოლიმერიზაციის გზით სხვა მონომერებთან.ეს წარმოებულები ფართოდ გამოიყენება სამშენებლო, ტექსტილის, მანქანების, მედიცინისა და ნიადაგის გამაუმჯობესებლებში.ბოლო წლებში ტერმინალის ინდუსტრიის სწრაფი განვითარების გამო, ვინილის აცეტატის წარმოება ყოველწლიურად ზრდის ტენდენციას, ვინილის აცეტატის მთლიანმა წარმოებამ 2018 წელს 1970 კტ-ს მიაღწია. ამჟამად, ნედლეულისა და ნედლეულის გავლენის გამო. პროცესებში, ვინილის აცეტატის წარმოების მარშრუტები ძირითადად მოიცავს აცეტილენის მეთოდს და ეთილენის მეთოდს.
1, აცეტილენის პროცესი
1912 წელს კანადელმა ფ. კლატემ პირველად აღმოაჩინა ვინილის აცეტატი ჭარბი აცეტილენისა და ძმარმჟავას ატმოსფერული წნევის ქვეშ, 60-დან 100 ℃ ტემპერატურამდე და ვერცხლისწყლის მარილების გამოყენებით კატალიზატორად.1921 წელს გერმანულმა CEI კომპანიამ შეიმუშავა ტექნოლოგია აცეტილენისა და ძმარმჟავას ვინილის აცეტატის ორთქლის ფაზის სინთეზისთვის.მას შემდეგ, მკვლევარები სხვადასხვა ქვეყნიდან მუდმივად ახდენენ აცეტილენისგან ვინილის აცეტატის სინთეზის პროცესსა და პირობებს.1928 წელს გერმანიის კომპანია Hoechst-მა დააარსა 12 კტ/წ ვინილის აცეტატის წარმოების განყოფილება, რომელიც ახორციელებდა ვინილის აცეტატის ინდუსტრიულ ფართომასშტაბიან წარმოებას.აცეტილენის მეთოდით ვინილის აცეტატის წარმოების განტოლება შემდეგია:
მთავარი რეაქცია:

Გვერდითი მოვლენები:

აცეტილენის მეთოდი იყოფა თხევადი ფაზის მეთოდად და გაზის ფაზის მეთოდად.
აცეტილენის თხევადი ფაზის მეთოდის რეაქტიული ფაზის მდგომარეობა არის თხევადი, ხოლო რეაქტორი არის რეაქციის ავზი ამრევი მოწყობილობით.თხევადი ფაზის მეთოდის ნაკლოვანებების გამო, როგორიცაა დაბალი სელექციურობა და მრავალი ქვეპროდუქტი, ეს მეთოდი ამჟამად შეიცვალა აცეტილენის გაზის ფაზის მეთოდით.
აცეტილენის გაზის მომზადების სხვადასხვა წყაროების მიხედვით, აცეტილენის აირის ფაზის მეთოდი შეიძლება დაიყოს ბუნებრივი აირის აცეტილენის ბორდენის მეთოდად და კარბიდ აცეტილენის ვაკერის მეთოდად.
ბორდენის პროცესი იყენებს ძმარმჟავას, როგორც ადსორბენტს, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს აცეტილენის გამოყენების სიჩქარეს.თუმცა, პროცესის ეს მარშრუტი ტექნიკურად რთულია და დიდ ხარჯებს მოითხოვს, ამიტომ ეს მეთოდი უპირატესობას იკავებს ბუნებრივი გაზის რესურსებით მდიდარ ადგილებში.
ვაკერის პროცესი იყენებს აცეტილენს და ძმარმჟავას, რომელიც წარმოიქმნება კალციუმის კარბიდიდან, როგორც ნედლეული, კატალიზატორის გამოყენებით გააქტიურებული ნახშირბადით, როგორც გადამზიდავი და თუთიის აცეტატი, როგორც აქტიური კომპონენტი, ატმოსფერული წნევის ქვეშ და რეაქციის ტემპერატურაზე 170-230 ℃ VAc-ის სინთეზისთვის.პროცესის ტექნოლოგია შედარებით მარტივია და აქვს დაბალი წარმოების ხარჯები, მაგრამ არის ნაკლოვანებები, როგორიცაა კატალიზატორის აქტიური კომპონენტების მარტივი დაკარგვა, ცუდი სტაბილურობა, ენერგიის მაღალი მოხმარება და დიდი დაბინძურება.
2, ეთილენის პროცესი
ეთილენი, ჟანგბადი და გამყინვარების ძმარმჟავა არის სამი ნედლეული, რომელიც გამოიყენება ვინილის აცეტატის პროცესის ეთილენის სინთეზში.კატალიზატორის მთავარი აქტიური კომპონენტია, როგორც წესი, მერვე ჯგუფის კეთილშობილი ლითონის ელემენტი, რომელიც რეაგირებს გარკვეულ რეაქციის ტემპერატურასა და წნევაზე.შემდგომი დამუშავების შემდეგ საბოლოოდ მიიღება სამიზნე პროდუქტი ვინილის აცეტატი.რეაქციის განტოლება ასეთია:
მთავარი რეაქცია:

Გვერდითი მოვლენები:

ეთილენის ორთქლის ფაზის პროცესი პირველად შეიქმნა Bayer Corporation-ის მიერ და შევიდა სამრეწველო წარმოებაში ვინილის აცეტატის წარმოებისთვის 1968 წელს. საწარმოო ხაზები შეიქმნა Hearst-ში და Bayer Corporation-ში გერმანიაში და National Distillers Corporation-ში აშშ-ში, შესაბამისად.ეს არის ძირითადად პალადიუმი ან ოქრო დატვირთული მჟავა რეზისტენტულ საყრდენებზე, როგორიცაა სილიკა გელის მძივები 4-5 მმ რადიუსით და გარკვეული რაოდენობის კალიუმის აცეტატის დამატება, რომელსაც შეუძლია გააუმჯობესოს კატალიზატორის აქტივობა და სელექციურობა.ვინილის აცეტატის სინთეზის პროცესი ეთილენის ორთქლის ფაზის USI მეთოდით არის ბაიერის მეთოდის მსგავსი და იყოფა ორ ნაწილად: სინთეზი და დისტილაცია.USI პროცესმა მიაღწია სამრეწველო გამოყენებას 1969 წელს. კატალიზატორის აქტიური კომპონენტებია ძირითადად პალადიუმი და პლატინი, ხოლო დამხმარე საშუალებაა კალიუმის აცეტატი, რომელიც ეყრდნობა ალუმინის მატარებელს.რეაქციის პირობები შედარებით რბილია და კატალიზატორს აქვს ხანგრძლივი მომსახურების ვადა, მაგრამ სივრცე-დროის გამოსავალი დაბალია.აცეტილენის მეთოდთან შედარებით, ეთილენის ორთქლის ფაზის მეთოდი მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდა ტექნოლოგიაში, ხოლო ეთილენის მეთოდში გამოყენებული კატალიზატორები მუდმივად გაუმჯობესდა აქტივობითა და სელექციურობით.თუმცა, რეაქციის კინეტიკა და დეაქტივაციის მექანიზმი ჯერ კიდევ შესასწავლია.
ვინილის აცეტატის წარმოება ეთილენის მეთოდით იყენებს ტუბულარული ფიქსირებული საწოლის რეაქტორს, რომელიც სავსეა კატალიზატორით.საკვების გაზი რეაქტორში შედის ზემოდან და როდესაც ის დაუკავშირდება კატალიზატორის საწოლს, ხდება კატალიზური რეაქციები სამიზნე პროდუქტის ვინილის აცეტატის და მცირე რაოდენობით ნახშირორჟანგის წარმოქმნის მიზნით.რეაქციის ეგზოთერმული ბუნების გამო, წნევით წყალი შეჰყავთ რეაქტორის გარსში, რათა ამოიღონ რეაქციის სითბო წყლის აორთქლების გამოყენებით.
აცეტილენის მეთოდთან შედარებით, ეთილენის მეთოდს აქვს კომპაქტური მოწყობილობის სტრუქტურის მახასიათებლები, დიდი გამომავალი, დაბალი ენერგიის მოხმარება და დაბალი დაბინძურება და მისი პროდუქტის ღირებულება უფრო დაბალია, ვიდრე აცეტილენის მეთოდი.პროდუქტის ხარისხი უმაღლესია და კოროზიის მდგომარეობა არ არის სერიოზული.ამიტომ ეთილენის მეთოდმა თანდათან ჩაანაცვლა აცეტილენის მეთოდი 1970-იანი წლების შემდეგ.არასრული სტატისტიკური მონაცემებით, მსოფლიოში ეთილენის მეთოდით წარმოებული VAc-ის დაახლოებით 70% გახდა VAc წარმოების მეთოდების მეინსტრიმი.
ამჟამად მსოფლიოში ყველაზე მოწინავე VAc წარმოების ტექნოლოგია არის BP's Leap Process და Celanese's Vantage Process.ტრადიციული ფიქსირებული საწოლის გაზის ფაზის ეთილენის პროცესთან შედარებით, ამ ორი პროცესის ტექნოლოგიამ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა რეაქტორი და კატალიზატორი განყოფილების ბირთვში, გააუმჯობესა განყოფილების მუშაობის ეკონომიურობა და უსაფრთხოება.
Celanese-მა შეიმუშავა ახალი ფიქსირებული საწოლის Vantage პროცესი, რათა გადაჭრას კატალიზატორის ფსკერის არათანაბარი განაწილებისა და დაბალი ეთილენის ცალმხრივი კონვერტაციის პრობლემები ფიქსირებული ფსკერის რეაქტორებში.ამ პროცესში გამოყენებული რეაქტორი ჯერ კიდევ ფიქსირებული კალაპოტია, მაგრამ მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება განხორციელდა კატალიზატორის სისტემაში და ეთილენის აღდგენის მოწყობილობები დაემატა კუდის გაზს, რაც გადალახავს ტრადიციული ფიქსირებული საწოლების პროცესების ნაკლოვანებებს.პროდუქტის ვინილის აცეტატის მოსავლიანობა მნიშვნელოვნად მაღალია, ვიდრე მსგავსი მოწყობილობების.პროცესის კატალიზატორი იყენებს პლატინს, როგორც მთავარ აქტიურ კომპონენტს, სილიკა გელს, როგორც კატალიზატორის, ნატრიუმის ციტრატს, როგორც შემცირების აგენტს და სხვა დამხმარე ლითონებს, როგორიცაა ლანთანიდი იშვიათი დედამიწის ელემენტებს, როგორიცაა პრასეოდიმი და ნეოდიმი.ტრადიციულ კატალიზატორებთან შედარებით, გაუმჯობესებულია კატალიზატორის სელექციურობა, აქტივობა და სივრცე-დროის გამოსავალი.
BP Amoco-მ შეიმუშავა თხევადი საწოლის ეთილენის აირის ფაზის პროცესი, რომელიც ასევე ცნობილია როგორც ნახტომის პროცესი, და ააშენა 250 კტ/თთხევადი საწოლის ერთეული ჰალში, ინგლისი.ვინილის აცეტატის წარმოებისთვის ამ პროცესის გამოყენებამ შეიძლება შეამციროს წარმოების ღირებულება 30%-ით, ხოლო კატალიზატორის სივრცე-დროული გამოსავალი (1858-2744 გ/(ლ · სთ-1)) გაცილებით მაღალია, ვიდრე ფიქსირებული საწოლზე (700). -1200 გ/(ლ · სთ-1)).
LeapProcess-ის პროცესში პირველად გამოიყენება თხევადი კალაპოტის რეაქტორი, რომელსაც აქვს შემდეგი უპირატესობები ფიქსირებული ფსკერის რეაქტორთან შედარებით:
1) თხევადი კალაპოტის რეაქტორში კატალიზატორი მუდმივად და ერთნაირად არის შერეული, რითაც ხელს უწყობს პრომოტორის ერთგვაროვან დიფუზიას და უზრუნველყოფს პრომოტორის ერთგვაროვან კონცენტრაციას რეაქტორში.
2) გათხევადებული საწოლის რეაქტორს შეუძლია მუდმივად შეცვალოს დეაქტივირებული კატალიზატორი ახალი კატალიზატორით სამუშაო პირობებში.
3) თხევადი კალაპოტის რეაქციის ტემპერატურა მუდმივია, რაც ამცირებს კატალიზატორის დეაქტივაციას ადგილობრივი გადახურების გამო, რითაც ახანგრძლივებს კატალიზატორის მომსახურების ვადას.
4) სითბოს მოცილების მეთოდი, რომელიც გამოიყენება სითხის ფენის რეაქტორში, ამარტივებს რეაქტორის სტრუქტურას და ამცირებს მის მოცულობას.სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ერთი რეაქტორის დიზაინი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ფართომასშტაბიანი ქიმიური დანადგარებისთვის, რაც მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს მოწყობილობის მასშტაბურ ეფექტურობას.