Винилацетат (VAc), сондай-ақ винилацетат немесе винилацетат ретінде белгілі, қалыпты температура мен қысымдағы түссіз мөлдір сұйықтық, молекулалық формуласы C4H6O2 және салыстырмалы молекулалық салмағы 86,9.VAc әлемдегі ең кең таралған өнеркәсіптік органикалық шикізаттың бірі ретінде өзін-өзі полимерлеу немесе басқа мономерлермен сополимерлеу арқылы поливинилацетат шайыры (PVAc), поливинил спирті (PVA) және полиакрилонитрил (PAN) сияқты туындыларды жасай алады.Бұл туындылар құрылыста, тоқыма өнеркәсібінде, машина жасауда, медицинада және топырақты жақсартуда кеңінен қолданылады.Соңғы жылдары терминалдық өнеркәсіптің қарқынды дамуына байланысты винилацетат өндірісі жылдан-жылға өсу тенденциясын көрсетті, винилацетаттың жалпы өндірісі 2018 жылы 1970кт жетті. Қазіргі уақытта шикізат пен материалдардың әсерінен процестер, винилацетат өндіру жолдары негізінен ацетилен әдісі мен этилен әдісін қамтиды.
1, ацетилен процесі
1912 жылы канадалық Ф.Клатте алғаш рет атмосфералық қысымда, 60-100 ℃ температурада артық ацетилен мен сірке қышқылын қолданып, катализатор ретінде сынап тұздарын қолданып, винилацетатты ашты.1921 жылы неміс CEI компаниясы ацетилен мен сірке қышқылынан винилацетаттың бу фазалық синтезінің технологиясын жасады.Содан бері әр түрлі елдердің зерттеушілері ацетиленнен винилацетат синтезінің процесі мен шарттарын үздіксіз оңтайландырды.1928 жылы Германияның Hoechst компаниясы винилацетаттың өнеркәсіптік кең ауқымды өндірісін жүзеге асыратын 12 кт/а винилацетат өндіру блогын құрды.Ацетилен әдісімен винилацетат алу теңдеуі келесідей:
Негізгі реакция:

Жанама әсерлері:

Ацетилен әдісі сұйық фазалық әдіс және газ фазалық әдіс болып екіге бөлінеді.
Ацетилен сұйық фазасы әдісінің реактив фазасының күйі сұйық, ал реактор араластырғыш құрылғысы бар реакциялық цистерна болып табылады.Сұйық фазалық әдістің төмен селективтілігі және көптеген жанама өнімдер сияқты кемшіліктеріне байланысты бұл әдіс қазіргі уақытта ацетилен газды фазалық әдіспен ауыстырылды.
Ацетилен газын дайындаудың әртүрлі көздеріне сәйкес ацетилен газының фазалық әдісін табиғи газ ацетилені Борден әдісі және карбид ацетилені Ваккер әдісі деп бөлуге болады.
Борден процесі адсорбент ретінде сірке қышқылын пайдаланады, бұл ацетиленді пайдалану жылдамдығын айтарлықтай жақсартады.Дегенмен, бұл процесс бағыты техникалық жағынан қиын және жоғары шығындарды талап етеді, сондықтан бұл әдіс табиғи газ ресурстарына бай аймақтарда артықшылыққа ие.
Ваккер процесі атмосфералық қысымда және реакция температурасы 170~230 ℃ астында VAc синтездеу үшін тасымалдаушы ретінде белсендірілген көмір мен мырыш ацетаты бар катализаторды пайдаланып, шикізат ретінде кальций карбидінен алынған ацетилен мен сірке қышқылын пайдаланады.Процесс технологиясы салыстырмалы түрде қарапайым және өндіріс шығындары төмен, бірақ катализатордың белсенді компоненттерін оңай жоғалту, нашар тұрақтылық, жоғары энергия тұтыну және үлкен ластану сияқты кемшіліктер бар.
2, Этилен процесі
Этилен, оттегі және мұзды сірке қышқылы винилацетат процесінің этилен синтезінде қолданылатын үш шикізат болып табылады.Катализатордың негізгі белсенді компоненті әдетте белгілі бір реакция температурасы мен қысымында әрекеттесетін сегізінші топ асыл металл элементі болып табылады.Кейінгі өңдеуден кейін мақсатты өнім винилацетат ақырында алынады.Реакция теңдеуі келесідей:
Негізгі реакция:

Жанама әсерлері:

Этилен буының фазалық процесін алғаш рет Bayer корпорациясы әзірледі және 1968 жылы винилацетат өндіру үшін өнеркәсіптік өндіріске енгізілді. Өндіріс желілері сәйкесінше Германиядағы Херст пен Байер корпорациясында және АҚШ-тағы Ұлттық дистиллер корпорациясында құрылды.Ол негізінен палладий немесе қышқылға төзімді тіректерге жүктелген алтын, мысалы, радиусы 4-5 мм силикагельді моншақтар және катализатордың белсенділігі мен селективтілігін жақсарта алатын белгілі бір мөлшерде калий ацетаты қосылған.Этилен буының фазалық USI әдісін қолданып винилацетат синтезі процесі Байер әдісіне ұқсас және екі бөлікке бөлінеді: синтез және айдау.USI процесі 1969 жылы өнеркәсіптік қолдануға қол жеткізді. Катализатордың белсенді компоненттері негізінен палладий мен платина, ал көмекші агент - алюминий тотығы тасымалдағышында бекітілген калий ацетаты.Реакция жағдайлары салыстырмалы түрде жұмсақ және катализатордың қызмет ету мерзімі ұзақ, бірақ кеңістік-уақыт шығымы төмен.Ацетилен әдісімен салыстырғанда этилен буының фазалық әдісі технологияда айтарлықтай жетілдірілді, ал этилен әдісінде қолданылатын катализаторлар белсенділік пен селективтілік бойынша үздіксіз жақсарды.Дегенмен, реакция кинетикасы мен дезактивация механизмі әлі де зерттелуді қажет етеді.
Этилен әдісімен винилацетат өндірісі катализатормен толтырылған құбырлы бекітілген қабаттағы реакторды пайдаланады.Қоректік газ реакторға жоғарыдан түседі және катализатор қабатымен байланысқан кезде мақсатты өнім винилацетат пен жанама өнім көмірқышқыл газының аз мөлшерін генерациялау үшін каталитикалық реакциялар жүреді.Реакцияның экзотермиялық сипатына байланысты судың булануы арқылы реакциялық жылуды жою үшін реактордың қабықшасына қысымды су енгізіледі.
Ацетилен әдісімен салыстырғанда этилен әдісі ықшам құрылғы құрылымы, үлкен өнімділік, аз энергия тұтыну және төмен ластану сипаттамаларына ие және оның өнімнің өзіндік құны ацетилен әдісіне қарағанда төмен.Өнім сапасы жоғары, ал коррозия жағдайы ауыр емес.Сондықтан этилен әдісі 1970 жылдардан кейін ацетилен әдісін біртіндеп ауыстырды.Толық емес статистикаға сәйкес, әлемде этилен әдісімен өндірілген VAc шамамен 70% VAc өндіру әдістерінің негізгі ағымына айналды.
Қазіргі уақытта әлемдегі ең озық VAc өндіру технологиясы BP компаниясының Leap Process және Celanese Vantage Process болып табылады.Дәстүрлі бекітілген қабаттағы газ фазалық этилен процесімен салыстырғанда, бұл екі технологиялық технология қондырғының өзегіндегі реактор мен катализаторды айтарлықтай жақсартып, қондырғының жұмысының үнемділігі мен қауіпсіздігін арттырды.
Celanese катализатор қабатының біркелкі емес таралуы және тұрақты қабаттағы реакторлардағы төмен этиленді бір жақты түрлендіру мәселелерін шешу үшін жаңа бекітілген төсек Vantage процесін әзірледі.Бұл процесте қолданылатын реактор бұрынғысынша тұрақты қабат болып табылады, бірақ катализатор жүйесіне айтарлықтай жақсартулар енгізілді, дәстүрлі бекітілген қабаттағы процестердің кемшіліктерін еңсере отырып, қалдық газға этиленді қалпына келтіру құрылғылары қосылды.Винилацетат өнімінің шығымы ұқсас құрылғыларға қарағанда айтарлықтай жоғары.Технологиялық катализатор негізгі белсенді компонент ретінде платинаны, катализаторды тасымалдаушы ретінде силикагельді, тотықсыздандырғыш ретінде натрий цитратын және празеодим және неодим сияқты лантанидті сирек жер элементтері сияқты басқа қосалқы металдарды пайдаланады.Дәстүрлі катализаторлармен салыстырғанда катализатордың селективтілігі, белсенділігі және кеңістік-уақыт шығымы жақсарады.
BP Amoco сұйық қабаттағы этилен газының фазалық процесін әзірледі, сонымен қатар Leap Process процесі деп аталады және Халлда, Англияда 250 кт/а сұйық төсек қондырғысын салды.Винилацетат алу үшін осы процесті пайдалану өндіріс құнын 30%-ға төмендетуге мүмкіндік береді, ал катализатордың кеңістіктік уақыт шығымы (1858-2744 г/(L · h-1)) бекітілген төсеніш процессінен (700) әлдеқайда жоғары. -1200 г/(L · сағ-1)).
LeapProcess процесінде сұйық қабаттағы реактор алғаш рет пайдаланылады, оның бекітілген қабаттағы реактормен салыстырғанда келесі артықшылықтары бар:
1) Сұйық қабаттағы реакторда катализатор үздіксіз және біркелкі араласады, осылайша промотордың біркелкі диффузиясына ықпал етеді және реактордағы промотордың біркелкі концентрациясын қамтамасыз етеді.
2) Сұйық қабаттағы реактор жұмыс жағдайында тоқтатылған катализаторды жаңа катализатормен үздіксіз ауыстыра алады.
3) Қайнаған қабат реакциясының температурасы тұрақты, жергілікті қызып кету салдарынан катализатордың дезактивациясын барынша азайтады, осылайша катализатордың қызмет ету мерзімін ұзартады.
4) Сұйық қабаттағы реакторда қолданылатын жылуды кетіру әдісі реактор құрылымын жеңілдетеді және оның көлемін азайтады.Басқаша айтқанда, бір реакторлық конструкцияны ауқымды химиялық қондырғылар үшін қолдануға болады, бұл құрылғының масштабының тиімділігін айтарлықтай арттырады.