أسيتات الفينيل (VAC) ، المعروف أيضًا باسم أسيتات الفينيل أو أسيتات الفينيل ، هو سائل شفاف عديم اللون عند درجة الحرارة والضغط الطبيعي ، مع صيغة جزيئية من C4H6O2 والوزن الجزيئي النسبي 86.9. يمكن لـ VAC ، باعتبارها واحدة من أكثر المواد الأولية الصناعية العضوية في العالم استخدامًا ، أن تولد مشتقات مثل راتنج أسيتات البولي فينيل (PVAC) ، وكحول البولي فينيل (PVA) ، و polyacrylonitrile (PAN) من خلال البلمرة الذاتية أو البلمرة المشتركة مع المونومرات الأخرى. تستخدم هذه المشتقات على نطاق واسع في البناء ، والمنسوجات ، والآلات ، والطب ، والمحسسات التربة. نظرًا للتطور السريع للصناعة الطرفية في السنوات الأخيرة ، أظهر إنتاج أسيتات الفينيل اتجاهًا متزايدًا عامًا بعد عام ، مع إجمالي إنتاج خلات الفينيل الذي يصل إلى 1970kT في عام 2018. العمليات ، تشمل طرق إنتاج أسيتات الفينيل بشكل أساسي طريقة الأسيتيلين وطريقة الإيثيلين.
1 、 عملية الأسيتيلين
في عام 1912 ، اكتشف F. Klatte ، وهو أسيتات فينيل الكندية لأول مرة باستخدام الأسيتيلين الزائد وحمض الأسيتيك تحت الضغط الجوي ، في درجات حرارة تتراوح بين 60 إلى 100 ℃ ، واستخدام أملاح الزئبق كمحفزات. في عام 1921 ، طورت شركة CEI الألمانية تقنية لتوليف مرحلة البخار من أسيتات الفينيل من الأسيتيلين وحمض الأسيتيك. منذ ذلك الحين ، قام الباحثون من مختلف البلدان بتحسين العملية والظروف لتوليف أسيتات الفينيل من الأسيتيلين. في عام 1928 ، أنشأت شركة Hoechst بألمانيا وحدة إنتاج أسيتات فينيل 12 كيلو طن ، وحصلت على إنتاج صناعي واسع النطاق من خلات الفينيل. المعادلة لإنتاج أسيتات الفينيل بواسطة طريقة الأسيتيلين هي كما يلي:
رد الفعل الرئيسي:

تأثيرات جانبية:

تنقسم طريقة الأسيتيلين إلى طريقة المرحلة السائلة وطريقة مرحلة الغاز.
حالة الطور المتفاعل لطريقة الطور السائل الأسيتيلين سائل ، والمفاعل هو خزان تفاعل مع جهاز تحريك. بسبب أوجه القصور في طريقة المرحلة السائلة مثل انتقائية منخفضة والعديد من المنتجات الثانوية ، تم استبدال هذه الطريقة بطريقة طور غاز الأسيتيلين في الوقت الحاضر.
وفقًا للمصادر المختلفة لإعداد غاز الأسيتيلين ، يمكن تقسيم طريقة طور غاز الأسيتيلين إلى طريقة البوردين للأسيتيلين الغاز الطبيعي وطريقة أسيتيلين واكر.
تستخدم عملية بوردن حمض الأسيتيك كمصدر مامح ، مما يحسن إلى حد كبير معدل استخدام الأسيتيلين. ومع ذلك ، فإن طريق العملية هذا صعب من الناحية الفنية ويتطلب تكاليف عالية ، لذلك تشغل هذه الطريقة ميزة في المناطق الغنية بموارد الغاز الطبيعي.
تستخدم عملية Wacker الأسيتيلين وحمض الأسيتيك المنتج من كربيد الكالسيوم كمواد خام ، وذلك باستخدام محفز مع كربون نشط كحامل وخلات الزنك كمكون نشط ، لتوليف VAC تحت الضغط الجوي ودرجة حرارة التفاعل من 170 ~ 230 ℃. تقنية العملية بسيطة نسبيًا ولها تكاليف إنتاج منخفضة ، ولكن هناك أوجه قصور مثل السهولة فقدان المكونات النشطة المحفز ، وسوء الاستقرار ، واستهلاك الطاقة العالي ، والتلوث الكبير.
2 、 عملية الإيثيلين
الإيثيلين ، الأكسجين ، وحمض الأسيتيك الجليدي عبارة عن ثلاث مواد خام تستخدم في تخليق الإيثيلين لعملية خلات الفينيل. عادةً ما يكون المكون النشط الرئيسي للمحفز هو العنصر المعدني النبيل في المجموعة الثامنة ، والذي يتفاعل في درجة حرارة التفاعل والضغط. بعد المعالجة اللاحقة ، يتم أخيرًا الحصول على خلات الفينيل المستهدفة. معادلة التفاعل هي كما يلي:
رد الفعل الرئيسي:

تأثيرات جانبية:

تم تطوير عملية مرحلة بخار الإيثيلين لأول مرة من قبل Bayer Corporation وتم وضعها في الإنتاج الصناعي لإنتاج خلات الفينيل في عام 1968. تم إنشاء خطوط الإنتاج في شركة Hearst و Bayer في ألمانيا ومؤسسة Distillers الوطنية في الولايات المتحدة ، على التوالي. إنه بشكل أساسي بالاديوم أو الذهب محمّل على الدعم المقاوم للحمض ، مثل حبات هلام السيليكا بنصف قطر من 4-5 مم ، وإضافة كمية معينة من خلات البوتاسيوم ، والتي يمكن أن تحسن نشاط وانتقائية المحفز. تشبه عملية تخليق خلات الفينيل باستخدام طريقة مرحلة بخار الإيثيلين USI طريقة باير ، وتنقسم إلى جزأين: التوليف والتقطير. حققت عملية USI التطبيق الصناعي في عام 1969. المكونات النشطة للمحفز هي بالاديوم والبلاتين بشكل أساسي ، والعامل المساعد هو أسيتات البوتاسيوم ، والتي يتم دعمها على حامل الألومينا. تكون ظروف التفاعل معتدلة نسبيًا ويكون للمحفز عمر خدمة طويل ، لكن عائد الفضاء منخفض. بالمقارنة مع طريقة الأسيتيلين ، تحسنت طريقة مرحلة بخار الإيثيلين بشكل كبير في التكنولوجيا ، وقد تحسنت المحفزات المستخدمة في طريقة الإيثيلين بشكل مستمر في النشاط والانتقائية. ومع ذلك ، لا يزال يتعين استكشاف حركيات التفاعل وآلية إلغاء التنشيط.
يستخدم إنتاج أسيتات الفينيل باستخدام طريقة الإيثيلين مفاعل سرير ثابت أنبوبي مملوء بالمحفز. يدخل غاز التغذية المفاعل من الأعلى ، وعندما يتصل بسرير المحفز ، تحدث التفاعلات الحفزية لإنشاء خلات الفينيل المستهدفة وكمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون الثانوي. نظرًا للطبيعة الطاردة للحرارة للتفاعل ، يتم إدخال الماء المضغوط في جانب القشرة من المفاعل لإزالة حرارة التفاعل باستخدام تبخير الماء.
بالمقارنة مع طريقة الأسيتيلين ، فإن طريقة الإيثيلين لها خصائص بنية الجهاز المدمجة ، والإخراج الكبير ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، وانخفاض التلوث ، وتكلفة منتجه أقل من طريقة الأسيتيلين. جودة المنتج متفوقة ، ووضع التآكل ليس خطيرًا. لذلك ، استبدلت طريقة الإيثيلين تدريجياً طريقة الأسيتيلين بعد السبعينيات. وفقًا للإحصاءات غير المكتملة ، أصبح حوالي 70 ٪ من فوستر التي تنتجها طريقة الإيثيلين في العالم هي التيار الرئيسي لطرق إنتاج VAC.
في الوقت الحالي ، فإن تقنية إنتاج VAC الأكثر تقدماً في العالم هي عملية قفزة BP وعملية Celanese's Vantage. مقارنةً بعملية الإيثيلين التقليدية التي تعمل بها غازات السرير الثابتة ، فإن هاتين تقنيات العملية قد حسنت بشكل كبير المفاعل والمحفز في صميم الوحدة ، مما أدى إلى تحسين الاقتصاد وسلامة تشغيل الوحدة.
طورت Celanese عملية جديدة للأسرة الثابتة لمعالجة مشاكل توزيع سرير المحفز غير المتكافئ وتحويل الإيثيلين المنخفض في اتجاه واحد في مفاعلات السرير الثابتة. لا يزال المفاعل المستخدم في هذه العملية سريرًا ثابتًا ، ولكن تم إجراء تحسينات كبيرة على نظام المحفز ، وتم إضافة أجهزة استعادة الإيثيلين في غاز الذيل ، وتغلبت على أوجه القصور في عمليات السرير الثابتة التقليدية. عائد أسيتات الفينيل المنتج أعلى بكثير من تلك الموجودة في الأجهزة المماثلة. يستخدم محفز العملية البلاتين كمكون نشط رئيسي ، جل السيليكا كحامل محفز ، سترات الصوديوم كعامل تقليل ، وغيرها من المعادن المساعدة مثل العناصر الأرضية النادرة لانثانيد مثل praseodymium و neodymium. بالمقارنة مع المحفزات التقليدية ، يتم تحسين الانتقائية والنشاط والعائد وقت الفضاء للمحفز.
طورت شركة BP Amoco عملية مرحلة من طور غاز الإيثيلين المميتة ، والمعروفة أيضًا باسم عملية عملية القفز ، وقامت ببناء وحدة سرير مميعة 250 كيلو طن/أ في هال ، إنجلترا. يمكن أن يؤدي استخدام هذه العملية لإنتاج خلات الفينيل إلى تقليل تكلفة الإنتاج بنسبة 30 ٪ ، كما أن عائد وقت الفضاء للمحفز (1858-2744 جم/(L · H-1)) أعلى بكثير من عملية السرير الثابتة (700 -1200 جم/(L · H-1)).
تستخدم عملية Leapprocess مفاعلًا سريرًا مفيدًا للمرة الأولى ، والذي يحتوي على المزايا التالية مقارنةً بمفاعل السرير الثابت:
1) في مفاعل السرير المائع ، يتم خلط المحفز بشكل مستمر وموحد ، مما يساهم في الانتشار الموحد للمروج وضمان تركيز موحد للمروج في المفاعل.
2) يمكن أن يحل مفاعل السرير المائع باستمرار أن يحل محل المحفز الذي تم إلغاء تنشيطه بمحفز طازج في ظل ظروف التشغيل.
3) درجة حرارة تفاعل السرير المميتة ثابتة ، مما يقلل من إلغاء تنشيط المحفز بسبب ارتفاع درجة الحرارة المحلية ، وبالتالي تمديد عمر خدمة المحفز.
4) طريقة إزالة الحرارة المستخدمة في مفاعل السرير المميّد تبسيط بنية المفاعل ويقلل من حجمه. بمعنى آخر ، يمكن استخدام تصميم مفاعل واحد للتركيبات الكيميائية على نطاق واسع ، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة الجهاز.