أسيتات الفينيل (VAc)، والمعروفة أيضًا باسم أسيتات الفينيل أو أسيتات الفينيل، هي سائل شفاف عديم اللون عند درجة الحرارة والضغط العاديين، مع الصيغة الجزيئية C4H6O2 والوزن الجزيئي النسبي 86.9.يمكن لـ VAc، باعتبارها واحدة من المواد الخام العضوية الصناعية الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في العالم، توليد مشتقات مثل راتنجات البولي فينيل أسيتات (PVAc)، وكحول البولي فينيل (PVA)، والبولي أكريلونيتريل (PAN) من خلال البلمرة الذاتية أو البلمرة المشتركة مع المونومرات الأخرى.وتستخدم هذه المشتقات على نطاق واسع في البناء والمنسوجات والآلات والأدوية ومحسنات التربة.نظرًا للتطور السريع لصناعة المحطات الطرفية في السنوات الأخيرة، أظهر إنتاج خلات الفينيل اتجاهًا للزيادة عامًا بعد عام، حيث وصل إجمالي إنتاج خلات الفينيل إلى 1970 ألف طن في عام 2018. حاليًا، بسبب تأثير المواد الخام و العمليات، وتشمل طرق إنتاج خلات الفينيل بشكل رئيسي طريقة الأسيتيلين وطريقة الإيثيلين.
1-عملية الأسيتيلين
في عام 1912، اكتشف الكندي ف. كلات لأول مرة خلات الفينيل باستخدام الأسيتيلين الزائد وحمض الأسيتيك تحت الضغط الجوي، عند درجات حرارة تتراوح من 60 إلى 100 درجة مئوية، واستخدام أملاح الزئبق كمحفزات.في عام 1921، قامت شركة CEI الألمانية بتطوير تقنية لتركيب طور البخار لخلات الفينيل من الأسيتيلين وحمض الأسيتيك.منذ ذلك الحين، قام الباحثون من مختلف البلدان بتحسين العملية والظروف اللازمة لتخليق خلات الفينيل من الأسيتيلين بشكل مستمر.في عام 1928، أنشأت شركة Hoechst الألمانية وحدة إنتاج خلات الفينيل بقدرة 12 كيلو طن/عام، لتحقق إنتاجًا صناعيًا واسع النطاق لخلات الفينيل.معادلة إنتاج خلات الفينيل بطريقة الأسيتيلين هي كما يلي:
رد الفعل الرئيسي:

آثار جانبية:

تنقسم طريقة الأسيتيلين إلى طريقة الطور السائل وطريقة الطور الغازي.
تكون حالة الطور المتفاعل لطريقة الطور السائل للأسيتيلين سائلة، والمفاعل عبارة عن خزان تفاعل مزود بجهاز التحريك.ونظرًا لعيوب طريقة الطور السائل مثل الانتقائية المنخفضة والعديد من المنتجات الثانوية، فقد تم استبدال هذه الطريقة بطريقة الطور الغازي الأسيتيلين في الوقت الحاضر.
وفقا للمصادر المختلفة لتحضير غاز الأسيتيلين، يمكن تقسيم طريقة طور غاز الأسيتيلين إلى طريقة بوردن للأسيتيلين للغاز الطبيعي وطريقة كربيد الأسيتيلين واكر.
تستخدم عملية بوردن حمض الأسيتيك كمادة ماصة، مما يحسن بشكل كبير معدل استخدام الأسيتيلين.إلا أن طريق العملية هذا صعب من الناحية الفنية ويتطلب تكاليف عالية، لذا تحتل هذه الطريقة أفضلية في المناطق الغنية بموارد الغاز الطبيعي.
تستخدم عملية Wacker الأسيتيلين وحمض الأسيتيك المنتجين من كربيد الكالسيوم كمواد خام، باستخدام محفز مع الكربون المنشط كحامل وخلات الزنك كمكون نشط، لتصنيع VAc تحت الضغط الجوي ودرجة حرارة التفاعل من 170 إلى 230 درجة مئوية.تكنولوجيا المعالجة بسيطة نسبيًا ولها تكاليف إنتاج منخفضة، ولكن هناك عيوب مثل الفقد السهل للمكونات النشطة للمحفز، وضعف الاستقرار، وارتفاع استهلاك الطاقة، والتلوث الكبير.
2 、 عملية الإيثيلين
الإيثيلين والأكسجين وحمض الأسيتيك الجليدي هي ثلاث مواد خام تستخدم في تصنيع الإيثيلين في عملية خلات الفينيل.العنصر النشط الرئيسي للمحفز هو عادةً عنصر المجموعة الثامنة من المعدن النبيل، والذي يتم تفاعله عند درجة حرارة تفاعل وضغط معينين.وبعد المعالجة اللاحقة، يتم أخيرًا الحصول على منتج خلات الفينيل المستهدف.معادلة التفاعل هي كما يلي:
رد الفعل الرئيسي:

آثار جانبية:

تم تطوير عملية مرحلة بخار الإيثيلين لأول مرة من قبل شركة باير وتم وضعها في الإنتاج الصناعي لإنتاج خلات الفينيل في عام 1968. وتم إنشاء خطوط الإنتاج في شركة هيرست وباير في ألمانيا وشركة المقطرات الوطنية في الولايات المتحدة، على التوالي.وهو يتكون بشكل رئيسي من البلاديوم أو الذهب المحمل على دعامات مقاومة للأحماض، مثل حبات هلام السيليكا بنصف قطر 4-5 مم، وإضافة كمية معينة من أسيتات البوتاسيوم، والتي يمكن أن تحسن نشاط وانتقائية المحفز.تشبه عملية تصنيع أسيتات الفينيل باستخدام طريقة USI لمرحلة بخار الإيثيلين طريقة باير، وتنقسم إلى قسمين: التوليف والتقطير.حققت عملية USI تطبيقًا صناعيًا في عام 1969. المكونات النشطة للمحفز هي بشكل أساسي البلاديوم والبلاتين، والعامل المساعد هو أسيتات البوتاسيوم، والتي يتم دعمها على حامل ألومينا.تكون ظروف التفاعل معتدلة نسبيًا، كما يتمتع المحفز بعمر خدمة طويل، ولكن مردود الزمكان منخفض.بالمقارنة مع طريقة الأسيتيلين، فإن طريقة طور بخار الإيثيلين قد تحسنت بشكل كبير في التكنولوجيا، كما تحسنت المحفزات المستخدمة في طريقة الإيثيلين بشكل مستمر في النشاط والانتقائية.ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى استكشاف حركية التفاعل وآلية التعطيل.
يستخدم إنتاج خلات الفينيل باستخدام طريقة الإيثيلين مفاعل أنبوبي ذو قاعدة ثابتة مملوء بالمحفز.يدخل غاز التغذية إلى المفاعل من الأعلى، وعندما يتلامس مع طبقة المحفز، تحدث تفاعلات تحفيزية لتوليد المنتج المستهدف وهو خلات الفينيل وكمية صغيرة من ثاني أكسيد الكربون كمنتج ثانوي.نظرًا لطبيعة التفاعل الطاردة للحرارة، يتم إدخال الماء المضغوط إلى جانب غلاف المفاعل لإزالة حرارة التفاعل باستخدام تبخير الماء.
بالمقارنة مع طريقة الأسيتيلين، تتميز طريقة الإيثيلين بخصائص هيكل الجهاز المدمج، والإنتاج الكبير، واستهلاك الطاقة المنخفض، والتلوث المنخفض، وتكلفة منتجها أقل من تكلفة طريقة الأسيتيلين.جودة المنتج متفوقة، وحالة التآكل ليست خطيرة.لذلك، حلت طريقة الإيثيلين محل طريقة الأسيتيلين تدريجيًا بعد السبعينيات.وفقًا لإحصائيات غير كاملة، فإن حوالي 70% من VAc التي تنتجها طريقة الإيثيلين في العالم أصبحت هي السائدة في طرق إنتاج VAc.
حاليًا، تكنولوجيا إنتاج VAc الأكثر تقدمًا في العالم هي عملية Leap من BP وعملية Vantage من Celanese.بالمقارنة مع عملية الإيثيلين التقليدية ذات الطور الغازي الثابت، فقد أدت تقنيتا العمليتين هاتين إلى تحسين المفاعل والمحفز الموجود في قلب الوحدة بشكل كبير، مما أدى إلى تحسين الاقتصاد وسلامة تشغيل الوحدة.
قامت شركة Celanese بتطوير عملية Vantage جديدة ذات طبقة ثابتة لمعالجة مشكلات التوزيع غير المتساوي لطبقة المحفز والتحويل المنخفض للإيثيلين في اتجاه واحد في مفاعلات الطبقة الثابتة.ولا يزال المفاعل المستخدم في هذه العملية عبارة عن طبقة ثابتة، ولكن تم إدخال تحسينات كبيرة على نظام المحفز، كما تمت إضافة أجهزة استرداد الإيثيلين في الغاز الخلفي، للتغلب على أوجه القصور في عمليات الطبقة الثابتة التقليدية.إن إنتاجية منتج خلات الفينيل أعلى بكثير من إنتاج الأجهزة المماثلة.يستخدم محفز العملية البلاتين كعنصر نشط رئيسي، وهلام السيليكا كحامل المحفز، وسيترات الصوديوم كعامل اختزال، ومعادن مساعدة أخرى مثل العناصر الأرضية النادرة اللانثانيد مثل البراسيوديميوم والنيوديميوم.بالمقارنة مع المحفزات التقليدية، تم تحسين الانتقائية والنشاط وإنتاجية الزمكان للمحفز.
قامت شركة BP Amoco بتطوير عملية طور لغاز الإيثيلين بطبقة مميعة، والمعروفة أيضًا باسم عملية Leap Process، كما قامت ببناء وحدة بطبقة مميعة بقدرة 250 كيلو طن/السنة في هال، إنجلترا.يمكن أن يؤدي استخدام هذه العملية لإنتاج خلات الفينيل إلى تقليل تكلفة الإنتاج بنسبة 30%، كما أن العائد الزماني والمكاني للمحفز (1858-2744 جم/(لتر · ساعة-1)) أعلى بكثير من عملية الطبقة الثابتة (700 -1200 جم/(طول · ح-1)).
تستخدم عملية LeapProcess مفاعل الطبقة المميعة لأول مرة، والذي يتمتع بالمزايا التالية مقارنة بمفاعل الطبقة الثابتة:
1) في مفاعل الطبقة المميعة، يتم خلط المحفز بشكل مستمر وموحد، وبالتالي المساهمة في الانتشار الموحد للمحفز وضمان تركيز موحد للمحفز في المفاعل.
2) يمكن لمفاعل الطبقة المميعة أن يستبدل المحفز المعطل بمحفز جديد بشكل مستمر في ظل ظروف التشغيل.
3) تكون درجة حرارة تفاعل الطبقة المميعة ثابتة، مما يقلل من تعطيل المحفز بسبب ارتفاع درجة الحرارة المحلية، وبالتالي إطالة عمر خدمة المحفز.
4) تعمل طريقة إزالة الحرارة المستخدمة في مفاعل الطبقة المميعة على تبسيط هيكل المفاعل وتقليل حجمه.بمعنى آخر، يمكن استخدام تصميم مفاعل واحد للمنشآت الكيميائية واسعة النطاق، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة حجم الجهاز بشكل كبير.