Вінілацэтат (VAc), таксама вядомы як вінілацэтат або вінілацэтат, — гэта бясколерная празрыстая вадкасць пры нармальнай тэмпературы і ціску з малекулярнай формулай C4H6O2 і адноснай малекулярнай масай 86,9. VAc, як адзін з найбольш шырока выкарыстоўваных прамысловай арганічнай сыравіны ў свеце, можа генераваць такія вытворныя, як полівінілацэтатная смала (PVAc), полівінілавы спірт (PVA) і поліакрыланітрыл (PAN), шляхам самапалімерызацыі або сапалімерызацыі з іншымі манамерамі. Гэтыя вытворныя шырока выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве, тэкстыльнай прамысловасці, машынабудаванні, медыцыне і ў якасці глебавых паляпшальнікаў. Дзякуючы хуткаму развіццю тэрмінальнай прамысловасці ў апошнія гады вытворчасць вінілацэтату мае тэндэнцыю да павелічэння з году ў год, прычым агульны аб'ём вытворчасці вінілацэтату дасягнуў 1970 тыс. тон у 2018 годзе. У цяперашні час, з-за ўплыву сыравіны і працэсаў, спосабы вытворчасці вінілацэтату ў асноўным ўключаюць ацэтыленавы і этыленавы метады.
1. Ацэтыленавы працэс
У 1912 годзе канадзец Ф. Клатэ ўпершыню адкрыў вінілацэтат, выкарыстоўваючы лішак ацэтылену і воцатную кіслату пры атмасферным ціску, пры тэмпературах ад 60 да 100 ℃ і выкарыстоўваючы солі ртуці ў якасці каталізатараў. У 1921 годзе нямецкая кампанія CEI распрацавала тэхналогію сінтэзу вінілацэтату з ацэтылену і воцатнай кіслаты ў паравой фазе. З таго часу даследчыкі з розных краін пастаянна аптымізуюць працэс і ўмовы сінтэзу вінілацэтату з ацэтылену. У 1928 годзе нямецкая кампанія Hoechst стварыла вытворчую ўстаноўку вінілацэтату магутнасцю 12 тыс. шт./год, рэалізуючы прамысловую буйнамаштабную вытворчасць вінілацэтату. Раўнанне для атрымання вінілацэтату ацэтыленавым метадам выглядае наступным чынам:
Асноўная рэакцыя:

Пабочныя эфекты:

Ацэтыленавы метад падзяляецца на вадкафазны і газафазны.
Рэагент у вадкафазным метадзе атрымання ацэтылену знаходзіцца ў вадкім стане, а рэактар ​​— гэта рэакцыйны бак з перамешвальнай прыладай. З-за недахопаў вадкафазнага метаду, такіх як нізкая селектыўнасць і шмат пабочных прадуктаў, у цяперашні час гэты метад быў заменены газафазным метадам атрымання ацэтылену.
У залежнасці ад розных крыніц атрымання ацэтылену, метад атрымання ацэтылену ў газавай фазе можна падзяліць на метад Бордэна з ацэтыленам у прыродным газе і метад Вакера з ацэтыленам у карбідзе.
У працэсе Бордэна ў якасці адсарбенту выкарыстоўваецца воцатная кіслата, што значна паляпшае каэфіцыент выкарыстання ацэтылену. Аднак гэты працэсны шлях тэхнічна складаны і патрабуе высокіх выдаткаў, таму ён мае перавагу ў раёнах, багатых рэсурсамі прыроднага газу.
У працэсе Вакера ў якасці сыравіны выкарыстоўваюцца ацэтылен і воцатная кіслата, атрыманыя з карбіду кальцыя, з выкарыстаннем каталізатара з актываваным вуглём у якасці носьбіта і ацэтатам цынку ў якасці актыўнага кампанента для сінтэзу VAc пры атмасферным ціску і тэмпературы рэакцыі 170~230 ℃. Тэхналогія працэсу адносна простая і мае нізкія вытворчыя выдаткі, але ёсць недахопы, такія як лёгкая страта актыўных кампанентаў каталізатара, нізкая стабільнасць, высокае спажыванне энергіі і значнае забруджванне навакольнага асяроддзя.
2. Этыленавы працэс
Этылен, кісларод і ледзяная воцатная кіслата — гэта тры сыравінныя матэрыялы, якія выкарыстоўваюцца ў працэсе сінтэзу этылену вінілацэтату. Асноўным актыўным кампанентам каталізатара звычайна з'яўляецца высакародны метал восьмай групы, які рэагуе пры пэўнай тэмпературы і ціску. Пасля наступнай апрацоўкі ў канчатковым выніку атрымліваецца мэтавы прадукт — вінілацэтат. Раўнанне рэакцыі наступнае:
Асноўная рэакцыя:

Пабочныя эфекты:

Працэс атрымання этылену ў паравой фазе быў упершыню распрацаваны карпарацыяй Bayer і ўведзены ў прамысловую вытворчасць для атрымання вінілацэтату ў 1968 годзе. Вытворчыя лініі былі створаны ў Hearst and Bayer Corporation у Германіі і National Distillers Corporation у ЗША адпаведна. У асноўным гэта паладый або золата, нанесеныя на кіслотаўстойлівыя носьбіты, такія як шарыкі з сілікагеля радыусам 4-5 мм, і даданне пэўнай колькасці ацэтату калію, што можа палепшыць актыўнасць і селектыўнасць каталізатара. Працэс сінтэзу вінілацэтату з выкарыстаннем метаду USI ў паравой фазе этылену падобны да метаду Bayer і падзелены на дзве часткі: сінтэз і дыстыляцыю. Працэс USI атрымаў прамысловае прымяненне ў 1969 годзе. Актыўнымі кампанентамі каталізатара з'яўляюцца ў асноўным паладый і плаціна, а дапаможным агентам - ацэтат калію, які нанесены на алюмініевы носьбіт. Умовы рэакцыі адносна мяккія, і каталізатар мае працяглы тэрмін службы, але выхад нізкі. У параўнанні з ацэтыленавым метадам, метад атрымання этылену ў паравой фазе значна палепшыўся ў тэхналогіях, а актыўнасць і селектыўнасць каталізатараў, якія выкарыстоўваюцца ў этыленавым метадзе, пастаянна паляпшаюцца. Аднак кінетыка рэакцыі і механізм дэактывацыі ўсё яшчэ патрабуюць вывучэння.
Для вытворчасці вінілацэтату этыленавым метадам выкарыстоўваецца трубчасты рэактар ​​з нерухомым слоем, запоўнены каталізатарам. Падаваны газ паступае ў рэактар ​​зверху, і пры кантакце з каталізатарам адбываюцца каталітычныя рэакцыі, у выніку якіх утвараецца мэтавы прадукт вінілацэтат і невялікая колькасць пабочнага прадукту — вуглякіслы газ. З-за экзатэрмічнай прыроды рэакцыі ў абалонку рэактара падаецца вада пад ціскам для адводу цяпла рэакцыі шляхам выпарэння вады.
У параўнанні з ацэтыленавым метадам, этыленавы метад мае характарыстыкі кампактнай канструкцыі прылады, вялікай прадукцыйнасці, нізкага спажывання энергіі і нізкага забруджвання навакольнага асяроддзя, а кошт прадукцыі ніжэйшы, чым у ацэтыленавага метаду. Якасць прадукцыі вышэйшая, а каразійная сітуацыя не сур'ёзная. Такім чынам, пасля 1970-х гадоў этыленавы метад паступова замяніў ацэтыленавы. Згодна з няпоўнай статыстыкай, каля 70% VAc, які вырабляецца этыленавым метадам у свеце, стаў асноўным метадам вытворчасці VAc.
У цяперашні час найбольш перадавой тэхналогіяй вытворчасці VAc у свеце з'яўляюцца працэсы Leap кампаніі BP і Vantage кампаніі Celanese. У параўнанні з традыцыйным працэсам атрымання этылену ў газавай фазе з нерухомым слоем, гэтыя дзве тэхналогіі значна палепшылі рэактар ​​і каталізатар у аснове ўстаноўкі, павысіўшы эканамічнасць і бяспеку эксплуатацыі ўстаноўкі.
Кампанія Celanese распрацавала новы працэс Vantage з нерухомым слоем каталізатара для вырашэння праблем нераўнамернага размеркавання каталізатара ў слоі і нізкай аднабаковай канверсіі этылену ў рэактарах з нерухомым слоем. Рэактар, які выкарыстоўваецца ў гэтым працэсе, па-ранейшаму з'яўляецца нерухомым слоем, але ў сістэму каталізатара былі ўнесены значныя паляпшэнні, а ў хваставы газ былі дададзены прылады для здабывання этылену, што пераадолела недахопы традыцыйных працэсаў з нерухомым слоем. Выхад вінілацэтату значна вышэйшы, чым у падобных прылад. У працэсным каталізатары ў якасці асноўнага актыўнага кампанента выкарыстоўваецца плаціна, у якасці носьбіта каталізатара — сілікагель, у якасці аднаўляльніка — цытрат натрыю і іншыя дапаможныя металы, такія як лантаніды і рэдказямельныя элементы, такія як празеадым і неадым. У параўнанні з традыцыйнымі каталізатарамі паляпшаюцца селектыўнасць, актыўнасць і прасторава-часавы выхад каталізатара.
Кампанія BP Amoco распрацавала газафазны працэс атрымання этылену ў кіпячым слоі, таксама вядомы як працэс Leap Process, і пабудавала ўстаноўку з кіпячым слоем магутнасцю 250 тыс. адзінак у год у горадзе Хал, Англія. Выкарыстанне гэтага працэсу для вытворчасці вінілацэтату можа знізіць сабекошт вытворчасці на 30%, а выхад каталізатара ў прасторы і часе (1858-2744 г/(л · г-1)) значна вышэйшы, чым у працэсе з нерухомым слоем (700-1200 г/(л · г-1)).
У працэсе LeapProcess упершыню выкарыстоўваецца рэактар ​​з псеўдазгушчаным слоем, які мае наступныя перавагі ў параўнанні з рэактарам з нерухомым слоем:
1) У рэактары з псеўдакіпяжаным слоем каталізатар бесперапынна і раўнамерна змешваецца, тым самым спрыяючы раўнамернай дыфузіі прамотара і забяспечваючы раўнамерную канцэнтрацыю прамотара ў рэактары.
2) Рэактар ​​з псеўдакіпяджаным слоем можа бесперапынна замяняць дэактываваны каталізатар свежым каталізатарам у працоўных умовах.
3) Тэмпература рэакцыі ў псеўдазгушчаным слоі пастаянная, што мінімізуе дэактывацыю каталізатара з-за лакальнага перагрэву, тым самым падаўжаючы тэрмін службы каталізатара.
4) Метад адводу цяпла, які выкарыстоўваецца ў рэактары з псеўдазмяшчальным слоем, спрашчае канструкцыю рэактара і памяншае яго аб'ём. Іншымі словамі, аднаканструктарная канструкцыя можа быць выкарыстана для буйных хімічных установак, што значна павышае эфектыўнасць маштабавання прылады.