وینیل استات (VAc) که با نام های وینیل استات یا وینیل استات نیز شناخته می شود، یک مایع شفاف بی رنگ در دما و فشار معمولی، با فرمول مولکولی C4H6O2 و وزن مولکولی نسبی 86.9 است.VAc به عنوان یکی از پرکاربردترین مواد خام آلی صنعتی در جهان، می تواند مشتقاتی مانند رزین پلی وینیل استات (PVAc)، پلی وینیل الکل (PVA) و پلی اکریلونیتریل (PAN) را از طریق خود پلیمریزاسیون یا کوپلیمریزاسیون با سایر مونومرها تولید کند.این مشتقات به طور گسترده در ساخت و ساز، منسوجات، ماشین آلات، پزشکی و بهبود خاک استفاده می شود.با توجه به توسعه سریع صنعت پایانه در سال های اخیر، تولید وینیل استات سال به سال روند افزایشی را نشان داده است، به طوری که مجموع تولید وینیل استات در سال 2018 به 1970 کیلو گرم رسید. در حال حاضر، به دلیل تاثیر مواد اولیه و فرآیندها، مسیرهای تولید وینیل استات عمدتاً شامل روش استیلن و روش اتیلن است.
1- فرآیند استیلن
در سال 1912، F. Klatte، یک کانادایی، برای اولین بار وینیل استات را با استفاده از استیلن اضافی و اسید استیک تحت فشار اتمسفر، در دمای 60 تا 100 درجه سانتیگراد، و با استفاده از نمک های جیوه به عنوان کاتالیزور، کشف کرد.در سال 1921، شرکت آلمانی CEI فناوری سنتز فاز بخار وینیل استات از استیلن و اسید استیک را توسعه داد.از آن زمان، محققان کشورهای مختلف به طور مداوم فرآیند و شرایط سنتز وینیل استات از استیلن را بهینه کرده اند.در سال 1928، شرکت Hoechst آلمان یک واحد تولید وینیل استات 12 تن در هر واحد را تأسیس کرد و تولید صنعتی وینیل استات در مقیاس بزرگ را تحقق بخشید.معادله تولید وینیل استات به روش استیلن به شرح زیر است:
واکنش اصلی:

اثرات جانبی:

روش استیلن به روش فاز مایع و روش فاز گاز تقسیم می شود.
حالت فاز واکنش دهنده روش فاز مایع استیلن مایع است و راکتور یک مخزن واکنش با دستگاه همزن است.با توجه به نواقص روش فاز مایع مانند گزینش پذیری کم و محصولات جانبی زیاد، در حال حاضر روش فاز گاز استیلن جایگزین این روش شده است.
با توجه به منابع مختلف تهیه گاز استیلن، روش فاز گاز استیلن را می توان به روش بوردن استیلن گاز طبیعی و روش واکر استیلن کاربید تقسیم کرد.
فرآیند بوردن از اسید استیک به عنوان جاذب استفاده می کند که میزان استفاده از استیلن را تا حد زیادی بهبود می بخشد.با این حال، این مسیر فرآیند از نظر فنی دشوار است و نیاز به هزینه های بالایی دارد، بنابراین این روش در مناطق غنی از منابع گاز طبیعی مزیت را به خود اختصاص می دهد.
فرآیند واکر از استیلن و اسید استیک تولید شده از کاربید کلسیم به عنوان مواد خام، با استفاده از یک کاتالیزور با کربن فعال به عنوان حامل و استات روی به عنوان جزء فعال، برای سنتز VAc تحت فشار اتمسفر و دمای واکنش 170 تا 230 درجه سانتیگراد استفاده می کند.تکنولوژی فرآیند نسبتا ساده است و هزینه های تولید پایینی دارد، اما کاستی هایی مانند از دست دادن آسان اجزای فعال کاتالیزور، پایداری ضعیف، مصرف انرژی بالا و آلودگی زیاد وجود دارد.
2- فرآیند اتیلن
اتیلن، اکسیژن و اسید استیک یخچالی سه ماده خام مورد استفاده در سنتز اتیلن فرآیند وینیل استات هستند.جزء فعال اصلی کاتالیزور معمولاً عنصر فلز نجیب گروه هشتم است که در دما و فشار واکنش معینی واکنش نشان می دهد.پس از پردازش بعدی، محصول مورد نظر وینیل استات در نهایت به دست می آید.معادله واکنش به صورت زیر است:
واکنش اصلی:

اثرات جانبی:

فرآیند فاز بخار اتیلن برای اولین بار توسط شرکت بایر توسعه یافت و در سال 1968 برای تولید وینیل استات وارد تولید صنعتی شد.این عمدتا پالادیوم یا طلا است که بر روی پایه های مقاوم در برابر اسید مانند مهره های سیلیکاژل با شعاع 4-5 میلی متر و افزودن مقدار مشخصی استات پتاسیم قرار می گیرد که می تواند فعالیت و انتخاب کاتالیزور را بهبود بخشد.فرآیند سنتز وینیل استات با استفاده از روش USI فاز بخار اتیلن مشابه روش بایر است و به دو بخش سنتز و تقطیر تقسیم می شود.فرآیند USI در سال 1969 کاربرد صنعتی پیدا کرد. اجزای فعال کاتالیزور عمدتاً پالادیوم و پلاتین هستند و عامل کمکی آن استات پتاسیم است که بر روی یک حامل آلومینا پشتیبانی می شود.شرایط واکنش نسبتا ملایم است و کاتالیزور عمر طولانی دارد، اما بازده فضا-زمان کم است.در مقایسه با روش استیلن، روش فاز بخار اتیلن در فن آوری بسیار بهبود یافته است و کاتالیزورهای مورد استفاده در روش اتیلن به طور مداوم در فعالیت و گزینش پذیری بهبود یافته اند.با این حال، سینتیک واکنش و مکانیسم غیرفعال سازی هنوز نیاز به بررسی دارند.
تولید وینیل استات با استفاده از روش اتیلن از یک راکتور با بستر ثابت لوله ای پر شده با کاتالیزور استفاده می کند.گاز تغذیه از بالا وارد راکتور می شود و هنگامی که با بستر کاتالیست تماس می گیرد، واکنش های کاتالیزوری برای تولید محصول مورد نظر وینیل استات و مقدار کمی دی اکسید کربن محصول جانبی رخ می دهد.به دلیل ماهیت گرمازایی واکنش، آب تحت فشار به سمت پوسته راکتور وارد می شود تا با استفاده از تبخیر آب، گرمای واکنش را حذف کند.
در مقایسه با روش استیلن، روش اتیلن دارای ویژگی های ساختار دستگاه فشرده، خروجی زیاد، مصرف انرژی کم و آلودگی کم است و هزینه محصول آن کمتر از روش استیلن است.کیفیت محصول برتر است و وضعیت خوردگی جدی نیست.بنابراین روش اتیلن پس از دهه 1970 به تدریج جایگزین روش استیلن شد.طبق آمار ناقص، حدود 70 درصد VAc تولید شده به روش اتیلن در جهان به جریان اصلی روش های تولید VAc تبدیل شده است.
در حال حاضر، پیشرفته ترین فناوری تولید VAc در جهان، فرآیند Leap Process BP و Process Vantage Celanese است.در مقایسه با فرآیند سنتی اتیلن فاز گاز بستر ثابت، این دو فناوری فرآیند به طور قابل توجهی راکتور و کاتالیزور در هسته واحد را بهبود بخشیده اند و اقتصاد و ایمنی عملکرد واحد را بهبود می بخشند.
Celanese برای رفع مشکلات توزیع ناهموار بستر کاتالیزور و تبدیل یک طرفه اتیلن کم در راکتورهای بستر ثابت، یک فرآیند برتر بستر ثابت جدید ایجاد کرده است.راکتور مورد استفاده در این فرآیند هنوز یک بستر ثابت است، اما پیشرفت های قابل توجهی در سیستم کاتالیزور انجام شده است و دستگاه های بازیابی اتیلن در گاز دم اضافه شده است که بر کاستی های فرآیندهای بستر ثابت سنتی غلبه کرده است.بازده محصول وینیل استات به طور قابل توجهی بالاتر از دستگاه های مشابه است.کاتالیزور فرآیند از پلاتین به عنوان جزء فعال اصلی، ژل سیلیکا به عنوان حامل کاتالیزور، سیترات سدیم به عنوان عامل احیاکننده و سایر فلزات کمکی مانند عناصر خاکی کمیاب لانتانید مانند پرازئودیمیم و نئودیمیم استفاده می کند.در مقایسه با کاتالیزورهای سنتی، گزینش پذیری، فعالیت و بازده فضا-زمان کاتالیزور بهبود یافته است.
شرکت BP Amoco یک فرآیند فاز گاز اتیلن بستر سیال را توسعه داده است که به نام فرآیند جهش نیز شناخته می شود و یک واحد بستر سیال 250 kt/a در هال انگلستان ساخته است.استفاده از این فرآیند برای تولید وینیل استات می تواند هزینه تولید را تا 30 درصد کاهش دهد و بازده فضای زمانی کاتالیزور (1858-2744 g/(L · h-1)) بسیار بیشتر از فرآیند بستر ثابت (700) است. -1200 گرم/(L · h-1)).
فرآیند LeapProcess برای اولین بار از یک راکتور بستر سیال استفاده می کند که دارای مزایای زیر در مقایسه با راکتور بستر ثابت است:
1) در یک راکتور بستر سیال، کاتالیزور به طور پیوسته و یکنواخت مخلوط می شود، در نتیجه به انتشار یکنواخت پروموتر و اطمینان از غلظت یکنواخت پروموتر در راکتور کمک می کند.
2) راکتور بستر سیال می تواند به طور مداوم کاتالیزور غیرفعال شده را با کاتالیزور تازه تحت شرایط عملیاتی جایگزین کند.
3) دمای واکنش بستر سیال ثابت است، غیرفعال شدن کاتالیزور به دلیل گرمای بیش از حد موضعی را به حداقل می رساند و در نتیجه عمر مفید کاتالیزور را افزایش می دهد.
4) روش حذف حرارت مورد استفاده در راکتور بستر سیال، ساختار راکتور را ساده کرده و حجم آن را کاهش می دهد.به عبارت دیگر، می توان از یک طرح راکتور واحد برای تاسیسات شیمیایی در مقیاس بزرگ استفاده کرد که به طور قابل توجهی کارایی مقیاس دستگاه را بهبود می بخشد.