વિનાઇલ એસિટેટ (VAc), જેને વિનાઇલ એસિટેટ અથવા વિનાઇલ એસિટેટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે સામાન્ય તાપમાન અને દબાણ પર રંગહીન પારદર્શક પ્રવાહી છે, જેનું મોલેક્યુલર ફોર્મ્યુલા C4H6O2 અને સંબંધિત મોલેક્યુલર વજન 86.9 છે. VAc, વિશ્વમાં સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતા ઔદ્યોગિક કાર્બનિક કાચા માલમાંના એક તરીકે, સ્વ-પોલિમરાઇઝેશન અથવા અન્ય મોનોમર્સ સાથે કોપોલિમરાઇઝેશન દ્વારા પોલીવિનાઇલ એસિટેટ રેઝિન (PVAc), પોલીવિનાઇલ આલ્કોહોલ (PVA), અને પોલીએક્રીલોનિટ્રાઇલ (PAN) જેવા ડેરિવેટિવ્ઝ ઉત્પન્ન કરી શકે છે. આ ડેરિવેટિવ્ઝનો ઉપયોગ બાંધકામ, કાપડ, મશીનરી, દવા અને માટી સુધારકોમાં વ્યાપકપણે થાય છે. તાજેતરના વર્ષોમાં ટર્મિનલ ઉદ્યોગના ઝડપી વિકાસને કારણે, વિનાઇલ એસિટેટનું ઉત્પાદન વર્ષ-દર-વર્ષે વધવાનું વલણ દર્શાવે છે, જેમાં 2018 માં વિનાઇલ એસિટેટનું કુલ ઉત્પાદન 1970kt સુધી પહોંચ્યું છે. હાલમાં, કાચા માલ અને પ્રક્રિયાઓના પ્રભાવને કારણે, વિનાઇલ એસિટેટના ઉત્પાદન માર્ગોમાં મુખ્યત્વે એસિટિલિન પદ્ધતિ અને ઇથિલિન પદ્ધતિનો સમાવેશ થાય છે.
૧, એસીટીલીન પ્રક્રિયા
૧૯૧૨ માં, કેનેડિયન એફ. ક્લાટે, સૌપ્રથમ ૬૦ થી ૧૦૦ ℃ તાપમાને વાતાવરણીય દબાણ હેઠળ વધારાના એસિટિલિન અને એસિટિક એસિડનો ઉપયોગ કરીને અને ઉત્પ્રેરક તરીકે પારાના ક્ષારનો ઉપયોગ કરીને વિનાઇલ એસિટેટ શોધ્યું. ૧૯૨૧ માં, જર્મન CEI કંપનીએ એસિટિલિન અને એસિટિક એસિડમાંથી વિનાઇલ એસિટેટના બાષ્પ તબક્કાના સંશ્લેષણ માટે એક તકનીક વિકસાવી. ત્યારથી, વિવિધ દેશોના સંશોધકોએ એસિટિલિનમાંથી વિનાઇલ એસિટેટના સંશ્લેષણ માટે પ્રક્રિયા અને પરિસ્થિતિઓને સતત ઑપ્ટિમાઇઝ કરી છે. ૧૯૨૮ માં, જર્મનીની હોચસ્ટ કંપનીએ ૧૨ કેટી/એક વિનાઇલ એસિટેટ ઉત્પાદન એકમની સ્થાપના કરી, જેનાથી વિનાઇલ એસિટેટનું ઔદ્યોગિક રીતે મોટા પાયે ઉત્પાદન થયું. એસિટિલિન પદ્ધતિ દ્વારા વિનાઇલ એસિટેટનું ઉત્પાદન કરવા માટેનું સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
મુખ્ય પ્રતિક્રિયા:

આડઅસરો:

એસિટિલિન પદ્ધતિને પ્રવાહી તબક્કા પદ્ધતિ અને ગેસ તબક્કા પદ્ધતિમાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે.
એસિટિલિન લિક્વિડ ફેઝ પદ્ધતિની રિએક્ટન્ટ ફેઝ સ્થિતિ પ્રવાહી હોય છે, અને રિએક્ટર એક રિએક્શન ટાંકી હોય છે જેમાં હલાવવાનું ઉપકરણ હોય છે. ઓછી પસંદગી અને ઘણા ઉપ-ઉત્પાદનો જેવી પ્રવાહી ફેઝ પદ્ધતિની ખામીઓને કારણે, હાલમાં આ પદ્ધતિને એસિટિલિન ગેસ ફેઝ પદ્ધતિ દ્વારા બદલવામાં આવી છે.
એસિટિલિન ગેસ તૈયારીના વિવિધ સ્ત્રોતો અનુસાર, એસિટિલિન ગેસ તબક્કા પદ્ધતિને કુદરતી ગેસ એસિટિલિન બોર્ડેન પદ્ધતિ અને કાર્બાઇડ એસિટિલિન વેકર પદ્ધતિમાં વિભાજિત કરી શકાય છે.
બોર્ડેન પ્રક્રિયામાં એસિટિક એસિડનો ઉપયોગ શોષક તરીકે થાય છે, જે એસિટિલિનના ઉપયોગ દરમાં ઘણો સુધારો કરે છે. જો કે, આ પ્રક્રિયા માર્ગ તકનીકી રીતે મુશ્કેલ છે અને તેના માટે ઊંચા ખર્ચની જરૂર પડે છે, તેથી કુદરતી ગેસ સંસાધનોથી સમૃદ્ધ વિસ્તારોમાં આ પદ્ધતિનો ફાયદો છે.
વેકર પ્રક્રિયામાં કેલ્શિયમ કાર્બાઇડમાંથી ઉત્પાદિત એસિટિલિન અને એસિટિક એસિડનો કાચા માલ તરીકે ઉપયોગ થાય છે, જેમાં સક્રિય કાર્બન વાહક તરીકે અને ઝીંક એસિટેટ સક્રિય ઘટક તરીકે હોય તેવા ઉત્પ્રેરકનો ઉપયોગ થાય છે, જેથી વાતાવરણીય દબાણ અને 170~230 ℃ પ્રતિક્રિયા તાપમાન હેઠળ VAc નું સંશ્લેષણ થાય. પ્રક્રિયા તકનીક પ્રમાણમાં સરળ છે અને તેનો ઉત્પાદન ખર્ચ ઓછો છે, પરંતુ ઉત્પ્રેરક સક્રિય ઘટકોનું સરળતાથી નુકસાન, નબળી સ્થિરતા, ઉચ્ચ ઉર્જા વપરાશ અને મોટા પ્રમાણમાં પ્રદૂષણ જેવી ખામીઓ છે.
2, ઇથિલિન પ્રક્રિયા
ઇથિલિન, ઓક્સિજન અને ગ્લેશિયલ એસિટિક એસિડ એ ત્રણ કાચા માલ છે જેનો ઉપયોગ વિનાઇલ એસિટેટ પ્રક્રિયાના ઇથિલિન સંશ્લેષણમાં થાય છે. ઉત્પ્રેરકનો મુખ્ય સક્રિય ઘટક સામાન્ય રીતે આઠમા જૂથનો ઉમદા ધાતુ તત્વ હોય છે, જે ચોક્કસ પ્રતિક્રિયા તાપમાન અને દબાણ પર પ્રતિક્રિયા આપે છે. અનુગામી પ્રક્રિયા પછી, લક્ષ્ય ઉત્પાદન વિનાઇલ એસિટેટ આખરે પ્રાપ્ત થાય છે. પ્રતિક્રિયા સમીકરણ નીચે મુજબ છે:
મુખ્ય પ્રતિક્રિયા:

આડઅસરો:

ઇથિલિન વરાળ તબક્કાની પ્રક્રિયા સૌપ્રથમ બેયર કોર્પોરેશન દ્વારા વિકસાવવામાં આવી હતી અને 1968 માં વિનાઇલ એસિટેટના ઉત્પાદન માટે ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનમાં મૂકવામાં આવી હતી. જર્મનીમાં હર્સ્ટ અને બેયર કોર્પોરેશન અને યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં નેશનલ ડિસ્ટિલર્સ કોર્પોરેશનમાં ઉત્પાદન લાઇનની સ્થાપના અનુક્રમે કરવામાં આવી હતી. તે મુખ્યત્વે પેલેડિયમ અથવા સોનું છે જે એસિડ પ્રતિરોધક સપોર્ટ પર લોડ થાય છે, જેમ કે 4-5 મીમીની ત્રિજ્યાવાળા સિલિકા જેલ મણકા, અને ચોક્કસ માત્રામાં પોટેશિયમ એસિટેટનો ઉમેરો, જે ઉત્પ્રેરકની પ્રવૃત્તિ અને પસંદગીને સુધારી શકે છે. ઇથિલિન વરાળ તબક્કા USI પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને વિનાઇલ એસિટેટના સંશ્લેષણ માટેની પ્રક્રિયા બેયર પદ્ધતિ જેવી જ છે, અને તેને બે ભાગોમાં વહેંચવામાં આવી છે: સંશ્લેષણ અને નિસ્યંદન. USI પ્રક્રિયાએ 1969 માં ઔદ્યોગિક એપ્લિકેશન પ્રાપ્ત કરી. ઉત્પ્રેરકના સક્રિય ઘટકો મુખ્યત્વે પેલેડિયમ અને પ્લેટિનમ છે, અને સહાયક એજન્ટ પોટેશિયમ એસિટેટ છે, જે એલ્યુમિના વાહક પર સપોર્ટેડ છે. પ્રતિક્રિયા પરિસ્થિતિઓ પ્રમાણમાં હળવી છે અને ઉત્પ્રેરકની સેવા જીવન લાંબી છે, પરંતુ અવકાશ-સમય ઉપજ ઓછી છે. એસિટિલિન પદ્ધતિની તુલનામાં, ઇથિલિન વરાળ તબક્કા પદ્ધતિમાં ટેકનોલોજીમાં ઘણો સુધારો થયો છે, અને ઇથિલિન પદ્ધતિમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ઉત્પ્રેરકો પ્રવૃત્તિ અને પસંદગીમાં સતત સુધારો થયો છે. જો કે, પ્રતિક્રિયા ગતિશાસ્ત્ર અને નિષ્ક્રિયકરણ પદ્ધતિનો હજુ પણ અભ્યાસ કરવાની જરૂર છે.
ઇથિલિન પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને વિનાઇલ એસિટેટનું ઉત્પાદન ઉત્પ્રેરકથી ભરેલા ટ્યુબ્યુલર ફિક્સ્ડ બેડ રિએક્ટરનો ઉપયોગ કરે છે. ફીડ ગેસ ઉપરથી રિએક્ટરમાં પ્રવેશ કરે છે, અને જ્યારે તે ઉત્પ્રેરક બેડનો સંપર્ક કરે છે, ત્યારે ઉત્પ્રેરક પ્રતિક્રિયાઓ થાય છે જે લક્ષ્ય ઉત્પાદન વિનાઇલ એસિટેટ અને થોડી માત્રામાં બાય-પ્રોડક્ટ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉત્પન્ન કરે છે. પ્રતિક્રિયાના એક્ઝોથર્મિક સ્વભાવને કારણે, પાણીના બાષ્પીભવનનો ઉપયોગ કરીને પ્રતિક્રિયા ગરમી દૂર કરવા માટે દબાણયુક્ત પાણી રિએક્ટરના શેલ બાજુમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.
એસિટિલિન પદ્ધતિની તુલનામાં, ઇથિલિન પદ્ધતિમાં કોમ્પેક્ટ ડિવાઇસ સ્ટ્રક્ચર, મોટા આઉટપુટ, ઓછી ઉર્જા વપરાશ અને ઓછા પ્રદૂષણની લાક્ષણિકતાઓ છે, અને તેની ઉત્પાદન કિંમત એસિટિલિન પદ્ધતિ કરતા ઓછી છે. ઉત્પાદનની ગુણવત્તા શ્રેષ્ઠ છે, અને કાટ લાગવાની સ્થિતિ ગંભીર નથી. તેથી, 1970 ના દાયકા પછી ઇથિલિન પદ્ધતિએ ધીમે ધીમે એસિટિલિન પદ્ધતિનું સ્થાન લીધું. અપૂર્ણ આંકડા અનુસાર, વિશ્વમાં ઇથિલિન પદ્ધતિ દ્વારા ઉત્પાદિત લગભગ 70% VAc VAc ઉત્પાદન પદ્ધતિઓનો મુખ્ય પ્રવાહ બની ગયો છે.
હાલમાં, વિશ્વની સૌથી અદ્યતન VAc ઉત્પાદન ટેકનોલોજી BP ની લીપ પ્રોસેસ અને સેલેનીઝ ની વેન્ટેજ પ્રોસેસ છે. પરંપરાગત ફિક્સ્ડ બેડ ગેસ ફેઝ ઇથિલિન પ્રક્રિયાની તુલનામાં, આ બે પ્રક્રિયા તકનીકોએ યુનિટના મૂળમાં રિએક્ટર અને ઉત્પ્રેરકમાં નોંધપાત્ર સુધારો કર્યો છે, જેનાથી યુનિટના સંચાલનની અર્થવ્યવસ્થા અને સલામતીમાં સુધારો થયો છે.
ફિક્સ્ડ બેડ રિએક્ટરમાં અસમાન ઉત્પ્રેરક બેડ વિતરણ અને ઓછા ઇથિલિન વન-વે કન્વર્ઝનની સમસ્યાઓને ઉકેલવા માટે સેલેનીઝે એક નવી ફિક્સ્ડ બેડ વેન્ટેજ પ્રક્રિયા વિકસાવી છે. આ પ્રક્રિયામાં વપરાતું રિએક્ટર હજુ પણ ફિક્સ્ડ બેડ છે, પરંતુ ઉત્પ્રેરક સિસ્ટમમાં નોંધપાત્ર સુધારા કરવામાં આવ્યા છે, અને પરંપરાગત ફિક્સ્ડ બેડ પ્રક્રિયાઓની ખામીઓને દૂર કરીને, પૂંછડી ગેસમાં ઇથિલિન પુનઃપ્રાપ્તિ ઉપકરણો ઉમેરવામાં આવ્યા છે. ઉત્પાદન વિનાઇલ એસિટેટની ઉપજ સમાન ઉપકરણો કરતા નોંધપાત્ર રીતે વધારે છે. પ્રક્રિયા ઉત્પ્રેરક મુખ્ય સક્રિય ઘટક તરીકે પ્લેટિનમ, ઉત્પ્રેરક વાહક તરીકે સિલિકા જેલ, ઘટાડતા એજન્ટ તરીકે સોડિયમ સાઇટ્રેટ અને અન્ય સહાયક ધાતુઓ જેમ કે લેન્થેનાઇડ દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો જેમ કે પ્રાસોડીમિયમ અને નિયોડીમિયમનો ઉપયોગ કરે છે. પરંપરાગત ઉત્પ્રેરકોની તુલનામાં, ઉત્પ્રેરકની પસંદગી, પ્રવૃત્તિ અને અવકાશ-સમય ઉપજમાં સુધારો થાય છે.
બીપી એમોકોએ ફ્લુઇડાઇઝ્ડ બેડ ઇથિલિન ગેસ ફેઝ પ્રક્રિયા વિકસાવી છે, જેને લીપ પ્રોસેસ પ્રક્રિયા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, અને હલ, ઇંગ્લેન્ડમાં 250 કેટી/એ ફ્લુઇડાઇઝ્ડ બેડ યુનિટ બનાવ્યું છે. વિનાઇલ એસિટેટનું ઉત્પાદન કરવા માટે આ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરવાથી ઉત્પાદન ખર્ચ 30% ઘટાડી શકાય છે, અને ઉત્પ્રેરક (1858-2744 g/(L · h-1)) નું અવકાશ સમય ઉપજ નિશ્ચિત બેડ પ્રક્રિયા (700-1200 g/(L · h-1)) કરતા ઘણું વધારે છે.
લીપપ્રોસેસ પ્રક્રિયામાં પ્રથમ વખત ફ્લુઇડાઇઝ્ડ બેડ રિએક્ટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જેના ફિક્સ્ડ બેડ રિએક્ટરની તુલનામાં નીચેના ફાયદા છે:
૧) પ્રવાહીકૃત બેડ રિએક્ટરમાં, ઉત્પ્રેરક સતત અને એકસરખી રીતે મિશ્રિત થાય છે, જેનાથી પ્રમોટરના એકસમાન પ્રસારમાં ફાળો મળે છે અને રિએક્ટરમાં પ્રમોટરની એકસમાન સાંદ્રતા સુનિશ્ચિત થાય છે.
2) ફ્લુઇડાઇઝ્ડ બેડ રિએક્ટર કાર્યકારી પરિસ્થિતિઓમાં નિષ્ક્રિય ઉત્પ્રેરકને તાજા ઉત્પ્રેરકથી સતત બદલી શકે છે.
૩) પ્રવાહીકૃત પથારી પ્રતિક્રિયા તાપમાન સ્થિર રહે છે, જે સ્થાનિક ઓવરહિટીંગને કારણે ઉત્પ્રેરકના નિષ્ક્રિયકરણને ઘટાડે છે, જેનાથી ઉત્પ્રેરકનું સેવા જીવન લંબાય છે.
૪) ફ્લુઇડાઇઝ્ડ બેડ રિએક્ટરમાં વપરાતી ગરમી દૂર કરવાની પદ્ધતિ રિએક્ટરની રચનાને સરળ બનાવે છે અને તેનું કદ ઘટાડે છે. બીજા શબ્દોમાં કહીએ તો, મોટા પાયે રાસાયણિક સ્થાપનો માટે એક જ રિએક્ટર ડિઝાઇનનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, જે ઉપકરણની સ્કેલ કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે.