Как компании зарабатывают деньги. Производство винилацетата

ООО «Ставролен». Фото ПАО «ЛУКОЙЛ»
Следующий продукт ПАО «Казаньоргсинтез», о котором будем трещать, называется по-русски сэвилен, или EVA по-басурмански. Чтобы его произвести в Казани татарстанским химикам потребуется сырьё, которое производится не здесь. Для производства сэвилена потребуется продукт под названием винилацетат — дитя южных ставропольских степей. Винилацетат производится компанией «ЛУКОЙЛ» на предприятии ООО «Ставролен» в городе Будённовск.
Винилацетат — виниловый эфир уксусной кислоты, химическая формула CH3COOCHCH2. Винилацетат получают двумя способами: из ацетилена и уксусной кислоты в присутствии цинк-ацетатного катализатора или синтезом из этилена и уксусной кислоты. «ЛУКОЙЛ» использует второй метод.
Этилен на «Ставролене» свой собственный, с установки пиролиза — из этилена здесь получают не только винилацетат, но и привычный полиэтилен.
Уксусная кислота всем нам знакома — кулинарный уксус как раз её содержит. Кулинарный уксус получают уксуснокислым брожением растительного сырья (виноградного или яблочного сусла) — получается слабый раствор уксусной кислоты, который можно бахнуть в салат. В химической промышленности уксусную кислоту получают гораздо дешевле — присоединением оксида углерода к метанолу.
Если вы почитаете мою статью про производство метанола, то вспомните, что сам метанол тоже получают из оксида углерода, а его в свою очередь — из природного газа. Таким образом, уксусная кислота в химической промышленности стоит на сырьевой основе, качаемой из недр Родины. Природного газа у нас в стране гораздо больше, чем яблок и винограда — поэтому так получается гораздо дешевле.
Конечно, пищевой уксус тоже иногда получают из такой вот синтетической уксусной кислоты, хорошо её очистив от побочных продуктов реакций — я напоминаю, что все молекулы уксусной кислоты одинаковы вне зависимости от происхождения. Людям тем не менее больше нравится винный или яблочный — у них прикольный цвет и дополнительные ароматы.
Доев салат, возвращаемся к промышленности. Примерно 80% уксусной кислоты в России производится компанией «Еврохим» здесь же в Ставропольском крае — на предприятии «Невинномысский Азот». Очень удобно, не нужно далеко гонять цистерны из под кислоты.
Также в реакцию подаётся кислород. Его тоже производят на самом предприятии «Ставролен» — производство типовое и довольно компактное. Как производят кислород можно почитать в другой моей статье.
Разобравшись с сырьём, приступим к производству.

Винилацетат — прозрачная жидкость с приятным фруктовым запахом. Много не нюхайте — он немного токсичен
Технологический процесс синтеза винилацетата из этилена, уксусной кислоты и кислорода осуществляется в трубчатом реакторе, трубное пространство которого заполняется специальным катализатором. Катализатор — 0,1-2,0% золота и палладия, нанесенного на оксиды алюминия, кремния или др. 
Процесс парофазный, в реактор поступает циркуляционный газ — этилен, насыщенный уксусной кислотой. Предварительно эта смесь нагревается до температуры реакции в пароперегревателе. Через специальную форсунку в газовую смесь после пароперегревателя перед реактором подается кислород.
Процесс проводят на стационарном твердом катализаторе при 140-200°С и давлении 8 атм. Температура повышается постепенно, по мере падения активности катализатора, который служит пару лет.
Одновременно с основной реакцией образования винилацетата идет побочная реакция образования углекислого газа (примерно 8,5% этилена переходит в углекислый газ), а также в значительно меньшей степени побочные реакции образования метилацетата, этилацетата, ацетальдегида, диацетата и другой гадости.
Углекислый газ абсорбируется из потока циркуляционного газа, направляемого на абсорбцию, водным раствором поташа K2CO3. При этом получается калийный аналог соды — гидрокарбонат калия KHCO3. У него есть прикладные применения — сухое огнетушение, регулятор кислотности почв и т.д. При этом среди продуктов «Ставролена» гидрокарбоната калия нет, так что скорее всего его раствор просто разлагают нагреванием — получают углекислый газ (в атмосферу) и исходный раствор поташа, рециркулируемый на абсорбцию.
Выделение винилацетата-сырца, непрореагировавшей уксусной кислоты и других жидких продуктов происходит путем охлаждения в теплообменниках и конденсацией продуктов в колонне, орошаемой уксусной кислотой, поступающей из отделения ректификации винилацетата.
В контуры выделения продукта подаётся гидрохинон C6H4(OH)2 — его добавляют для предотвращения полимеризации продукта. Полимеризация винилацетата даёт нам поливинилацетат, то есть ПВА, который замечательно приклеивается к стенкам трубопроводов. Это доставляет немало радостных минут аппаратчикам, отдирающим его от оборудования во время капремонтов.
Полученный винилацетат-сырец подвергается ректификации. В результате процесса ректификации получаются товарный винилацетат-ректификат, возвратная (регенерированная) уксусная кислота и ряд отходов, которые утилизируются в процессе сжигания на установке термического обезвреживания.
Готовый винилацетат наливают в железнодорожные танк-контейнеры по 20 тонн или автоцистерны.

Михалыч и соратники дефилируют в свежих стильных фуфайках. Фото ПАО «ЛУКОЙЛ»
Теперь о цифрах. В России производителями винилацетата являются всего 2 компании: ООО «Ставролен» («Лукойл») и ОАО «Невинномысский Азот» (МХК «Еврохим»).
Мощности «Ставролена» по винилацетату составляют 50 тыс. тонн/год. «Невинномысский Азот» является производителем уксусной кислоты для «Ставролена» и собственного производства винилацетата, но на предприятии применяют ацетиленовый метод. Мощность — около 18 тыс. тонн/год.
Основной сферой применения винилацетата в мире являются производства поливинилацетата и поливинилового спирта, которые потребляют около 89% от всего объема производства.
В мире мощности предприятий по производству винилацетата загружены сегодня на 90%. В 2015 году мировой объем производства продукта превысил 7,2 млн тонн. Основные производители мирового рынка винилацетата мономера — Celanese (США), Sinopec Corp. (Китай), Lyondell Basell (США), Dow Chemical (США), DuPont (США), Ineos (Великобритания) и International Vinyl Acetate Co (IVAC).