一、冰醋酸的生產(chǎn)工藝是怎樣的？

市面銷售的冰醋酸有多種濃度規(guī)格，以99.5%濃度為例，取60克冰醋酸加入40克水，即可配置成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的冰醋酸。

二、工業(yè)上如何制乙酸

目前世界上工業(yè)乙酸乙酯主要制備方法有乙酸酯化法、乙醛縮合法、乙烯加成法和乙醇脫氫法等。傳統(tǒng)的乙酸酯化法工藝在國(guó)外被逐步淘汰，而大規(guī)模生產(chǎn)裝置主要是乙醛縮合法和乙醇脫氫法，在乙醛原料較豐富的地區(qū)萬(wàn)噸級(jí)以上的乙醛縮合法裝置得到了廣泛的應(yīng)用。乙醇脫氫法是近年開(kāi)發(fā)的新工藝，在乙醇豐富且低成本的地區(qū)得到了推廣。最新的乙酸乙酯生產(chǎn)方法是乙烯加成法，1998年在印度尼西亞邁拉庫(kù)地區(qū)采用日本昭和電工專利技術(shù)建成了50

kt/a生產(chǎn)裝置。

（1）乙酸酯化法

乙酸酯化法是傳統(tǒng)的乙酸乙酯生產(chǎn)方法，在催化劑存在下，由乙酸和乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)而得。

CH3CH2OH+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3+H2O

乙醇

乙酸

乙酸乙酯

水

反應(yīng)除去生成水，可得到高收率。該法生產(chǎn)乙酸乙酯的主要缺點(diǎn)是成本高、設(shè)備腐蝕性強(qiáng)，在國(guó)際上是屬于被淘汰的工藝路線。

（2）

乙醛縮合法

在催化劑乙醇鋁的存在下，兩個(gè)分子的乙醛自動(dòng)氧化和縮合，重排形成一分子的乙酸乙酯。

2CH3CHO→CH3COOCH2CH3

乙醛

乙酸乙酯

該方法20世紀(jì)70年代在歐美、日本等地已形成了大規(guī)模的生產(chǎn)裝置，在生產(chǎn)成本和環(huán)境保護(hù)等方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

（3）乙醇脫氫法

采用銅基催化劑使乙醇脫氫生成粗乙酸乙酯，經(jīng)高低壓蒸餾除去共沸物，得到純度為99.8%以上乙酸乙酯。

2C2H5OH→CH3COOCH2CH3+H2

乙醇

乙酸乙酯

氫

（4）

乙烯加成法

在以附載在二氧化硅等載體上的雜多酸金屬鹽或雜多酸為催化劑的存在下，乙烯氣相水合后與氣化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。

CH2CH2+CH3COOH＝CH3COOCH2CH3

乙烯

乙酸

乙酸乙酯

該反應(yīng)乙酸的單程轉(zhuǎn)化率為66%，以乙烯計(jì)乙酸乙酯的選擇性為94%。Rhone-Poulenc

、昭和電工和BP等跨國(guó)公司都開(kāi)發(fā)了該生產(chǎn)工藝。

發(fā)酵法C2H5O+O2==CH3COOH+H2O

乙烯氧化法

CH2=CH2+O2==CH3CHO

CH3CHO+O2==CH3COOH

（1）有氧發(fā)酵法：

方程式：C2H5O+O2==CH3COOH+H2O

（2）乙烯氧化法：

方程式：CH2=CH2+O2==CH3CHO，

CH3CHO+O2==CH3COOH

(3)丁烷氧化法：

2CH3CH2CH2CH3

+

5O2=4CH3COOH

+

2H2O

（4）托普索法：

低壓甲醇羰基化法以甲醇，co是由天然氣或水煤氣獲得，甲醇是重要化工原料其貨源和價(jià)格波動(dòng)較大。托普索法以單一天然氣或煤為原料。第一步：合成氣在催化劑下生成甲醇和二甲醚；第二部：甲醇和二甲醚（兩者不需提純）和co羰基化生成乙酸。也叫兩步法。

乙酸：乙酸，也叫醋酸、冰醋酸，化學(xué)式CH?COOH，是一種有機(jī)一元酸，為食醋內(nèi)酸味及刺激性氣味的來(lái)源。純的無(wú)水乙酸（冰醋酸）是無(wú)色的吸濕性液體，凝固點(diǎn)為16.7℃（62H），凝固后為無(wú)色晶體。盡管根據(jù)乙酸在水溶液中的解離能力它是一種弱酸，但是乙酸是具有腐蝕性的，其蒸汽對(duì)眼和鼻有刺激性作用。

三、乙酸的制備方法

乙酸的制備可以通過(guò)人工合成和細(xì)菌發(fā)酵兩種方法。生物合成法，即利用細(xì)菌發(fā)酵，僅占整個(gè)世界產(chǎn)量的10%，但是仍然是生產(chǎn)乙酸，尤其是醋的最重要的方法，因?yàn)楹芏鄧?guó)家的食品安全法規(guī)規(guī)定食物中的醋必須是通過(guò)生物法制備，而發(fā)酵法又分為有氧發(fā)酵法和無(wú)氧發(fā)酵法。 在氧氣充足的情況下，醋桿菌屬細(xì)菌能夠從含有酒精的食物中生產(chǎn)出乙酸。通常使用的是蘋(píng)果酒或葡萄酒混合谷物、麥芽、米或馬鈴薯?yè)v碎后發(fā)酵。由這些細(xì)菌發(fā)酵反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

C?H5OH + O? →CH?COOH + H?O

具體做法是將醋菌屬的細(xì)菌接種于稀釋后的酒精溶液并保持一定溫度，放置于一個(gè)通風(fēng)的位置，在幾個(gè)月內(nèi)就能夠經(jīng)過(guò)發(fā)酵，最后生成醋。工業(yè)生產(chǎn)醋的方法通過(guò)提供充足的氧氣使得反應(yīng)過(guò)程加快，此方法已經(jīng)被商業(yè)化生產(chǎn)采用，也被稱為“快速方法”或“德國(guó)方法”，因?yàn)槭状卧诘聡?guó)1823年應(yīng)用成功而因此得名。此方法中，發(fā)酵是在一個(gè)塞滿了木屑或木炭的塔中進(jìn)行。含有酒精的原料從塔的上方滴入，新鮮空氣從下方自然進(jìn)入或強(qiáng)制對(duì)流。強(qiáng)化的空氣量使得此過(guò)程能夠在幾個(gè)星期內(nèi)完成，大大縮短了制醋的時(shí)間。

Otto Hromatka和Heinrich Ebner在1949年首次提通過(guò)液態(tài)的細(xì)菌培養(yǎng)基制備醋。在此方法中，酒精在持續(xù)的攪拌中發(fā)酵為乙酸，空氣通過(guò)氣泡的形式被充入溶液。通過(guò)這個(gè)方法，含乙酸15%的醋能夠在兩至三天制備完成。 部分厭氧細(xì)菌，包括梭菌屬的部分成員，能夠?qū)⑻穷愔苯愚D(zhuǎn)化為乙酸而不需要乙醇作為中間體。總體反應(yīng)方程式如下：

C6H12O6==3 CH3COOH

此外，許多細(xì)菌能夠從僅含單碳的化合物中生產(chǎn)乙酸，例如甲醇，一氧化碳或二氧化碳與氫氣的混和物。

2 CO2 + 4 H2 →CH3COOH + 2 H2O

2 CO + 2 H2 →CH3COOH

梭菌屬因?yàn)橛心軌蚍磻?yīng)糖類的能力，減少了成本，這意味著這些細(xì)菌有比醋菌屬細(xì)菌的乙醇氧化法生產(chǎn)乙酸更有效率的潛力。然而，梭菌屬細(xì)菌的耐酸性不及醋菌屬細(xì)菌。耐酸性最大的梭菌屬細(xì)菌也只能生產(chǎn)不到10%的乙酸，而有的醋酸菌能夠生產(chǎn)20%的乙酸。使用醋酸屬細(xì)菌制醋仍然比使用梭菌屬細(xì)菌制備后濃縮更經(jīng)濟(jì)。所以，盡管梭菌屬的細(xì)菌早在1940年就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但它的工業(yè)應(yīng)用范圍較窄。

除了上述生物法外，工業(yè)用乙酸多采用如下方法合成： 大部分乙酸是通過(guò)甲基羰基化合成的。此反應(yīng)中，甲醇和一氧化碳反應(yīng)生成乙酸，方程式如下

CH3OH + CO →CH3COOH

這個(gè)過(guò)程是以碘代甲烷為中間體，分三個(gè)步驟完成，并且需要多金屬成分的催化劑（第二步中）

⑴ CH?OH + HI →CH?I + H?O

⑵ CH?I + CO →CH?COI

⑶ CH?COI + H?O →CH?COOH + HI

通過(guò)控制反應(yīng)條件，也可以通過(guò)同樣的反應(yīng)生成乙酸酐。因?yàn)橐谎趸己图状季浅Ｓ玫幕ぴ希约谆驶恢币詠?lái)備受青睞。早在1925年，英國(guó)塞拉尼斯公司就開(kāi)發(fā)出第一個(gè)甲基羰基化制乙酸的試點(diǎn)裝置。然而，由于缺少能耐高壓（200atm或更高）和耐腐蝕的容器，此方法的應(yīng)用一直受到限制。1963年，德國(guó)巴斯夫化學(xué)公司用鈷作催化劑，開(kāi)發(fā)出第一個(gè)適合工業(yè)生產(chǎn)乙酸的工藝。1968年，銠催化劑的大大降低了反應(yīng)難度。采用銠的羰基化合物和碘化物組成的催化劑體系，使甲醇和一氧化碳在水-乙酸的介質(zhì)中在175℃和低于3兆帕的壓力條件下反應(yīng)，即可得到乙酸產(chǎn)品。因?yàn)榇呋瘎┑幕钚院瓦x擇性都比較高，所以反應(yīng)的副產(chǎn)物很少。甲醇低壓羰基化法制乙酸，具有原料價(jià)廉，操作條件緩和，乙酸產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好和工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，但反應(yīng)介質(zhì)有嚴(yán)重的腐蝕性，需要使用耐腐蝕的特殊材質(zhì)。1970年，美國(guó)孟山都公司建造了采用此工藝的裝置，因此銠催化甲基羰基化制乙酸逐漸成為支配性的孟山都法。90年代后期，英國(guó)石油成功的將Cativa催化法商業(yè)化，此方法采用釕催化劑，使用（[Ir(CO)?I?]），它比孟山都法更加綠色也有更高的效率。 在孟山都法商業(yè)生產(chǎn)之前，大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。盡管不能與甲基羰基化相比，此法仍然是第二種工業(yè)制乙酸的方法，反應(yīng)方程式如下：

2CH?CHO+O?→2CH?COOH

乙醛可以通過(guò)氧化丁烷或輕石腦油制得，也可以通過(guò)乙烯水合后生成。 采用正丁烷為原料，以乙酸為溶劑，在170℃-180℃，5.5兆帕和乙酸鈷催化劑存在下，用空氣為氧化劑進(jìn)行氧化。同時(shí)此方法也可采用液化石油氣或輕質(zhì)油為原料。此方法原料成本低，但工藝流程較長(zhǎng)，腐蝕嚴(yán)重，乙酸收率不高，僅限于廉價(jià)異丁烷或液化石油氣原料來(lái)源易得的地區(qū)采用。

2 C?H?? + 5 O? →4 CH?COOH + 2 H?O

此反應(yīng)可以在能使丁烷保持液態(tài)的最高溫度和壓力下進(jìn)行，副產(chǎn)物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因?yàn)椴糠指碑a(chǎn)物也有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以可以調(diào)整反應(yīng)條件使得副產(chǎn)物更多的生成，不過(guò)分離乙酸和副產(chǎn)物使得反應(yīng)的成本增加。

在類似條件下，使用上述催化劑，乙醛能被空氣中的氧氣氧化生成乙酸：

2 CH?CHO + O? →2 CH?COOH

也能被 氫氧化銅懸濁液氧化：

2Cu(OH)?+CH?CHO→CH?COOH+Cu?O↓+2H?O

使用新式催化劑，此反應(yīng)能獲得95%以上的乙酸產(chǎn)率。主要的副產(chǎn)物為乙酸乙酯，甲酸和甲醛。因?yàn)楦碑a(chǎn)物的沸點(diǎn)都比乙酸低，所以很容易通過(guò)蒸餾除去。 塞拉尼斯公司也是世界上最大的醋酸生產(chǎn)商之一。1978年，赫斯特-塞拉尼斯公司（現(xiàn)塞拉尼斯公司）在美國(guó)得州克萊爾湖工業(yè)化投運(yùn)了孟山都法醋酸裝置。1980年，塞拉尼斯公司推出AOPlus法（酸優(yōu)化法）技術(shù)專利，大大改進(jìn)了孟山都工藝。

AOPlus工藝通過(guò)加入高濃度無(wú)機(jī)碘（主要是碘化鋰）以提高銠催化劑的穩(wěn)定性，加入碘化鋰和碘甲烷后，反應(yīng)器中水濃度降低至4%～5%，但羰基化反應(yīng)速率仍保持很高水平，從而極大地降低了裝置的分離費(fèi)用。催化劑組成的改變使反應(yīng)器在低水濃度（4%～5%）下運(yùn)行，提高了羰基化反應(yīng)產(chǎn)率和分離提純能力。 乙酸是大宗化工產(chǎn)品，是最重要的有機(jī)酸之一。主要可用于生產(chǎn)乙酸乙烯、乙酐、乙酸酯和乙酸纖維素等。聚乙酸乙烯酯可用來(lái)制備薄膜和粘合劑，也是合成纖維維綸的原料。乙酸纖維蘇可制造人造絲和電影膠片。乙酸酯是優(yōu)良的溶劑，廣泛用于尤其工業(yè)。乙酸還可用來(lái)合成乙酐、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、鹵代乙酸等，也可制造藥物如阿司匹林、還可以用于生產(chǎn)乙酸鹽等。在農(nóng)藥、醫(yī)藥和染料、照相藥品制造、織物印染和橡膠工業(yè)中都有廣泛應(yīng)用。

在食品工業(yè)中，乙酸用作酸化劑，增香劑和香料。制造食醋時(shí)，用水將乙酸稀釋至4～5%濃度，添加各種調(diào)味劑而得食用醋。作為酸味劑，使用時(shí)適當(dāng)稀釋，可用于調(diào)飲料、罐頭等，如制作蕃茄、蘆筍、嬰兒食品、沙丁魚(yú)、魷魚(yú)等罐頭，可制作軟飲料，冷飲、糖果、焙烤食品、布丁類、膠媒糖、調(diào)味品等。

乙酸具有防腐劑的作用。1.5%就有明顯的抑菌作作用。在3%范圍以內(nèi)，可避免霉斑引起的肉色變綠變黑。

設(shè)需要冰乙酸為x克，則，x=1*0.5*60.05=30.025克。給出的條件中缺少一個(gè)冰乙酸的密度。如果按密度1.049計(jì)算，體積=30.025/1.049≈28.62毫升。如果密度按1計(jì)算，那體積就是30.025毫升。

純醋酸 密度為1.05g/cm3 1mol/L 的乙酸 500ml需要的乙酸摩爾數(shù)是：

1mol*500ml/1000ml=0.5mol ；

需要的乙酸體積是：

(0.5mol*60.05g/mol)/(1.05g/ml)=30.025ml/1.05=28.5952ml。

乙酸的酸性

乙酸的羧基氫原子能夠部分電離變?yōu)闅潆x子（質(zhì)子）而釋放出來(lái)，導(dǎo)致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系數(shù)為4.8，pKa=4.75（25℃），濃度為1mol/L的醋酸溶液（類似于家用醋的濃度）的pH為2.4，也就是說(shuō)僅有0.4%的醋酸分子是解離的。

乙酸能發(fā)生普通羧酸的典型化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)可以還原生成乙醇，通過(guò)親核取代機(jī)理生成乙酰氯，也可以雙分子脫水生成酸酐。

以上內(nèi)容參考：百度百科-乙酸

標(biāo)簽：乙酸制備方法