醋酸的工業(yè)制法
作者:化工綜合網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2024-09-07分類:聚合物瀏覽:89
一、醋酸的工業(yè)制法
發(fā)酵法
發(fā)酵法是乙酸最原始的制造方法。
這種方法采用含糖類物質(zhì)的植物果實(shí)發(fā)酵制乙醇,乙醇經(jīng)過發(fā)酵氧化成乙醛,再將乙醛進(jìn)一步氧化制得乙酸。
食用的醋就是用這種方法制成的。
乙醇氧化法
由乙醇在有催化劑的條件下和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)制得.
C2H5OH + O2 CH3COOH + H2O
乙醛氧化法
由乙醛在有催化劑的條件下(催化劑為乙酸錳:(CH3COO)2Mn)和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)制得.
2CH3CHO + O2 2CH3COOH
乙烯氧化法
由乙烯在催化劑(所用催化劑為氯化鈀:PdCl2、氯化銅:CuCl2和乙酸錳:(CH3COO)2Mn)存在的條件下,與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成.此反應(yīng)可以看作先將乙烯氧化成乙醛,再通過乙醛氧化法制得。
丁烷氧化法
丁烷氧化法又稱為直接氧化法,這是用丁烷為主要原料,通過空氣氧化而制得乙酸的一種方法,也是主要的乙酸合成方法。
2CH3CH2CH2CH3 + 5O2 4CH3COOH + 2H2O
其他方法
除上述方法之外,還有許多制取乙酸的方法和途徑。
用途:乙酸是一種重要的有機(jī)化工原料,用途十分廣泛。
可以作溶劑(如噴漆溶劑);
制造乙酸鹽(醋酸鹽);
合成乙酸乙酯以及進(jìn)一步合成乙酰乙酸乙酯;
合成纖維(如維綸等);
生產(chǎn)醋酸纖維;
制造香料、染料、醫(yī)藥、農(nóng)藥等。
二、冰醋酸溶液是什么
冰醋酸就是醋酸,因?yàn)榇姿岬娜埸c(diǎn)是幾攝氏度左右吧,很容易凝固,所以純醋酸一般就說冰醋酸,溶液就是醋酸的水溶液了。
三、乙酸的工業(yè)制法 具體的 有沒有乙炔氧化,再乙醛氧化???
乙酸的制備可以通過人工合成和細(xì)菌發(fā)酵兩種方法。現(xiàn)在,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)醋的最重要的方法,因?yàn)楹芏鄧业氖称钒踩ㄒ?guī)規(guī)定食物中的醋必須是由生物制備的。75%的工業(yè)用乙酸是通過甲醇的羰基化制備,具體方法見下。空缺部分由其他方法合成。 整個(gè)世界生產(chǎn)的純乙酸每年大概有500萬噸,其中一半是由美國生產(chǎn)的。歐洲現(xiàn)在的產(chǎn)量大約是每年100萬噸,但是在不斷減少。日本每年也要生產(chǎn)70萬噸純乙酸。每年世界消耗量為650萬噸,除了上面的500萬噸,剩下的150萬噸都是回收利用的。有氧發(fā)酵 在人類歷史中,以醋的形式存在的乙酸,一直是用醋桿菌屬細(xì)菌制備。在氧氣充足的情況下,這些細(xì)菌能夠從含有酒精的食物中生產(chǎn)出乙酸。通常使用的是蘋果酒或葡萄酒混合谷物、麥芽、米或馬鈴薯搗碎后發(fā)酵。有這些細(xì)菌達(dá)到的化學(xué)方程式為: CH?CH?OH + O? →CH?COOH + H?O 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)就能夠變?yōu)榇住9I(yè)生產(chǎn)醋的方法通過提供氧氣使得此過程加快。是現(xiàn)在商業(yè)化生產(chǎn)所用方法其中之一,被稱為“快速方法”或“德國方法”,因?yàn)槭状纬晒κ窃?823年的德國。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,新鮮空氣從他的下方自然進(jìn)入或強(qiáng)制對流。改進(jìn)后的空氣供應(yīng)使得此過程能夠在幾個(gè)星期內(nèi)完成,大大縮短了制醋的時(shí)間。 現(xiàn)在的大部分醋是通過液態(tài)的細(xì)菌培養(yǎng)基制備的,由Otto Hromatka和Heinrich Ebner在1949年首次提出。在此方法中,酒精在持續(xù)的攪拌中發(fā)酵為乙酸,空氣通過氣泡的形式被充入溶液。通過這個(gè)方法,含乙酸15%的醋能夠在兩至三天制備完成。無氧發(fā)酵 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 CH?COOH 更令工業(yè)化學(xué)感興趣的是,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 CO? + 4 H? →CH?COOH + 2 H?O 2 CO + 2 H? →CH?COOH 梭菌屬因?yàn)橛心軌蛑苯邮褂锰穷惖哪芰Γ瑴p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。到現(xiàn)在為止,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)用仍然被限制在一個(gè)狹小的范圍。甲醇羰基化法 大部分乙酸是通過甲基羰基化合成的。此反應(yīng)中,甲醇和一氧化碳反應(yīng)生成乙酸,方程式如下 CH?OH + CO →CH?COOH 這個(gè)過程是以碘代甲烷為中間體,分三個(gè)步驟完成,并且需要一個(gè)一般由多種金屬構(gòu)成的催化劑(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 通過控制反應(yīng)條件,也可以通過同樣的反應(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韨涫芮嗖A。早在1925年,英國塞拉尼斯公司的Henry Drefyus已經(jīng)開發(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,此法一度受到抑制。直到1963年,德國巴斯夫化學(xué)公司用鈷作催化劑,開發(fā)出第一個(gè)適合工業(yè)生產(chǎn)的辦法。到了1968年,以銠為基礎(chǔ)的催化劑的(Rh(CO)?I?)被發(fā)現(xiàn),使得反映所需壓力減到一個(gè)較低的水平并且?guī)缀鯖]有副產(chǎn)物。1970年,美國孟山都公司建造了首個(gè)使用此催化劑的設(shè)備,此后,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,英國石油成功的將Cativa催化法商業(yè)化,此法是基于釕,使用(Ir(CO)?I?),它比孟山都法更加綠色也有更高的效率,很大程度上排擠了孟山都法。乙醇氧化法 由乙醇在有催化劑的條件下和氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)制得。 CH?CH?OH + O?→CH?COOH + H?O乙醛氧化法 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。 2CH?CHO+O?→2CH?COOH 乙醛可以通過氧化丁烷或輕石腦油制得,也可以通過乙烯水合后生成。當(dāng)丁烷或輕石腦油在空氣中加熱,并有多種金屬離子包括鎂,鈷,鉻以及過氧根離子催化,會分解出乙酸。化學(xué)方程式如下: 2 CH?CH?CH?CH? + 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,一般的反應(yīng)條件是150℃和55atm。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,所以很容易通過蒸餾除去。乙烯氧化法 由乙烯在催化劑(所用催化劑為氯化鈀:PdCl?、氯化銅:CuCl?和乙酸錳:(CH?COO)?Mn)存在的條件下,與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成。此反應(yīng)可以看作先將乙烯氧化成乙醛,再通過乙醛氧化法制得。丁烷氧化法 丁烷氧化法又稱為直接氧化法,這是用丁烷為主要原料,通過空氣氧化而制得乙酸的一種方法,也是主要的乙酸合成方法。 2CH?CH?CH?CH? + 5O? →4CH?COOH + 2H?O托普索法(合成氣法) 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CH?COOH,也叫兩步法。
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