冰醋酸制備方法

乙酸的制備可以通過人工合成和細(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，尤其是醋的較重要的方法，因?yàn)楹芏鄧业氖称钒踩ㄒ?guī)規(guī)定食物中的醋必須是通過生物法制備，而發(fā)酵法又分為有氧發(fā)酵法和無氧發(fā)酵法。
有氧發(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。通常使用的是蘋果酒或葡萄酒混合谷物、麥芽、米或馬鈴薯搗碎后發(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)過發(fā)酵，最后生成醋。工業(yè)生產(chǎn)醋的方法通過提供充足的氧氣使得反應(yīng)過程加快，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“德國方法”，因?yàn)?*在德國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程能夠在幾個(gè)星期內(nèi)完成，大大縮短了制醋的時(shí)間。
ottohromatka和heinrichebner在1949年**提通過液態(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)酵法
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?？傮w反應(yīng)方程式如下：
c6h12o6==3ch3cooh
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。
2co2+4h2→ch3cooh+2h2o
2co+2h2→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)乙酸較有效率的潛力。然而，梭菌屬細(xì)菌的耐酸性不及醋菌屬細(xì)菌。耐酸性較大的梭菌屬細(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)菌制備后濃縮較經(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：
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:
ch3oh+co→ch3cooh
這個(gè)過程是以碘代甲烷為中間體，分三個(gè)步驟完成，并且需要多金屬成分的催化劑（第二步中）
⑴ch?oh+hi→ch?i+h?o
⑵ch?i+co→ch?coi
⑶ch?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，英國塞拉尼斯公司就開發(fā)出**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或較高）和耐腐蝕的容器，此方法的應(yīng)用一直受到限制。1963年，德國巴斯夫化學(xué)公司用鈷作催化劑，開發(fā)出**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**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**，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?]），它比孟山都法較加綠色也有較高的效率。
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*二種工業(yè)制乙酸的方法，反應(yīng)方程式如下：
2ch?cho+o?→2ch?cooh
乙醛可以通過氧化丁烷或輕石腦油制得，也可以通過乙烯水合后生成。
低碳烷烴液相氧化法
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，腐蝕嚴(yán)重，乙酸收率不高，**于廉價(jià)異丁烷或液化石油氣原料來源易得的地區(qū)采用。
2c?h??+5o?→4ch?cooh+2h?o
此反應(yīng)可以在能使丁烷保持液態(tài)的較高溫度和壓力下進(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)**，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：
2ch?cho+o?→2ch?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。
托普索法
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；*二部：甲醇和二甲醚（兩者不需提純）和co羰基化生成醋酸，此方法也叫做兩步法。
山東金和化工有限公司專注于山東金和化工有限公司等, 歡迎致電 18369966633