醋酸的物化性質(zhì)和制備方法（一）

時間：2023-03-24 06:48:17來源：food欄目：食品快速檢測閱讀：

醋酸的物化性質(zhì)和制備方法（一）

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

醋酸

[物化性質(zhì)]醋酸，又名乙酸，分子式CH3CHOOH，無水醋酸在低溫時凝固成冰狀，稱為冰醋酸。普通的醋酸是含純醋酸36%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的水溶液，是無色透明液體，有刺激性氣味，相對密度1.049。醋酸的熔點是16.7℃，沸點118℃，溶于水、乙醇、乙醚。

[制備方法]醋酸的制備可以通過人工合成和生物發(fā)酵兩種方法。生產(chǎn)醋酸的基本原料有乙醛、甲醇、一氧化碳、裂解輕汽油及農(nóng)副產(chǎn)品等。目前，醋酸的生產(chǎn)方法主要有輕烴液相氧化法、乙醛氧化法、乙烯直接氧化法、乙烷選擇性催化氧化(聯(lián)產(chǎn)醋酸和乙烯)法和甲醇羰基合成法。

制備方法1 輕烴液相氧化法

正丁烷和輕質(zhì)石腦油(含低沸點烴類，尤其是戊烷和已烷)經(jīng)過液相氧化生成醋酸，氧化反應(yīng)在160～200℃下進行，可采用催化劑(鈷或錳)，也可不用催化劑，主要產(chǎn)物為醋酸和甲乙酮，同時還生成其他有機產(chǎn)物如乙醇、甲醇、甲酸、丙酸和丁酸等。該方法因原料轉(zhuǎn)化率較低、產(chǎn)品分離工藝復(fù)雜、成本高等因素使其競爭力受到限制。

制備方法2 乙醛氧化法

在醋酸錳(或鈷、銅)催化劑存在時，乙醛空氣(或純氧)經(jīng)液相氧化生成醋酸。

2CH3CHO+O2→2CH3COOH

當(dāng)用空氣為氧化劑時，反應(yīng)溫度為55～60℃，壓力一般為800kPa；當(dāng)用純氧氧化時，反應(yīng)溫度略高些，約為70～80℃，壓力需使乙醛處于液相。工業(yè)上通常采用空氣氧化，氧化時的原料液為5%～15%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))乙醛的醋酸溶液，內(nèi)含溶解的催化劑為0.1%～0.2%，乙醛與空氣摩爾比為1：(4～4.3)。乙醛轉(zhuǎn)化率在90%以上，以乙醛計醋酸收率為95%～98%。

此法的原料路線有電石乙炔、乙醇、石油乙烯等?！庇捎谝胰猜肪€和乙醇路線工藝落后，不是發(fā)展方向。乙烯乙醛氧化法又名二段乙烯氧化法，1960年德國由乙烯直接氧化制乙醛實現(xiàn)工業(yè)化，它是在氯化鈀催化劑存在下，由乙烯與空氣或氧氣進行液相氧化制得乙醛，乙醛再在醋酸鈷和醋酸錳作用下，液相氧化生成醋酸。該法工藝簡單，收率較高，成為60年代以后的重要醋酸生產(chǎn)方法，在20世紀(jì)60～70年代發(fā)展較為迅速。

制備方法3 乙烯直接氧化法

乙烯直接氧化制備醋酸工藝由日本昭和電工株式會社開發(fā)成功，并于1997年在日本大分建成目前該方法的唯一一套工業(yè)生產(chǎn)裝置。該工藝以負(fù)載鈀的催化劑為基礎(chǔ)(含有三種組分)，反應(yīng)在多管夾套反應(yīng)器中進行，反應(yīng)溫度為150～160℃。反應(yīng)器進料為乙烯、氧氣、蒸氣和稀釋用氮氣。使用蒸汽的目的在于提高醋酸的選擇性。當(dāng)采用Pd、雜多酸和硅鎢酸組成的三組分催化劑時，醋酸、乙醛和CO2的單程選擇性分別為85.5%、8.9%和5.2%，大部分乙醛循環(huán)回反應(yīng)器以提高碳的利用率和醋酸總收率。

制備方法4 乙烷選擇性催化氧化法

乙烷選擇性催化氧化法制備醋酸最早由聯(lián)碳(UCC)公司于20世紀(jì)80年代開發(fā)并投入中試，從乙烷和乙烯混合物催化氧化生成醋酸有較好的選擇性，稱為Ethoxene工藝。該路線主要特征是除生成醋酸之外，還生成大量乙烯作為聯(lián)產(chǎn)品。該工藝還具有安全環(huán)保、醋酸產(chǎn)品純度高等特點，適宜在有廉價乙烷原料的地區(qū)工業(yè)化應(yīng)用。

制備方法5 甲醇羰化法

甲醇羰化法是甲醇和一氧化碳在催化劑存在下一步合成醋酸的方法。

CH3OH+CO→CH3COOH

甲醇羰化法分為高壓法和低壓法。具體生產(chǎn)工藝目前主要包括：

(1)Monsanto/BP工藝

1966年美國Monsanto(孟山都)公司在BASF技術(shù)基礎(chǔ)上公司開發(fā)成功用銠或銥代替鈷的催化劑，以碘為活化劑的可溶性催化劑體系的羰基化合成反應(yīng)低壓甲醇羰化法，也稱為Monsanto法。該催化體系活性很高，反應(yīng)條件十分溫和，與高壓羰基化相比，反應(yīng)溫度由250℃下降到180℃，壓力由70MPa降至3.5MPa，產(chǎn)物以甲醇計收率為99%，以CO計為90%。此后，以銠為催化劑制醋酸工藝逐漸成為甲醇羰基合成醋酸的主流工藝。1986年，BP公司獲得Monsanto公司甲醇制醋酸技術(shù)，經(jīng)過進一步改進后稱為Monsanto/BP工藝。但該工藝反應(yīng)系統(tǒng)需要大量的水以維持催化劑的活性和穩(wěn)定性，且反應(yīng)后水的分離過程能耗很高，限制了裝置的生產(chǎn)能力；此外，銠催化劑價格昂貴，回收費用高且步驟復(fù)雜。

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