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乙酸酐生產

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食品中使用的醋必須是生物來源的

發布日期:2019-09-03 作者: 點擊:

1884年醋酸的純化和濃縮裝置通過合成和細菌發酵產生乙酸。今天,生物途徑僅占世界產量的10%左右,但對于醋的生產仍然很重要,因為許多世界食品純度法規定食品中使用的醋必須是生物來源的。用于化學工業的約75%的乙酸是通過甲醇羰基化制備的,如下所述。替代方法占其余部分。


全球原醋酸總產量估計為500萬噸/年(每年百萬公噸),其中約一半在美國生產。歐洲產量約為100萬噸/年,正在下降,日本產量為70萬噸/年。另外每年回收150萬噸,使世界市場總量達到650萬噸/年。兩種最大的原醋酸生產商是塞拉尼斯和BP化學品。


大多數原始乙酸是通過甲醇羰基化生成的。在此過程中,甲醇和一氧化碳根據化學方程式反應生成乙酸:該方法涉及碘甲烷作為中間體,并且分三步進行。甲催化劑,通常是一個金屬配合物,需要用于羰基化。


通過改變工藝條件,也可以在同一工廠生產乙酸酐。由于甲醇和一氧化碳都是商品原料,甲醇羰基化長期以來似乎是一種有吸引力的乙酸生產方法。早在1925年,英國塞拉尼斯公司的Henry Drefyus開發了甲醇羰基化試驗工廠。然而,缺乏可能在高壓下(200個大氣壓或更高)含有腐蝕性反應混合物的實用材料阻礙了這些路線的商業化。一段時間 第一個使用鈷催化劑的商業甲醇羰基化工藝由德國化學公司巴斯夫于1963年開發。1968年,一種銠基催化劑可以在較低壓力下有效地操作而幾乎沒有副產物。使用這種催化劑的第一家工廠是由美國化學公司Monsanto于1970年建造的,銠催化甲醇羰基化成為醋酸生產的主要方法。催化劑由釕促進。這種銥催化過程更環保,更有效并且在很大程度上取代了孟山都工藝,通常在同一個生產工廠。


乙醛氧化在Monsanto方法商業化之前,大多數乙酸是通過乙醛的氧化產生的。這仍然是第二重要的制造方法,盡管它與甲醇羰基化沒有競爭力。乙醛可以通過丁烷或輕石腦油的氧化,或通過乙烯的水合來制備。


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當丁烷或輕石腦油在各種金屬離子(包括錳,鈷和鉻)存在下與空氣一起加熱時,過氧化物形成然后根據化學方程分解產生乙酸。


通常,反應在溫度和壓力的組合下進行,設計為盡可能熱,同時仍保持丁烷為液體。典型的反應條件是150℃和55atm。還可以形成幾種副產物,包括丁酮,乙酸乙酯,甲酸和丙酸。這些副產物在商業上也是有價值的,如果這在經濟上有用,則可以改變反應條件以產生更多的副產物。然而,乙酸與這些副產物的分離增加了該方法的成本。


在類似條件下,并使用類似的催化劑作為用于丁烷氧化,乙醛可以通過氧化氧氣在空氣以制備乙酸,使用現代催化劑,該反應可以具有大于95%的乙酸產率。主要副產物是乙酸乙酯,甲酸和甲醛,它們都具有比乙酸低的沸點并且易于通過蒸餾分離。


在人類歷史的大部分時間里,醋形式的醋酸是由醋桿菌屬的細菌制成的。如果有足夠的氧氣,這些細菌可以從各種酒精食品中生產醋。常用的飼料包括蘋果酒,葡萄酒和發酵谷物,麥芽,大米或土豆泥。這些細菌促進的整體化學反應是


用醋酸桿菌接種的稀酒精溶液保存在溫暖通風的地方,在幾個月的時間內變成醋。工業醋制造方法通過改善細菌的氧氣供應來加速這一過程。


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