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醋酸

[拼音]:cusuan

[外文]:acetic acid

CH3COOH 又名乙酸,主要由甲醇羰基化(见羰基合成)或乙醛氧化制得。是无色具有 性酸味和强腐蚀性的液体,沸点117.87℃,凝固点16.6℃,易溶于水。纯品在低于16.6℃时呈冰状晶体,故称冰醋酸。其蒸气易着火,并能和空气形成爆炸混合物。广泛用作溶剂和有机合成的原料。

沿革

早在公元前,人类已能用酒经各种醋酸菌氧化发酵过程制醋,19世纪后期,发现将木材干馏可以获得醋酸。1911年,在德国建成了世界上第一套乙醛氧化合成醋酸的工业装置。接着美国和其他国家也相继用此法建厂。不久又开发了低碳烷烃氧化生产醋酸的方法。1960年,联邦德国巴登苯胺纯 公司开发成功甲醇在高压(20MPa)下经羰基化制醋酸的方法,随后,美国孟山都公司开发铑络合物催化剂(以碘化物作助催化剂),使甲醇羰基化制醋酸的压力降到 0.3~3.0MPa。并于1970年建成生产能力 135kt醋酸的甲醇低压羰基化工业装置。由于其技术经济先进,从70年代中期起新建的大厂大多采用甲醇低压羰基化法。1984年世界醋酸的年生产能力已达6Mt,其中甲醇低压羰基化法约占40%。

生产方法

合成醋酸的方法虽然很多,但在工业上广泛采用的主要有以下三种。

乙醛氧化法

以液态乙醛为原料,采用氧气或空气为氧化剂,在50~80℃,0.6~1.0MPa和醋酸锰催化剂存在下,于鼓泡塔式反应器(图1)

中进行下列反应:

放出的反应热,由设在塔内的冷却器或外循环冷却器移除。采用空气或氧气其反应选择性及副产物均相同,所不同的是采用空气时需洗涤排放尾气,以回收惰性气体中所含的乙醛及醋酸。采用氧气时则需增设气体分离装置。此法的主要副产物有甲烷、二氧化碳、甲酸、醋酸甲酯和少量高沸物。氧化液先经蒸发以分离出其中的催化剂,然后,再脱去轻组分和重组分,可获得所需纯度的成品醋酸。由于乙醛蒸气和氧会形成爆炸混合物,故在反应系统中凡是可能有乙醛蒸气和氧同时存在的空间,都要通氮气稀释以确保安全。

此法乙醛转化率和醋酸收率均很高,分别为97%和98%左右(质量),缺点是反应介质对设备有腐蚀性。

甲醇低压羰基化法

又称孟山都法(见彩图)。

采用铑的羰基化合物和碘化物组成的催化剂系统,使甲醇和一氧化碳在水-醋酸介质中于175℃左右和低于3.0MPa的条件下反应,生成醋酸,其反应式为:

CH3OH+CO─→CH3COOH

由于催化剂的活性和选择性都很高,故副反应很少,主要副反应是:

CO+H2O─→CO2+H2

还有少量的醋酸甲酯、二甲醚等生成。反应产物先后经脱轻组分塔和脱水塔处理(图2),分出的轻组分和含水醋酸可循环返回反应器,离开反应器的气体先用冷甲醇洗涤,以回收带出的碘甲烷(中间产物),然后送往一氧化碳回收装置。所得粗产品再经精馏提纯即得成品醋酸。

甲醇低压羰基化法制醋酸,具有原料价廉,操作条件缓和,醋酸产率高(以甲醇计超过99%,以一氧化碳计超过90%),产品质量好和工艺过程简单等优点,是目前醋酸生产中技术经济指标较先进的方法。但反应介质存在严重的腐蚀性,因此必须使用昂贵的特种钢材。

低碳烷烃液相氧化法

常用正丁烷为原料,以醋酸为溶剂,在170~180℃,5.5MPa和醋酸钴催化剂存在下,用空气为氧化剂进行液相氧化:

醋酸收率为75%~80%(质量),副产物除甲酸外尚有甲乙酮、低碳醇、醋酸酯以及深度氧化产物一氧化碳和二氧化碳。也可用液化石油气或轻质油为原料,但反应产物组成更为复杂,醋酸收率也较低。这一方法使用的原料比较便宜,但工艺流程较长,腐蚀严重,且醋酸收率不高,故仅限于有廉价丁烷或液化石油气供应的地区采用。

用途和贮运

醋酸主要用于生产醋酸乙烯酯、醋酐、醋酸酯及醋酸纤维素等,也用作农药、医药和染料等工业的溶剂和原料,如生产 、乙酰水杨酸、乙酰苯胺等产品。还用于生产醋酸盐,如锰、钠、铅、铝、锌、钴等金属的盐,它们是很重要的有机酸盐,广泛用作催化剂、织物染色及皮革鞣制工业中的助剂,也可用于制药工业。

醋酸是一种强腐蚀性的有机酸,常贮存在铝制槽内,由于醋酸凝固点较高,且在凝固时体积膨胀,有使容器胀裂的潜在危险,故贮槽和输送管道常有保温设施。

参考文章

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