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乙酸酐生产

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食品中使用的醋必须是生物来源的

发布日期:2019-09-03 作者: 点击:

1884年醋酸的纯化和浓缩装置通过合成和细菌发酵产生乙酸。今天,生物途径仅占世界产量的10%左右,但对于醋的生产仍然很重要,因为许多世界食品纯度法规定食品中使用的醋必须是生物来源的。用于化学工业的约75%的乙酸是通过甲醇羰基化制备的,如下所述。替代方法占其余部分。


全球原醋酸总产量估计为500万吨/年(每年百万公吨),其中约一半在美国生产。欧洲产量约为100万吨/年,正在下降,日本产量为70万吨/年。另外每年回收150万吨,使世界市场总量达到650万吨/年。两种最大的原醋酸生产商是塞拉尼斯和BP化学品。


大多数原始乙酸是通过甲醇羰基化生成的。在此过程中,甲醇和一氧化碳根据化学方程式反应生成乙酸:该方法涉及碘甲烷作为中间体,并且分三步进行。甲催化剂,通常是一个金属配合物,需要用于羰基化。


通过改变工艺条件,也可以在同一工厂生产乙酸酐。由于甲醇和一氧化碳都是商品原料,甲醇羰基化长期以来似乎是一种有吸引力的乙酸生产方法。早在1925年,英国塞拉尼斯公司的Henry Drefyus开发了甲醇羰基化试验工厂。然而,缺乏可能在高压下(200个大气压或更高)含有腐蚀性反应混合物的实用材料阻碍了这些路线的商业化。一段时间 第一个使用钴催化剂的商业甲醇羰基化工艺由德国化学公司巴斯夫于1963年开发。1968年,一种铑基催化剂可以在较低压力下有效地操作而几乎没有副产物。使用这种催化剂的第一家工厂是由美国化学公司Monsanto于1970年建造的,铑催化甲醇羰基化成为醋酸生产的主要方法。催化剂由钌促进。这种铱催化过程更环保,更有效并且在很大程度上取代了孟山都工艺,通常在同一个生产工厂。


乙醛氧化在Monsanto方法商业化之前,大多数乙酸是通过乙醛的氧化产生的。这仍然是第二重要的制造方法,尽管它与甲醇羰基化没有竞争力。乙醛可以通过丁烷或轻石脑油的氧化,或通过乙烯的水合来制备。


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当丁烷或轻石脑油在各种金属离子(包括锰,钴和铬)存在下与空气一起加热时,过氧化物形成然后根据化学方程分解产生乙酸。


通常,反应在温度和压力的组合下进行,设计为尽可能热,同时仍保持丁烷为液体。典型的反应条件是150℃和55atm。还可以形成几种副产物,包括丁酮,乙酸乙酯,甲酸和丙酸。这些副产物在商业上也是有价值的,如果这在经济上有用,则可以改变反应条件以产生更多的副产物。然而,乙酸与这些副产物的分离增加了该方法的成本。


在类似条件下,并使用类似的催化剂作为用于丁烷氧化,乙醛可以通过氧化氧气在空气以制备乙酸,使用现代催化剂,该反应可以具有大于95%的乙酸产率。主要副产物是乙酸乙酯,甲酸和甲醛,它们都具有比乙酸低的沸点并且易于通过蒸馏分离。


在人类历史的大部分时间里,醋形式的醋酸是由醋杆菌属的细菌制成的。如果有足够的氧气,这些细菌可以从各种酒精食品中生产醋。常用的饲料包括苹果酒,葡萄酒和发酵谷物,麦芽,大米或土豆泥。这些细菌促进的整体化学反应是


用醋酸杆菌接种的稀酒精溶液保存在温暖通风的地方,在几个月的时间内变成醋。工业醋制造方法通过改善细菌的氧气供应来加速这一过程。


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