‘壹’ 醋酸的工业制法
大部分乙酸是通过甲基羰基化合成的。此反应中,甲醇和一氧化碳反应生成乙酸,方程式如下 CH3OH + CO → CH3COOH 乙醇氧化法由乙醇在有催化剂的条件下和氧气发生氧化反应制得。 C2H5OH + O2=CH3COOH + H2O丁烷氧化法丁烷氧化法又称为直接氧化法,这是用丁烷为主要原料,通过空气氧化而制得乙酸的一种方法,也是主要的乙酸合成方法。 2CH3CH2CH2CH3 + 5O2=4CH3COOH + 2H2O当丁烷或轻石脑油在空气中加热,并有多种金属离子包括镁,钴,铬以及过氧根离子催化,会分解出乙酸。化学方程式如下: 2 C4H10+ 5 O2 → 4 CH3COOH + 2 H2O 2 CO2 + 4 H2 → CH3COOH + 2 H2O 2 CO + 2 H2 → CH3COOH
‘贰’ 求:工业上制取乙酸的方程式
1.乙烯氧化法
2CH2=CH2+O2→2CH3CHO
2CH3CHO+O2→2CH3COOH
均需要催化剂
2.烷烃直接氧化法
2CH3CH2CH2CH3+5O2→4CH3COOH+2H2O
条件为高温高压催化剂
‘叁’ 工业上如何制乙酸
目前世界上工业乙酸乙酯主要制备方法有乙酸酯化法、乙醛缩合法、乙烯加成法和乙醇脱氢法等。传统的乙酸酯化法工艺在国外被逐步淘汰,而大规模生产装置主要是乙醛缩合法和乙醇脱氢法,在乙醛原料较丰富的地区万吨级以上的乙醛缩合法装置得到了广泛的应用。乙醇脱氢法是近年开发的新工艺,在乙醇丰富且低成本的地区得到了推广。最新的乙酸乙酯生产方法是乙烯加成法,1998年在印度尼西亚迈拉库地区采用日本昭和电工专利技术建成了50
kt/a生产装置。
(1)乙酸酯化法
乙酸酯化法是传统的乙酸乙酯生产方法,在催化剂存在下,由乙酸和乙醇发生酯化反应而得。
CH3CH2OH+CH3COOH=CH3COOCH2CH3+H2O
乙醇
乙酸
乙酸乙酯
水
反应除去生成水,可得到高收率。该法生产乙酸乙酯的主要缺点是成本高、设备腐蚀性强,在国际上是属于被淘汰的工艺路线。
(2)
乙醛缩合法
在催化剂乙醇铝的存在下,两个分子的乙醛自动氧化和缩合,重排形成一分子的乙酸乙酯。
2CH3CHO→CH3COOCH2CH3
乙醛
乙酸乙酯
该方法20世纪70年代在欧美、日本等地已形成了大规模的生产装置,在生产成本和环境保护等方面都有着明显的优势。
(3)乙醇脱氢法
采用铜基催化剂使乙醇脱氢生成粗乙酸乙酯,经高低压蒸馏除去共沸物,得到纯度为99.8%以上乙酸乙酯。
2C2H5OH→CH3COOCH2CH3+H2
乙醇
乙酸乙酯
氢
(4)
乙烯加成法
在以附载在二氧化硅等载体上的杂多酸金属盐或杂多酸为催化剂的存在下,乙烯气相水合后与气化乙酸直接酯化生成乙酸乙酯。
CH2CH2+CH3COOH=CH3COOCH2CH3
乙烯
乙酸
乙酸乙酯
该反应乙酸的单程转化率为66%,以乙烯计乙酸乙酯的选择性为94%。Rhone-Poulenc
、昭和电工和BP等跨国公司都开发了该生产工艺。
‘肆’ 求:乙酸的制造方法。
乙酸主要通过甲醇羰基化法进行大规模生产。这一过程涉及甲醇和一氧化碳在催化剂作用下反应生成乙酸,化学方程式为:CH3OH + CO → CH3COOH。这一过程可分为三个步骤,首先是甲醇和碘化氢反应生成碘甲烷,方程式为CH3OH + HI → CH3I + H2O;接着碘甲烷与一氧化碳反应生成碘乙酸,方程式为CH3I + CO → CH3COI;最后碘乙酸与水反应生成乙酸和碘化氢,方程式为CH3COI + H2O → CH3COOH + HI。通过控制反应条件,还可以生成乙酸酐。
早在1925年,英国塞拉尼斯公司开发了第一个甲基羰基化制乙酸的试点装置。然而,由于缺乏耐高压和耐腐蚀的容器,这一技术一度停滞不前。直到1963年,德国巴斯夫公司使用钴作为催化剂,开发出适合工业生产的办法。1968年,以铑为基础的催化剂cis−[Rh(CO)2I2]被发现,使反应所需压力降低且几乎无副产物。1970年,美国孟山都公司采用此催化剂建造了首个设备,使铑催化甲基羰基化制乙酸逐渐成为主导方法。
90年代后期,英国石油成功商业化了Cativa催化法,该方法基于钌催化剂([Ir(CO)2I2]−),其效率更高且更加环保,对孟山都法造成了冲击。
在实验室规模,乙酸可通过乙醇氧化法生产。该过程涉及乙醇在有催化剂条件下与氧气反应,化学方程式为C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O。在孟山都法商业化之前,乙醛氧化法是另一种工业制备乙酸的方法。乙醛可通过氧化丁烷或轻石脑油获得,也可通过乙烯水合生成。丁烷或轻石脑油在含有镁、钴、铬及过氧根离子的催化剂作用下加热分解,生成乙酸。该反应在能使丁烷保持液态的最高温度和压力下进行,通常温度为150℃,压力为55 atm。
此反应的副产物包括丁酮、乙酸乙酯、甲酸和丙酸。由于部分副产物具有经济价值,可通过调整反应条件增加副产物生成量,但这会增加分离乙酸和副产物的难度和成本。
在类似条件下,使用上述催化剂,乙醛也能被空气中的氧气氧化生成乙酸,化学方程式为2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH。使用新式催化剂,该反应可获得95%以上的乙酸产率。主要副产物为乙酸乙酯、甲酸和甲醛,由于这些副产物的沸点低于乙酸,可通过蒸馏轻易去除。