Kaedah penyediaan asid asetik

Asid asetik, yang dikenali sebagai asid ethanoic, adalah sebatian kimia asas yang digunakan secara meluas dalam pelbagai proses perindustrian, termasuk pengeluaran plastik, tekstil, dan pelarut. YangKaedah penyediaan asid asetikAdalah penting untuk memastikan pengeluaran yang cekap dan kos efektif. Dalam artikel ini, kami akan meneroka kaedah utama untuk menyediakan asid asetik, mengurangkan pendekatan tradisional dan moden.

1. Metanol Carbonylation (proses Monsanto)

Salah satu yang paling komersial pentingKaedah penyediaan asid asetikAdalah metanol carbonylation. Proses ini melibatkan reaksi metanol (CH₃OH) dengan karbon monoksida (CO) kehadiran pemangkin, biasanya rhodium atau iridium kompleks. Tindak balas boleh diwakili seperti berikut:

[ Teks {CH}3 teks {OH} + teks {CO} rightarrow teks {CH}3 teks {COOH} ]

Ciri-ciri utama:

• Kecekapan tinggi: Proses ini menawarkan selektiviti yang tinggi ke arah asid asetik dengan produk sampingan yang minimum.
• Penggunaan pemangkin: Pemangkin rhodium memastikan kadar penukaran yang tinggi tetapi memerlukan keadaan operasi tertentu seperti tekanan tinggi dan suhu.
• Pertimbangan alam sekitar: Proses menjana bahan pencemar yang lebih sedikit berbanding dengan kaedah lain, menjadikannya lebih mesra alam.

Proses Monsanto telah menjadi kaedah dominan untuk pengeluaran asid asetik sejak tahun 1960-an, menyumbang kepada kira-kira 90% daripada pengeluaran asid asetik global.

2. Pengoksidaan asetaldehid

Pengoksidaan asetaldehid adalah satu lagi kaedah tradisional yang digunakan untuk penyediaan asid asetik. Dalam proses ini, asetaldehid (CH₃CHO) teroksida dengan kehadiran suasana yang kaya dengan oksigen, biasanya dengan bantuan pemangkin logam seperti garam mangan atau kobalt:

[ 2 teks {CH}3 teks {CHO} + teks {O}2 rightarrow 2 text{CH}_ 3 text{COOH} ]

Ciri-ciri utama:

• Laluan tindak balas mudah: Pengoksidaan asetaldehid adalah mudah dan memerlukan keadaan operasi yang agak sederhana.
• Keberkesanan kos: Kaedah ini boleh menjadi kos efektif kerana persediaan mudah dan penggunaan tenaga yang lebih rendah.
• Had: Kadar pengeluaran adalah lebih perlahan berbanding carbonylation, dan ia boleh menjana produk sampingan yang tidak diingini seperti asid formik dan karbon dioksida.

Walaupun masih digunakan, kaedah ini sebahagian besarnya telah supplanted oleh carbonylation metanol yang lebih cekap.

3. Proses penapaian

Pendekatan biologi untukKaedah penyediaan asid asetikAdalah penapaian, di mana etanol dioksidakan oleh bakteria asid asetik (Acetobacter) di bawah keadaan aerobik:

[ Teks {C}2 teks {H}5 teks {OH} + teks {O}2 rightarrow teks {CH}3 teks {COOH} + teks {H}_ 2 text{O} ]

Ciri-ciri utama:

• Asli dan boleh diperbaharui: Penapaian menggunakan sumber yang boleh diperbaharui seperti etanol yang berasal dari tumbuh-tumbuhan, menjadikannya pilihan alam sekitar yang mampan.
• Keperluan tenaga yang rendah: Tidak seperti kaedah kimia, penapaian beroperasi pada suhu bilik dan tekanan atmosfera, mengakibatkan penggunaan tenaga yang lebih rendah.
• Aplikasi dalam industri makanan: Kaedah ini digunakan secara meluas dalam pengeluaran cuka, di mana asid asetik adalah komponen utama.

Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kadar yang lebih perlahan dan hasil yang lebih rendah, penapaian tidak biasa digunakan untuk pengeluaran asid asetik industri secara besar-besaran.

4. Pengoksidaan fasa cecair Naphtha

Kaedah ini amat sesuai untuk pengeluaran asid asetik sebagai hasil sampingan penapisan petrokimia. Dalam pengoksidaan fasa cecair naphtha atau butane, asid asetik dihasilkan bersama-sama dengan sebatian lain seperti formaldehid, aseton, dan metanol:

[ Teks {C}4 teks {H}{10} + 2 text{O}2 rightarrow teks {CH}3 teks {COOH} + teks {H}_ 2 text{O} ]

Ciri-ciri utama:

• Pengeluaran secara besar-besaran: Kaedah ini disukai oleh kilang penapisan kerana keupayaannya untuk menghasilkan asid asetik bersama-sama dengan produk-produk lain yang berharga.
• Hasil yang sederhana: Hasil asid asetik adalah sederhana tetapi output pelbagai produk boleh membuat proses keseluruhan berdaya maju.
• Perkaitan industri: Kaedah ini paling biasa dikaitkan dengan industri petrokimia, menjadikannya kurang sesuai untuk pengeluaran asid asetik bebas.

5. Pengoksidaan hidrokarbon (proses Cativa)

Proses Cativa, satu kaedah lanjutan yang berkaitan dengan proses Monsanto, adalah satu lagi contoh metanol carbonylation tetapi menggunakan iridium dan bukannya rhodium sebagai pemangkin. Proses ini membolehkan kecekapan yang lebih tinggi dan dikurangkan oleh produk:

[ Teks {CH}3 teks {OH} + teks {CO} rightarrow teks {CH}3 teks {COOH} ]

Ciri-ciri utama:

• Kecekapan pemangkin yang lebih tinggi: Pemangkin berasaskan iridium meningkatkan hasil keseluruhan dan beroperasi di bawah keadaan yang sedikit lebih ringan.
• Faedah alam sekitar dan kos: Proses catva telah menjadi kaedah pilihan dalam beberapa tahun kebelakangan ini kerana profil alam sekitar yang lebih baik dan mengurangkan kos pengeluaran.

Kesimpulan

Kesimpulannya, yangKaedah penyediaan asid asetikBerbeza dengan ketara dari segi kecekapan, kos, dan kesan alam sekitar. Kaedah yang paling banyak digunakan hari ini adalah metanol carbonylation, terutamanya melalui proses Monsanto dan Cativa, kerana kecekapan tinggi dan skalabilitas mereka. Kaedah lain seperti pengoksidaan asetaldehid dan penapaian masih digunakan tetapi berkhidmat lebih banyak pasaran khusus, terutamanya dalam pengeluaran makanan. Memahami pelbagai kaedah penyediaan adalah penting untuk mengoptimumkan pengeluaran dan memastikan amalan mampan dalam industri kimia.