Cara menghasilkan asid asetik: analisis menyeluruh dari kaedah tradisional hingga teknologi moden

Asid asetik adalah bahan mentah kimia yang sangat penting dalam industri kimia, digunakan secara meluas dalam bidang makanan, perubatan, tekstil, plastik dan sintesis kimia. Ini adalah salah satu asas pengeluaran bahan kimia seperti etilena dan vinil asetat, jadi teknologi pengeluaran asid asetik selalu menjadi tumpuan penyelidikan industri kimia. Bagaimana untuk menghasilkan asid asetik? Artikel ini akan menganalisis secara komprehensif proses pengeluaran asid asetik dari kaedah sintesis tradisional hingga teknologi pengeluaran kecekapan tinggi moden.

1. Gambaran keseluruhan kaedah pengeluaran asid asetik

Terdapat dua kaedah utama untuk menghasilkan asid asetik: kaedah penyulingan kering kayu tradisional dan kaedah vinil moden. Dengan perkembangan teknologi kimia, kaedah etilena secara beransur-ansur menggantikan kaedah penyulingan kering kayu dan telah menjadi proses utama pengeluaran asid asetik.

Kaedah tradisional: kaedah penyulingan kering kayu

Pengeluaran asid asetik awal menggunakan kaedah penyulingan kering kayu, yang menggunakan kayu untuk menguraikan pada suhu tinggi untuk menghasilkan gas yang mengandungi asid asetik. Walaupun kaedah ini diterapkan pada tahap awal industri, hasilnya rendah dan operasinya rumit. Dengan munculnya kaedah lain yang cekap, kaedah tradisional ini secara beransur-ansur dihapuskan.

2. Kaedah vinil: proses pengeluaran utama asid asetik moden

Dalam industri kimia moden, kaedah pengeluaran asid asetik yang paling biasa digunakan adalah kaedah etilena. Kaedah ini terutamanya menghasilkan asid asetik melalui tindak balas etilena dan oksigen, yang mempunyai ciri-ciri hasil tinggi dan proses sederhana.

Kaedah pengoksidaan etilena

Proses teras kaedah etilena adalah tindak balas pengoksidaan etilena, di mana etilena (C ₂ H ₄) dan oksigen (Omp4) bertindak balas di bawah tindakan pemangkin untuk menghasilkan asid asetik. Persamaan kimia untuk tindak balas ini adalah seperti berikut:

[C2H4 O2 \ rightarrow CH3COOH]

Proses ini terbahagi kepada dua peringkat: etilena dan oksigen menghasilkan etilena asetat di bawah tindakan pemangkin; kemudian, asid asetik diperoleh melalui reaksi pengurangan hidrogenasi. Kaedah vinil bukan sahaja meningkatkan hasil, tetapi juga mengurangkan pergantungan pada bahan mentah, menjadikannya proses pengeluaran asid asetik yang paling biasa digunakan pada masa ini.

Kelebihan kaedah vinil

1. Kecekapan tinggi: Kaedah vinil dapat menghasilkan sejumlah besar asid asetik dalam masa tindak balas yang singkat, dengan hasil yang tinggi.
2. Kos rendah: Oleh kerana etilena diekstrak dari minyak atau gas asli, sumber bahan mentah stabil dan kosnya agak rendah.
3. Mesra alam: Dengan menggunakan teknologi pemangkin moden, kaedah etilena mempunyai produk sampingan yang lebih sedikit, dan pelepasan ekzos dapat dikendalikan dengan berkesan.

3. Proses pengeluaran asid asetik

Untuk memahami cara menghasilkan asid asetik, selain mengetahui kaedah pengeluaran, anda juga perlu memahami aliran proses tertentu. Dengan mengambil kaedah etilena sebagai contoh, proses pengeluaran asid asetik dapat dibahagikan secara kasar kepada langkah-langkah utama berikut:

Fasa tindak balas

Etilena dan oksigen pertama kali memasuki reaktor, dan pemangkin (seperti pemangkin molibdenum atau ruthenium) mendorong etilena untuk bertindak balas dengan oksigen di bawah suhu dan tekanan tertentu untuk menghasilkan vinil asetat. Reaksi ini biasanya dilakukan pada suhu tinggi untuk meningkatkan kadar tindak balas dan hasil.

Menjana asid asetik

Seterusnya, vinil asetat menghasilkan asid asetik melalui reaksi pengurangan hidrogenasi. Proses ini memerlukan penggunaan hidrogen dan pemangkinan oleh pemangkin tertentu seperti pemangkin berasaskan tembaga.

Penyulingan dan pemisahan

Setelah produk tindak balas disejukkan, ia memasuki menara pemisah untuk penyulingan. Menara penyulingan memisahkan dan membersihkan asid asetik dari produk sampingan lain (seperti air, etilena, dll.) Melalui perbezaan titik didih komponen yang berbeza, dan akhirnya memperoleh asid asetik dengan kemurnian yang lebih tinggi.

4. Teknologi yang baru muncul: kaedah metanol dan kaedah biologi

Sebagai tambahan kepada kaedah vinil tradisional, dalam beberapa tahun terakhir, kaedah metanol dan kaedah biologi secara beransur-ansur mendapat perhatian dan digunakan dalam pengeluaran asid asetik oleh beberapa syarikat kimia maju.

Kaedah metanol

Kaedah metanol terutamanya mensintesis asid asetik di bawah tindakan pemangkin oleh metanol (CH-na OH) dan karbon monoksida (CO). Proses pengeluaran kaedah ini agak mudah, tetapi memerlukan bekalan metanol yang stabil.

Undang-undang biologi

Kaedah biologi adalah menggunakan fermentasi mikroba untuk mengubah bahan organik (seperti glukosa, lignin, dll.) Menjadi asid asetik. Walaupun undang-undang biologi masih mencabar dari segi kecekapan dan kos, ia secara beransur-ansur digunakan sebagai kaedah pengeluaran yang mampan.

5. Ringkasan: Bagaimana memilih kaedah pengeluaran asid asetik yang sesuai?

Cara menghasilkan asid asetik sebenarnya bergantung pada banyak faktor seperti skala pengeluaran, kos bahan mentah, dan keperluan perlindungan alam sekitar. Kerana kecekapan dan kos rendahnya, kaedah vinil masih merupakan proses arus perdana semasa. Metanol dan undang-undang biologi menunjukkan kelebihan unik mereka dalam keadaan tertentu, terutama dalam perlindungan alam sekitar dan pembangunan lestari.

Mana-mana kaedah yang dipilih, pengeluaran asid asetik memerlukan sokongan teknikal yang tinggi dan kawalan proses yang canggih. Dengan perkembangan teknologi, proses pengeluaran asid asetik masa depan akan lebih efisien dan mesra alam untuk memenuhi permintaan pasaran yang semakin meningkat untuk asid asetik.