Zubereitungsmethode von Essigsäure

Herstellungsmethode von Essigsäure

Essigsäure Kann durch künstliche Synthese und bakterielle Fermentation hergestellt werden. Biosynthese, d. H. Fermentation durch Bakterien Biologische Methoden und Fermentationsmethoden werden in aerobe Fermentation und anaerobe Fermentation unterteilt.

Aerobische Fermentation

Unter dem Zustand eines ausreichenden Sauerstoffs können Acetobacter -Bakterien Essigsäure aus Alkohol enthalten. Apfelwein oder Wein wird normalerweise fermentiert, indem er es mit Getreide, Malz, Reis oder Kartoffel zerdrücken. Diese Substanzen können unter der Wirkung von katalytischen Enzymen und Sauerstoff in Essigsäure fermentiert werden.

Die spezifische Methode besteht darin, die Bakterien der Gattung Acetobacter in die verdünnte Alkohollösung zu inokulieren, eine bestimmte Temperatur zu behalten und an einem beatmeten Ort zu platzieren. Es kann innerhalb weniger Monate fermentiert werden und schließlich Essig produzieren. Die Methode der industriellen Produktion von Essig beschleunigt den Reaktionsprozess, indem es ausreichend Sauerstoff liefert. Diese Methode wurde in der kommerziellen Produktion angewendet. Es ist auch als "schnelle Methode" oder "deutsche Methode" bekannt. Es wird genannt, weil es 1823 zum ersten Mal in Deutschland erfolgreich angewendet wurde. Bei dieser Methode wird die Fermentation in einem Turm mit Holzchips oder Holzkohle durchgeführt. Die Rohstoffe, die Alkohol enthält, fallen vom Oberteil des Turms ein, und die frische Luft tritt natürlich von unten auf oder gewaltsam auf Konvektion ein. Das erweiterte Luftvolumen ermöglicht es, dass dieser Prozess innerhalb weniger Wochen abgeschlossen werden kann, was die Zeit der Essigproduktion erheblich verringert.

Otto Hromatka und Heinrich Ebner schlugen erstmals 1949 die Herstellung von Essig durch flüssiges Bakterienkulturmedium vor. Bei dieser Methode wird Alkohol unter kontinuierlichem Rühren in Essigsäure fermentiert, und Luft wird in die Lösung in Form von Blasen in die Lösung gefüllt. Nach dieser Methode kann es in zwei bis drei Tagen mit 15% Essigsäure hergestellt werden.

Anaerobe Fermentation

Einige anaerobe Bakterien, darunter einige Mitglieder der Gattung Clostridium, können Zucker direkt in Essigsäure umwandeln, ohne Ethanol als Zwischenprodukt zu verlangen. Saccharose kann in Abwesenheit von Sauerstoff in Essigsäure fermentiert werden.

Darüber hinaus können viele Bakterien Essigsäure aus Verbindungen produzieren, die nur Einzelkarbon enthalten, wie Methanol, Kohlenmonoxid oder Kohlendioxid und Wasserstoff.

Clostridium hat die Fähigkeit, Zucker zu reagieren und die Kosten zu senken, was bedeutet, dass diese Bakterien durch Ethanoloxidation effizienter als Acetobacter produzieren. Clostridiumbakterien sind jedoch weniger säuretolerant als Acetobacter -Bakterien. Clostridium -Bakterien mit der höchsten Säureresistenz können nur weniger als 10% Essigsäure produzieren, während einige Essigsäure -Bakterien 20% Essigsäure produzieren können. Die Verwendung von Essigsäure -Bakterien zur Herstellung von Essig ist immer noch wirtschaftlicher als die Verwendung von Clostridium -Bakterien zur Herstellung konzentrierter Essig. Obwohl bereits 1940 Clostridium -Bakterien entdeckt wurden, ist der industrielle Anwendungsbereich eng.

Zusätzlich zu den oben genannten biologischen Methoden wird industrielle Essigsäure hauptsächlich mit den folgenden Methoden synthetisiert:

Methanol -Carbonylierungsmethode

Die meisten Essigsäure werden durch Methylkarbonylierung synthetisiert. In dieser Reaktion reagieren Methanol und Kohlenmonoxid zu Essigsäure, und die Gleichung ist wie folgt

Dieser Vorgang ist in drei Schritten mit Iodomethan als Zwischenprodukt abgeschlossen und erfordert Katalysatoren mit multimetallischen Komponenten (im zweiten Schritt)

Essigsäureanhydrid kann auch durch die gleiche Reaktion durch Kontrolle der Reaktionsbedingungen erzeugt werden. Da Kohlenmonoxid und Methanol häufige chemische Rohstoffe sind, wurde immer Methylkarbonylierung bevorzugt.

Acetaldehydoxidation

Vor der kommerziellen Produktion des Monsanto -Prozesses wurde der größte Teil der Essigsäure durch Oxidation von Acetaldehyd erzeugt. Obwohl dieser Prozess nicht mit Methylcarbonylierung vergleichbar ist, ist er nach wie vor der zweite industrielle Prozess zur Herstellung von Essigsäure.

Alkanflüssigkeits -Oxidationsmethode

N -Butan wurde als Rohstoff verwendet, Essigsäure wurde als Lösungsmittel verwendet und Luft wurde als Oxidationsmittel in Gegenwart von 170 ℃ - 180 °, 5,5 MPa und Cobaltacetatkatalysator verwendet. Gleichzeitig kann auch verflüssiger Erdölgas oder Lichtöl als Rohstoffe verwendet werden. Diese Methode hat niedrige Rohstoffkosten, aber der Prozessfluss ist lang, die Korrosion ist schwerwiegend und die Essigsäureausbeute ist nicht hoch. Es wird nur in Bereichen verwendet, in denen billige Isobutan- oder Verflüssiger -Rohstoffe für Erdölgas leicht verfügbar sind.

Diese Reaktion kann bei höchster Temperatur und Druck durchgeführt werden, die Butan im flüssigen Zustand halten kann. Zu den Nebenprodukten gehören Butanon, Ethylacetat, Ameisensäure und Propionsäure. Da einige Nebenprodukte auch einen wirtschaftlichen Wert haben, können die Reaktionsbedingungen angepasst werden, um mehr Nebenprodukte zu erzeugen. Die Trennung von Essigsäure und Nebenprodukten erhöht jedoch die Reaktionskosten.

Unter ähnlichen Bedingungen kann Acetaldehyd unter Verwendung des obigen Katalysators durch Sauerstoff in der Luft oxidiert werden, um Essigsäure zu produzieren.

Acetaldehyd kann auch durch Kupferhydroxid oxidiert werden.

Unter Verwendung eines neuen Katalysators kann die Ausbeute von Essigsäure über 95%betragen. Die Haupt-Nebenprodukte sind Ethylacetat, Ameisensäure und Formaldehyd. Da der Siedepunkt der Nebenprodukte niedriger ist als die von Essigsäure, können sie leicht durch Destillation entfernt werden.

Ethylenoxidationsprozess

Es wird durch die Reaktion von Ethylen mit Sauerstoff in Gegenwart eines Katalysators (Palladiumchlorid: PDCL 2, Kupferchlorid: Cucl 2 und Manganacetat: (Ch ₃ COO) 2 mn) erzeugt. Diese Reaktion kann als Oxidation von Ethylen zu Acetaldehyd und dann als Oxidation von Acetaldehyd angesehen werden.

Topso -Methode

Das Topso -Prozess verwendet einzelnes Erdgas oder Kohle als Rohstoff. Schritt 1: Synthesegas erzeugt Methanol und Dimethylether unter dem Katalysator; Teil II: Carbonylierung von Methanol und Dimethylether (beide müssen keine Reinigung benötigen) und CO, um Essigsäure zu produzieren. Diese Methode wird auch als zweistufige Methode bezeichnet.