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75%的工業(yè)用乙酸是通過甲醇的羰基化制備的,具體方法見下:
(一)甲醇羰基化法
大部分乙酸是通過甲基羰基化合成的。此反應中, 甲醇和 一氧化碳反應生成 乙酸,方程式如下
CH3OH + CO → CH3COOH
這個過程是以碘代 甲烷為中間體,分三個步驟完成,并且需要一個一般由多種金屬構成的 催化劑(第二步中)
1、CH3OH + HI → CH3I + H2O
2、CH3I + CO → CH3COI
3、CH3COI + H2O → CH3COOH + HI
(二)乙醇氧化法
由乙醇在有催化劑的條件下和氧氣發(fā)生 氧化反應制得:
C2H5OH + O2CH3COOH + H2O
(三)乙醛氧化法
在孟山都法商業(yè)生產(chǎn)之前,大部分的乙酸是由 乙醛氧化制得。盡管不能與甲基羰基化相比,此法仍然是第二種工業(yè)制乙酸的方法。乙醛可以通過氧化丁烷或輕石腦油制得,也可以通過 乙烯水合后生成。當丁烷或輕石腦油在空氣中加熱,并有多種金屬離子包括鎂,鈷,鉻以及 過氧根離子催化,會分解出乙酸?;瘜W方程式如下:
2C4H10+ 5O2→ 4CH3COOH + 2H2O
此反應可以在能使 丁烷保持液態(tài)的最高溫度和壓力下進行,一般的反應條件是150℃和55atm。副產(chǎn)物包括 丁酮, 乙酸乙酯,甲酸和丙酸。因為部分副產(chǎn)物也有經(jīng)濟價值,所以可以調(diào)整反應條件使得副產(chǎn)物更多的生成,不過分離乙酸和副產(chǎn)物使得反應的成本增加。
在類似條件下,使用上述催化劑,乙醛能被空氣中的氧氣氧化生成乙酸:
2CH3CHO + O2→ 2 CH3COOH
使用新式催化劑,此反應能獲得95%以上的乙酸產(chǎn)率。主要的副產(chǎn)物為乙酸乙酯,甲酸和 甲醛。因為副產(chǎn)物的沸點都比乙酸低,所以很容易通過蒸餾除去。
(四)乙烯氧化法
由乙烯在催化劑(所用催化劑為氯化鈀:PdCl2、 氯化銅:CuCl2和 乙酸錳:(CH3COO)2Mn)存在的條件下,與氧氣發(fā)生反應生成。此反應可以看作先將乙烯氧化成乙醛,再通過乙醛氧化法制得。
(五)丁烷氧化法
丁烷氧化法又稱為直接氧化法,這是用丁烷為主要原料,通過空氣氧化而制得乙酸的一種方法,也是主要的乙酸合成方法。
2CH3CH2CH2CH3+ 5O2→ 4CH3COOH + 2H2O
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