Un tipo de método de preparación de ácido acético.
c? H5OH + O? →CH? ¿COOH+H? O
El método específico consiste en inocular bacterias de ácido acético en una solución de alcohol diluido, mantener una cierta temperatura y colocarla en un lugar ventilado. Puede fermentar en unos meses y finalmente producir vinagre. Los métodos industriales de producción de vinagre aceleran el proceso de reacción al proporcionar suficiente oxígeno. Este método ha sido adoptado en la producción comercial y también se conoce como "método rápido" o "método alemán", llamado así por su primera aplicación exitosa en Alemania en 1823. En este método, la fermentación se realiza en una torre llena de aserrín o carbón vegetal. Las materias primas alcohólicas gotean desde la parte superior de la torre y el aire fresco entra naturalmente desde la parte inferior o por convección forzada. El volumen de aire mejorado permite que el proceso se complete en cuestión de semanas, lo que acorta significativamente el tiempo que lleva elaborar vinagre.
Otto Hromatka y Heinrich Ebner propusieron por primera vez el uso de medios de cultivo bacterianos líquidos para preparar vinagre en 1949. En este método, el alcohol se fermenta hasta obtener ácido acético con agitación continua y se introduce aire en la solución en forma de burbujas. Con este método, se puede preparar vinagre que contiene un 15% de ácido acético en dos o tres días. Algunas bacterias anaeróbicas, incluidos algunos miembros de Clostridium, pueden convertir el azúcar directamente en ácido acético sin necesidad de utilizar etanol como intermediario. La ecuación de reacción general es la siguiente:
C6H12O6==3 CH3COOH
Además, muchas bacterias pueden producir ácido acético a partir de compuestos que contienen un solo carbono, como metanol, monóxido de carbono, o una mezcla de dióxido de carbono e hidrógeno.
Dióxido de carbono + tetraH2 → ácido acético + diH2O
2 CO + 2 H2 →CH3COOH
Clostridium puede reducir costos porque puede reaccionar con el azúcar, esto significa que estas bacterias tienen el potencial de producir ácido acético de manera más eficiente que Acetobacter. Sin embargo, Clostridium es menos resistente a los ácidos que Acetobacter. Las bacterias Clostridium más resistentes a los ácidos solo pueden producir menos del 10% de ácido acético, mientras que algunas bacterias del ácido acético pueden producir un 20% de ácido acético. Usar bacterias del ácido acético para hacer vinagre es aún más económico que usar Clostridium para hacer vinagre y concentrarlo. Por lo tanto, aunque Clostridium se descubrió ya en 1940, su aplicación industrial era limitada.
Además de los métodos biológicos mencionados anteriormente, el ácido acético industrial se sintetiza principalmente mediante los siguientes métodos: El ácido acético se sintetiza principalmente mediante carbonilación de metilo. En esta reacción, el metanol y el monóxido de carbono reaccionan para formar ácido acético según la siguiente ecuación.
CH3OH + CO →CH3COOH
Este proceso se completa en tres pasos. El intermedio es yoduro de metilo y se requiere un catalizador multimetálico (el segundo paso).
⑴CH? Oh + Hola → CH? ¿Yo+H? O
⑵ CH? Yo + CO → CH? Administración Central de Información
⑶ CH? COI+H? O →CH? COOH + HI
El anhídrido acético también se puede producir a partir de la misma reacción controlando las condiciones de reacción. Dado que el monóxido de carbono y el metanol son materias primas químicas de uso común, la carbonilación de metilo siempre ha sido popular. Ya en 1925, la compañía británica Celanese desarrolló la primera planta piloto de carbonilación de metilo para producir ácido acético. Sin embargo, la aplicación de este método es limitada debido a la falta de alta presión (200 atm o más) y contenedores resistentes a la corrosión. En 1963, la empresa química alemana BASF desarrolló el primer proceso adecuado para la producción industrial de ácido acético utilizando cobalto como catalizador. En 1968, los catalizadores de rodio redujeron enormemente la dificultad de la reacción. Usando un sistema catalizador compuesto de compuesto de rodio carbonilo y yoduro, metanol y monóxido de carbono reaccionan en un medio de agua y ácido acético a 65438 ± 075 °C y una presión de menos de 3 MPa para obtener un producto de ácido acético. Debido a la alta actividad y selectividad del catalizador, casi no se producen subproductos en la reacción. La carbonilación a baja presión de metanol a ácido acético tiene las ventajas de materias primas baratas, condiciones de operación suaves, alto rendimiento de ácido acético, buena calidad del producto y flujo de proceso simple. Sin embargo, el medio de reacción es altamente corrosivo y requiere una resistencia especial a la corrosión. materiales. En 1970, Monsanto Company de Estados Unidos construyó un dispositivo utilizando este proceso, por lo que la carbonilación de metilo catalizada por rodio para producir ácido acético se convirtió gradualmente en el método dominante de Monsanto Company. A finales de la década de 1990, BP comercializó con éxito el proceso catalítico Cativa, que utiliza un catalizador de rutenio y ([Ir(CO)?I?]) para ser más ecológico y eficiente que el método Monsanto. Antes de la producción comercial mediante el proceso de Monsanto, la mayor parte del ácido acético se producía mediante la oxidación de acetaldehído. Aunque no se puede comparar con la carbonilación de metilo, este método sigue siendo el segundo método industrial para producir ácido acético. La ecuación de reacción es la siguiente:
2CH? ¿CHO+O? →2CH? Wow
El acetaldehído se puede producir mediante la oxidación de butano o nafta ligera o la hidratación de etileno. Utilizando n-butano como materia prima, ácido acético como disolvente, aire como oxidante y acetato de cobalto como catalizador, la temperatura de reacción es de 170 °C a 180 °C y la presión es de 5,5 MPa.
Al mismo tiempo, este método también puede utilizar gas licuado de petróleo o petróleo ligero como materia prima. Este método tiene las ventajas de un bajo costo de materia prima, un flujo de proceso largo, una corrosión severa y un bajo rendimiento de ácido acético. Solo se usa en áreas donde se encuentran fácilmente disponibles materias primas baratas de isobutano o gas licuado de petróleo.
¿2C? h? +5O? →4 canales? ¿COOH+2H? O
Esta reacción se puede llevar a cabo a la temperatura y presión más altas que puedan mantener el butano líquido. Los subproductos incluyen butanona, acetato de etilo, ácido fórmico y ácido propiónico. Debido a que algunos subproductos también tienen valor económico, se pueden producir más subproductos ajustando las condiciones de reacción, pero la separación del ácido acético y los subproductos aumenta el costo de la reacción.
En condiciones similares, utilizando el catalizador anterior, el acetaldehído puede ser oxidado por el oxígeno del aire para producir ácido acético:
2 CH? ¿CHO+O? →2 canales? Vaya
También se puede oxidar con una suspensión de hidróxido de cobre;
2Cu (oh)? +CH? CHO→CH? ¿COOH+Cu? O↓+2H? O
Utilizando nuevos catalizadores, el rendimiento de ácido acético puede alcanzar más del 95%. Los principales subproductos son acetato de etilo, ácido fórmico y formaldehído. Debido a que los subproductos tienen un punto de ebullición más bajo que el ácido acético, pueden eliminarse fácilmente mediante destilación. Celanese es también uno de los mayores productores de ácido acético del mundo. Durante 1978, Hoechst Celanese Corporation (ahora Celanese Corporation) industrializó la planta de ácido acético de Monsanto en Lake Clair, Texas, Estados Unidos. En 1980, Celanese solicitó una patente para el proceso AOPlus, que mejoró enormemente el proceso de Monsanto.
La adición de yodo inorgánico de alta concentración (principalmente yoduro de litio) en el proceso AOPlus mejora la estabilidad del catalizador de rodio. Después de agregar yoduro de litio y yoduro de metilo, la concentración de agua en el reactor cayó del 4% al 5%, pero la velocidad de la reacción de carbonilación se mantuvo en un nivel alto, lo que redujo en gran medida el costo de separación del dispositivo. El cambio en la composición del catalizador permite que el reactor funcione a baja concentración de agua (4% ~ 5%), mejorando el rendimiento y las capacidades de separación y purificación de la reacción de carbonilación. El ácido acético es un producto químico a granel y uno de los ácidos orgánicos más importantes. Se utiliza principalmente en la producción de acetato de vinilo, anhídrido acético, acetato y acetato de celulosa. El acetato de polivinilo se puede utilizar para preparar películas y adhesivos, y también es la materia prima para la fibra sintética de vinilo. El acetato de celulosa se utiliza para fabricar rayón y películas. El acetato es un excelente disolvente y se utiliza ampliamente en la industria. El ácido acético también se puede utilizar para sintetizar anhídrido acético, malonato de dietilo, acetoacetato de etilo, ácido haloacético, etc. También se utiliza para fabricar medicamentos como la aspirina y el acetato. Ampliamente utilizado en pesticidas, medicamentos y tintes, fabricación de medicamentos fotográficos, impresión y teñido de telas e industria del caucho.
En la industria alimentaria, el ácido acético se utiliza como acidulante, aromatizante y especiado. Al preparar vinagre, diluya el ácido acético con agua hasta una concentración del 4-5% y agregue varios saborizantes para hacer vinagre comestible. Como agente ácido, se puede utilizar para elaborar bebidas y alimentos enlatados, como tomates, espárragos, papillas, sardinas, calamares y otros alimentos enlatados, refrescos, bebidas frías, dulces, productos horneados, pudines, caramelos de goma y condimentos. , etc.
El ácido acético actúa como conservante. El 1,5% tiene un efecto antibacteriano evidente. Dentro del rango del 3% se puede evitar el color verde y negro de la pulpa provocado por el moho.