Технология производства уксусной кислоты из метанола и оксида углерода. Материальный баланс реактора и стадии синтеза уксусной кислоты. Получение уксусной кислоты окислением ацетальдегида, н-бутана, н-бутенов, парафинов С4-С8. Применение уксусной кислоты.
Впервые она была получена И.Глаубером в 1648 г. и в концентрированном виде путем вымораживания ее водных растворов и разложением ацетата кальция серной кислотой Г.Шталем в 1666-1667 гг. Элементный состав уксусной кислоты был установлен Я.Берцелиусом в 1814 г. До начала XIX века уксусную кислоту производили исключительно из природного сырья: пирогенетической обработкой древесины и окислительным уксуснокислым брожением пищевого этанола. В этом методе уксусную кислоту выделяют из сконденсированной части парообразных продуктов термической обработки древесины (жижки), получаемой в процессе углежжения. Биохимический метод производства уксусной кислоты используют только для производства натурального пищевого уксуса. В1910-1911 гг. патентуется способ производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида, а в годы первой мировой войны в Германии и Канаде по этому методу было организовано промышленное производство.Карбоксильная группа сочетает в себе две функциональные группы - карбонил и гидроксил, взаимно влияющие друг на друга: кислотные свойства карбоновых кислот обусловлены смещением электронной плотности к карбонильному кислороду и вызванной этим дополнительной (по сравнению со спиртами) поляризации связи О-Н. Растворимость в воде и высокие температуры кипения кислот обусловлены образованием межмолекулярных водородных связей. Уксусная кислота (этановая кислота) представляет бесцветную жидкость с резким запахом, с температурой кипения 118,1°С, температурой плавления 16,75°С и плотностью 1,05 т/м3. Безводная, так называемая «ледяная» уксусная кислота образует за счет водородных связей димер циклического строения. Уксусная кислота смешивается во всех отношениях с этанолом, диэтиловым эфиром, бензолом и другими органическими растворителями и с водой.Уксусную кислоту применяют для получения лекарственных и душистых веществ, как растворитель (например, в производстве ацетата целлюлозы), в виде столового уксуса при изготовлении приправ, маринадов, консервов. Водный раствор уксусной кислоты используют в качестве вкусового и консервирующего средства (приправа к пище, маринование грибов, овощей). В состав уксуса входят такие кислоты, как яблочная, молочная, аскорбиновая, уксусная. Яблочный уксус содержит 20 важнейших минеральных веществ и микроэлементов, а также уксусную, пропионовую, молочную и лимонную кислоты, целый ряд ферментов и аминокислот, ценные балластные вещества, такие, как поташ, пектин. В народной медицине уксус используется как неспецифическое жаропонижающее средство (путем протирания кожи раствором воды и уксуса в пропорции 3:1), а также при головных болях методом примочек.Процесс получения уксусной кислоты окислением ацетальдегида разработан фирмой Shawinigan (США). Окисление проводится кислородом в колоннах, футерованных алюминием, при 50-70°С и давлении до 0,7 МПА. В качестве растворителя используется уксусная кислота или ее водный раствор. В случае окисления ацетальдегида с использованием сложных катализаторов Со-Cu, Mn-Cu и в присутствии водоотводящих агентов (диизопропиловый эфир, этилацетат и т. д.) одновременно с уксусной кислотой образуется уксусный ангидрид. Технологический процесс производства уксусной кислоты окислением ацетальдегида состоит из трех последовательных стадий: 1) окисление ацетальдегида, 2) выделение непрореагировавшего ацетальдегида из паро-газа, 3) выделение уксусной кислоты из реакционной смеси и ее очистка.В Советском Союзе процесс жндкофазного окисления н-бутана разработан Н. М. Эмануэлем с сотр., исследованиями которых было установлено, что жидкофазное окисление н-бутана является автокаталитической цепной реакцией с вырожденным разветвлением цепи. Снижение периода индукции при добавлении в сырье незначительных количеств продуктов окисления происходит за счет большей их скорости окисления и разложения образующихся гидропероксидов по реакциям, рассмотренным выше. В связи с этим окисление н-бутана проводят в растворе. Окисление н-бутана проводится при 140-170 °С и 5,1 МПА, массовом соотношении свежий н-бутан : возвратный к-бутан : воздух 1 : 1,5-2: 10-12 и подаче с возвратным н-бутаном продуктов окисления в количестве около 10 % (масс.) от суммарного количества н-бутана.В последние годы в промышленности осуществлено окисление н-бутенов в уксусную кислоту. Превращение же н-бутенов во втор-бутилацетат создает условия для преимущественного образования уксусной кислоты. Бутен-1 реагирует с уксусной кислотой быстрее, чем бутен-2, поэтому последний составляет основную массу н-бутенов, возвращаемых в цикл. Процесс состоит из трех стадий: образования втор-бутилацетата, окислительного крекинга втор-бутилацетата, дистилляции продуктов реакции. Рисунок 1.3 Схема производства уксусной кислоты окислением н-бутенов вводится в реактор в виде 20 %-ной суспензии в продуктах реакции этой стадииОкисление проводится в реакторе из нержавеющей стали О2 воздуха в присутствии солей кобальта или марганца. Основной продукт реакции - уксусная кислота, побочные продукты - муравьиная и пропионовая кислот
