Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu sử dụng axit axetic ngày càng lớn thì hiện nay hướng chủ yếu để sản xuất axit axetic là bằng phương pháp tổng hợp. Hướng quan trọng nhất để tổng hợp axit axetic là:
- Tổng hợp metanol và CO [ cacbonyl hoá metanol] .
- Oxy hoá trực tiếp các HC no.
Ngoài ra axit axetic còn thu được khi oxy hoá cacbua hydoro, trong đó axit axetic là một sản phẩm phụ. Nhưng phương pháp chủ yếu vẫn là đi từ axetaldehyt.
I. Công nghệ tổng hợp axit axetic từ metanol và cacbon monoxyt:
1. Giới thiệu:
Công nghệ sản xuất axit axetic từ metanol và cacbon monoxyt ở nhiệt độ và áp suất cao được hãng BASF đưa ra từ rất sớm[1913] dựa trên phản ứng:
CH3OH + CO --> CH3COOH , DH298 = - 138,6 KJ/mol
Điều kiện tiến hành khắc nghiệt về nhiệt độ và áp suất cộng với sự có mặt của các chất ăn mòn mạnh [các hợp chất iodua] đã ngăn cản việc thương mại hoá công nghệ này. Năm 1914, các nghiên cứu của REPPE[BASF] cho thấy rằng các kim loại nhóm VIII xúc tác có hiệu quả cho quá trình cacbonyl hoá. Điều này dẫn đến việc ra đời và phát triển công nghệ nhiệt độ và áp suất cao [250oC và 70MPa ] với xúc tác coban iodua. Quá trình này được BASF đưa vào áp dụng năm 1960 tại Luwig Shafen [CHLB Đức]. Công suất ban đầu là 3.600 tấn/năm. Sau đó tăng lên 10.000 tấn/năm vào năm 1964 và 35.000 tấn/năm vào năm 1970. Năm 1981 công suất đạt 45.000 tấn/năm.
Năm 1966, Borden chemical có khởi động xây dựng một nhà máy sản xuất axit axetic trên cơ sơ công nghệ BASF tại Geimak [ Bang Louisiana, Mỹ] với năng suất ban đầu là 45.000 tấn/năm sau đó tăng lên 64.000 tấn/năm vào năm 1981.
Năm 1968, Monsanto công bố một khám phá mới. Xúc tác rhodi với hoạt tính và độ chọn lọc rất cao cho phản ứng cacbonyl hoá metanol[MeOH] thành axit axetic. Metanol có thể cacbonyl hoá ngay cả ở áp suất thường với hiệu suất chuyển hoá là 99% đối với metanol và 90% đối với cacbon monoxyd.
Quá trình có sử dụng xúc tác này được áp dụng năm 1970 tại bang Texas_Mỹ. Công suất ban đầu là 135.000 tấn/năm, sau đó tăng lên 180.000 tấn/năm vào năm 1975. Điều kiện tiến hành quá trình Monsanto mềm hơn so với quá trình BASF [3 MPa và 180oC ] .
2. Bản chất hoá học và điều kiện phản ứng:
Bản chất hoá học của cả hai quá trình của BASF và Monsanto là tương tự nhau nhưng động học thì khác nhau. Trong cả hai quá trình này có hai dạng xúc tác quan trọng, một liên quan tới xúc tác cacbonyl kim loại và một liên quan đến chất kích hoạt iodua.
Quá trình BASF sử dụng cacbonyl coban làm xúc tác với chất kích động iodua CoI2 được dùng để tái sinh tại chỗ Co2[CO]8 và HI. Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào áp suất riêng phần của cacbon monoxit và nồng độ metanol. Hiệu suất thu axit axetic đạt 90% đối với metanol và 70% đối với cacbon monoxit .
Cơ chế phản ứng như sau:
Phản ứng [1] có thể chuyển hoá CO bằng hơi nước xúc tác là Co2[CO]8 và H2 được tạo ra bằng cách phân ly phức hydro cacbonyl. Metyl iodua liên tục tấn công bởi tác nhân nucleophil là ion [Co[CO]4] – ở [4]. Gốc iodua làm cho phản ứng dễ dàng hơn vì nó dễ tách hơn OH –. CH3I phản ứng với phối trí bão hoà d10 Co[CO]4. Quá trình oxy hoá cộng hợp của CH3I vào Co[CO]4 khó khăn hơn vào [Rh[CO]2I2]. Sản phẩm cộng hợp ban đầu là một phức 5 phối trí d8 CH3Co[CO]4. Giai đoạn chuyển vị metyl ở [5] xảy ra chậm hơn so với quá trình xúc tác bởi rhodium. Khi tạo thành hợp chất trung gian axyl của coban, hợp chất này không bị phân huỷ tạo coban iodua vì iod không phối trí với coban. Các giai đoạn liên quan đến cơ chế phản ứng dùng xúc tác rhodi được giải thích bởi khả năng phản ứng của coban thấp hơn của rhodi. Điều này giải thích tại sao nhiệt độ của quá trình BASF lại cao hơn của quá trình Monsanto. Hơn nữa áp suất riêng phần của cacbon monoxit cũng phải cao để ổn định phức [Cd[CO]4] – .
Sản phẩm phụ của BASF là CH4, CH3CHO, C2H5OH, C2H5COOH, CO2. Khoảng 3,5% CH3OH phản ứng mất mát dưới dạng metan, 4,5% dưới dạng sản phẩm phụ lỏng, 2% dưới dạng khí thải. Khoảng 10% CO nguyên liệu bị biến đổi thành CO2 theo phản ứng chuyển hoá khí hơi nước.
CO + H2O --> CO2 + H2 [9]
Quá trình Mosanto dùng xúc tác rhodi cacbonyl và chất kích động iodua được tiến hành ở điều kiện mềm hơn so với quá trình BASF. Hệ xúc tác này cũng không nhạy với hydro như quá trình BASF, các sản phẩm phụ cũng không đáng kể.
Các nghiên cứu động học của phản ứng cacbonyl hoá metanol bởi rhodi cho thấy rằng: bậc của phản ứng là bậc 0 với cacbon monoxit và metanol bậc1 với rhodi và chất kích động iotdua. Nhờ hợp chất khác nhau của rhodi cũng được dùng làm xúc tác hiệu quả ở 150 ữ 200oC. Chất kích động iodua thường dùng là metyl iodua hoặc một số dạng iotdua khác.
Kết quả khảo sát cho thấy rằng rhodi halogenua có thể bị khử trong môi trường nước hoặc rượu. Trong số các phức rhodi đưa vào môi trường phản ứng thì [Rh[CO]2I2] – là bền nhất do đó nó là xúc tác hoạt động.
Chu trình xúc tác chỉ ra ở hình trên được xây dựng trên cơ sở các nghiên cứu quang phổ và động học [Rh[CO]2I2] – phản ứng với metyl iodua bằng oxy hoá cộng để tạo hợp chất trung gian metyl rhodi. Sau đó chuyển vị metyl tạo ra hợp chất trung gian năm phối trí, rồi loại axetyl iodua và tái sinh phức [Rh[CO]2I2] –. Axetyl iodua phản ứng với nước để tái sinh HI và sản xuất axit axetic. HI phản ứng với metannol tạo metyl iodua. Bằng cách này phức rhodi ban đầu và chất kích hoạt metyl iodua được tái sinh.
Sản phẩm phụ chủ yếu của quá trình là CO2 và H2 do phản ứng chuyển hoá CO bởi xúc tác là hợp chất rhodi.
3. Sơ đồ công nghệ của BASF
Sơ đồ công nghệ sản xuất axit axetic của hãng Basf đi từ metanol
Cacbon monô oxit, metanol [chứa 60% dimetyl ete], xúc tác tuần hoàn, xúc tác mới, metyl iodua tuần hoàn [từ tháp rửa] được đưa đến thiết bị phản ứng áp suất cao [b]. Một phần của nhiệt phản ứng được dùng để đun nóng sơ bộ nguyên liệu, phần nhiệt còn lại được tiêu tán dọc theo ống phản ứng. Sản phẩm phản ứng được làm lạnh và đưa đến thiết bị phân ly áp suất cao [d]. Khí thải được đưa vào tháp rửa [o] phần lỏng được giản nở tới áp suất 0,5÷ 1 MPa trong thiết bị phân ly áp suất trung bình [e]. Khí thoát ra cũng được vào tháp rửa [o], phần lỏng từ thiết bị phân ly áp suất trung bình được đưa đến buồng giản nở [f]. Khí ra khỏi buồng được đưa đến thiết bị rửa [p]. Khí từ thiết bị rửa và tháp rửa là khí thải. Cả thiết bị rửa và tháp rửa đều dùng metanol nguyên liệu để thu hồi metyl iodua và các hợp chất iodua dễ bay hơi khác. Dung dịch metanol này được đưa trở lại thiết bị phản ứng. Thành phần khí thải [% thể tích]: CO: 65 -75%, CO2: 15-20%, CH4: 3-5% và hơi metanol.
Axit từ buồng giãn nở [f] chiếm 45% khối lượng axit axetic, 35% khối lượng nước, 20% khối lượng este [chủ yếu là metyl axetat]. Axit được tinh chế ở 5 tháp chưng cất. Tháp thứ nhất [h] dùng đuổi khí từ hỗn hợp sản phẩm thô, khí thoát ra được đưa vào tháp rửa. Xúc tác được tách ra bằng cách chưng cất các cấu tử dễ bay hơi ở thiết bị tách xúc tác [i]. Tại thiết bị sấy [k] cho phép nhận được axit tinh bằng phương pháp chưng cất đẳng phí. Sản phẩm đỉnh của tháp làm khô chứa axit axetic, axit formic, nước, sản phẩm phụ, chúng tạo hỗn hợp đẳng phí với nước. Sản phẩm đỉnh này là một hệ hai pha, nó được tách ở trong buồng [g]. Một phần của pha hữu cơ, chứa chủ yếu este được trở lại [k], ở đó nó đóng vai trò là một tác nhân đẳng phí. Phần còn lại được đưa đến tháp phụ [n], ở đây phần nặng được lấy ra ở phần đáy tháp, phần nhẹ ở đỉnh tháp được đưa tuần hoàn lại thiết bị phản ứng. Phần chủ yếu ở tháp làm khô được đưa đến tháp làm sạch lần cuối, ở đó axit axetic được lấy ra ở đỉnh tháp, sản phẩm đáy được đưa đến tháp tách cặn [m]. Sản phẩm đỉnh của tháp này được đưa tới tháp tách nước, sản phẩm đáy chứa 50% khối lượng axit propionic được đưa đi thu hồi.
Nguồn:hoahocngaynay
Tuy nhiên, trong công nghiệp, người ta thường đi từ metanol để điều chế axit axetic. Đây là phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic. Do metanol và cacbon oxit được điều chế từ metan có sẵn trong khí thiên nhiên và khí mỏ dầu nên chi phí sản xuất rẻ, tạo sản phẩm với giá thành hạ.
Labvietchem.com.vn 7 phút trước 1418 Like
› Tin tức › Tài liệu
Labvietchem.com.vn 10 phút trước 1687 Like
Phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic là: A. Lên men giấm B. Oxi hóa anđehit axetic C. Cho metanol tác dụng với cacbon monooxit D.
Khoahoc.vietjack.com 2 phút trước 517 Like
Phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic là: A. Lên men giấm B. Oxi hóa anđehit axetic C. Cho metanol tác dụng với cacbon monooxit D.
Khoahoc.vietjack.com 8 phút trước 349 Like
Trong công nghiệp hiện nay, phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic với giá thành rẻ nhất là ... A. oxi hóa toluen bằng thuốc tím. B. lên men giấm từ ancol ...
Moon.vn 2 phút trước 1494 Like
Câu hỏi: Phương pháp hiện đại sản xuất axit axetic trong công nghiệp hiện nay bằng phương trình phản ứng nào sau? A. C2H5OH + O2 → CH3COOH + H2O.
Hoc247.net 5 phút trước 1500 Like
Phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic là: A. Lên men giấm. B. Oxi hóa anđehit axetic. C. Cho metanol tác dụng với cacbon monooxit.
Hoidapvietjack.com 7 phút trước 1313 Like
Trong công nghiệp, phương pháp hiện đại nhất được dùng để điều chế axit axetic là ? A. Lên men giấm. B. Oxi hóa anđehit axetic.
Giainhanh.vn 9 phút trước 1173 Like
Hiện nay Hanimexchem có phân phối bán buôn và cung cấp bán lẻ Axit Axetic trên tất cả tỉnh thành phố toàn quốc. Hà Nội, Thành phố Hồ Chí Minh [ ...
Hanimexchem.com 4 phút trước 1920 Like
Phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic là cho metanol tác dụng với cacbon oxit với chất xúc tác thích hợp Đây là phương phương pháp sản xuất axit ...
123docz.net 4 phút trước 190 Like
Câu hỏi: Phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic là: ; A. · Lên men giấm ; B. · Oxi hóa anđehit axetic ; C. · Cho metanol tác dụng với cacbon monooxit ; D. · Oxi ...
Cunghocvui.com 10 phút trước 1163 Like
Để sản xuất giấm ăn, thường dùng phương pháp lên men dung dịch rượu etylic loãng. ... Trong công nghiệp, phương pháp điều chế axit axetic hiện đại nhất là.
Toploigiai.vn 7 phút trước 1743 Like
[3] Axit axetic không tác dụng được với Fe[OH]2. [4] Oxi hóa etilen là phương pháp hiện đại để sản xuất anđehit axetic.
Hoc24.vn 3 phút trước 102 Like
Để sản xuất axit axetic, người ta có thể đi từ những nguồn nguyên liệu khác ... hiện nay hướng chủ yếu để sản xuất axit axetic là bằng phương pháp tổng hợp.
Tailieu.vn 2 phút trước 1260 Like
Phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic là: A. Lên men giấm B. Oxi hóa anđehit axetic C. Cho metanol tác dụng với cacbon monooxit D. Oxi hóa cắt mạch ...
Hoctap247.com 9 phút trước 822 Like
Phương pháp hiện đại để sản xuất axit axetic là: ... B. Oxi hóa anđehit axetic ... [3] Phenol được dùng để sản xuất phẩm nhuộm, chất diệt nấm mốc.
Vietjack.online 9 phút trước 448 Like
Axit axetic được sản xuất theo cả hai phương pháp sinh học và tổng hợp. ... Sử dụng các chất xúc tác hiện đại, phản ứng này có thể tạo ra axit axetic hơn ...
Tieng.wiki 2 phút trước 291 Like
Phương pháp hiện đại sản xuất axit axetic trong công nghiệp hiện nay bằng phương trình phản ứng nào sau? ... A. C2H5OH + O2 [xrightarrow{en ext{z}im}]CH3COOH ...
Hoctapsgk.com 3 phút trước 1328 Like
Phương pháp hiện đại sản xuất axit axetic trong công nghiệp hiện nay bằng phương trình phản ứng nào sau? A. C2H5OH + O2 enzim−−−→ → e n z i m CH3COOH + ...
Tracnghiem.net 7 phút trước 1090 Like
Tuy nhiên, để đáp ứng nhu cầu sử dụng axit axetic ngày càng lớn thì hiện nay hướng chủ yếu để sản xuất axit axetic là bằng phương pháp tổng hợp. Hướng quan ...
Thunachem.com 5 phút trước 1909 Like
Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào áp suất riêng phần của cacbon monoxit và nồng độ metanol. Hiệu suất thu axit axetic đạt 90% đối với metanol và 70% ...
Hoahocngaynay.com 5 phút trước 988 Like