乙酸酐生產可以通過人工合(hé)成和細菌發酵兩種方法(fǎ)。生(shēng)物合成法,即利用細菌(jun1)發酵,僅占整個世界產量的10%,但是仍然是生(shēng)產乙酸酐,尤其是醋酸的重要的方法,因(yīn)為很多的食品安全法規規定食物中的醋必須是通過生(shēng)物法製備,而發酵法又分為有氧發酵法和無氧發酵法。1、有氧發酵法
在氧氣充足(zú)的情況下,醋杆菌屬細菌能夠從含有(yǒu)酒精的食物中生產(chǎn)出乙酸酐。通常(cháng)使用(yòng)的是蘋(píng)果酒或葡(pú)萄酒混合(hé)穀(gǔ)物、麥芽、米或馬鈴薯搗碎後(hòu)發酵。具體做法是將醋菌屬的細菌接種於稀釋(shì)後的酒精溶液並保持溫度,放置於一個通風的位置,在幾個月內就能夠經(jīng)過發酵, 後生成醋酸酐產品。工業生產醋的方法通過(guò)提(tí)供(gòng)充足的氧氣使得反應過程加(jiā)快(kuài),此方法(fǎ)已經被商業化生產采(cǎi)用,也被稱為“快速方法(fǎ)”或“德國方法”,因為首 次在(zài)德國1823年應用成功而(ér)因此得名(míng)。此方法中,發(fā)酵是(shì)在一個塞滿了木屑或木炭的塔中(zhōng)進行。含有酒精的原料(liào)從塔的上方滴入(rù),新鮮(xiān)空氣從下方(fāng)自然進入或強製對流。強化的空氣量使得此(cǐ)過程能夠在(zài)幾個星期(qī)內(nèi)完成,大大縮短了製醋的時間。
2、無氧發酵法
部分厭氧細菌,包括梭(suō)菌屬的部分成員(yuán),能夠將糖類直接轉化為乙酸而不需(xū)要乙醇作為中間體。梭菌屬因為有能夠反應糖類的能力,減少了成本,這意味著(zhe)這些細(xì)菌有比醋菌屬(shǔ)細菌的乙醇氧化法生產(chǎn)乙酸更有效率的潛力。然而,梭菌屬細菌的耐酸性不及醋菌屬細菌(jun1)。耐酸(suān)性較大的梭菌屬細菌也隻能生產不到10%的乙酸,而有(yǒu)的醋酸酐菌(jun1)能夠生產20%的乙酸。使用醋(cù)酸屬細菌製醋仍然比使用梭菌屬細菌製備後濃縮(suō)更(gèng)經濟。所以,盡管梭菌(jun1)屬的細菌早在1940年就已經被發現,但它的工業應用範圍較窄。
3、乙醛(quán)氧化法
在孟山(shān)都法商業生產之前,大部分的乙酸是由(yóu)乙醛氧化製得。盡管不能與甲基羰基化相比,此法仍然是第二種工業製乙酸的方法。乙醛可以通過氧化丁烷或輕石腦油製得,也可以通過乙(yǐ)烯水合後生成(chéng)。
4、低碳烷烴液相氧化(huà)法
采用正丁烷(wán)為原(yuán)料,以乙酸酐為溶劑(jì),在170℃-180℃,5.5兆帕和乙酸鈷催化劑存在下,用空氣為氧化劑進行氧(yǎng)化。同(tóng)時此方(fāng)法也(yě)可采用液化石油氣(qì)或(huò)輕質油為原料。此方法原料成本低,但工藝(yì)流程較長,腐蝕嚴重(chóng),乙酸酐收率不高,僅限(xiàn)於廉價異丁烷或液化石油(yóu)氣原料(liào)來源易得的地(dì)區采用。此反應可以在能使丁烷保持液態的 高溫度和壓力下進行,副產物包括丁酮(tóng),乙酸乙酯,甲酸和(hé)丙酸。因為部分副產物也(yě)有經濟價值,所以可(kě)以調整反應條件使(shǐ)得副產物更多的生成,不過分離乙酸和副產物使(shǐ)得反應的成本(běn)增加。在類似(sì)條件下,使用上述催(cuī)化劑,乙酸酐能被空氣中的氧氣(qì)氧化生成乙酸。使用新(xīn)式催(cuī)化劑,此反應能獲得95%以上的乙(yǐ)酸產率。主要的副產物為(wéi)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。
5、乙烯氧化法(fǎ)
由乙烯在(zài)催化(huà)劑存(cún)在(zài)的條件下,與氧氣發生反應生成。此反應可以看作先(xiān)將乙烯氧化(huà)成(chéng)乙醛,再通過乙醛(quán)氧化法製得。
6、托普索法
托普索法以單然氣(qì)或(huò)煤為原料(liào)。步:合成氣在催化劑下(xià)生成甲醇(chún)和二甲醚;第二部(bù):甲醇(chún)和二(èr)甲(jiǎ)醚(兩者不需提純)和CO羰基化生成醋酸,此(cǐ)方法也叫做(zuò)兩步(bù)法。