13.8.4.3 Производство уксусной кислоты

Уксусная кислота - важнейшая из органических кислот, вы­рабатываемых промышленностью органического синтеза. Полученные на ее основе продукты (уксусный ангидрид, хлоруксусная кислота, кетен, винилацетат и др.) играют исключительно важную роль при получении полимеров на основе ацетатов целлюлозы, растворителей, красителей, химических средств защиты растений, фармацевтических препаратов, в пищевой и текстиль­ной промышленности.

1) Окислительное брожение этанола с участием бактерий:

2) Окисление ацетальдегида, кото­рое протекает в три стадии:

При исполь­зовании в качестве катализатора ацетата марганца, а в качестве окислителя - кислорода процесс протекает более глубоко с об­разованием уксусной кислоты.

Если в качестве ка­тализатора использовать смесь ацетатов кобальта и меди, снизить содержание кислорода в окислительном газе до 7-9 % и одновре­менно удалять реакционную воду либо в виде пара, либо с помо­щью азеотропа, то вместе с уксусной кислотой в качестве целевого продукта образуется уксусный ангидрид (примерно 60 %).

На рисунке 49 представлена технологическая схема производств уксусной кислоты с использованием в качестве катализатора ацетата марганца.

Рисунок 49 - Технологическая схема производства уксусной кислоты из ацетальдегида с использованием в качестве катализатора ацетата марганца:

1 - окислительная колонна; 2, 5 - теплообменники;

3 - сепаратор; 4 - ректификационная колонна

Окисление ацетальдегида проводят в окислительной колонне 1, куда подается раствор уксусного альдегида и катализатора в уксусной кислоте. Кислород под давлением 400 кПа с целью равномерного распределения вводится в колонну в нескольких местах Для предотвращения перегрева смеси и более тонкого регулирования температуры в пределах 65-70 ⁰С по нескольким змеевикам расположенным внутри колонны, подается охлаждающая вода. Эти меры предпринимаются ввиду способности надуксусной кислоты при повышении температуры разлагаться со взрывом. С этой же целью в верхнюю часть колонны (брызгоуловитель) вводят инертный азот, который разбавляет выходящие из колонны пары. Далее парогазовая смесь охлаждается в рассольном холодильнике 2 и разделяется в сепараторе 3. Конденсат, содержащий частично окислившийся ацетальдегид, возвращается в колонну, а несконденсировавшиеся газы выводятся из системы. Жидкая уксусная кислота поступает на ректификацию в колонну 4. В кубовой час­ти этой колонны остается раствор катализатора, который посту­пает на регенерацию. Товарная уксусная кислота имеет концен­трацию 98 %. Выход кислоты составляет 92 %.

3) Получение уксусной кислоты из метанола:

При использовании металлокомплексных катализаторов на основе карбонилов родия процесс проводят при 175-190 ⁰С и давлении 2,7-2,9 МПа. Упрощенная технологическая схема по­лучения уксусной кислоты из метанола представлена на рисунке 50.

Рисунок 50 - Упрощенная схема производст­ва уксусной кислоты карбонилированием метанола:

1,3 - теплообменник; 2 - реактор; 4, 6 - се­параторы;

5 - дроссельный вентиль

Подогретый в теплообменнике 1 метанол вводят в реактор 2 с мешалкой и барботером для подачи СО. Газ барботирует через реакционную смесь, содержащую водный раствор ме­танола, уксусной кислоты и катализатора. Непрореагировавший СО после охлаж­дения продуктов реакции в холодильнике 3 отделяется в сепараторе 4 и возвращается в реактор. Жидкая часть ре­акционной смеси отводится из верхней части реактора через дроссельный вентиль 5, что вызывает ее частичное испарение и охлаждение. Пары, содержащие уксус­ную кислоту, отделяются в сепараторе 6 и направляют­ся на разделение в систему ректификационных колонн (на рисунке 49 не показана), где на выходе получают товарную уксусную кислоту. Жидкая часть из сепаратора 6 возвращается в реактор 2.

17