• info@tehranacid.com

به کیمیا تهران اسید خوش آمدید !

tolidb.jpg

1

گالری  کیمیا تهران اسید
گالری  کیمیا تهران اسید
گالری کیمیا تهران اسید
گالری کیمیا تهران اسید

تولید اسید استیک

اسید استیک، هم بطور مصنوعی و هم از طریق تخمیر باکتریایی، تولید می‌شود. امروزه روش باکتریایی تنها ۱۰ % از تولید را به خود اختصاص داده ‌است.


روش های متعدد تولید اسید استیک

اما به دلیل اینکه قوانین جهانی مربوط به سلامت غذا بر تهیه سرکه خوراکی از مواد بیولوژیکی تاکید می‌کند، این روش همچنان برای تولید سرکه استفاده می‌شود. تقریبا حدود ۷۵ % از اسید استیک تولید شده برای استفاده ‌های صنعتی، از کربندار کردن متانول و به روشی که در زیر می‌آید تولید می‌شود. برای بقیه مصارف، از روش‌ های دیگر استفاده می‌شود.

کل تولید جهانی اسید استیک 5 میلیون تن در سال برآورد می‌شود که نیمی از آن در ایالات متحده تولید می‌شود. تولید این ماده در اروپا 1میلیون تن در سال است که میزان آن رو به کاهش نهاده؛ در ژاپن نیز تولید این ماده 0.7 میلیون تن در سال است. از سوی دیگر هر ساله 1.5میلیون تن اسید استیک بازیافت می‌شود که تولید جهانی را به 6.5 میلیون تن در سال می‌رساند.

بزرگترین تولیدکنندگان اسید استیک دست نخورده، سلانس و صنایع شیمیایی هستند. از دیگر تولیدکنندگان عمده این ماده می‌توان به ملنیوم کمیکالز، استرلینگ کمیکالز، سام سونگ، ایستمن و سوونسک اتانول کمی اشاره کرد.

روش های تولید صنعتی اسید استیک :

کربونیلاسیون متانول: در این روش متانول با مونوکسید کربن در فشارهای بالا (۲۰۰atm) واکنش داده و اسید استیک تولید می‌کند. این روش از سال ۱۹۲۰ ابداع شده‌ است و به دلیل ارزان بودن متانول و از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه ‌است.

اکسیداسیون بوتان: از حرارت دادن بوتان با اکسیژن هوا در حضور یون های فلزی منگنز، کبالت و کروم، پروکسید تولید می‌شود. پروکسید در اثر تجزیه اسید استیک ایجاد می‌کند.

{۲C_۴HiO + CO_۲ → ۴CH_۳COOH + ۲H_۲O}

اکسیداسیون استالدئید: استالدئید در شرایط ملایم و در حضور کاتالیزورهای ساده فلزی مثل منگنز و کروم و... توسط اکسیژن هوا اکسید شده و اسید استیک تولید می‌کند.

{۲CH_۳CHO + ۲O_۲ → ۲CH_۳COOH}

محصولات جانبی تولید شده در این واکنش مانند اسید فرمیک یا استات اتیل و... به دلیل داشتن نقطه جوش پایین تر از اسید استیک توسط تقطیر جداسازی می‌شوند. کاربرد اسید استیک به صورت سرکه به عنوان چاشنی غذا و تهیه انواع ترشی استفاده می‌شود. اسید استیک رقیق به عنوان افشانه برای از بین بردن قارچ های گیاهان استفاده می‌شود. اسید استیک گلاسیال در صنایع شیمیایی در تولید فیلم های عکاسی، تولید پلاستیک پلیاتیلن تریفتالات (PET) استفاده می‌شود. همچنین به عنوان ماده واسطه در تولید استات وینیل که ترکیب مهمی در تولید چسب و رنگ می‌باشد.

کربندارکردن متانول :

بیشتر اسید استیک جهان به روش کربندار کردن متانول تولید می‌شود. در این فرآیند، متانول و مونو اکسید کربن با یکدیگر واکنش می‌دهند تا براساس معادله شیمیایی زیر اسید استیک تولید شود :

متانول|CH۳OH+مونواکسید کربن |CO→ CH۳COOH

این فرایند که در آن یون دو متان به عنوان میانجی مورد استفاده قرار می‌گیرد، در سه مرحله اتفاق می‌افتد. یک کاتالیزور که عمدتا یک کمپلکس است برای کربندار کردن مورد استفاده نیاز است.

(۱)CH۳OH+ یودید هیدروژن|HI→یودومتان|CH۳I + H۲O

(۲) CH۳I + مونواکسیدکربن |CO → CH۳COI

(۳) CH۳COI + H۲O → CH۳COOH + HI

با تغییر شرایط فرایند، می‌توان در همان کارخانه آنیدرید استیک تولید کرد. از آنجا که هم متانول و هم مونو اکسیدکربن مواد خام مناسبی هستند، کربندارکردن متانول از دیرباز به عنوان یکی از بهترین روش ها برای تولید اسید استیک به شمار می‌آمده‌ است. در سال ۱۹۲۵، هنری درفیوس از سلانس بریتانیا یک کارخانه موازی کربندارکردن متانول را تاسیس کرد. با این حال نبود مواد کاربردی که بتوانند در فشارهای بالای مورد نیاز (۲۰۰ اتمسفر یا بیشتر) حاوی مخلوط‌ های واکنشی خورنده باشند، باعث شد برای مدتی تمایل به تجاری‌ سازی این روش‌ها از بین برود.

اولین فرآیند تجاری کربندارکردن متانول که در آن از کوبالت به عنوان کاتالیزور استفاده می‌شد، در سال ۱۹۶۳ توسط شرکت صنایع شیمیایی BASF انجام گرفت. در سال ۱۹۶۸، یک کاتالیزور رودیومی (cis−[Rh(CO)۲I۲]−) که می‌توانست در فشار های پایین بدون تولید هیچ فراورده جانبی عمل کند کشف شد. اولین کارخانه‌ ای که از این روش استفاده کرد، در سال ۱۹۷۰ توسط شرکت صنایع شیمیایی مونسانتو آمریکا ساخته شد و از آن پس، کربندارکردن متانول با کاتالیزور رودیومی به روش غالب در تولید اسید استیک تبدیل شد. در اواخر دهه نود، شرکت صنایع شیمیایی بی‌پی استفاده تجاری از کاتالیزورکاتیوا ([Ir(CO)۲I۲]−) را که بوسیله روتنیم ارتقا یافته بود آغاز کرد. این فرایند که کاتالیزور آن ایریدیوم است طبیعت ‌دوست‌تر و کارآمدتر است و تا حد زیادی جای فرایند مونسانتو را در همان کارخانه گرفته ‌است.

اکسایش استالدئید :

پیش از تجاری شدن روش مونسانتو، بیشتر اسید استیک از طریق اکسایش استالدئید تولید می‌شد. این روش به عنوان دومین روش مهم تولید پابرجا مانده‌ است، هر چند که کربندارکردن متانول در آن، چندان مقرون به صرفه نیست. استالدئید را می‌توان از طریق اکسایش بوتان یا نفتا یا آبدار کردن اتیلن بدست آورد.

وقتی بوتان یا نفتای سبک در مجاورت یون های مختلف فلزی از جمله یون های منگنز، کوبالت، کرومیوم، پروکسید حرارت می‌بینند تجزیه می‌شوند تا براساس معادله شیمیایی زیر اسید استیک تولید کنند.

۲ بوتان|C۴H۱۰ + ۵ اکسیژن|O۲ → ۴ CH۳COOH + ۲ آب|H۲O

معمولا، این واکنش در تلفیقی از حرارت و فشاری انجام می‌شود که در عین نگهداری بوتان در حالت مایع، دما را تا حد ممکن بالا نگه دارد. شرایط واکنشی معمولا در دمای ۱۵۰ درجه سانتی‌گراد و فشار  ؛ اتمسفر ۵۵ قرار دارد. ممکن است در این میان چند فراورده جانبی نیز تولید شوند از جمله بوتانون، اتیل استات ، اسید فرمیک و اسید پروپونیک. این فراورده ‌های جانبی از لحاظ تجاری با ارزش هستند و در صورتیکه از لحاظ اقتصادی مورد نیاز باشند، شرایط واکنش را تغییر می دهند تا مقادیر بیشتری از این فرآورده ‌ها بدست آید. در عین حال جداسازی اسید استیک از این فرآورده ‌های جانبی ممکن است هزینه‌ های فرایند را افزایش دهد.

تحت شرایط مشابه و با استفاده از کاتالیزورهای یکسان، همانگونه که در اکسایش بوتان صورت می‌گیرد، می‌توان در هوا، استالدئید را برای تولید اسید استیک، توسط اکسیژن اکسید کرد.

۲ استالدئید|CH۳CHO + اکسیژن|O۲ → ۲ CH۳COOH

با استفاده از کاتالیزور های جدید، می‌توان از این واکنش بیش از ۹۵ درصد اسید استیک بدست آورد. فراورده ‌های جانبی این واکنش عبارتند از اتیل استات ، اسید فرمیک و فورمالدئید که همه آنها نسبت به اسید استیک نقطه جوش پایین تری داشته و به راحتی می‌توان از طریق تقطیر آنها را جداسازی کرد.

تخمیر :

تخمیر اکسایشی :

در بیشتر تاریخ بشری، اسید استیک در حالت سرکه، توسط گروه باکتریایی «بچه سرکه» ساخته می‌شده ‌است. درصورت وجود اکسیژن کافی، این باکتری می‌تواند از انواع مختلف مواد غذایی الکل‌ دار، سرکه تولید کند. شاخص‌ترین این غذاها عبارتند از آب سیب، شراب و مخمر غلات ، حبوبات، مالت، برنج، یا مالت سیب‌زمینی. کلیت واکنش شیمیایی ‌ای که توسط این باکتری تسهیل می‌شود عبارتست از :

اتانول|C۲H۵OH + اکسیژن|O۲ → CH۳COOH + آب|H۲O

محلول رقیق الکل که با «مخمر سرکه» آغشته شده باشد، در یک محیط گرم هوادار، طی چند ماه به سرکه تبدیل می‌شود. روش ‌های صنعتی تولید سرکه، با افزایش تامین اکسیژن برای باکتری، این فرایند را تسریع می‌کنند.

احتمالا اولین سرکه ‌ها، در پی اشتباه در فرایند شراب‌گیری تولید شده‌اند. اگر فراین تخمیر در حرارت بالا انجام گیرد، بچه سرکه بطور طبیعی مخمر انگور را می‌پوشاند. با افزایش تقاضای سرکه برای مصارف آشپزی، پزشکی و بهداشتی، شراب ‌فروشان خیلی سریع یاد گرفتند تا چگونه در ماه ‌های گرم پیش از آنکه انگورها برای تبدیل به شراب به اندازه کافی برسند، سایر مواد آلی را برای تولید سرکه مورد استفاده قرار دهند. از آنجا که شراب‌ فروشان از چگونگی این فرایند آگاهی لازم را نداشتند، این روش کند و گاهی ناموفق بود.

یکی از اولین روش های مدرن «روش سریع» یا «روش آلمانی» است که برای اولین بار در سال ۱۸۲۳ در آلمان بکار گرفته شد. در این فرایند، تخمیر در یک برج بسته‌ بندی شده با تراشه ‌های چوب یا زغال چوب صورت می‌گیرد. غذای الکل‌داراز بالای برج پاشیده می‌شود و اتمسفر زمین|هوای تازه یا بطور طبیعی یا بصورت تبادل حرارت اجباری از پایین تامین می‌شود. در این فرایند، تامین بهتر هوا، زمان تهیه سرکه را از چند ماه به چند هفته کاهش می‌دهد.

امروزه بیشتر سرکه‌ ها در تانکرهای کشت میکروبیولوژیکی که در زیر آب غوطه ‌ور هستند تهیه می‌شوند. این روش برای اولین باردر سال ۱۹۴۹ توسط اوتو هروماتکا و هنریخ ابنر ابداع شد. در این روش، الکل در یک تانکر که بطور مداوم محتویات آن به هم می‌خورد، به سرکه تخمیر می‌شود و اکسیژن نیز از طریق عبور حباب‌ های هوا از درون محلول تامین می‌شود.

تخمیر بدون اکسیژن :

برخی گونه ‌های باکتری ‌های بی‌هوازی از جمله چندین نوع از دسته «کلاستریدیوم» قادرند بطور مستقیم و بدون استفاده از اتانول به عنوان میانجی، شکرها را به اسید استیک تبدیل کنند. کلیت واکنش شیمیایی که توسط این باکتری انجام می‌شود عبارتست از:

گلوکوز|C۶H۱۲O۶ → ۳ CH۳COOH

جالب تر اینکه، از نظر شیمیدانان صنعتی، این باکتری‌های بی‌هوازی می‌توانند اسید استیک را از ترکیبات تک کربنی نظیر متانول، مونواکسیدکربن یا مخلوط دی‌اکسید کربن وهیدروژن تولید کنند :

۲دی‌اکسید کربن |CO۲+۴هیدروژن|H۲→ CH۳COOH + ۲ آب|H۲O

توانایی «کلوستریدیوم» دربکارگیری مستقیم شکر، یا تولید اسید استیک از مواد کم هزینه‌ تر بدین معناست که این نوع از باکتری بطور بالقوه می‌تواند نسبت به اکسایندگان اتانول نظیر «بچه سرکه»، در تولید اسید استیک کارآمدتر باشد. با این حال، باکتری «کلاستریدیوم» نسبت به «بچه سرکه» در مقابل اسید مقاومت کمتری دارد. حتی در مقایسه با برخی انواع بچه سرکه که می‌توانند با غلط ۲۰ درصدی اسید استیک سرکه تولید کنند، مقاوم ‌ترین انواع «کلاستریدیوم» تنها می‌توانند چند درصد اسید استیک در سرکه تولید کنند. در حال حاضر برای تولید سرکه، استفاده از «بچه سرکه» نسبت به استفاده از «کلاستریدیوم» و سپس تغلیظ آن، مقرون به صرفه‌ تر است. در نتیجه با وجودیکه باکتری های استوژنیک از سال ۱۹۴۰ کشف شده ‌اند استفاده صنعتی از آنها به تعدادی کاربرد بی خطر محدود شده ‌است.


کلمات کلیدی

سرکه چیست - سرکه سیب - سرکه انگور - سرکه - تاریخچه اسید استیک - اسید استیک - موارد مصرف اسید استیک - تولید اسید استیک - ایمنی اسید استیک -قیمت اسید استیک