簡(jiǎn)介

乙酸在自然界分布很廣，例如在水果或者植物油中，但是主要以酯的形式存在。在動(dòng)物的組織內(nèi)、排泄物和血液中以游離酸的形式存在。許多為生物都可以通過(guò)發(fā)酵將不同的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為乙酸。

乙酸是醋的主要成分，而醋幾乎貫穿了整個(gè)人類(lèi)文明史。乙酸發(fā)酵細(xì)菌（醋酸桿菌）能在世界的每個(gè)角落發(fā)現(xiàn)，每個(gè)民族在釀酒的時(shí)候，不可避免的會(huì)發(fā)現(xiàn)醋——它是這些酒精飲料暴露于空氣后的自然產(chǎn)物。如中國(guó)就有杜康的兒子黑塔因釀酒時(shí)間過(guò)長(zhǎng)得到醋的說(shuō)法。

古羅馬的人們將發(fā)酸的酒放在鉛制容器中煮沸，能得到一種高甜度的糖漿，叫做“sapa”。“sapa”富含一種有甜味的鉛糖，即乙酸鉛。公元8世紀(jì)時(shí)，波斯煉金術(shù)士賈比爾，用蒸餾法濃縮了醋中的乙酸。

文藝復(fù)興時(shí)期，人們通過(guò)金屬醋酸鹽的干餾制備冰醋酸。16世紀(jì)德國(guó)煉金術(shù)士安德烈亞斯·利巴菲烏斯就把由這種方法產(chǎn)生的冰醋酸和由醋中提取的酸進(jìn)行了比較。因?yàn)樗拇嬖冢瑢?dǎo)致了醋酸的性質(zhì)發(fā)生很大改變，以至于在幾個(gè)世紀(jì)里，化學(xué)家們都認(rèn)為這是兩個(gè)截然不同的物質(zhì)。直到法國(guó)化學(xué)家阿迪（PierreAdet）證明了這兩種物質(zhì)的主要成分是相同的。

1847年，德國(guó)科學(xué)家阿道夫·威廉·赫爾曼·科爾貝第一次通過(guò)無(wú)機(jī)原料合成了乙酸。反應(yīng)歷程如下：首先是二硫化碳經(jīng)過(guò)氯化轉(zhuǎn)化為四氯化碳，接著是四氯乙烯的高溫分解后水解并氯化，從而產(chǎn)生三氯乙酸，最后一步通過(guò)電解還原產(chǎn)生乙酸。

1910年時(shí)，大部分的冰醋酸提取自干餾木材得到的煤焦油。其工藝首先是將煤焦油通過(guò)氫氧化鈣處理，然后將形成的乙酸鈣用硫酸酸化，得到其中的乙酸。1911年，在德國(guó)建成了世界上第一套乙醛氧化合成乙酸的工業(yè)裝置裝置，隨后研發(fā)了低碳烷烴氧化生產(chǎn)乙酸的方法。

物理性質(zhì)

英文名稱(chēng)：AceticAcid

其他名：冰醋酸，醋酸

適應(yīng)癥：本品不同濃度用以治療各種皮膚淺部真菌感染，灌洗創(chuàng)面及雞眼、疣的治療。

藥品分類(lèi)：消毒防腐劑-冰醋酸

分子量：60.05

分子式：CH3COOH

沸點(diǎn)（℃）：117.9

凝固點(diǎn)（℃）：16.6

相對(duì)密度（水為1）：1.050

粘度(mPa.s）：1.22（20℃）

20℃時(shí)蒸氣壓（KPa）：1.5

外觀及氣味：無(wú)色液體，有刺鼻的醋酸味。

溶解性：能溶于水、乙醇、乙醚、四氯化碳及甘油等有機(jī)溶劑。

相容性材料：稀釋后對(duì)金屬有強(qiáng)烈腐蝕性，316#和318#不銹鋼及鋁可作良好的結(jié)構(gòu)材料。

國(guó)家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：GB/T676-2007

下為中華人民共和國(guó)關(guān)于工業(yè)乙酸的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：

乙酸的酸性

乙酸的羧基氫原子能夠部分電離變?yōu)闅潆x子（質(zhì)子）而釋放出來(lái)，導(dǎo)致羧酸的酸性。乙酸在水溶液中是一元弱酸，酸度系數(shù)為4.8，pKa=4.75（25℃），濃度為1mol/L的醋酸溶液（類(lèi)似于家用醋的濃度）的pH為2.4，也就是說(shuō)僅有0.4%的醋酸分子是解離的。

乙酸二聚物

乙酸的晶體結(jié)構(gòu)顯示，分子間通過(guò)氫鍵結(jié)合為二聚體（亦稱(chēng)二締結(jié)物），二聚體也存在于120℃的蒸汽狀態(tài)。二聚體有較高的穩(wěn)定性，已經(jīng)通過(guò)冰點(diǎn)降低測(cè)定分子量法以及X光衍射證明了分子量較小的羧酸如甲酸、乙酸在固態(tài)及液態(tài)，甚至氣態(tài)以二聚體形式存在。當(dāng)乙酸與水溶和的時(shí)候，二聚體間的氫鍵會(huì)很快的斷裂。其它的羧酸也有類(lèi)似的二聚現(xiàn)象。

無(wú)機(jī)化學(xué)反應(yīng)

1.乙酸能發(fā)生普通羧酸的典型化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)可以還原生成乙醇，通過(guò)親核取代機(jī)理生成乙酰氯，也可以雙分子脫水生成酸酐。

乙酸的典型化學(xué)反應(yīng)：

乙酸與碳酸鈉：2CH3COOH+Na2CO3==2CH3COONa+CO2↑+H2O

乙酸與碳酸鈣：2CH3COOH+CaCO3==（CH3COO)2Ca+CO2↑+H2O

乙酸與碳酸氫鈉：NaHCO3+CH3COOH==CH3COONa+H2O+CO2↑

乙酸與堿反應(yīng)：CH3COOH+OH-==CH3COO-+H2O

乙酸與弱酸鹽反應(yīng)：2CH3COOH+CO32-==2CH3COO-+H2O+CO2↑

乙酸與活潑金屬單質(zhì)反應(yīng)：Fe+2CH3COOH==（CH3COO)2Fe+H2↑

Zn+2CH3COOH==（CH3COO）2Zn+H2↑

2Na+2CH3COOH==2CH3COONa+H2↑

乙酸與氧化鋅反應(yīng)：2CH3COOH+ZnO==（CH3COO)2Zn+H2O

乙酸與乙醇反應(yīng)：CH3COOH+C2H5OH=△=CH3COOC2H5+H2O（注：條件是加熱，濃硫酸催化，可逆反應(yīng)）

2.乙酸也可以成酯或氨基化合物。如乙酸可以與乙醇在濃硫酸存在并加熱的條件下生成乙酸乙酯（本反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)類(lèi)型屬于取代反應(yīng)中的酯化反應(yīng)）。

CH3COOH+CH3CH2OH<==>CH3COOCH2CH3+H2O

3.由于弱酸的性質(zhì)，對(duì)于許多金屬，乙酸是有腐蝕性的，例如鐵、鎂和鋅，反應(yīng)生成氫氣和金屬乙酸鹽。雖然鋁在空氣中表面會(huì)形成氧化鋁保護(hù)層，但是在醋酸的作用下，氧化膜會(huì)被破壞，內(nèi)部的鋁就可以直接和酸作用了。

4.金屬的乙酸鹽也可以用乙酸和相應(yīng)的堿性物質(zhì)反應(yīng)，比如小蘇打與醋的反應(yīng)。除了醋酸鉻（II），幾乎所有的醋酸鹽能溶于水。

Mg（S）+2CH3COOH（aq）→(CH3COO)2Mg(aq)+H2（g）

NaHCO3（s）+CH3COOH(aq)→CH3COONa(aq)+CO2(g)+H2O（l）

5.在440℃的高溫下，乙酸可分解生成甲烷和二氧化碳或乙烯酮和水。

生物化學(xué)反應(yīng)

乙酸中的乙酰基，是生物化學(xué)中所有生命的基礎(chǔ)。當(dāng)它與輔酶A結(jié)合后，就成為了碳水化合物和脂肪新陳代謝的中心。然而，乙酸在細(xì)胞中的濃度是被嚴(yán)格控制在一個(gè)很低的范圍內(nèi)，避免使得細(xì)胞質(zhì)的pH發(fā)生破壞性的改變。與其它長(zhǎng)鏈羧酸不同，乙酸并不存在于甘油三酸脂中。但是，人造含乙酸的甘油三酸脂，又叫甘油醋酸酯（甘油三乙酸酯）[5]，則是一種重要的食品添加劑，也被用來(lái)制造化妝品和局部性藥物。

乙酸由一些特定的細(xì)菌生產(chǎn)或分泌。值得注意的是醋菌類(lèi)梭菌屬的丙酮丁醇梭桿菌，這個(gè)細(xì)菌廣泛存在于全世界的食物、水和土壤之中。在水果或其他食物腐敗時(shí)，醋酸也會(huì)自然生成。乙酸也是包括人類(lèi)在內(nèi)的所有靈長(zhǎng)類(lèi)生物的陰道潤(rùn)滑液的一個(gè)組成部分，被當(dāng)作一個(gè)溫和的抗菌劑。

作用

乙酸可用作酸度調(diào)節(jié)劑、酸化劑、腌漬劑、增味劑、香料等。它也是很好的抗微生物劑，這主要?dú)w因于其可使pH降低至低于微生物最適生長(zhǎng)所需的pH。乙酸是我國(guó)應(yīng)用最早、使用最多的酸味劑，主要用于復(fù)合調(diào)味料、配制蠟、罐頭、干酪、果凍等。用于調(diào)味料時(shí)，可將乙酸加水稀釋至4%~5%溶液后，添加到各種調(diào)味料中應(yīng)用。以食醋作為酸味劑，輔以純天然營(yíng)養(yǎng)保健品制成的飲料稱(chēng)為國(guó)際型第三代飲料[6]。

制備方法

乙酸的制備可以通過(guò)人工合成和細(xì)菌發(fā)酵兩種方法。生物合成法，即利用細(xì)菌發(fā)酵，僅占整個(gè)世界產(chǎn)量的10%，但是仍然是生產(chǎn)乙酸，尤其是醋的最重要的方法，因?yàn)楹芏鄧?guó)家的食品安全法規(guī)規(guī)定食物中的醋必須是通過(guò)生物法制備，而發(fā)酵法又分為有氧發(fā)酵法和無(wú)氧發(fā)酵法。

有氧發(fā)酵法

在氧氣充足的情況下，醋桿菌屬細(xì)菌能夠從含有酒精的食物中生產(chǎn)出乙酸。通常使用的是蘋(píng)果酒或葡萄酒混合谷物、麥芽、米或馬鈴薯?yè)v碎后發(fā)酵。由這些細(xì)菌發(fā)酵反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

C?H5OH+O?→CH?COOH+H?O

具體做法是將醋菌屬的細(xì)菌接種于稀釋后的酒精溶液并保持一定溫度，放置于一個(gè)通風(fēng)的位置，在幾個(gè)月內(nèi)就能夠經(jīng)過(guò)發(fā)酵，最后生成醋。工業(yè)生產(chǎn)醋的方法通過(guò)提供充足的氧氣使得反應(yīng)過(guò)程加快，此方法已經(jīng)被商業(yè)化生產(chǎn)采用，也被稱(chēng)為“快速方法”或“德國(guó)方法”，因?yàn)槭状卧诘聡?guó)1823年應(yīng)用成功而因此得名。此方法中，發(fā)酵是在一個(gè)塞滿了木屑或木炭的塔中進(jìn)行。含有酒精的原料從塔的上方滴入，新鮮空氣從下方自然進(jìn)入或強(qiáng)制對(duì)流。強(qiáng)化的空氣量使得此過(guò)程能夠在幾個(gè)星期內(nèi)完成，大大縮短了制醋的時(shí)間。

OttoHromatka和HeinrichEbner在1949年首次提通過(guò)液態(tài)的細(xì)菌培養(yǎng)基制備醋。在此方法中，酒精在持續(xù)的攪拌中發(fā)酵為乙酸，空氣通過(guò)氣泡的形式被充入溶液。通過(guò)這個(gè)方法，含乙酸15%的醋能夠在兩至三天制備完成。

無(wú)氧發(fā)酵法

部分厭氧細(xì)菌，包括梭菌屬的部分成員，能夠?qū)⑻穷?lèi)直接轉(zhuǎn)化為乙酸而不需要乙醇作為中間體?？傮w反應(yīng)方程式如下：

C6H12O6==3CH3COOH

此外，許多細(xì)菌能夠從僅含單碳的化合物中生產(chǎn)乙酸，例如甲醇，一氧化碳或二氧化碳與氫氣的混和物。

2CO2+4H2→CH3COOH+2H2O

2CO+2H2→CH3COOH

梭菌屬因?yàn)橛心軌蚍磻?yīng)糖類(lèi)的能力，減少了成本，這意味著這些細(xì)菌有比醋菌屬細(xì)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(xì)菌的耐酸性不及醋菌屬細(xì)菌。耐酸性最大的梭菌屬細(xì)菌也只能生產(chǎn)不到10%的乙酸，而有的醋酸菌能夠生產(chǎn)20%的乙酸。使用醋酸屬細(xì)菌制醋仍然比使用梭菌屬細(xì)菌制備后濃縮更經(jīng)濟(jì)。所以，盡管梭菌屬的細(xì)菌早在1940年就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但它的工業(yè)應(yīng)用范圍較窄。

除了上述生物法外，工業(yè)用乙酸多采用如下方法合成：

甲醇羰基化法

大部分乙酸是通過(guò)甲基羰基化合成的。此反應(yīng)中，甲醇和一氧化碳反應(yīng)生成乙酸，方程式如下

CH3OH+CO→CH3COOH

這個(gè)過(guò)程是以碘代甲烷為中間體，分三個(gè)步驟完成，并且需要多金屬成分的催化劑（第二步中）

⑴CH?OH+HI→CH?I+H?O

⑵CH?I+CO→CH?COI

⑶CH?COI+H?O→CH?COOH+HI

通過(guò)控制反應(yīng)條件，也可以通過(guò)同樣的反應(yīng)生成乙酸酐。因?yàn)橐谎趸己图状季浅Ｓ玫幕ぴ?，所以甲基羰基化一直以?lái)備受青睞。早在1925年，英國(guó)塞拉尼斯公司就開(kāi)發(fā)出第一個(gè)甲基羰基化制乙酸的試點(diǎn)裝置。然而，由于缺少能耐高壓（200atm或更高）和耐腐蝕的容器，此方法的應(yīng)用一直受到限制。1963年，德國(guó)巴斯夫化學(xué)公司用鈷作催化劑，開(kāi)發(fā)出第一個(gè)適合工業(yè)生產(chǎn)乙酸的工藝。1968年，銠催化劑的大大降低了反應(yīng)難度。采用銠的羰基化合物和碘化物組成的催化劑體系，使甲醇和一氧化碳在水-乙酸的介質(zhì)中在175℃和低于3兆帕的壓力條件下反應(yīng)，即可得到乙酸產(chǎn)品。因?yàn)榇呋瘎┑幕钚院瓦x擇性都比較高，所以反應(yīng)的副產(chǎn)物很少。甲醇低壓羰基化法制乙酸，具有原料價(jià)廉，操作條件緩和，乙酸產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好和工藝流程簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，但反應(yīng)介質(zhì)有嚴(yán)重的腐蝕性，需要使用耐腐蝕的特殊材質(zhì)。1970年，美國(guó)孟山都公司建造了采用此工藝的裝置，因此銠催化甲基羰基化制乙酸逐漸成為支配性的孟山都法。90年代后期，英國(guó)石油成功的將Cativa催化法商業(yè)化，此方法采用釕催化劑，使用（[Ir(CO)?I?]），它比孟山都法更加綠色也有更高的效率。

乙醛氧化法

在孟山都法商業(yè)生產(chǎn)之前，大部分的乙酸是由乙醛氧化制得。盡管不能與甲基羰基化相比，此法仍然是第二種工業(yè)制乙酸的方法，反應(yīng)方程式如下：

2CH?CHO+O?→2CH?COOH

乙醛可以通過(guò)氧化丁烷或輕石腦油制得，也可以通過(guò)乙烯水合后生成。

低碳烷烴液相氧化法

采用正丁烷為原料，以乙酸為溶劑，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(jìn)行氧化。同時(shí)此方法也可采用液化石油氣或輕質(zhì)油為原料。此方法原料成本低，但工藝流程較長(zhǎng)，腐蝕嚴(yán)重，乙酸收率不高，僅限于廉價(jià)異丁烷或液化石油氣原料來(lái)源易得的地區(qū)采用。

2C?H??+5O?→4CH?COOH+2H?O

此反應(yīng)可以在能使丁烷保持液態(tài)的最高溫度和壓力下進(jìn)行，副產(chǎn)物包括丁酮，乙酸乙酯，甲酸和丙酸。因?yàn)椴糠指碑a(chǎn)物也有經(jīng)濟(jì)價(jià)值，所以可以調(diào)整反應(yīng)條件使得副產(chǎn)物更多的生成，不過(guò)分離乙酸和副產(chǎn)物使得反應(yīng)的成本增加。

在類(lèi)似條件下，使用上述催化劑，乙醛能被空氣中的氧氣氧化生成乙酸：

2CH?CHO+O?→2CH?COOH

也能被氫氧化銅懸濁液氧化：

2Cu(OH)?+CH?CHO→CH?COOH+Cu?O↓+2H?O

使用新式催化劑，此反應(yīng)能獲得95%以上的乙酸產(chǎn)率。主要的副產(chǎn)物為乙酸乙酯，甲酸和甲醛。因?yàn)楦碑a(chǎn)物的沸點(diǎn)都比乙酸低，所以很容易通過(guò)蒸餾除去。

乙烯氧化法

由乙烯在催化劑（所用催化劑為氯化鈀：PdCl?、氯化銅：CuCl?和乙酸錳：（CH?COO)?Mn）存在的條件下，與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成。此反應(yīng)可以看作先將乙烯氧化成乙醛，再通過(guò)乙醛氧化法制得。

托普索法

托普索法以單一天然氣或煤為原料。第一步：合成氣在催化劑下生成甲醇和二甲醚；第二部：甲醇和二甲醚（兩者不需提純）和CO羰基化生成醋酸，此方法也叫做兩步法。

生產(chǎn)工藝

BPCativa工藝

BP公司是世界最大的醋酸供應(yīng)商，世界醋酸生產(chǎn)的70%采用BP技術(shù)。BP公司1996年推出Cativa技術(shù)專(zhuān)利，Cativa工藝采用基于銥的新催化劑體系，并使用多種新的助劑，如錸、釕、鋨等，銥催化劑體系活性高于銠催化劑，副產(chǎn)物少，并可在水濃度較低（小于5%）情況下操作，可大大改進(jìn)傳統(tǒng)的甲醇羰基化過(guò)程，削減生產(chǎn)費(fèi)用高達(dá)30%，節(jié)減擴(kuò)建費(fèi)用50%。此外，因水濃度降低，CO利用效率提高，蒸汽消耗減少。

塞拉尼斯AOPlus工藝

塞拉尼斯公司也是世界上最大的醋酸生產(chǎn)商之一。1978年，赫斯特-塞拉尼斯公司（現(xiàn)塞拉尼斯公司）在美國(guó)得州克萊爾湖工業(yè)化投運(yùn)了孟山都法醋酸裝置。1980年，塞拉尼斯公司推出AOPlus法（酸優(yōu)化法）技術(shù)專(zhuān)利，大大改進(jìn)了孟山都工藝。

AOPlus工藝通過(guò)加入高濃度無(wú)機(jī)碘（主要是碘化鋰）以提高銠催化劑的穩(wěn)定性，加入碘化鋰和碘甲烷后，反應(yīng)器中水濃度降低至4%～5%，但羰基化反應(yīng)速率仍保持很高水平，從而極大地降低了裝置的分離費(fèi)用。催化劑組成的改變使反應(yīng)器在低水濃度（4%～5%）下運(yùn)行，提高了羰基化反應(yīng)產(chǎn)率和分離提純能力。[7]

用途

乙酸是大宗化工產(chǎn)品，是最重要的有機(jī)酸之一。主要可用于生產(chǎn)乙酸乙烯、乙酐、乙酸酯和乙酸纖維素等。聚乙酸乙烯酯可用來(lái)制備薄膜和粘合劑，也是合成纖維維綸的原料。乙酸纖維蘇可制造人造絲和電影膠片。乙酸酯是優(yōu)良的溶劑，廣泛用于尤其工業(yè)。乙酸還可用來(lái)合成乙酐、丙二酸二乙酯、乙酰乙酸乙酯、鹵代乙酸等，也可制造藥物如阿司匹林、還可以用于生產(chǎn)乙酸鹽等。在農(nóng)藥、醫(yī)藥和染料、照相藥品制造、織物印染和橡膠工業(yè)中都有廣泛應(yīng)用。

在食品工業(yè)中，乙酸用作酸化劑，增香劑和香料。制造食醋時(shí)，用水將乙酸稀釋至4～5%濃度，添加各種調(diào)味劑而得食用醋。作為酸味劑，使用時(shí)適當(dāng)稀釋?zhuān)捎糜谡{(diào)飲料、罐頭等，如制作蕃茄、蘆筍、嬰兒食品、沙丁魚(yú)、魷魚(yú)等罐頭，可制作軟飲料，冷飲、糖果、焙烤食品、布丁類(lèi)、膠媒糖、調(diào)味品等。

乙酸具有防腐劑的作用。1.5%就有明顯的抑菌作作用。在3%范圍以內(nèi)，可避免霉斑引起的肉色變綠變黑。

儲(chǔ)存的管理

儲(chǔ)存于陰涼、通風(fēng)的庫(kù)房。遠(yuǎn)離火種、熱源。凍季應(yīng)保持庫(kù)溫高于16℃，以防凝固。保持容器密封。應(yīng)與氧化劑、堿類(lèi)分開(kāi)存放，切忌混儲(chǔ)。采用防爆型照明、通風(fēng)設(shè)施。禁止使用易產(chǎn)生火花的機(jī)械設(shè)備和工具。儲(chǔ)區(qū)應(yīng)備有泄漏應(yīng)急處理設(shè)備和合適的收容材料。

運(yùn)輸?shù)墓芾?/p>

本品鐵路運(yùn)輸時(shí)限使用鋁制企業(yè)自備罐車(chē)裝運(yùn)，裝運(yùn)前需報(bào)有關(guān)部門(mén)批準(zhǔn)。鐵路非罐裝運(yùn)輸時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照鐵道部《危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸規(guī)則》中的危險(xiǎn)貨物配裝表進(jìn)行配裝。起運(yùn)時(shí)包裝要完整，裝載應(yīng)穩(wěn)妥。運(yùn)輸過(guò)程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。運(yùn)輸時(shí)所用的槽（罐）車(chē)應(yīng)有接地鏈，槽內(nèi)可設(shè)孔隔板以減少震蕩產(chǎn)生靜電。嚴(yán)禁與氧化劑、堿類(lèi)、食用化學(xué)品等混裝、混運(yùn)。公路運(yùn)輸時(shí)要按規(guī)定路線行駛，勿在居民區(qū)和人口稠密區(qū)停留。

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