Penghasilan Asid_asetik

Kilang menulenan asid asetik di tahun 1884

Asid asetik dihasilkan secara sintetik mahupun secara alami melalui penapaian bakteri. Sekarang hanya 10% daripada penghasilan asid asetik dihasilkan melalui jalur biasa, namun kebanyakan hukum yang mengatur bahawa asid asetik yang terdapat dalam cuka haruslah berasal dari proses biologi. Dari asid asetik yang dihasilkan oleh industri kimia, 75% antaranya dihasilkan melalui pengkarbonilan metanol. Sisanya dihasilkan melalui kaedah-kaedah alternatif.[6]

Penghasilan keseluruhan asid asetik dunia diperkirakan 5 Mt/a (juta tan setahun), setengahnya dihasilkan di Amerika Syarikat. Eropah menghasilkan sekitar 1 Mt/a dan terus menurun, sedangkan Jepun menghasilkan sekitar 0.7 Mt/a. 1.51 Mt/a dihasilkan melalui proses kitar semula, sehingga jumlah pasaran asid asetik mencapai 6.51 Mt/a.[7][8] Perusahan penghasilan asid asetik terbesar adalah Celanese dan BP Chemicals. Perusahan yang lain ialah Millenium Chemicals, Sterling Chemicals, Samsung, Eastman, dan Svensk Etanolkemi.

Pengkarbonilan metanol

Kebanyakan asid asetik tulen dihasilkan melalui pengkarbonilan. Dalam tindak balas ini, metanol dan karbon monoksida bertindak balas menghasilkan asid asetik

CH3OH + CO → CH3COOH

Proses ini melibatkan iodometana sebagai pengantara, iaitu tindak balas itu sendiri terjadi dalam tiga tahap dengan mangkin logam kompleks pada tahap kedua.

(1) CH3OH + HICH3I + H2O(2) CH3I + CO → CH3COI(3) CH3COI + H2O → CH3COOH + HI

Jika keadaan tindak balas diatur sedemikian rupa, proses tersebut juga dapat menghasilkan anhidrida asetik sebagai hasil tambahan. Pengkarbonilan metanol sejak lama merupakan kaedah paling menjanjikan dalam penghasilan asid asetik kerana baik metanol mahupun karbon monoksida merupakan bahan mentah komoditi. Henry Dreyfus mengembangkan pengilangan pengkarbonilan metanol pada perusahaan Celanese pada tahun 1925.[9] Namun, kurangnya bahan-bahan praktikal yang dapat diisi bahan-bahan mengkakis dari tindak balas ini pada tekanan yang diperlukan iaitu 200 atm menyebabkan kaedah ini ditinggalkan untuk tujuan komersial. Pada 1963, kilang komersial pertama yang menggunakan pengkarbonilan metanol didirikan oleh perusahaan kimia Jerman, BASF dengan mangkin kobalt (Co). Pada 1968, ditemukan mangkin kompleks Rhodium, cis−[Rh(CO)2I2]− yang dapat beroperasi dengan optimum pada tekanan rendah tanpa produk sampingan. Kilang pertama yang menggunakan mangkin tersebut adalah perusahan kimia AS Monsanto pada 1970, dan kaedah pengkarbonilan metanol bermangkinkan Rhodium dinamakan proses Monsanto dan menjadi kaedah penghasilan asid asetik paling dominan. Pada akhir 1990'an, perusahan petrokimia British Petroleum mengkomersialkan mangkin Cativa ([Ir(CO)2I2]−) yang didukung oleh ruthenium. Proses berasaskan iridium ini lebih efisien dan lebih "hijau" dari kaedah sebelumnya[10], sehingga menggantikan proses Monsanto.

Pengoksidaan asetaldehida

Sebelum pengkomersialan proses Monsanto, kebanyakan asid asetik dihasilkan melalui pengoksidaan asetaldehida. Sekarang, pengoksidaan asetaldehida merupakan kaedah penghasilan asid asetik kedua terpenting, sekalipun tidak berdaya saing apabila dibandingkan dengan kaedah pengkarbonilan metanol. Asetaldehida yang digunakan dihasilkan melalui pengoksidaan butana atau nafta ringan, atau penghidratan etilena. Ketika butena atau nafta ringan dipanaskan bersama udara disertakan dengan beberapa ion logam, termasuk ion mangan, kobalt dan kromium, terbentuk peroksida yang selanjutnya terurai menjadi asid asetik sesuai dengan persamaan tindak balas bawah ini.

2 C4H10 + 5 O2 → 4 CH3COOH + 2 H2O

Umumnya tindak balas ini dijalankan pada suhu dan tekanan sedemikian rupa sehingga tercapai suhu setinggi mungkin namun butana masih wujud dalam keadaan cecair. Keadaan tindak balas pada umumnya sekitar 150 °C and 55 atm. Produk sampingan seperti butanon, etil asetat, asid formik dan asid propionik juga mungkin terbentuk. Produk sampingan ini juga bernilai komersial dan jika diinginkan keadaan tindak balas dapat diubah untuk menghasilkan lebih banyak produk samping, namun pemisahannya dari asid asetik menjadi terganggu kerana memmerlukan kos yang lebih banyak.

Melalui keadaan dan mangkin yang sama asetaldehid dapat dioksida oleh oksigen udara menghasilkan asid asetik.

2 CH3CHO + O2 → 2 CH3COOH

Dengan menggunakan mangkin moden, tindak balas ini dapat memiliki nisbah hasil (yield) lebih besar dari 95%. Hasil sampingan utamanya adalah etil asetat, asid formik dan formaldehid, semuanya memiliki takat didih yang lebih rendah daripada asid asetik sehingga dapat dipisahkan dengan mudah melalui penyulingan.