① 乙醛首先氧化成过氧醋酸,而过氧醋酸很不稳定,在醋酸锰的催化下发生分解,同时使另一分子的乙醛氧化,生成两分子醋酸。氧化反应是放热反应。
CH3CHO+O2 → CH3COOOH
CH3COOOH+CH3CHO → 2CH3COOH
② 在氧化塔内还进行下列副反应:
CH3COOOH → CH3OH+CO2
CH3OH+O2 → HCOOH+H2O
CH3COOOH-+2CH3OOH → CH3COOCH3+CO2+3H2O
CH3OH+CH3COOH → CH3COOCH+H2O
CH3CHO → CO+CH4
CH3CH2OH+CH3COOH → CH3COOC2H5+H2O
CH3CH2OH+HCOOH → HCOOC2H5+H2O
3CH3CHO+3O2 → HCOOH+CH3COOH+CO2+3H2O
2CH3CHO+5O2 → 4CO2+4H2O
3CH3CHO+O2 → CH3CH(OCOCH3)2+H2O
2CH3COOH → CH3COCH3+CO2+H2O
CH3COOH → CH4+CO2
③ 乙醛氧化制醋酸的反应机理一般认为可以用自由基的链锁反应机理来进行解释。常温下乙醛就可以自动地以很慢的速度吸收空气中的氧而被氧化生成过氧醋酸。
CH3CHO+O2 → CH3COOOH
过氧醋酸以很慢的速度分解生成自由基:
CH3COOOH → CH3COO·+·OH
自由基CH3COO·引发如下的链锁反应:
CH3COO·+CH3CHO → CH3CO·+CH3COOH
CH3CO·+O2 → CH3COOO·
CH3COOO·+CH3CHO → CH3C·O+CH3COOOH
CH3COOOH+CH3CHO → 2CH3COOH
第一步反应的速度极慢,这就说明有诱导期存在。第二步反应和第三步反应在常温下也进行得很慢,因而过氧醋酸极易积聚。过氧醋酸是一个极不稳定的化合物,积累到一定浓度时就会突然分解而引起爆炸,因此,上述反应必须在有催化剂存在下才能顺利进行。催化剂的作用是将乙醛氧化时生成的过氧醋酸及时分解成醋酸,而防止过氧醋酸的积累、分解和爆炸。