乙醇是怎样制造的?
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发布时间:2022-04-23 10:00
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时间:2023-10-10 14:21
乙醇,就是我们通常说的酒精。纯乙醇的沸点为78.5℃,很容易燃烧,在世界面临能源危机的今天,开发利用乙醇作动力燃料,正受到人们越来越多的关注。
有的国家把乙醇掺进汽油里混合使用,称为醇汽油,效率甚至比单用汽油还高。产糖量居世界第一的巴西,完全用乙醇开动的汽车,已经在圣保罗的大街上奔驰了。
生产乙醇的主角是大名鼎鼎的酵母菌。它能够在缺氧的条件下,开动体内的一套特殊装置——酶系统,把碳水化合物转变成乙醇。近些年来人们又陆续发现,微生物王国中能够制造乙醇的菌种还不少,比如有一种叫酵单孢菌的,它的本领比酵母菌还高,不仅发酵速度快,生产效率高,而且能更充分地利用原料,产出的乙醇要比酵母菌高出8倍多,是更为理想的乙醇制造者。
在相当长的一段时间里,微生物用来生产乙醇的原料主要是甘蔗、甜菜、甜高粱等糖料作物和木薯、马铃薯、玉米等淀粉作物,现在人们找到了一种廉价的原料,这就是纤维素。
纤维素也是碳水化合物,而且在自然界里大量存在,许多绿色植物及其副产品,如树枝树叶、稻草糠壳等,几乎有一半是纤维素,用它们做原料可以说是取之不尽,用之不竭。当然,用纤维素做原料对酵母菌来说,将发生极大的困难,也就是说很难施展它的发酵本领。
不过有办法,人们早就从牛、羊等牲畜能吸收纤维素的研究中发现,微生物中的球菌、杆菌、黏菌和一些真菌、放线菌,会分泌出一种能催化纤维素分解的酶,叫纤维素酶。
用这种纤维素酶先把纤维素分解成单个葡萄糖分子,然后酵母菌就能把葡萄糖发酵变成乙醇。
更令人赞叹不已的是,有一种叫嗜热梭菌的微生物,它们居然能一边“吃”纤维素,一边“拉”出乙醇来,那就更简单了。在日本和韩国等地,利用木霉和酵母菌协同作战,也成功地用纤维素生产出了乙醇。微生物利用纤维素做原料生产乙醇,为乙醇登上新能源的宝座铺平了道路。由于这些原料都来自绿色植物,所以有人把乙醇称为绿色的汽油。
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时间:2023-10-10 14:21
乙烯水化法 乙烯直接水化法,就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下,是乙烯与水直接反应。此法中的原料乙烯可大量取自石油裂解气,成本低,产量大,这样能节约大量粮食,因此发展很快。
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时间:2023-10-10 14:22
基本信息:
中文名称
乙醇
中文别名
酒精
英文名称
ethanol
英文别名
Ethanol;Ethyl
alcohol;
CAS号
64-17-5
分子式
C2H6O
分子量
46.06840
生产方法:
1.
发酵法:将富含淀粉的农产品如谷类、薯类等或野生植物果实经水洗、粉碎后,进行加压蒸煮,使淀粉糊化,再加入适量的水,冷却至60℃左右加入淀粉酶,使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖。然后加入酶母菌进行发酵制得乙醇。
2.
水合法:以乙烯和水为原料,通过加成反应制取。水合法分为间接水合法和直接水合法两种。间接水合法也称硫酸酯法,反应分两步进行。先把95-98%的硫酸和50-60%的乙烯按2:1(重量比)在塔式反应器吸收反应,60-80℃、0.78-1.96MPa条件下生成硫酸酯。
第二步是将硫酸酯在水解塔中,于80-100℃、0.2-0.29MPa压力下水解而得乙醇,同时生成副产物乙醚。烯直接与水反应生成乙醇。
直接水合法即一步法。由乙烯和水在磷酸催化剂存在下高温加压水合制得。本法流程简单、腐蚀性小,不需特殊钢材,副产乙醚量少,但要求乙烯纯度高,耗电量大。
无论用发酵法或乙烯水合法,制得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物,即浓度为95%的工业乙醇。为获得无水乙醇,可用下列方法进一步脱水。
(1)用生石灰处理工业乙醇,使水转变成氢氧化钙,然后蒸出乙醇,再用金属钠干燥;这是最老的方法。
(2)共沸精馏脱水是目前工业上常用的方法。
(3)用离子交换剂或分子筛脱水,然后再精馏。
3.在磷酸、硅藻土催化剂存在下,乙烯直接与水反应生成乙醇。
4.以工业乙醇为原料,经脱水处理,再在高效精馏塔内进行精馏,所得成品用微孔滤膜过滤即可。
5.选择含氧化钙高,铁、镁、硫杂质少的干燥生石灰,破碎成直径30mm
的小块,并去除老灰、石头及消石灰,然后与2倍质量的工业乙醇混合,加热使乙醇回流,约18h后,脱水结束。快速蒸出乙醇,经精馏,去除少量头液,即可得99.5%以上的试剂无水乙醇。也可将95%的乙醇通过孔径4.2×10-9的Na型分子筛进行脱水和脱甲醇,然后再精馏。该分子筛可于400~500℃高
温
下
烘3h,活
化
后,重
新使用。
6.以乙二醇醋酸钾溶液为萃取剂,与工业乙醇等量混合后,在高效精馏塔中精馏,可获得99.7%以上的无水乙醇。
7.用戊烷或石油醚作为共沸剂于0.3~0.7MPa下精馏,可获得99.9%以上的无水乙醇。
8.在带有氯化钙干燥管的容器中加入制得的无水乙醇和适量金属钙,使金属钙充分吸收水分后,蒸馏可得符合气相色谱标准的无水乙醇,乙醇含量大于99.95%。也可以工业乙醇为原料,经恒沸精馏、气相制备色谱分离和纯化而得符合气相色谱标准的无水乙醇。
9.纯制制绝对乙醇时,可用金属镁或金属钠去除无水乙醇中的微量水份。含水量较大的乙醇不能直接用来制绝对乙醇。用金属镁去除水份的方法:在装有回流冷凝器(顶端带氯化钙干燥管〕的1升园底烧瓶中,依次放入2一3克洁净的镁条,0.3克碘和30毫升99.5帕乙醇,在水浴上加热至碘粒完全消失(如果不起反应,可再加入几小粒碘)。继续加热,待镁完全溶解后,加入500毫升99.5%乙醇。回流1小时后,蒸出乙醇,弃去10毫升前馏分,其余收集于干燥瓶内贮存。此乙醇的纯度>99.95%。用金属钠去除水份的方法:装置同上。将500毫升99.5%乙醇和3.5克钠依次加入瓶中,待完全作用后,再加入几粒沸石和12.5克丁二酸乙醋或14克邻苯二甲酸二乙醋,回流2小时,然后蒸馏。弃去10毫升前馏分,其余收集于干燥的瓶内贮存。乙醇中微量水分测定:加入乙醇铝的苯溶液,若有大量白色沉淀生成,表明乙醇中水分含量超过0.05%。
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时间:2023-10-10 14:22
乙醇的分子式为CH3CH2OH,俗称酒精,它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体,它的水溶液具有特殊的、令人愉快的香味,并略带刺激性。
乙醇工业生产方法分为发酵法和合成法两大类。
发酵法就是人们熟知的酿酒,几千年以前人类已学会酿酒。发酵法可采用各种含糖、淀粉或纤维素的农产品、林产品、工业副产、农业副产及野生植物为原料,整个生产过程分为原料蒸煮、糖化剂制备、糖化(水解)、酵母制备、发酵及蒸馏等工序。每吨乙醇需消耗3吨多粮食或5吨多白薯干。在一些农副产品丰富的国家,发酵法至今仍是生产乙醇的主要方法。
合成法是以乙烯为原料生产乙醇。1825年*人发现乙烯和硫酸经酯化、水解可合成乙醇,1930年该法首次在美国实现工业化。随着石油化工的迅速发展,合成法生产的乙醇产量越来越大,但该法生产的乙醇中夹杂着异构高碳醇,对人有麻痹作用,不宜作食品、饮料、医药和香料等。所以,即使在石油化工发达的国家,发酵法乙醇仍占有一定比例。
目前工业上采用的合成法主要是乙烯直接水合法,即将乙烯在浸渍有磷酸的固体催化剂上进行水合反应。所得稀乙醇溶液需经过精馏提纯以除去部分水和副产物。用普通的精馏法得到的乙醇浓度最高只有95.6%,工业上可进一步加工最后制得纯度为99.5%的无水乙醇。
乙醇是重要的工业原料,发酵乙醇更是配制酒和生产食用醋酸及香精的原料,为了防止工业合成乙醇被误用来配制酒类,常在其中加入少量有毒、有臭或有色物质(如甲醇、吡啶、染料),掺有这些物质的酒精,叫做变性酒精。
乙醇的用途很广,主要有:
(1)溶剂,用于消毒剂、洗涤剂、工业溶剂、稀释剂、涂料溶剂等几大方面,其中用量最大的是消毒剂,浓度为70%~75%的乙醇溶液的杀菌能力最强;(2)基本有机化工原料,乙醇可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料,也是制取医药、染料、涂料、洗涤剂等产品的原料;(3)汽车燃料,乙醇可以调入汽油,作为车用燃料,美国销售乙醇汽油已有20年历史。