用什么方法可以获得无水乙醇?
制备方法:共沸精馏法、萃取精馏法、分子筛脱水法、膜分离法,以上四种已经实现规模化生产;生石灰法、醋酸钾及醋酸钠混合液脱水法、真空蒸馏法、淀粉吸附法、离子交换树脂脱水法、钠、镁干燥法等。
一、工业制备方法
1、共沸精馏法
方法是:将乙醇-水-苯(或环己烷、戊烷等,被称为夹带剂)三者一起放入恒沸精馏塔中,其中的水-乙醇-苯形成三元恒沸物(恒沸点64.9℃)蒸出,水分全部被带走,馏出的乙醇近乎纯态。
2、膜分离法
组分在通过膜的时候扩散速率不同,扩散快的先通过膜,扩散慢的很少或不通过膜,可以达到分离组分的目的。其模式有两种,一种是让液体通过膜后变成蒸汽,一种是将液体气化后,让蒸汽通过膜进行分离。
3、分子筛脱水法
水分子直径2.6Å(1Å=10^-10m),乙醇分子直径为4.7Å,选用孔径为3Å的分子筛,将混合液加热变成蒸汽,使其通过分子筛,水分子会被强烈吸附,冷凝便可得高纯的乙醇。
4、萃取精馏法
将乙醇-水混合体系中加入盐(醋酸钾、氯化钙、氯化铜、氯化钠等)或碱(氢氧化钠、氢氧化钾等)的乙二醇溶液,一起精馏,乙醇蒸出浓度大于99.5%。
二、实验室制备无水乙醇(99.5%)或绝对乙醇(99.95%)
1、CaO法
将新煅烧的CaO置于95%的乙醇中,先冷凝回流一段时间后,再蒸馏,可得无水乙醇。
2、镁干燥法制备绝对乙醇
将镁条(镁粉)与碘一起加入无水乙醇中,先加热回流至反应完全,再蒸馏得绝对乙醇。
3、钠干燥法制备绝对乙醇
用钠与无水乙醇反应,再加邻苯二甲酸二乙酯(或丁二酸二乙酯),先回流,再蒸馏得绝对乙醇。
参考资料:
《酿酒科技》,2006年第8期(总第146期),曹福禄《分子筛法无水酒精生产工艺探讨》。
《浙江工业大学学报》,第29卷第2期,2001.06,李春云《无水乙醇生产工艺的探讨》210页。
《中国酿造》,2009年第5期,总第206期,唐艳红等《无水乙醇制备方法的研究进展》4页。
《化学研究与应用》,第16卷第2期,2004,04,林军,顾正桂《加碱萃取精馏制取无水乙醇》282页。
《有机化学实验》315页,武汉大学出版社,王福来编著。
如果想通过精馏技术得到无水乙醇需要操作: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。
因为普通蒸馏下,酒精和水会形成一种共沸混合物,而酒精和水本身就能以任意比例互溶,所以蒸馏是无法完全除去水的,但酒精不会溶解生石灰,只需在后续的精馏中加入生石灰蒸馏即可。需要注意氢化钙除水,蒸馏时加干燥管。
精馏原理
精馏通常在精馏塔中进行,气液两相通过逆流接触,进行相际传热传质。液相中的易挥发组分进入气相,气相中的难挥发组分转入液相,于是在塔顶可得到几乎纯的易挥发组分,塔底可得到几乎纯的难挥发组分。料液从塔的中部加入,进料口以上的塔段,把上升蒸气中易挥发组分进一步增浓,称为精馏段;进料口以下的塔段,从下降液体中提取易挥发组分,称为提馏段。
a.吸收.95-98肠硫酸和乙烯在塔式反应器内逆流通过.操作温度}a},压力为1 . 3----
:s'_VIPao未反应的乙烯由最后1台吸收塔放出,经过碱洗作为燃料气或回到乙烯装置进料
系统。
b‘水解.吸收液和水进入加水分解器,使硫酸二乙酷进行水解。操作温度so--}o } ,
在此温度下,硫酸氢乙醋水解缓慢。水解器的接触时间约z。分钟。加入水解器的水量约为吸
收液的1--1.4倍(重量)口二乙醋水解以后,水解液混合物加热到}s0},恒温i小时,使单
酚水解。实质上汽提塔相当于第二水解器口在汽提塔内,,用水蒸汽汽提,使乙醇与乙醚从稀
酸中蒸出。经碱洗、冷凝,送入精馏工段.塔底稀酸送往酸提浓工段。
C.精馏。在乙醚塔分馏出乙醚后,乙醚塔釜液送往提纯塔,提纯塔塔顶蒸出9B帕〔体积)
的乙醇产品.
d.稀酸提浓。稀硫酸的提浓是费用昂贵的操作,亦是造成设备腐蚀的主要原因。稀硫酸
经两级真空蒸发系统送往再沸器,把酸浓度提高到9U帕,然后用1U3呱的发烟硫酸掺和,使
硫酸含量达到86-88%,
水解‘精馏和稀酸提浓都存在设备} }.',问题,一般设备材质都是低碳钢衬以青铅、祖成
(b)提纯.稀乙1}溶液进入脱轻组分塔中部,塔顶加入水,洗涤稀乙醇蒸气,塔一顶流
出的乙醛、乙醚及循环气都进入水合系统以抑制醛、醚的生成.塔底稀乙醇溶液引出后,一
部分经汽化返回脱轻组分塔,一部分送往精馏塔。合格的乙醇从精馏塔上部侧线抽出经冷凝
送往成品槽.
高沸点物进入辅助精馏塔,在乙醇完全蒸出后,由塔底排出集中处理。
精馏塔废水由塔底抽出,一部分作洗涤塔和轻组分塔的洗涤水,另一部分则排入下水
道。
经过精馏得到的乙醇,浓度最高只能达到95.fiojo,为乙醇和水共沸混合物。实验室中要
制备无水乙醇时,可将95.fi肠乙醇与生石灰(Ca0)共热、蒸得ss.s}o乙醇,再用镁处
理,除去微量水分而得到”,95肠乙醇。工业上无水乙醇的制法是:在95 . fi呱的乙醉中加入
一定量的苯,进行蒸馏,先蒸出的是苯、乙醇和水的三元共沸物(沸点64. 85 `},含苯
74.E肠,乙醉15.5肠,水7.4肠),然后蒸出苯和乙醇的二元共沸物(沸点8}.25},乙醇
32.41肠,苯67.59肠),最后得到无水乙醇(沸点78.3 0 ,
(c)工艺条件
①温度。最佳温度在于乙醇生成速率达到最大值,温度太低:乙烯转化率受催化剂活
性限制而偏低,温度太高,反应受平衡限制。、
②压力。增加压力,使乙醇生成速度增加,但也会加速聚合物的生成,因而压力的增
加有一定的限度.
③乙烯与水的比例。乙烯与水的克分子比值高有利于乙烯的转化。
④空速,体积空速增加,乙醉的产率也增加,但相对来说循环操作费用也有所增
加。
⑥原料乙烯浓度,乙烯浓度越高,对反应越有利.常用聚合级纯度的乙烯作原料,但
乙醇的七种制备方法如下。
一、制备方法
1、发酵法
糖质原料(如糖蜜、亚硫酸废液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)发酵。
发酵法的原料可以是含淀粉的农产品,如谷类、薯类或野生植物果实等;也可用制糖厂的废糖蜜;或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。这些物质经一定的预处理后,经水解(用废蜜糖作原料不经这一步)、发酵,即可制得乙醇。
2、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,生产乙醇:CH2═CH2 + H─OH→C2H5OH
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。
3、煤化工
工业制乙醇还主要是通过乙烯氢化制得,而适合中国国情的技术就是利用煤化工技术,将煤转化为合成气,直接或者间接的合成乙醇。
4、联合生物加工
利用生物能源转化技术生产乙醇能缓解非再生化石能源日渐枯竭带来的能源压力。联合生物加工技术,一体化程度高,能有效降低生产成本,未来发展前景广阔。
5、合成法
以乙烯为原料生产乙醇。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。
6、分批萃取精馏法
7、分子筛固定床吸附法(简称分子筛法)
分子筛是一种无色、无臭、无毒的新材料
二、乙醇
乙醇分子是由乙基和羟基两部分组成,可以看成是乙烷分子中的一个氢原子被羟基取代的产物,也可以看成是水分子中的一个氢原子被乙基取代的产物。乙醇分子中的碳氧键和氢氧键比较容易断裂。
无水乙醇指的是纯乙醇,里面不含有水或其他物质,一般在一些化学试验中用到。酒清一般是指含有一部分水,比如一般纯酒精指的是95%的酒精(里面有5%的水)医用酒精是75%的酒精,只有75%的洒精才有杀菌作用。浓度过高或过低都起不到杀菌作用。
无水乙醇是有毒的,无水乙醇也就是乙醇有机化合物,分子式C2H6O,结构简式CH3CH2OH或C2H5OH,无水乙醇,指乙醇浓度在99.5%以上混合物;易挥发,爆炸极限低,主要用于化工生产。无水乙醇是工业酒精的一种。
无水乙醇是一种易燃、易挥发的无色透明液体,低毒性,纯液体不可直接饮用;具有特殊香味,并略带刺激;微甘,并伴有刺激的辛辣滋味;能与水以任意比例互溶;能与多数有机溶剂混溶。
扩展资料:
无水乙醇是一种极其重要的有机化工原料,广泛用于乙醛、乙酸乙酯、乙酸等的生产中,并在医药、农药、油漆、食品、橡胶、化妆品等行业均有所应用。
随着绿色能源的推广,在无水乙醇中添加改性剂可形成变性燃料乙醇,再以一定比例与汽油调和,形成车用乙醇汽油,是新型汽车环保燃料。近年来,节约石油能源已成为国家科技发展的重点,车用无水乙醇项目得到积极推广,无水乙醇的市场需求日益增长。
常压下乙醇-水体系为共沸物系,目前的分离方法有萃取精馏法、共沸精馏法、膜分离法、分子筛吸附脱水法、加盐萃取精馏法等。
其中萃取精馏法制取无水乙醇具有低能耗、无污染、设备简单、操作方便等优点[9],因而备受关注。然而精馏过程的热力学效率较低,在化学工业中,总能耗的40%用于分离过程,其中95%为精馏过程所消耗,因此有必要开辟多种途径,采用不同的节能工艺,降低精馏过程的能耗。
参考资料来源:百度百科-无水乙醇