乙醇的七种制备方法
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。
目前国内以煤为原料制备乙二醇,主要有三条工艺路线:
1、直接法:以煤气化制取合成气(CO+H2),再由合成气一步直接合成乙二醇。此技术的关键是催化剂的选择,在相当长的时期内难以实现工业化。
2、烯烃法:以煤为原料,通过气化、变换、净化后得到合成气,经甲醇合成,甲醇制烯烃(MTO)得到乙烯,再经乙烯环氧化、环氧乙烷水合及产品精致最终得到乙二醇。该过程将煤制烯烃与传统石油路线乙二醇相结合,技术较为成熟,但成本相对较高。
3、草酸酯法:以煤为原料,通过气化、变换、净化及分离提纯后分别得到CO和H2,其中CO通过催化偶联合成及精制生产草酸酯,再经与H2进行加氢反应并通过精制后获得聚酯级乙二醇的过程。该工艺流程短,成本低,是目前国内受到关注最高的煤制乙二醇技术,通常所说的“煤制乙二醇”就是特指该工艺。(详见图1) 目前国内宣布掌握煤制乙二醇技术的集合体主要包括:福建物构所、丹化集团、河南煤业集合体;天津大学、惠生工程、华本能源集合体;华东理工大学、上海浦景、淮化集团集合体;华谊集团等。此外还包括由日本高化学代理的宇部兴产、东华工程集合体。
原材料:酒精,工业级(≥93%)氢氧化钠,工业级(≥92%)硬脂酸,工业级(≥90%)石蜡,工业级(90%)硝酸铜,化学试剂级(≥98%).
一般制法:
向装有回流冷凝管的250ml的圆底烧瓶中加入9.0g(约0.035mol)硬脂酸、50ml酒精和数粒水沸石,摇匀。在水浴上加热至约60℃,并保温至固体溶解为止。
将3.0g(约0.074mol)氢氧化钠和23.5g水加入250ml烧杯中,搅拌溶解后再加入25ml酒精,搅匀,将液体从冷凝管上端加进含有硬脂酸,石蜡和酒精的圆底烧瓶中,在水浴上加热回流15min,使反应完全,移去水浴,待物料稍冷而停止回流时,趁热倒进模具,冷却后密封即得到成品。
生产方法改进:
在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000ml三口烧瓶中加入14.5g(约0.051mol)硬脂,4.0g石蜡,300ml酒精,在水浴上加热至70℃,并保温至固体全部溶解。
将2.5g(约0.062mol)氢氧化钠和10g水进入100ml烧杯中,搅拌,全部溶解后再加入200ml酒精,搅匀,将液体在一分钟内从冷凝管上端加进烧瓶中(要始终保持酒精沸腾)。在水浴上加热,搅拌数分钟后加入0.2g硝酸铜,再回流15min,使反应完全,移去水浴,趁热倒进模具,冷却后密封即得到成品。
最佳配比、工艺为硬脂酸14.5g,石蜡4.0g,
酒精500ml,氢氧化钠2.5g,水10g,回流温度70℃。
方法二
固体酒精并不是固体状态的酒精(酒精的熔点很低,是-117.3℃,常温下不可能是固体),而是醋酸钠与酒精形成的凝胶。
醋酸钠易溶于水而难溶于酒精,当两种溶液相混合时,醋酸钠在酒精中成为凝胶析出。液体便逐渐从浑浊到稠厚,最后凝聚为一整块,就得到固体酒精。
药品:醋精(30%
ch3cooh
溶液),工业酒精(95%
c2h5oh
溶液),食用纯碱(na2co3)
制法:
(1)
将纯碱制成热的饱和溶液
(2)
将醋精慢慢加入碳酸钠溶液中,直到不再产生气泡为止
醋酸与碳酸钠反应生成醋酸钠、水、二氧化碳
(3)
将所得溶液蒸发制成饱和溶液
(4)
在溶液中慢慢加入酒精
注意:一开始酒精会剧烈沸腾,需慢慢倒入酒精
(5)
待溶液冷却后,即可得到固体酒精
(6)
将所得固体酒精盛放到铁罐中,使用时点燃即可
方法三
在一个容器中先装入75g水,加热至60~80,加入125g酒精,再加入90g硬脂酸,搅拌均匀。在另一容器中,加入75g水,加入20g氢氧化钠,搅拌使之溶解,将配制的氢氧化钠溶液倒入盛有酒精、硬脂酸和石蜡混合物的容器中,再加入125g酒精,搅匀,趁热灌注成型的模具中,冷却后即成为固体酒精燃料。
方法四
在常温下将甲醇溶入硝化纤维素中,再加入水即可,但是具体的比例需要你自己试验。
煤浆制备。由煤运系统送来的原料煤干基(<25mm)或焦送至煤贮斗,经称重给料机控制输送量送入棒磨机,加入一定量的水,物料在棒磨机中进行湿法磨煤。
2.
气化。在本工段,煤浆与氧进行部分氧化反应制得粗合成气。离开气化炉反应段的热气体和熔渣进入激冷室水浴,被水淬冷后温度降低并被水蒸汽饱和后出气化炉;气体经文丘里洗涤器、碳洗塔洗涤除尘冷却后送至变换工段。
3.
灰水处理。本工段将气化来的黑水进行渣水分离,处理后的水循环使用。从气化炉和碳洗塔排出的高温黑水分别进入各自的高压闪蒸器,经高压闪蒸浓缩后的黑水混合,经低压、两级真空闪蒸被浓缩后进入澄清槽,水中加入絮凝剂使其加速沉淀。澄清槽底部的细渣浆经泵抽出送往过滤机给料槽,经由过滤机给料泵加压后送至真空过滤机脱水,渣饼由汽车拉出厂外。
4.
变换。在本工段将气体中的CO部分变换成H2。
5.
低温甲醇洗。本工段采用低温甲醇洗工艺脱除变换气中CO2、全部硫化物、其它杂质和H2O。
6.
空分装置。本装置工艺为分子筛净化空气、空气增压、氧气和氮气内压缩流程,带中压空气增压透平膨胀机,采用规整填料分馏塔,全精馏制氩工艺。
注意:从上塔上部引出污氮气经过冷器、低压板式换热器和高压板式换热器复热出冷箱后分成两部分:一部分进入分子筛系统的蒸汽加热器,作为分子筛再生气体,其余污氮气去水冷塔。