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。
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
从经济性考虑亦可采用8} }乙烯作原料。
以上节选自《有机化工原料第二卷》。
如果想得到PDF版的,请于bronchoxu@gmail.com联系。
绝对乙醇:市售的无水乙醇一般只能达到99.5%的纯度,在许多反应中需要用纯度更高的绝对乙醇,经常需要自己制备。通常工业用的95.5%的乙醇不能直 接用蒸馏法制取无水乙醇,因95.5%乙醇和4.5%的水形成恒沸点混合物。要把水除去,第一步是加入氧化钙(生石灰)煮沸回流,使乙醇中的水与生石灰作 用生成氢氧化钙,然后再将无水乙醇蒸出。这样得到无水乙醇,纯度最高越99.5%。纯度更高的无水乙醇可用金属镁或金属钠进行处理。
[步骤]:
a.无水乙醇 (99.5%)的制备:在500ml圆底烧瓶中,放置200ml95%乙醇和50g生石灰,用木塞塞紧瓶口,放置至下次实验。下次实验时,拔去木塞,装上 回流冷凝管,其上端接一氯化钙,在水浴上回流加热2-3h,稍冷后取下冷凝管,改成蒸馏装置。蒸去前馏分后,用干燥的吸滤瓶或蒸馏瓶做接受器,其支管接一 氯化钙干燥管,使与大气相通。用水浴加热,蒸馏至几乎无液滴流出为止。称量无水乙醇的质量或量其体积,计算回收率。
b.绝对乙醇(99.95%)的制备: ①用金属镁制取。在250ml的圆底烧瓶中,放置0.6g干燥纯净的镁条,10ml99.5%乙醇,装上回流冷凝管,并在冷凝管上附加一只无水氯化钙干燥管。在沸水浴或用火直接加热使达微沸,移去热源,立刻加入几粒碘片(此时注意不要振荡),顷刻即在碘粒附近发生作用,最后可以达到相当剧烈的程度。有时作用太慢则需要加热,如果在加碘后,作用仍不开始,则可再加入数粒碘(一般的将,乙醇与镁作用是缓慢的,如所用乙醇含水量超过0.5%则作用尤其困难)。待全部镁已经作用完毕后,加入100ml99.5%乙醇和几粒沸石。回流1h,蒸馏,产物收存于玻璃瓶中,用一橡皮塞或磨口塞塞住。②用金属钠制取。装置和操作同①,在250ml圆底烧瓶中,放置2g金属钠和100ml纯度至少为99.5%的乙醇,加入几粒沸石。加热回流300min后,加入4g邻苯二甲酸二乙脂,再回流10min。取下冷凝管改成蒸馏装置,按收集无水乙醇的要求进行蒸馏。产品储于带有磨口塞或橡皮塞的容器中。
2、乙烯与水在Ni作催化剂的条件下生成乙醇纯化步骤同1
3.乙酸乙酯在氢氧化钠水溶液中水解成乙酸钠和乙醇纯化方法同1
(手机打字累,晚上再发)