乙醇是如何制取的?
工业制备乙醇的方法:
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。发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的,在相当长的历史时期内,曾是生产乙醇的唯一工业方法。发酵液中的质量分数约为6%~10%,并含有其他一些有机杂质,经精馏可得95%的工业乙醇。
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。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
以煤基合成气为原料,经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线。
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。来源广泛的纤维素将是很有潜力的生产乙醇原料。
制备原料有淀粉、乙烯、磷酸、硫酸、葡糖淀粉酶,衍生产品为盐酸乙醇液、二硫化硒、环氧乙烷、对二乙基苯、联苯、6-甲氧基-2-乙酰萘、戊基氰基三联苯、乙醛、甲醛、乙醇钠、乙醚、乙酸乙酯、乙醇(无水)、复盆子酮等。
扩展资料:
应用领域
溶剂;有机合成;各种化合物的结晶;洗涤剂;萃取剂。
食用酒精可以勾兑白酒;用作粘合剂;硝基喷漆;清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等。
70%~75%的酒精用于消毒。这是因为,过高浓度的酒精会在细菌表面形成一层保护膜,阻止其进入细菌体内,难以将细菌彻底杀死。若酒精浓度过低,虽可进入细菌,但不能将其体内的蛋白质凝固,同样也不能将细菌彻底杀死。其中75%的酒精消毒效果最好。
参考资料:百度百科—乙醇
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年俄国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。
还有你说的,此外还有
利用合成气(氢气、一氧化碳)制取法,卤代乙烷水解法等方法。
望采纳,谢谢
1、发酵法:用含糖类的农产品,如玉米、高粱、薯类以及某些植物的果实等,也常用废糖蜜,经过发酵、蒸馏,可以得到95%(质量分数)的工业酒精。
2、乙烯水化法:以石油裂解产生的乙烯为原料,在加热加压和有催化剂(硫酸或磷酸)的条件下,乙烯与水直接发生反应生成酒精。
3、煤化工法:以煤基合成气为原料,经甲醇、二甲醚羰基化、加氢合成乙醇的工艺路线合成酒精。
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。
20世纪30年代以前,发酵法是乙醇的唯一工业生产方法。随着石油化工的迅速发展,合成法乙醇的产量越来越大。但合成法乙醇中夹杂的异构高碳醇,对人的高级神经中枢的麻痹作用,不适宜用作饮料、食品、医药及香料等。因此,即使在石油化工发达的国家,发酵法乙醇仍然占有一定的比例。下面具体来讲解下制备无水乙醇的常用方法。
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。
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。
纯化方法
市售的无水乙醇一般只能达到99.5%纯度,在许多反应中需用纯度更高的无水乙醇,经常需自己制备。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,纯度最高约99.5%。纯度更高的无水乙醇可用金属镁或金属钠进行处理。
无色澄清液体。有灼烧味。易流动。极易从空气中吸收水分,能与水和氯仿、乙醚等多种有机溶剂以任意比例互溶。能与水形成共沸混合物(含水4.43%),共沸点78.15℃。相对密度(d204)0.789。熔点-114.1℃。沸点78.5℃。折光率(n20D)1.361。闭杯时闪点(在规定结构的容器中加热挥发出可燃气体与液面附近的空气混合,达到一定浓度时可被火星点燃时的温度)13℃。易燃。蒸气与空气能形成爆炸性混合物,爆炸极限3.5%~18.0%。
酿造方法
白酒
低温啤酒酿造设备
多以含淀粉物质为原料,如高粱、玉米、大麦、小麦、大米、碗豆等,其酿造过程大体分为两步:首先是用米曲霉、黑曲霉、黄曲霉等将淀粉分解成糖类,称为糖化过程;第2步由酵母菌再将葡萄糖发酵产生酒精。白酒中的香味浓,主要是在发酵过程中还产生较多的酯类、高级酯类、挥发性游离酸、乙醛和糠醛等。白酒的酒精含量一般在60度以上。
啤酒
以大麦为原料,啤酒花为香料,经过麦芽糖化和啤酒酵母酒精发酵制成。含有丰富的CO2和少量酒精。由于发酵工艺与一般酒精生产不同,啤酒中保留了一部分未分解的营养物,从而增加了啤酒的香味。啤酒中酒精含量一般为15度,或更低。
嘉绒酒
嘉绒藏族主要分布在四川省甘孜州东部丹巴等地和雅安市宝兴及阿坝州的金川、马尔康、小金等县,而丹巴地处大、小金川河下游,大渡河的源头。是嘉绒藏族聚居地,当地藏族群众多有自制藏酒习俗,且所制藏酒风味独佳。由于酿酒全过程及所有原料为本地独有,使嘉绒藏酒风味与众不同,其酿酒方法有以下过程:
首先,具备酒曲(当地语称“吾俄基”)。在每年的夏季、采集当地的一种叫“吾俄基麦朵”的花草,采集时须在手上涂摸少许酒,否则会被刺,采集后蒸熟、晒干、碾成粉或干砣砣备用。
其次,煮料。酿酒原料由玉米、小麦、青稞、高粮等组成。将上述原料按一定比例混合后用锅煮成半生熟备用。
再次,将煮后的原料在竹制平筛内摊开,待稍凉后加入酒曲拌匀,趁热放入发酵缸(多为土陶罐内),加盖并外包毪衫或棉被保温,发酵2—3天即可。
然后,生酒。当有酒味溢出后,去掉保温毪衫、棉被,再静置15一20天,即可有酒香味或酒液出现,当地称“杂酒”。
再后,蒸酒。在锅庄上置一口大生铁锅,加入适量水和麦草(隔垫用)及猪骨(可去异味、改善酒的品味等),内置个土陶罐(密闭式的,用于酒液较多的酒料)或木质蒸茏(开放式,用于干酒料,须在蒸隔上铺一层麦杆,以防酒料下漏),加盖后在锅庄内加带火的灶灰将大铁锅内水煮沸并使笼内有水蒸汽溢出,加入发酵完全的酒料,装好集酒器及引流管(一般是竹子的),在笼上放置一口生铁尖底锅,并用沙布或毛巾沿周围密封(此时,传统习惯上在蒸笼上吊一把刀镇邪),在笼顶铁锅内加入冷水或冰块,并随时更换以保持低水温,继续蒸煮出酒。
最后,酒质控制。蒸馏出的酒,浓度可达50——60度,蒸馏期间要定时品洒,至酒味出现微酸时应分装以区别酒质,大约在50度以下和50度以上的酒分别装罐密封备用即可。
葡萄酒
主要原料 葡萄。
设备用具 盆、陶瓷缸、乳胶管、竹筛子、豆包纱布、罐或陶瓷缸、纱布等。
制作方法 选择成熟前15~20天未喷洒农药的葡萄。除去生、青、破果粒、霉烂果及其它杂物,直接放在大盆里(不要洗),因为葡萄皮表面存在着野生酵母,在清汁发酵时发挥酵母作用。选好后,把手洗净,用两手在盘里用力揉搓葡萄,挤出葡萄汁。在已准备好的罐或陶瓷缸的口部放上竹筛子,将挤出的葡萄汁滤到罐或缸里,除去葡萄梗。竹筛上的葡萄皮、肉等,用纱布包好,用力挤压出残余的果汁,挤出的汁也装入缸或罐中。正常情况下,葡萄出汁率为70%左右。将装有葡萄汁的缸、罐静置12~20个小时,用乳胶管或无毒塑料管将上清液用虹吸法吸到另一个容器中,进行发酵。为防止发酵时汁液外溢,发酵缸、罐中的葡萄清汁不要装得过满,是容器容量的80%-90%即可。经过两昼夜,葡萄汁开始发酵,特别旺盛时,可听到沙沙声,同时可以嗅到酒香味。
发酵过程,要注意控制酒度,适时补糖和控制品温。
控制酒度的方法是每100毫升葡萄汁利用葡萄皮上附有的野生酵母发酵酿酒,1克糖份可产生0.56度酒,如果葡萄含糖量为15%,出酒度为 15 X 0.56=8.4;如果含糖量为20%,出酒度则为20 x 0.56=11.2,说明葡萄含糖量大的,出酒度就高些。但靠葡萄本身的糖分,来提高成酒度是不可能的,必须另外添加白糖。白糖的添加量可按下列公式计算。例如,酿制含酒12度的葡萄酒(葡萄含糖量为15%),需添加白糖数量(12-8.4)X1.8=6.48克。如葡萄含糖量为20%,则加糖量为(12-11.2)X1.8=1.44克(这里的1.8是按理论推算出来的,即酿成1度酒需要白糖1.8克)。所得出的6.48克和1.44克都是100毫升葡萄汁的用量,如果是1公斤葡萄汁(即1000毫升),则加糖量分别为64.8克和14.4克。以此为基数,根据葡萄汁量来计算。适时补糖。一般在发酵旺期添加为好。根据酿酒时所用葡萄汁中糖分的含量和生产酒要求的酒度决定白糖的添加量。控制品温。品温是葡萄汁的发酵温度。最宜温度为18℃-22℃。温度过低,不易发酵;温度过高容易引起杂菌感染。在这个温度下维持12天左右,葡萄汁中的糖分基本耗尽,还要静放2~3天,再采用虹吸法进行第一次分离。将上清液抽出,装入事先洗净的缸、坛里、密封陈化。要装满,不留空隙,以防止空气中的杂菌污染。也可在葡萄酒上喷洒一点食用酒精(因为酒精比重小于葡萄酒,所以飘在葡萄酒面上,可以起隔绝空气和防杂菌污染的作用,同时还能防止酒面上生白膜)。经过20天后,仍采用虹吸法进行第二次分离,分离后仍需陈贮3-5个月即成。
工艺流程 选料→揉搓→滤汁→静置→吸上清液→在18℃~22℃温度下加糖发酵→静置→吸上清液陈化→分离陈贮→成品。
(一)间歇式发酵法
间歇式发酵法就是指全部发酵过程始终在一个发酵罐中进行.由于发酵罐容量和工艺操作不同,在间歇发酵工艺中,又可分为如下几种方法:
1.一次加满法 此法是将粉浆或糖化醪冷却到27-30℃后,接入糖化醪量10%的酒母,混合均匀后,经60~72小时发酵,即成熟.
2.分次添加法 生产时,先打入发酵罐容积三分之一糖化醪,接种发酵,隔2—3小时后,加第二次糖化醪,再隔2—3小时,加第三次糖化醪.如此,直至加到发酵罐容积的90%为止.从第一次加糖化醪直至加满发酵罐为止,其总时间不应超过l0小时.
3.连续添加法 此法适用于采用连续蒸煮、连续糖化的酒精生产工厂.先将一定量的酒母打入发酵罐,然后流加.一般从接种酵母后,应于6-8小时内将罐装满.
4.分割主发酵醪法 此法适用于卫生管理较好的酒精工厂,其无菌要求较高.将处于旺盛主发酵阶段的发酵醪分出1/3—1/2至第二罐,然后两罐同时补加新鲜糖化醪至满,继续发酵.
(二)半连续发酵法
半连续发酵是指在主发酵阶段采用连续发酵,而后发酵则采用间歇发酵的方式.在半连续发酵中,由于醪液的流加方式不同,又可分为两种:
一种是将一组数个发酵罐连接起来,使前三个罐保持连续发酵状态.第三罐满后,流入第四罐.第四罐施加满后,则由第三罐改流至第五罐,依次类推.第四、五罐发酵结束后,送去蒸馏.洗刷罐体后再重复以上操作.
第二种方法是由7—8个罐组成一组罐,各罐用管道从上部通入下-罐底部相串连.第一只罐加入1/3体积的酒母发酵,随后在保持主发酵状态下,流加糖化醪.满罐后,流入第二罐,第二罐醪液加至1/3容积时,糖化醪转流加至第二罐.第二罐加满后,流入第三罐,然后重复第二罐操作,直至末罐.最后从首罐至末罐逐个将发酵成熟醪蒸馏.
(三)连续发酵
1、连续发酵工艺 由于具体操作方法的不同,连续发酵工艺可分为如下三种:
(1)循环连续发酵法
(2)多级连续发酵法
(3)双流糖化和连续发酵
2、连续发酵的优点
(1)提高了设备利用率
(2)提高了淀粉利用率
(3)省去了酒母工段
(4)便于实现自动化
美国联合碳化物公司
乙烯水合制乙醇工艺流程图
图5-4-07
水合器(a.钢的b.双金属的)
1.混合器2.盖3.铜套筒4.钢套筒5.催
化剂