共沸精馏-硫酸钠脱水法制备无水乙醇的工艺设计

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。

工业上玉米制造乙醇酒精的流程是：

玉米——粉碎——蒸煮（糊化）——糖化（加糖化酶）——发酵（加酵母菌种）——蒸馏塔（蒸馏）——精馏塔（精馏）——酒精

酵母菌将糖发酵成酒精的过程不是简单的化学反应，其机理至今仍莫衷一是。

利用苯、水和乙醇形成低共沸混合物的性质，将苯加入乙醇中，进行分馏，在64.9℃时蒸出苯、水、乙醇的三元恒沸混合物，多余的苯在68.3与乙醇形成二元恒沸混合物被蒸出，最后蒸出乙醇。工业多采用此法。

无水乙醇又称无水酒精，指浓度大于99％(质量)的乙醇。主要作为溶剂，用于化妆品、制药等工业。一般制得的工业乙醇最高浓度为95％。为获得无水乙醇，可用下列三种方法进一步脱水：①用生石灰处理工业乙醇，使水转变成不溶解的氢氧化钙，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。一般用苯作共沸剂，在第一共沸精馏塔中蒸出苯、乙醇和水的三元共沸混合物，再在第二共沸精馏塔中蒸出苯和乙醇的二元共沸物，最后在乙醇精馏塔中蒸出无水乙醇。由于苯在产品中还有约 0.5％（质量）的残留,而苯的毒性较大,近年来已开发了用正戊烷或己烷代替苯作共沸剂。③用离子交换剂或分子筛脱水，然后再精馏。

工业酒精是乙醇和水的混合物,两者是共沸物,蒸馏时,气相和液相的组成是相同的,不能用蒸馏法制得无水酒精.制备无水酒精时,在工业酒精中加入生石灰(CaO)加热,使酒精中的水跟氧化钙反应,除去水分,然后再蒸馏.

真空蒸馏：把酒精放入一种容器中，外接抽真空装置，当达到一定的真空度时(剩余的压力为0.05绝对大气压) 可以得到无水酒糟(绝对的)。

化学反应脱水、分子分离脱水、三无共沸混合物蒸馏脱水、萃馏脱水方法。分述如下：

（1） 化学反应脱水，Merek法是用生石灰、氯化钙为脱水剂，每公升酒精加0．55公斤氯化钙，经6小时或加压反应让脱水剂吸掉酒精的水，再精馏而制得，此法酒精损耗较大．过去我国湖南、山东一些小型厂用此法。

Hiag法是用醋酸钠混合液具有脱水性，在脱水精馏塔中逆向交换吸收脱水。可制得99．8%无水酒精，损耗0．1～0．5%，每100升无水酒精汽耗65～80公斤，电0．5度，水1．2～1．6吨。

（2）分子分离脱水：用A4型分子筛将96%的酒精通过后，分子筛可把酒精的水份吸附，使酒精统一纯度提高到99%以上。离子交换树脂脱水一般用732型树脂脱水落，每吨无水酒精需96%酒精1。25吨、电350度，树脂3．5公斤。武汉、江西一些厂用此法。国外现用气相过分子筛，据说较省能耗。巴西的usina da pedza 糖厂已采用了此法，是目前世界上最大的气相分子筛脱水制无水酒精。

（3）三元共沸物蒸馏脱水（称Melle法）是大规模生产无水酒精最通用的方法。作工业或燃料用的无水酒精，一般用苯作脱带剂，酒精与水如加入第三种组份一苯，构成三元共沸物，其沸点比三种组分的沸点都低，当在苯脱水塔加热至64．85℃时，逐步蒸馏出带了水的苯、酒精液，塔底得到的便是无水酒精。纯度可达99．8～99．95%。再由苯回收塔回收苯，循环再作脱带剂。若用于医药、化妆品、香精等的无水酒精因苯有毒，则改用环已烷、乙二醇醋酸钾为脱带剂。生产消耗，每百升无水酒精耗汽53～175公斤，苯0．1%，酒精0．45%，冷却水375公斤/百升吨酒精。

（4）萃取蒸馏 常用萃取剂有甘油、乙二醇、醋酸钾乙二醇等。在蒸馏塔中酒精气向上升，而溶剂向下降的逆流萃提：溶剂把酒精水份带走，无水酒精在塔顶逸出，塔底排出的为有水份的溶剂，溶剂再生后可复用。

近年来，工业上也使用强酸性阳离子交换树脂(具有极性基团，能强烈吸水)来制取无水酒精

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。

常压下乙醇和水在水含量为4.4%（质量）的时候是一个共沸组成,这个时候无论如何蒸馏,气相和液相的组成都是一样的；如果液相含水量高于4.4%,则气相中的酒精含量高于液相,如果液相含水量低于4.4%,则气相中酒精含量低于液相,液相中的水含量一直增加直至达到4.4%的共沸组成（汽液两相组成一样）.

工业酒精一般含水量是高于4.4%.你说的96%应该是体积分数.总之,直接蒸馏是不可能得到无水乙醇的,可以通过吸附、共沸精馏或者膜分离等手段得到无水乙醇.