工业上是如何制做无水乙醇的?方法是怎样的?
工业制法工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇:1.发酵法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。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,生产乙醇:CH2═CH2
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H─OH→C2H5OH(该反应分两步进行,第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物,而后用硼氢化钠还原)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,而适合我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。
无水乙醇合成方法
【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%(体积)
如果没有特殊用途,工业酒精应该是很好的选择。
500ml的AR无水乙醇一瓶是6~10元,工业的会便宜很多。
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)来制取无水酒精我的详细