精制乙醇的原因有哪些

现在的酒精主要还是通过发酵发开制备的。 酒精制备的原料主要有淀粉质和纤维质为主，通过各种酶的作用而产生酒精的，酒精生产也带来了很多副产品，比如说杂醇油、甲醇、二氧化碳等。 下面主要讲解以发酵发制备酒精（alcohol）的工艺； 现在的淀粉质原料主要有；玉米、木薯、糖蜜、小麦等。 木薯经过热预处理后加入a-淀粉酶让淀粉分子从原料细胞中游离出来以后，先膨胀，糊化，通过酶的作用使之分解为小分子的糊精和低聚糖。然后利用糖化酶将液化产物进一步彻底水解成葡萄糖的过程。 利用酒精酵母将葡萄糖转化成为酒精。然后在通过蒸馏工艺将酒精浓缩为大约为95.57%的酒精溶液。

工业上可以利用乙烯和水在催化剂作用下直接合成酒精。

红薯制酒精工艺

酒精又叫乙醇，是重要的化工原料，可制造多种有机试剂和溶剂，也是制染料、涂料、医药、香料、合成材料、洗涤剂等的原料。

(1)工艺流程：制曲—制酒母—蒸煮糊化—糖化发酵—蒸馏。

(2)工艺操作要点：①制曲:此工艺流程所用的糖化剂多为固体培养基所培养。在麸皮中添加5%，10%谷糠或细稻皮作培养基，培养黑曲霉菌或黄曲霉菌作为糖化剂，称麸曲法。麸曲法的曲霉菌一般经试管培养、培养皿培养、制种曲和制曲等几个阶段逐步扩大培养，直至满足生产需要。试管培养：

常用的黑曲霉菌菌种(如黑曲霉菌轻研2号)由专门研究单位提供。试管培养所用的培养基有多种，可用小米培养基。将小米培养基分装于清洗、灭菌的试管中，每管约10毫升，间隔蒸煮灭菌三次，每次间隔1昼夜，蒸煮1小时。最后一次灭菌后，将试管斜置过夜，用接种针接人少量黑曲霉菌菌种，在30-32摄氏度的温度下，经5-7天即繁殖旺盛。检验合格后即可提供扩大培养用。培养皿培养：可在培养皿或三角瓶中进行。培养基可用5%-10%的谷糠或细稻皮制成，麸皮和谷糠加1—1.2倍的水浸泡2小时，上锅蒸30-40分钟后，分别装入已灭菌的培养皿或三角瓶中，装料厚度0.2-0.3厘米，继续蒸30分钟，即成培养基。培养基冷至40摄氏度以下时，在无菌室中用接种针接人少量试管培养的黑曲霉，充分搅匀，放人恒温箱中，在30—32摄氏度的温度下培养约3-5天，菌种即可繁殖旺盛。检验合格后，将培养皿或三角瓶中的水倒出，在35-40摄氏度的温度下干燥。干燥后，存放于阴凉干燥处，保存备用。制曲种：曲种又叫种曲，是用于制曲的曲霉菌菌种。制曲种应在专门的曲种室进行。接种前一天，先将曲盘及工具放人室内，密封后，燃烧甲醛，进行药物杀菌，约1昼夜后敞开天窗，让药物气体逸出。制曲种的原料可为麸皮、大米、小米和高粱等。常用的配方为：麸皮70%—80%，谷糠或稻皮10%，含水约60%的鲜酒糟20% -30%。将原料加水拌匀，加水量为料量的75%—85%，放置滋润1小时，过筛，再上锅蒸煮45-50分钟。蒸好后出锅，冷却至 37-38摄氏度，按0.1%—0.2%的接种量接人培养皿培养好的菌种，并铲匀，在32-35摄氏度下堆积4-6小时，中间翻拌一次；然后将料分装于曲盘中，厚度约1厘米，再将曲盘堆在30摄氏度左右的温度下存放；此时料温为28-30摄氏度。5-7小时后，料温逐渐升至32-34摄氏度，这时应倒换曲盘的堆迭形式；以后每隔3-4小时捣碎曲料结块三次，并保持料温不超过35-36摄氏度。从接种起，经 48-50小时，孢子已长成，料温开始下降或不再上升，即可提高室温，打开曲室天窗，在35-40摄氏度的温度下干燥5—6小时。干燥后，将曲种存放在阴凉千燥处，保存备用。制曲：曲是可以直接投入生产使用的糖化剂。制曲应在专门的曲房中进行。制曲的原料一般掺人5%—10%的谷糠或麸皮，也可再掺人：20%- 30%的新鲜酒糟。制作时，将原料加水拌匀，加水量应由麸皮及酒糟的含水量来决定，一般可用下式计算：

加水重量=原料重量*(要求含水%-原料含水%)/(1-要求含水%)

要求含水量一般为45%-50%。将加水拌匀的料过筛，放置1小时，使水分浸透原料，再上锅蒸煮45-50分钟，取出过筛，散开冷却至37-39摄氏度，按0.3%-0.5%的接种量接入曲种，拌匀。接种后的曲料送人曲房；在28-30摄氏度下堆积4—6小时，翻拌一次；再堆放1-2小时，拌匀，分别装人曲盘，厚度为2-2.5厘米。再将各盘堆迭成方柱形，装盘4-5小时后；料温可升至36-37摄氏度，此时进行拉盘。所谓拉盘，是将迭成方柱形的曲盘拉开一定距离，呈晶字形，以利于空气流通及排放曲霉产生的二氧化碳。拉盘5-7小时后，料温迅速上升；可达41-42摄氏度，此时进行扣盘。所谓扣盘是将空曲盘倒扣在装有曲料的曲盘上，然后相互翻转，使曲料由原盘落于空盘中，使原来被压在下面的曲料生长曲霉。扣盘后，曲盘仍堆成品字形，根据料温的变化情况，适时调动曲盘位置，以保持各盘中料温基本一致。制曲过程申；曲室温度应保持在28-33摄氏度。一般由接种开始，经40-45小时，即可出曲。已制好的麸曲应立即投入生产使用，不宜长时间存放。

②制酒母：酵母菌的扩大培养一般分试管培养、三角瓶培养、卡氏罐培养和制酒母等阶段。试管培养：先将大麦用冷水浸泡24小时，中间换三次水，然后摊在竹帘上或竹筛里，在室温下任其发芽。待叶芽长度与大麦粒相等时，碾碎，加1.5-2倍水，在60摄氏度的温度下糖化1-3小时，再用布袋过滤。调节糖度到12-13度，加硫酸调节pH为0.2-0.4小将糖液分别装入试管中，每管约5毫升，蒸煮灭菌约1小时，每昼夜灭菌一次，共进行三次。最后一次灭菌，放置过夜，同时无菌接人少量试管中培养好的酵母菌，在25-26摄氏度的温度下，培养22-24小时。经检验合格后，即可提供扩大培养用。三角瓶培养：可在三角瓶和烧瓶中进行。所用培养液及培养方法均与试管培养相同，只是扩大培养倍数为8-10。卡氏罐培养：先将红薯粉与其2倍的水搅拌成浆液，再将红薯粉重量的3倍的水放人锅中煮沸，此时倒入红薯粉浆液，搅拌蒸煮40分钟。出料后，用粗布过滤，即可得糊化醪。将糊化醪装入灭菌的卡氏罐中，加入料量8%-10%的曲种，在60摄氏度的温度下，糖化1-3小时。调节糖度为12-19度， pH为0.3-0.35；然后于蒸汽或沸水中灭菌1小时。放冷后，按 7%-10%的接种量接人三角瓶中培养好的酵母菌。在27-28摄氏度培养20-22小时；每4-5小时搅动一次，待繁殖旺盛，检验合格，即可供制酒母用。制酒母:将红薯粉、鲜酒糟、谷糠和水按 100：20：5：50的比例拌匀，筛出粗粒，滋润3-4小时,上锅蒸煮 40分钟。然后将料分装于灭菌的酒母培养缸中，加水，并加酸调pH至4.3左右，再加人料量8%-10%的种曲，拌匀。当料温为25-27摄氏度时，按接种量5%-7%接人卡氏罐中培养好的酵母醪，并在25—26摄氏度的温度下培养8-10小时。酒母成熟后，即可作为生产使用的酵母菌。

③蒸煮糊化：将红薯干粉碎，过筛后加水调成13%-15%的浆液，上锅蒸煮。蒸煮时间长短与火力强弱有关，常凭经验判断，一般约40分钟可蒸透，即可得糊化醪。

④糖化发酚麸曲和酒母可同时接人糊化醪中。将糊化醪冷却至20摄氏度时，加入8%-10%的麸曲和3%-5%的酒母拌匀，按料中含水60%-65%的比例加水。在不超过20摄氏度的情况下，将料装入陶瓷缸发酵池或地窖中，封口后进行糖化发酵。发酵过程中，料温逐渐上升，一般为28-35摄氏度，最高可达40-42摄氏度，水分保持约65%。发酵时间由入池温度、气温、物料散热情况，原料粉碎程度及淀粉浓度等多种固素决定，一般3天左右即可完成发酵。发酵后出料，即可送去蒸馏。

⑤蒸馏：从粗产物中分离出精制乙醇是在间歇式蒸馏塔中进行的。将发酵醪液装日蒸馏釜内，用间接蒸汽和直接蒸汽加热，热沸后保持料液沸腾状态，使包括乙醇在内的挥发性成分汽化。蒸汽从塔顶逸出，进入分凝器冷凝成液体。蒸馏初期，冷凝液全部从塔顶流回塔中(生产上叫闷塔)，它的主要目的是提浓乙醇。分凝器流出的回流液温度不应低于50-56摄氏度，以免破坏蒸馏塔的操作。

冷凝器在塔中闷1.5-3小时后即开始蒸出乙醇。开始蒸出的是比乙醇沸点低的头级杂质，接着是成品乙醇，最后是沸点高于乙醇的尾级杂质，这些均应分别接收在不同的容器中。待乙醇馏分蒸完时，即可停止加热。料液冷却后，打开釜底的残液出料阀，放出残液，用清水清洗塔、釜、分凝器及冷觏器等设备，然后重新装料，进行下一步蒸馏。

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。

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

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

乙烯直接或间接水合。

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

（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。来源广泛的纤维素将是很有潜力的生产乙醇原料。然而由于各种原因，一般的发酵法生产乙醇成本较高，乙醇生产难以规模化。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。

在相当长的一段时间里，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，等等。几乎有一半是纤维素，用它们作原料可以说是取之不尽，用之不竭。当然，用纤维素作原料对酵母菌来说，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、羊等牲畜所以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，一边就“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。

利用纤维素作原料生产乙醇，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。

95%的乙醇可以用生石灰煮沸回流提纯到99.5%

99.5%的乙醇可以用镁条煮沸回流制得99.9%的乙醇

而精制乙醇是无水乙醇加吸水剂多次蒸馏数次以后得到的

要替代使用的话也要看在什么情况下替代使用

一般而言如果有浓硫酸做脱水剂存在的的话，用无水乙醇也是可以的

: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》。

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