Получение этилового спирта из этилена

Как из этилена можно получить этиловый спирт? Этиловый спирт имеет характерный запах, который узнает любой. Его относят к простым спиртам, и в виде химической формулы имеет – название Этанол. С2Н5ОН именно так выглядит этиловая химическая смесь. Его основой является этилен С2Н4. Как же получить из С2Н4 полноценный С2Н5ОН?

Этиловый спирт

Этиловый спирт 95% 100 мл

Этиловый спирт один из самых популярных продуктов, которые используется в алкогольном производстве. Его легко спутать с другими терминами, поскольку существует также этилен. Этилен – это бесцветный газ, который разяще отличается от привычной для нас жидкости со всем знакомым запахом. Также существует этан, который также является газообразным веществом. Поэтому не стоит путать все эти понятия, поскольку они все разные как по формулировке, так и по свойствам.

Прозрачная емкость с зеленой дымящейся жидкостьюДолгое время люди не могут различить два вида спирта:

  • Метиловый.
  • Этиловый.

Именно по этой причине, участились случаи отравлений и все больше людей попадают в больницу с крайней степенью тяжести. Очень тяжело отличить эти два вещества в домашних условиях без определенного оборудования и знаний. Также стоит отметить, что подпольные цеха по производству алкоголя не придерживаются определенных технических условий и этим самым также повышают риск отравления человека, но уже этиловым спиртом.

Сложность в том, что метиловый и этиловый спирты – это полностью одинаковые жидкости, а отличить их может, только квалифицированный специалист. Еще одной проблемой для здоровья человека является то, что смертоносная доза метила составляет всего лишь 30-50 грамм, когда этиловый же даже в тройной дозе не принесет вреда человеческому организму. Именно по этой причине, если вы не уверены в происхождении алкоголя, не стоит его употреблять. А самое интересное, что веществом антидотом при отравлении техническим спиртом, является именно метанол. Именно ним в медицинских учреждениях лечат тяжелые случаи отравления. Причем его используют как для капельниц, так и для перорального употребления. Сложность возникает в том, что специалисты должны четко знать, отравление метанолом или это обычное алкогольное отравление. Цена неверного диагноза – смерть.

Свойства

Бутылочки в химической лаборатории

Этиловый спирт, как и все другие вещества этой категории, обладает общими характеристиками. Химические и физические свойства выглядят следующим образом:

  • Бесцветный газ;
  • Характерный вкус и запах;
  • Жидкая форма (твердая форма обретается при воздействии температуры -114);
  • Плотность 0,79;
  • Легко смешиваемый с другими жидкостями;
  • Имеет свойство летучести (поэтому хранится в плотно закрываемых емкостях);
  • Является растворителем;
  • Имеет антисептический эффект;
  • Опасен для организма в любом виде (как в жидком, так и в газообразном);
  • Психоактивное и наркотическое вещество;
  • Входит в разряд ядов;

Ввиду всех вышеперечисленных свойств он очень токсичен. Для взрослого человека смертельная доза всего лишь 450 миллилитров при условии 96 % чистого раствора, для детей она равняется 35. Несмотря на все это, этиловый спирт широко распространен во многих производствах, что делает его свойства универсальными.

Как было сказано выше, существует метиловый и этиловый спирт, второй, в свою очередь, также делиться на несколько видов. В зависимости от его разновидности, он используется в различных целях.

Часто можно увидеть такую надпись, как «Этиловый спирт ректификованный», это значит, что жидкость прошла очистку от вредных примесей. Но, полностью извлечь из него их невозможно, но такая процедура минимизирует их присутствие. Также встречается денатурированный вид. Такой вид характеризуется примесями, которые полностью исключают возможность приема перорально, но не отрицают его основное использование – денатурат.

Производство этилового спиртаВ зависимости от использования его различают:

  • Пищевого применения.
  • Технического применения.
  • Медицинского применения.

Для каждого из них существуют свои стандарты и технологии производства. Также на упаковке указывается процентное содержание этила в жидкости.

Технология получения

Существует всего лишь три способа, чтобы получить этиловый спирт:

  • Гидролизный.
  • Синтетический.
  • Микробиологический.

Первый характеризуется таким процессом, как брожение. Второй, в свою очередь, включает в себя применение химических веществ, таких как ацетилен или этилен, которые вступают в химические реакции. Название третьего говорит непосредственно о самом процессе. Конечно же, каждый из них имеет свои сложные процессы, которые, в свою очередь, имеют и плюсы и минусы.

Завод по производству алкогольной продукцииРассмотрим первый способ использования – для пищевых целей. Чтобы получить пищевой спирт используется первый метод – гидролизный, то есть брожение. Процесс подразумевает под собой распад виноградного сахара на две составляющих: эталон и двуокись азота. Если выделять его из других, то он является самым естественным, но самым долгим. Но, даже после брожения полученная смесь не является чистой и требуется проводить еще многие процессы для очистки и обработки готовой продукции.

Технический этанол получается методом химических добавок и используется два вида получения. Первым является сернокислая гидратация, но и для этого нужно выполнить несколько процессов. Но, есть более легкий способ – гидролиз. Подразумевает под собой гидратацию этилена с фосфорной кислотой. Плюс этого вида – обратимая реакция. Оба метода получения этилена не являются совершенными и требуют дальнейшей очистки и обработки. Это очень трудоемкие процессы.

Появился новый метод получения – гидролиз древесины. Довольно успешный способ, который начали часто использовать все производители. Из 10 тонн древесины удается получить 2 000 литров этанолового спирта. Довольно успешно используется данная технология в Соединенных Штатах Америки. Все больше строиться заводов, направленных на переработку и получение такого вида спирта.

Какой бы ни был спирт, он все равно вреден и не стоит забывать, что прием алкоголя любого происхождения разрушает клетки печени и приводит к смертоносным заболеваниям.

alcogolizm.com

Этиловый спирт

Этиловый спирт 95% 100 мл

Этиловый спирт один из самых популярных продуктов, которые используется в алкогольном производстве. Его легко спутать с другими терминами, поскольку существует также этилен. Этилен – это бесцветный газ, который разяще отличается от привычной для нас жидкости со всем знакомым запахом. Также существует этан, который также является газообразным веществом. Поэтому не стоит путать все эти понятия, поскольку они все разные как по формулировке, так и по свойствам.

  • Метиловый.
  • Этиловый.

Именно по этой причине, участились случаи отравлений и все больше людей попадают в больницу с крайней степенью тяжести. Очень тяжело отличить эти два вещества в домашних условиях без определенного оборудования и знаний. Также стоит отметить, что подпольные цеха по производству алкоголя не придерживаются определенных технических условий и этим самым также повышают риск отравления человека, но уже этиловым спиртом.

Сложность в том, что метиловый и этиловый спирты – это полностью одинаковые жидкости, а отличить их может, только квалифицированный специалист. Еще одной проблемой для здоровья человека является то, что смертоносная доза метила составляет всего лишь 30-50 грамм, когда этиловый же даже в тройной дозе не принесет вреда человеческому организму. Именно по этой причине, если вы не уверены в происхождении алкоголя, не стоит его употреблять. А самое интересное, что веществом антидотом при отравлении техническим спиртом, является именно метанол. Именно ним в медицинских учреждениях лечат тяжелые случаи отравления. Причем его используют как для капельниц, так и для перорального употребления. Сложность возникает в том, что специалисты должны четко знать, отравление метанолом или это обычное алкогольное отравление. Цена неверного диагноза – смерть.

Свойства

Бутылочки в химической лаборатории

Этиловый спирт, как и все другие вещества этой категории, обладает общими характеристиками. Химические и физические свойства выглядят следующим образом:

  • Бесцветный газ;
  • Характерный вкус и запах;
  • Жидкая форма (твердая форма обретается при воздействии температуры -114);
  • Плотность 0,79;
  • Легко смешиваемый с другими жидкостями;
  • Имеет свойство летучести (поэтому хранится в плотно закрываемых емкостях);
  • Является растворителем;
  • Имеет антисептический эффект;
  • Опасен для организма в любом виде (как в жидком, так и в газообразном);
  • Психоактивное и наркотическое вещество;
  • Входит в разряд ядов;

Ввиду всех вышеперечисленных свойств он очень токсичен. Для взрослого человека смертельная доза всего лишь 450 миллилитров при условии 96 % чистого раствора, для детей она равняется 35. Несмотря на все это, этиловый спирт широко распространен во многих производствах, что делает его свойства универсальными.

Как было сказано выше, существует метиловый и этиловый спирт, второй, в свою очередь, также делиться на несколько видов. В зависимости от его разновидности, он используется в различных целях.

Часто можно увидеть такую надпись, как «Этиловый спирт ректификованный», это значит, что жидкость прошла очистку от вредных примесей. Но, полностью извлечь из него их невозможно, но такая процедура минимизирует их присутствие. Также встречается денатурированный вид. Такой вид характеризуется примесями, которые полностью исключают возможность приема перорально, но не отрицают его основное использование – денатурат.

  • Пищевого применения.
  • Технического применения.
  • Медицинского применения.

Для каждого из них существуют свои стандарты и технологии производства. Также на упаковке указывается процентное содержание этила в жидкости.

Технология получения

  • Гидролизный.
  • Синтетический.
  • Микробиологический.

Первый характеризуется таким процессом, как брожение. Второй, в свою очередь, включает в себя применение химических веществ, таких как ацетилен или этилен, которые вступают в химические реакции. Название третьего говорит непосредственно о самом процессе. Конечно же, каждый из них имеет свои сложные процессы, которые, в свою очередь, имеют и плюсы и минусы.

Завод по производству алкогольной продукцииРассмотрим первый способ использования – для пищевых целей. Чтобы получить пищевой спирт используется первый метод – гидролизный, то есть брожение. Процесс подразумевает под собой распад виноградного сахара на две составляющих: эталон и двуокись азота. Если выделять его из других, то он является самым естественным, но самым долгим. Но, даже после брожения полученная смесь не является чистой и требуется проводить еще многие процессы для очистки и обработки готовой продукции.

Технический этанол получается методом химических добавок и используется два вида получения. Первым является сернокислая гидратация, но и для этого нужно выполнить несколько процессов. Но, есть более легкий способ – гидролиз. Подразумевает под собой гидратацию этилена с фосфорной кислотой. Плюс этого вида – обратимая реакция. Оба метода получения этилена не являются совершенными и требуют дальнейшей очистки и обработки. Это очень трудоемкие процессы.

Появился новый метод получения – гидролиз древесины. Довольно успешный способ, который начали часто использовать все производители. Из 10 тонн древесины удается получить 2 000 литров этанолового спирта. Довольно успешно используется данная технология в Соединенных Штатах Америки. Все больше строиться заводов, направленных на переработку и получение такого вида спирта.

Какой бы ни был спирт, он все равно вреден и не стоит забывать, что прием алкоголя любого происхождения разрушает клетки печени и приводит к смертоносным заболеваниям.


Внимание, только СЕГОДНЯ!

www.medrupro.ru

По существу и спирты брожения представляют собой продукты синтеза, но природного. Ведь картофель, различные злаки и древесина — все они получаются в результате фотохимического синтеза в растениях из простых . «веществ, находящихся в воздухе и почве. Этот процесс происходит кругом нас в природе в гигантских размерах, несравнимых с масштабами обычных производств. В зелёных частях растений, под влиянием хлорофилла—катализатора, вырабатываемого самими растениями, непрерывно синтезируется крахмал, сахара и другие вещества из угольного ангидрида и воды воздуха. Почти вся пища  человека состоит из продуктов этого синтеза.

Следовательно, когда мы упомянули о синтетическом спирте, мы имели в виду искусственный химический синтез.

Синтетический этиловый спирт — это спирт из газов нефтепереработки. Нефть является третьим, важнейшим видом сырья для производства спирта. При нагревании нефти (это осуществляется на больших нефтеперегонных заводах) из неё последовательно выделяется ряд фракций — бензин, керосин, лигроин и т. д. Эти фракции — смесь лёгких углеводородов. В остатке получается тяжёлый мазут.

В прошлом столетии главным продуктом перегонки нефти служил керосин, использовавшийся для освещения. Любопытно, что такой ценнейший нефтепродукт, как бензин, в то время считался отходом и просто сжигался. В  настоящее время бензин — главный вид моторного топлива. Вначале его выделяли из нефти только так называемой прямой гонкой, т. е. перегонкой с целью получения лёгких, светлых фракций. Однако со временем, с целью увеличения выработки бензина, который настоятельно требовали быстро развивавшиеся автомобильная промышленность и авиация, основанные на применении двигателей внутреннего сгорания, нефть стали подвергать специальной переработке. Эта переработка, связанная с применением высоких температур и давлений, называется пиролизом или крекингом, в зависимости от условий проведения процесса. Сущность таких процессов будет разобрана ниже, в главе о получении бутадиена из нефти.

При пиролизе и крекинге нефти за счёт расщепления сложных молекул углеводородов, образующих нефть, получаются в большом количестве газообразные углеводороды как предельные — метан СН4, этан С2Н6, пропан С3Н8, так и непредельные — этилен С2Н4, пропилен С3Н6 и др.

Газы нефтепереработки представляют ценнейшее химическое сырьё. Однако до последнего времени их использовали мало. Чаще всего эти газы просто сжигали, устраивая «факел» вблизи нефтеперегонного завода, или выбрасывали без всякой пользы в атмосферу. Лишь в последние годы найдены способы улавливания газов нефтепереработки, их разделения и разнообразной химической переработки.

Одним из наиболее ценных газов нефтепереработки является лёгкий горючий газ этилен СH2=СH2, который содержится в газах пиролиза до 21% по весу. Он имеет двойную связь. Это — простейшее непредельное соединение. Благодаря двойной связи этилен легко вступаете соединения с другими веществами и может полимеризоваться, давая твёрдый политэн. Этилен очень удобен для синтеза и применяется в промышленности в больших количествах для получения различных веществ.

Свойства этилена прекрасно знал. Александр Михайлович Бутлеров. В 1873 г. он произвёл интересный и важный по своим практическим последствиям опыт. Бутлеров пропускал газообразный этилен через серную кислоту. Этилен, взаимодействуя с кислотой, давал этилсерную кислоту:

Обрабатывая получившийся полупродукт водой (гидролизуя его, как сказал бы химик), учёный получил впервые синтетический этиловый спирт:

Так восемьдесят лет назад в Петербурге было сделано замечательное открытие, честь которого принадлежит русскому химику. Было впервые доказано, что столь важный для народного хозяйства продукт, как спирт, можно получать без брожения, чисто химическим путём. В наше время, когда крекинг и пиролиз нефти получили во многих странах большое развитие, реакция Бутлерова осуществлена в промышленном масштабе. Из этилена газов нефтепереработки получают сотни тысяч тонн спирта. Это — спирт из нефти. Для получения его не требуется затраты пищевого сырья и поэтому производство такого спирта имеет неограниченные перспективы развития.

Мысль учёных не остановилась на этом открытии. Производство спирта из этилена с помощью серной кислоты («сернокислотный метод» получения спирта) идёт в две стадии. Это двухступенчатый процесс, а химики всегда стремятся сократить число стадий: чем их меньше — тем больше выход целевого продукта. Реакции, которые мы только что прочитали, означают лишь главные направления процесса, в действительности образуется ряд побочных продуктов. Этилен заставляют взаимодействовать с высококонцентрированной (95—98%) серной кислотой при температуре 60—80° и небольшом избыточном давлении газа. Для получения 1 г 100-процентного этилового спирта нужно затратить около 0,7 т этилена Как видно из уравнения реакции, при получении спирта из этилена через этилсерную кислоту вновь образуется серная кислота, но уже разбавленная (40—60%), так как для гидролиза в процесс вводится вода.

Большой расход серной кислоты и образование слабой кислоты являются недостатками сернокислотного метода получения этилового спирта.

Очень заманчива мысль о получении этилового спирта прямо непосредственно из этилена, в одну стадию. Ведь на бумаге это самая простая реакция:

В действительности получить спирт в одну стадию не так-то просто. Химики призывают здесь на помощь всех своих верных помощников: катализатор, большое давление, высокую температуру. Лишь в этом случае этилен реагирует с водой с хорошим выходом.

В самые последние годы такой процесс осуществлён в производственных условиях. Он носит название прямой гидратации этилена, так как суть его состоит в непосредственном присоединении воды к этилену. Как и гидролиз этилсерной кислоты, реакция прямой гидратации этилена обратима. Процесс может протекать, в зависимости от условий, в том или ином направлении. При определённых условиях наступает момент химического равновесия: в единицу времени образуется столько молекул этилового спирта, сколько их распадается на этилен и воду.

В процесс прямой гидратации не нужно вводить больших количеств серной кислоты. Это является крупным преимуществом для производства.

Так на заводах получают спирт из этилена.

Это также спирт из непищевого сырья.

В ближайшие годы советская промышленность синтетического каучука целиком перейдёт на потребление для производственных нужд спирта из непищевого сырья — древесины и газов нефтепереработки. Пищевое сырьё, затрачиваемое сейчас для этой цели, пойдёт по прямому назначению.

На рисунке 9 наглядно представлен расход различного сырья для получения 1 т этилового спирта.   Мы ознакомились со всеми промышленными методами производства этилового спирта, принятыми в настоящее время. Пойдём дальше: посмотрим, как из спирта получают бутадиен по методу С. В. Лебедева.

Рис. 9. Такое количество картофеля, древесины или этилена необходимо для получения 1 т этилового спирта.

* * *

Этиловый спирт-сырец, поступающий со спиртовых заводов, направляется на спиртовой склад для составления «шихты», т. е. смеси, идущей на химическое разложение («контактирование»). Для составления шихты берут в строго определённом соотношении свежий спирт-сырец и оборотный, или спирт-регенерат (спирт, не разложившийся при контактировании). Эту смесь центробежный насос непрерывно подаёт на разложение в контактный цех. Образующиеся здесь контактные газы, содержащие нужный нам бутадиен, поступают в цех конденсации. В нём происходит частичная конденсация (сжижение) контактного газа. Составные части шихты, имеющие высокие температуры кипения, превращаются в жидкость, а низкокипящие, в том числе и бутадиен, кипящий при 4°,5 °С, идут дальше в виде паров. Смысл этой технологической операции понятен: отделить бутадиен от тяжёлых примесей, в первую очередь от воды и этилового (неразложившегося) спирта (рис. 10).

Получение этилового спирта из этилена
Рис. 10. Общая схема производства каучука из спирта по методу С. В. Лебедева.

Неконденсирующийся газ поступает на абсорбцию, т. е. поглощение жидкостью. В высоких аппаратах — скрубберах бутадиен и некоторые его примеси улавливаются стекающим вниз жидким спиртом. Насыщенный абсорбент (спирт) поступает на отгонку, на колонны, обогреваемые паром. Легко кипящий бутадиен отгоняется от абсорбента, конденсируется и в виде бутадиена-сырца поступает на отмывку, заключающуюся в том, что сопутствующий бутадиену ацетальдегид, мешающий полимеризации, отмывается водой и таким образом отделяется от бутадиена. Отмытый бутадиен-сырец подвергается ректификации (очистке путём многократной перегонки), после чего, в виде крепкого чистого бутадиена-ректификата направляется на полимеризацию — превращение в полимер. Отмывка и ректификация составляют в совокупности процесс очистки бутадиена. Полимер подвергается обработке, давая товарный натрий-бутадиеновый каучук.

Такова в самых общих чертах схема получения синтетического каучука по методу С. В. Лебедева. Мы умышленно подчеркнули слова: разложение — конденсация — абсорбция — отгонка — отмывка — ректификация — полимеризация — обработка. Именно эта цепь основных процессов и приводит на заводах к получению синтетического каучука, отправляемого затем на резиновые заводы для переработки в изделия. Совершим экскурсию по заводу синтетического каучука. Когда подходишь к такому заводу, поражает тишина: хорошо налаженные химические заводы работают почти бесшумно.

В этом отношении они сильно отличаются от механических или металлургических заводов, где большинство рабочих процессов сопровождается шумом и лязгом. Издали завод СК (так обычно в практике сокращённо называют синтетический каучук) представляет собой большое промышленное предприятие со многими зданиями и высокими аппаратами, стоящими вне зданий.

www.stroitelstvo-new.ru

Вам понадобится

  • — прибор для получения этилена;
  • — серная кислота концентрированная;
  • — этиловый спирт;
  • — бромная вода или перманганат калия;
  • — нагревательный прибор.

Инструкция

  • Этиловый спирт представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом алкоголя. Именно этанол используют для получения этилена. Этот опыт считается доступным и достаточно безопасным даже для школьного курса химии. Этилен — это газообразное вещество, которое визуально обнаружить не представляется возможным. Однако его наличие доказывают качественные реакции на непредельные углеводороды.
  • Для проведения эксперимента возьмите пробирку с пробкой и газоотводной трубкой. Закрепите приспособление для получения этилена в лабораторный штатив. Налейте в пробирку 2-3 мл этилового спирта. Очень осторожно добавьте туда же концентрированную серную кислоту, которую нужно взять в количестве, в 2 раза превышающем объем спирта (то есть 6-9 мл).
  • Так как необходимо будет нагревание, то в полученную смесь обязательно добавьте немного чистого (предварительно прокаленного и очищенного от примесей) песка. Он будет предохранять смесь от выбрасывания из емкости. Закройте пробкой пробирку и начинайте ее нагревать. Концентрированная серная кислота обладает водоотнимающим свойством, что позволяет ей «забирать» воду. В результате произойдет реакция дегидратации, то есть отщепления воды. В итоге образуется газообразное вещество – этилен.
  • Так как его увидеть невозможно, то для подтверждения реакции проведите опыт. Для этого пропустите поток этилена через бромную воду, имеющую бурую окраску. Произойдет обесцвечивание бромной воды, что свидетельствует о том, что произошла реакция галогенирования (в частности бромирование) этилена. Эта реакция является качественной на непредельные углеводороды, а именно на этилен.
  • Так как бромная вода — очень ядовитое соединение, то его можно заменить перманганатом калия (обыкновенная марганцовка). Приготовьте разбавленный раствор марганцовокислого калия, подкислите его серной кислотой и пропустите через него этилен. Произойдет обесцвечивание раствора, что также свидетельствует о присутствии этилена, который образовался в первом опыте.

completerepair.ru



Этилен СН2=СН2, пропилен СН2=С=СН2, бутилен СН3-СН2-СН=СН2, бутадиен (дивинил) СН2=СН-СН-СН2 будучи очень реакционно способными соединениями, играют важную роль в промышленности органического синтеза. Из многочисленных реакций, в которые вступают олефины, наибольшее практическое значение имеют процессы полимеризации (полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен, и др.), гидратации (спирты), хлорирования (дихлорэтан, хлористый аллил и т. п.), окисления (окись этилена), оксосинтеза и некоторые другие реакции.

Широкое распространение получили процессы гидратации олефиновых углеводородов. Таким способом получаются этиловый, изопропиловый, и другие спирты. Этиловый спирт (этанол, метилкарбинол, винный спирт) С2Н5ОН, мол.в. 46,07 — важнейший представитель предельных одноатомных спиртов. Этиловый спирт — бесцветная, легко подвижная жидкость со жгучим вкусом и характерным запахом;т. кип. 78,3° С; т. затв. —112°С; плотность 0,789 г/см3; границы взрывоопасных концентраций этилового спирта в воздухе 3,28–18,95 об. %; предельно допустимая концентрация паров этилового спирта в воздухе 1000 мг/м. Этиловый спирт смешивается в любых соотношениях с водой, спиртами, эфиром, глицерином, бензином и др. Органическими растворителями, горит бесцветным пламенем.

Этиловый спирт по объему производства занимает первое место среди всех других органических продуктов. Он широко применяется как растворитель и как исходное соединение для различных синтезов. Особенно большие количества этилового спирта расходуются в производстве синтетического каучука.

Этиловый спирт используется также как исходный продукт для производства этилацетата, диэтилового эфира и многих других продуктов органического синтеза. Этиловый спирт может быть получен одним из следующих методов: брожением пищевого сырья (зерна, картофеля и др.), а также отходов сахарного производства — мелассы; гидролизом растительных материалов, переработкой сульфитного щелока, гидратацией этилена [4].

Наибольшее значение имеют получение этилового спирта гидратацией этилена и сбраживанием сельскохозяйственного сырья и продуктов его переработки. Сущность спиртового брожения состоит в том, что виноградный сахар (глюкоза) С6Н1206 в присутствии вещества, вызывающего брожение, через ряд стадий превращается в этиловый спирт и двуокись углерода:

Получение этилового спирта из этилена

В промышленности для получения спирта пользуются не природным виноградным сахаром, а крахмалом картофеля, хлебных злаков, отходами сахарных заводов. Крахмал предварительно осахаривают под действием особого энзима — диастаза, находящегося в солоде (проросших зернах ячменя или ржи). Осахаривание идет с присоединением воды к крахмалу; при этом образуется дисахарид — мальтоза С12Н22О11:

Получение этилового спирта из этилена

В процессе брожения под влиянием энзима мальтоза гидролизуется в глюкозу:

Получение этилового спирта из этилена

Глюкозу потом подвергают спиртовому брожению. Мальтоза, как и зимаза, вырабатывается быстроразмножающимися дрожжевыми грибками.

Основными видами пищевого сырья для получения этилового спирта являются картофель и зерновые культуры. Пищевое сырье вначале очищают от пыли, грязи и механических примесей, оболочку толстокожурного зерна разрушают на вальцах, жерновах или других приспособлениях, после чего очищенный материал разваривают острым паром под давлением в течение 45–110 мин (в зависимости от вида сырья); при этом к зерну прибавляют воду. После разваривания массу выпускают через выдувное отверстие разваривающего аппарата; при этом происходит перепад давления от 4–5 ат до 0,2–0,5 ат (избыточных), вследствие чего оболочки клеток разрываются и сырье превращается в однородную жидкую массу, поступающую в заторный чан. В этот же чан для осахаривания крахмала вводят ферментативный препарат — солод, который получают из проращенного в особых условиях зерна (ячменя, ржи, проса). После добавления солода массу выдерживают 10–15 мин при 61 для ее стерилизации, а также растворения и осахаривания крахмала. По окончании осахаривания массу охлаждают до 30, после чего в нее вводят дрожжи. Полученную массу охлаждают до 22–26 град. (двухсуточное брожение) или 15–18 град. (трехсуточное брожение) и перекачивают в бродильные чаны. Кроме этилового спирта при брожении образуются: глицерин, янтарная кислота, метиловый спирт, сивушные масла, сложные эфиры и др.

Длительность брожения при непрерывном методе составляет 60–65 часов, содержание э. с. в зрелой бражке 8–10об. %. Бражка поступает в брагоперегонный аппарат, из которого отгоняют этиловый спирт и летучие примеси. Остающийся в аппарате твердый продукт — барда (4,5–7,4 %), используется на корм скоту. Крепость получаемого при перегонке спирта-сырца должна быть не менее 88 % (объемн.) Из спирта-сырца очисткой его от примесей получают спирт-ректификат (95,5 %). На рис.1 приведена схема производства этилового спирта из пищевого сырья, включающая процессы разваривания и осахаривания крахмала [4].

Получение этилового спирта из этилена

Рис. 1. Схема отделения прямой гидратации этилена: 1 — буфер; 2 — компрессор свежего этилена; 3 — компрессор циркулирующего газа; 4 — паровой подогреватель; 5, 10, 14 — теплообменники; 6, 15 — холодильники; 7,8 — котлы-утилизаторы, 9 — реактор; 11 — сепаратор; 12(1), 12(11) — газоотделители; 13 — скруббер; 16, 20 — ёмкости; 17, 18, 21 — насосы; 19 — сборник; ФВ — фузельная вода

Разработан новый способ получения этанола — прямая гидратация этилена, сделав его тем самым более экономичным. Более того, прямая гидратация позволяет получить более высокий выход продукта и отличается высокой экологичностью.

При производстве синтетического этилового спирта сырьем служит этилен, который получается при пиролизе газового сырья или нефтяных дистилляторов. Для получения этилового спирта этилен подвергается сернокислотной или прямой гидратации на твердых фосфорнокислых катализаторах. Трудовые затраты при производстве этилового спирта из пищевых продуктов или древесных опилок очень велики, поэтому значительно выгоднее исходить из дешевого углеводородного сырья и получать спирт гидратацией этилена [2].

Прямая гидратация этилена имеет ряд преимуществ перед сернокислотным методом: исключение расхода серной кислоты и минимальные потребности в других реагентах, кроме этилена и водяного пара, одностадийность процесса, более высокий выход спирта. Недостатками прямой гидратации является частая замена катализатора и использование более дорогих концентрированных этиленовых фракций. Процесс синтеза этилового спирта прямой гидратацией этилена технически более прогрессивен, чем сернокислотной гидратацией, поэтому он получил значительно большее распространение в промышленности. Характерной особенностью процесса прямой гидратацией этилена является низкая конверсия исходного сырья — порядка 5 % за один проход. Таким образом, для полного использования этилена он должен быть пропущен через систему 18–20 раз.

Присоединение воды к олефинам всегда происходит по правилу Марковникова. Поэтому первичный спирт можно получить только из этилена; из других олефинов получаются вторичные или третичные спирты [3].

Прямой гидратацией этилена называется обратимый экзотермический процесс непосредственного (без образования промежуточных продуктов) присоединения воды к этилену в присутствии катализатора с образованием этилового спирта:

Степень превращения этилена за один проход через реактор составляет 3,5–4,8 %. Непрореагировавший этилен возвращается в реактор (рециркулирует), пары воды и спирта конденсируются в системе теплообменников и холодильников, а циркулирующий газ при этом охлаждается. Водно-спиртовый конденсат отделяют от циркулирующего газа в сепараторах и направляют на ректификацию. Из всего количества этилена, вступившего в реакцию, только 95–98,5 % превращается в спирт, а остальное — в диэтиловый эфир, ацетальдегид, полимеры. С целью повышения степени превращения этилена в спирт поддерживают высокую концентрацию этилена в циркулирующем газе (90 % масс, и более). При этом необходимо, чтобы концентрация этилена в свежей этиленовой фракции, поступающей с газоразделительной установки, была равна 99 % (масс) [1].

При ректификации водно-спиртового конденсата из него получают 93–94 %-ный спирт. Из выделенного концентрированного спирта удаляют небольшие количества ацетилена.

Заключение

Производство этилового спирта в нашей стране играет важную роль в народном хозяйстве.

Гидратация этилена — наиболее эффективный способ производства этилового спирта, позволяющий экономить по сравнению с его получением из пищевого сырья на 1т этилового спирта около 4 т зерна или до 12 т картофеля.

На получение 1 т этилового спирта из пищевого сырья затрачивается от 160 чел.-час (из зерна) до 280 чел.-час. (из картофеля), из нефтехимического сырья — 10 чел.-час.; значительно меньше капитальных затрат потребуется на строительство заводов синтетического этилового спирта по сравнению с заводами пищевого этилового спирта.

Метод получения этилового спирта сернокислотной гидратацией этилена в настоящее время несколько устарел, кроме того он является небезопасным. Опасность данного метода обуславливается прежде всего использованием концентрированной серной кислоты и жёсткими технологическими параметрами процесса. Использование того или иного способа производства во многом обуславливается качеством сырья, а именно — содержанием этилена в исходной фракции.

Прямая гидратация этилена имеет ряд преимуществ перед сернокислотным методом: исключение расхода серной кислоты и минимальные потребности в других реагентах, кроме этилена и водяного пара. Кроме того, процесс прямой гидратации этилена протекает в одну стадию, что обуславливает более высокий выход спирта.

Литература:

  1. Лебедев Н. Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 3-е, перераб. М., Химия, 1981 г.
  2. Справочник. Расчёты химико-технологических процессов. Под общей редакцией проф. И. П. Мухлёнова. Л., «Химия», 1976 г.
  3. Юкельсон И. Ю. Технология основного органического синтеза. М.,Химия, 1968 г.
  4. Исмоилова Х. Д. «Органическая химия» Изд. Илм зиё 2007 г.

moluch.ru

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.