乙醇ethyl alcohol
沿革 乙醇的生产是在酿酒基础上发展起来的。远在上古时代人们已将含淀粉物质发酵制酒。12世纪在蒸馏葡萄酒时,第一次从酒中分离出酒精。20世纪30年代以前,发酵法是乙醇的唯一工业生产方法。1930年,美国联合碳化物公司建立了第一个用石油热裂化副产的乙烯为原料,经硫酸吸收再水解制乙醇的工业装置(简称乙烯间接水合法)。1947年,美国壳牌化学公司又实现了乙烯直接水合制乙醇的工业化生产。由于该法比间接水合法有显著优点,现已成为生产乙醇的主要方法。
生产方法 按原料来源,乙醇的工业生产方法主要有两类:以糖类、淀粉和纤维素等碳水化合物为原料的发酵法和以乙烯为原料的水合法。
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,再加入一定量的水,冷却至60°C左右并加入淀粉酶(见酶催化剂),使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖,然后加入酵母菌进行发酵制得乙醇:
糖厂副产物糖蜜含有蔗糖、葡萄糖等糖类约50%~60%,是发酵法制乙醇的良好原料。糖蜜经用水稀释,酸化和加热灭菌处理后,加入硫酸铵、磷酸盐、镁盐等酶的营养盐以及酵母菌,便可发酵生成乙醇。
以含纤维素的工、农业副产物如木屑、植物茎秆等为原料时,需先用盐酸或硫酸加压、加热处理,使纤维素水解为葡萄糖,中和后再用酵母菌发酵。造纸厂的亚硫酸废液中含有可发酵糖,也可用于发酵制乙醇。这两种过程由于技术经济指标差,工业上没有得到推广应用。
乙烯水合法 工业上有两种方法,一种是以硫酸为吸收剂的间接水合法;另一种是乙烯催化直接水合法。
① 间接水合法,也称硫酸酯法,反应分两步进行。首先,乙烯在一定温度、压力条件下,通入浓硫酸中生成硫酸酯,再将硫酸酯在水解塔中加热水解而得乙醇,同时有副产物乙醚生成。间接水合法可用低纯度的乙烯作原料、反应条件较缓和,乙烯转化率高,但设备腐蚀严重,生产流程长,已为直接水合法取代。
② 直接水合法 在一定条件下,乙烯通过固体酸催化剂直接与水反应生成乙醇:
为了提高乙烯单程转化率,以达到提高设备效率,降低能耗的目的,国际上一直在开展新催化剂的研究,如钨酸、杂多酸等催化体系有较好的性能,这对改进合成乙醇生产有很大的意义。直接水合法(见图)
用途 乙醇是重要的工业溶剂,广泛用于医药、涂料、化妆品、油脂等工业,占乙醇总耗量的50%左右。同时,也是重要的有机化工原料,用于合成乙醛、乙醚、醋酸乙酯等。也可用作清洗剂、萃取剂和抗冻剂。75%的乙醇水溶液具有强杀菌能力,是常用消毒剂。经过专门精制的乙醇也可用于制造饮料。与甲醇类似,乙醇可作能源使用,有的国家已开始单独使用乙醇作为汽车燃料或掺到汽油(10%以下)中以节约汽油。有些国家根据资源情况,正在研究用发酵乙醇为原料脱水生产乙烯,从而进一步合成一系列乙烯系产品。
下一条:异构化isomerization
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