固体乙醇合成方法的研究

第18卷第2期洛阳理工学院学报(自然科学版)Vol 18 No. 22008年12月Luoyang Institute of Science and Technology(Natural Science Edition)固体乙醇合成方法的研究尹国杰,李冬(洛阳理工学院环境工程与化学系,河南洛阳471023)摘要:详细讨论了影响固体乙醇合成的各种主要因素,确定了最佳工艺条件。酒精∶水:硬脂酸∶硅酸钠:氩氧化钠的最佳配比为102:15:2.5:0.75:0.4,最佳反应温度为70℃关键词:固体酒精;硬脂酸;氢氧化钠;硅酸钠;残渣中图分类号:06234文献标识码:A文章编号:16745043200802-0032403目前,随着全国火锅热的兴起,一种新型的火1实验锅燃料(环保型固体酒精)已悄然在市场上出现11试剂及仪器并且这种产品的销量更是成倍地增长。与此同时,出现了各种工业酒精固化的方法主要试剂:硬脂酸,AR;氢氧化钠,AR;硅酸钠,AR;酒精,AR;二氧化锰,AR;酚酞,这些方法的差别主要是选择使用了不同的凝胶剂AR;萘酚绿,AR;氯化铜,AR目前所使用的凝胶剂物质主要有:硬脂酸、乙酸钙饱和溶液、硝化纤维、羟丙基纤维素等。以醋主要仪器:恒温水浴锅酸钙为固化剂时操作温度较低,在40℃~50℃即12实验原理可,但制得的固体酒精放置后易软化变形,最终C,H3SCOOH+NaoH=CI H3sCOONa+H2O变成糊状物,因此储存性能较差,不宜久置;以硝2C1-HsCOOH+Na SiO=2C:H3s COONa+H)SiO化纤维为固化剂时操作温度也在40℃~50℃,但反应生成的硬脂酸钠是一个长碳链的极性分尚需用乙酸乙酯和丙酮溶解硝化纤维,致使成本提子,室温下在酒精中不易溶。在较高的温度下,硬高,制得的固体酒精燃烧时可能发生爆炸,故安全脂酸钠可以均匀地分散在液体酒精中,而冷却后则性较差;以乙基羧基乙基纤维素为固化剂虽制备工形成凝胶体系,使酒精分子被束缚于相互连接的大艺并不复杂,但该固化剂来源困难,价格较高,不分子之间,即液体酒精包含在硬脂酸钠空间网状骨易推广使用";以硬脂酸钠为固化剂原料来源丰架间隙中,呈不流动状态而使酒精凝固,形成了固富,成本较低,产品硬度大,不易熔化流淌,残渣体状态的酒精少,不冒黑烟,耐贮存,对环境无污染56。本研究提出的方法可以克服以上缺点,使得产13实验制备方法品的外观可以是白色,也可以是红、蓝、紫色等;(1)取酒精于烧杯中,水浴至60℃左右,加入并且固化效果好,更容易携带、运输;在制备过程硬脂酸,用玻璃棒搅拌均匀,使硬脂酸充分溶解。中通过填料使得产品燃烧过程无烟,更加环保;更(2)取氢氧化钠和硅酸钠加入水中,用玻璃棒搅为重要的是,对原料乙醇的要求不高,65%的乙醇拌至充分溶解,水浴到60℃左右。即能达到制备要求,生产工艺简化,大大降低产品(3)水浴恒温60℃时,把氢氧化钠和硅酸钠溶价格液慢慢加到硬脂酸酒精溶液中,同时用玻璃棒搅拌通过改进生产工艺,在制备过程中调节配料比均匀,再反应15min后取出,放置自然冷却。例、改变加热时间或加热环境、加入少量的辅助2结果与讨论料,使得产品具有回收率高、成本降低、产品的多2.1硬脂酸加入量的影响样性增加、产品的硬度保持时间增加、产品真正无硬脂酸加入量的多少直接影响固体酒精的凝固烟等优点。性能。目前,大部分市售的固体酒精在点燃后即变收稿日期:20080402为液体。因此,必须放在铁制容器内燃烧,且易流作者简介:尹国杰(1981)男河南焦作人,助教,主要从事无淌,不安全。能否使固体酒精在燃烧吋仍保持固体机化学方面的研究状态呢?实验表明是完全可以的。这可以通过改变第2期尹国杰等固体乙醇合成方法的研究硬脂酸的添加量来实现。硬脂酸的添加量对酒精性水的添加量添加量对固体酒精燃烧性能影响能影响的实验结果如表1所示。水的量表1硬脂酸的添加量对酒精性能影响燃烧现象硬脂酸的量0燃烧热量高,无液体生成,少许焦糊状残渣,有焦味硬度产率燃烧现象燃烧热量高,生成糊状固体,气味较小025较大较高少量融化,流淌,残渣少大高不融化,残渣少大高不融化,残渣少050005燃烧热量高,燃烧后有少量液体生成,无气味烧热量高,燃烧后有少许液体生成,无气味燃烧热量高,燃烧后有少许液体生成,无气味燃烧热量较低,燃烧后有少许液体生成,无气味3.5大高不融化,残渣稍多燃烧热量低,燃烧后有液体生生成,无气味大高不融化,残渣稍多燃烧产品由焦状物过渡到液态物,且气味由有到从表1数据可以看出,在硬脂酸含量达到25%无,并且随着加水量的增多,氢氧化钠、硅酸钠易以上时,就可以使制成的固体酒精在燃烧时仍然保溶,形成的固体酒精均匀,但水量太大又不易燃持固体状态。这样大大提高了固体酒精在使用时的烧,且减少了安全性能,所以含水量为15%时最为安全性,同时可以降低成本,在某些场合可以使用合理塑料袋包装代替铁桶或塑料桶的包装。特别是在野外作业或旅游时,可以直接将固体酒精放在铁板或24氢氧化钠加入量的影响砖块上燃烧而不必盛于铁桶内,用起来特别方便。按百分比取硬脂酸25g、硅酸钠075g、水15g当增加了硬脂酸的用量后,固体酒精在燃烧时和适量的酒精,分别向其中添加不同质量的氢氧化会有一层不易燃烧的硬膜生成,阻止了酒精的流钠制得固体酒精,氢氧化钠的加入量对固体酒精的淌,而保持了酒精的固体形态,考虑到残渣和生产燃烧性能的影响如表4所示。成本,硬脂酸的含量选25%最合理表4氢氧化钠加入暈对固体酒精燃烧性能的影的22硅酸钠加入量的影响氢氧化钠pH值现象硅酸钠的添加量对固体酒精性能影响的实验结果如表2所示。硬度小、柔软硬度大、少量未凝结酒精表2硅酸钠的添加对酒精性能影响11硬度大、无未凝酒精硅酸钠的量硬度产率燃烧现象硬度大、无未凝酒精1125硬度较大、无未凝酒精,燃烧有焦味小较低融化、流淌、残渣少13硬度较大、无未凝酒精,燃烧有焦味03较小较低部分融化、流淌、残渣少较小较高部分融化、流淌、残渣少由表4可知,溶液在碱性环境中都可以凝固较大较高部分融化、流淌、残渣少随氢氧化钠加入量的增加,产品的硬度越来越大,较大较高微量融化、流淌、残渣少固化效果越好,但加入太多燃烧时有焦味,有较大0.75大高不融化、残渣少的腐蚀性,成本也高,所以氢氧化钠的加入量约为大高下融化、残渣较多04g时较为合理由表2中数据可以看出,在硅酸钠含量大于0.5%时,就可以使制成的固体酒精在燃烧时仍2.5温度的影响然保持固体状态,但考虑到残渣和生产成本,由表5可知,温度低,混合液有固体酒精生硅酸钠的含量选075%最合理。成,使产品均匀性差,硬度小。随着温度的升高23水加入量的影响凝固速度减慢,从而使混合均匀,反应更充分,固水的加入量的多少主要影响固体酒精的燃烧,化效果好。但温度过高,使酒精挥发快,降低产水的添加量对固体酒精燃烧现象性能的影响实验结率,且在生产中耗费能源高。酒精沸点为785℃,果如表3所示。由表3数据可知,随着水加入量的逐渐增多,所以,反应的最佳温度为60℃~70℃。洛阳理工学院学报(自然科学版)第18卷表5温度对因体酒精嚣烧性能的影响28残渣的回收利用温度产固体酒精燃烧后所剩下的残渣可作为原料回收现象循环利用。具体的试验步骤如下。混合液马上生成少量固体酒精,硬度小取适量的酒精、水和残渣(粉末状,便于溶柔软,有未凝结酒精解)于同一个烧杯中,放在恒温槽中水浴到70℃6090混合液浑浊,硬度大,无未凝结酒精左右,同时不停地搅拌,待残渣充分溶解后反应7090混合液浑浊,硬度大,无未凝结酒精15min后,取出自然冷却即可。7586混合液浑浊,硬度大,无未凝结酒精8080酒精溶液沸腾,硬度大,无未凝结酒精表6残渣回收试验数据酒精水残渣26加入着色剂的影响硬度燃烧现象g /g加入少量的不同着色剂,能做出不同颜色的固86104小,有未凝酒有液体生成,残渣少体酒精,使其具有欣赏价值且不影响产品性能。在85105大,无未凝酒有液体生成,残渣多制得的混合溶液中,滴入酚酞可使固体酒精颜色变75205小,有未凝酒有液体生成,残渣多红,加入蔡酚绿使固体酒精颜色变绿,加氯化铜可84106大,无未凝酒少量液体生成,残渣使固体酒精颜色变蓝,随着加入量的增加,颜色由74206大,无未疑酒有液体生成,残渣多浅变深。由表6可知,当选择原料的质量比为酒精通过添加少量无机盐类改变固体酒精燃烧时的水:残渣=84:10:6时,用残渣制得的产品与原材火焰颜色。添加剂要求:颜色淡、溶解性好、焰色料制得的产品没显著差别。鲜、不影响产品性能、成本低。几种供选盐及其焰色分别为:氯化铜(绿色)、氯化锶(洋红)、氯3结语化钙(砖红)、氯化钡(黄绿)、氯化锂(紫本研究通过参考有关文献,选用二步法,用硬、氯化钾(紫色)。可在45℃左右将添加剂脂酸、氢氧化钠和硅酸钠作为固化剂的原料进行实的酒精饱和液均匀铺在固体酒精上表面(或在硬脂验研究。在实验中通过改进生产工艺、在制备过程酸完全溶解后、NaOH酒精溶液加入前加入硝酸中调节配料比例、改变加热时间、控制加热温度铜)。改用氢氧化钾代替氢氧化钠,并添加氯化钙、氯化锶、氯化钡、氯化铜等不同氯化物制成固加热环境、加入少量的辅助料等,观察每个因素对体酒精,虽然增加了一些成本,但取得了较好的焰产品性能的影响,得出了以简单的制作过程制得优色效果。质固体酒精的工艺条件,使得产品的生产率提高此外,也可以加入二氧化锰助燃剂改善固体成本降低、产品的多样性增加、产品的硬度保持时酒精的燃烧性能,这样不但消除了黑烟,而且可以间增加、产品真正无烟等。同时,残渣回收后不必使热值损失小,减少残渣量经过复杂的处理就可当作原料进行生产。27不同冷却方式的影响生产时使用纯度低至65%的工业乙醇,降低成制备过程中不同的冷却方式对固体酒精性能也本;通过加入少量着色剂,使得产品颜色多样,满有影响,常用的冷却方式为自然冷却法、逐渐冷却足不同消费需求;加入少量硅酸钠等辅助填料,使法和零点冷却法。自然冷却法是把制得的溶液倒入容器,放在空气中自然冷却;逐渐冷却法指把制得有固化效果更好:使用羟丙基纤维素乙基醚作为辅的溶液倒入容器中直接放入事先准备好的盛放热水助固化剂,使得产品无烟,更环保的大容器中,使溶液随热水一起冷却;零点冷却法通过改进使制得的产品硬度大、耐贮存、产率指把盛放溶液的容器放入冰水混合物中快速冷却。高、外形美观、生产成本低、使用安全方便、燃烧时实验表明,利用逐渐冷却法制得的固体酒精在间长、热值高、无烟无味、燃烧后残渣少、可回收循燃烧时间、水温变化和残渣量的效果方面都优于其环利用、无毒无害等,是一种绿色环保能源,该产品它2种方法,并且逐渐冷却法所使用的热水是实验用水,没有额外增加成本,所以在条件允许的情况的发展趋势将逐渐成为蜂窝煤、液化气等燃料的理想下应尽量选用逐渐冷却法来进行冷却固化替代产品,有很好的市场潜力。(下转第67页)第2期巫滨基于 Virtools引擎的三维交互语义模型设计系,分别对轿车三维模型中的各个部件设计交互模 Virtools引擎为代表的三维虚拟交互开发平台也体现式,然后通过 Building block脚本语言封装交互语了从简单三维模型转向交互语义模型的特点,势必会义模型;用户可以像现实中一样操作各个汽车的部将三维交互设计应用推向更高的水平。件,从而实现了对轿车构造及零部件装配关系仿参考文蔽真。具体的开发过程本文不在详述。董士海王坚戴国忠人机交互与多通道用户界面M北5结语京:科学出版社,19992岳玮宁王悦汪国平等基于上下文感知的智能交互系统随着桌面级虚拟现实技术的不断发展,三维交互模型J计算机辅助设计与图形学学报2005.17(1):7580设计在项目开发中的重要性会愈发明显,“以用户为3杨若瑜胡笳蔡士杰语义制导的复杂建筑结构图三维重建技中心”的设计思想将指引三维虚拟现实应用向着更加术J计算机辅助设计与图形学学报2004163:5459人性化的方向发展。语义模型的设计思想为交互设计围4纪连恩张风军付永刚结合飞行的快速步行导航技术J人员提供了更加规范和高效的开发模式:同时,以系统仿真学报2005,17(3):161-1643D Interaction Scene Semantic Design Based on Virtools(Henan University of Science & Technology, luoyang, 471003, China)Abstract: 3D Interaction design becomes more and more important in the development of virtual reality system. Automobilengine construction VR interaction case is developed by virtools engine to discuss about the way to perform the 3DInteraction Scene Semantic design, which will embody the User Oriented design idea and humanize the 3D interactionKey words: 3D Interaction design: Semantic Mode: Virtools engine(上接第34页)4董丽红张淑香,王洪彦醋酸钙和硬脂酸钠为国化剂研制参考文献固体酒精J通化师范学院学报2004,25(8):3336.I尹应梅固体乙醇合成工艺实验方淾比较J青海大学学S杨葵华,王秀峰因体酒精最佳投料比的研究小绋阳师范报(自然科学版12003,21(5):4446高等专科学校学报,2001,20(5):51-53.121吕东南林旭东无烟因体酒精的制备肌!广西化工1982716王茂元许玉生,仇立干,王坚体酒精燃料生产工艺的改(2):65进围J应用科技2002,29(4):53543陈勇.一种制备因体酒精的新方法J.江西化工,2004、(2):η崔广华董桂英固体酒精合成工艺改进J.河北理工学院l39-140.学报200,22(4:8689Research on the Synthetic Technology of Solid AlcoholYIN Guo-jie, Ll Dong( Luoyang Institute of Science and Technology Luoyang 471023. ChinalAbstract: This paper has diseussed in detail about various main factors influencing on solid alcohols synthesis anddetermined the optimum conditions. the best ratio of Alcohol, water, Stearic acid Sodium silicate, and Sodium hydroxide is102. 15.2.5:0.75:0.4. The best reaction temperature is 70CKey words: Solid alcohol; Stearic acid; Sodium hydroxide: Sodium silicate: Residue