Общие сведения | Энциклопедия | Научные публикации | Публицистика | Новости | Каталоги | Авторы |
| На главную | О проекте | Контакты | | |
![]() |
|
Статья в Энциклопедическом Фонде
Спирт этиловый![]()
Спирт этиловый
Спирт этиловый (C2H5OH, мол. м. 46,069) - бесцветная легкоподвижная жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом; т. пл. -114,15 °С, т. кип. 78,39 °С;tкрит 243,1 °С, ркрит 6,395 МПа, dкрит 0,275 г/см3.
Этиловый спирт смешивается во всех соотношениях с водой (св-ва водных р-ров этилового спирта приведены в табл.), спиртами, диэтиловым эфиром, глицерином, хлороформом, ацетальдегидом, бензином и др.; образует азеотропные смеси с водой (95,6% по массе этилового спирта, т. кип. 78,15 оС); бензолом (32,4%, 68,24 °С); гексаном (21%, 58,7 °С); толуолом (68%, 75,65 °С); этилацетатом (30,8%, 71,8 °С) и др., а также тройные азеотропные смеси, напр. этиловый спирт- бензол - вода (содержание в % по массе соотв. 18,5-74,1-7,4, т. кип. 64,86 °С), этиловый спирт-дихлорэтан-вода (17-78-5, 66,7 °С). Этиловый спирт горит бледно-голубым пламенем. Химические свойства Этиловый спирт - типичный одноатомный алифатич. спирт. С металлами образует этилаты, напр. C2H5ONa, (С2Н5О)3А1; с неорг. и орг. к-тами, ангидридами, галоген ангедридами - сложные эфиры, напр. с Н2SO4 этилсульфат С2Н5ОSО3Н или диэтил сульфат (С2Н5О)2SO2, с СН3СООН -этилацетат. Р-ция с эпоксидами приводит к раскрытию кольца и образованию гидроксиэфиров Получение В промышленности этиловый спирт получают анаэробным брожением углеводов растит. происхождения в присут. дрожжей и гидратацией этилена. Перспективен способ получения этилового спирта из синтез-газа: прямым синтезом из СО и Н2 либо через метиловый спирт. Сырьем для произ-ва этилового спирта служат пищевое раститительное сырье, отходы деревообрабатывающей промышленности, сульфитные щелоки. Сбраживание пищевого растит. сырья - наиболее древний способ получения этилового спирта, известный с доисторических времен. Перед брожением сырье (сок плодово-ягодных культур, зерно, картофель, меласса - отход сахароварения) очищают, толстокожурное зерно дробят и разваривают 1-2 ч острым паром при давлении 0,4-0,5 МПа для разрушения клеточных оболочек. Крахмалсодержащее сырье перед подачей на брожение осахаривают ферментсодержащим препаратом (солодом или микробными ферментами) при 60 °С. При необходимости сырье подкисляют, добавляют водный р-р аммиака и фосфаты. Брожение происходит в присут. дрожжей при 15-30 °С, длительность от 10-15 ч до 2-3 сут. Теоретич. выход этилового спирта определяется уравнением р-ции: С6Н12О6 2С2Н5ОН + 2СО2; практич. выход 90-93%. Побочно при брожении образуются метанол, спирты С3-С5, глицерин, янтарная кислота, ацетальдегид, сложные эфиры и др. Реакц. смесь после брожения (бражку) очищают на ректификационных установках; остаток от перегонки (барда) идет на корм скоту. Расход пищ. сырья на получение 1 т этилового спирта: картофеля 10-13 т, ячменя 4-5 т, пшеницы и кукурузы 3,5-4 т. О механизме спиртового брожения см. в ст. Брожение. Гидролиз отходов деревообрабатывающей пром-сти осуществляют водой в присутвие к-т либо солей, дающих кислую реакциюцию. Сбраживание полученных сахаров и выделение этилового спирта из бражки аналогичны вышеописанному. Из 1 т сухой хвойной древесины получают 130-160 кг этилового спирта и до 120 кг сжиженной углекислоты. При комплексной переработке гидролизата получают также фурфурол, кормовые дрожжи, гипс, лигнин. Метод используют в основном в России. За рубежом применяют ограниченно из-за высокой себестоимости спирта. Для получения этилового спирта из сульфитных щелоков (отход производства целлюлозы методом сульфитной варки древесины) древесину обрабатывают р-ром, содержащим 3-6% своб. SO2 и 2% SO2 в виде гидросульфитов щелочных или щел.-зем. металлов при 135-150 °С и повыш. давлении. При этом целлюлоза не растворяется, а в раствор сульфитных щелоков переходят сульфолигнин, олиго- и моносахариды, часть смол, формальдегид и др. Щелоки продувают паром или воздухом, нейтрализуют известковым молоком, отделяют от гипсового шлама и направляют на сбраживание. Выход этилового спирта на 1 т переработанной древесины ок. 80 кг; побочно образуется до 60 кг белковых дрожжей и 600-700 г сульфолигнина. Основной промышленный способ получения синтетического этилового спирта - прямая гидратация этилена; катализатор - ортофосфорная кислота на пористом носителе (силикагель, диатомит, кизельгур, пористые стекла и др.). В качестве побочных продуктов образуются: ацетальдегид, диэтиловый эфир, кретоновый альдегид, ацетон, спирты С3-С4, метилэтилкетон, низкомол. полиэтилен. Технололическая схема произ-ва этилового спирта Смесь этиленсодержащего газа и воды нагревают в системе теплообменников (в осн. за счет тепла, выходящего из реактора потока, а на последней ступени - печи огневого нагрева или паром высокого давления в теплообменнике) и подают в реактор - цилиндрич. аппарат, заполненный катализатором (для защиты от коррозии реактор футеруется медью). На выходе из реактора или после охлаждения потока до точки росы реакционная смесь нейтрализуют раствором щелочи. Поток охлаждают направляемым в реактор сырьем, на последней ступени - в водяном холодильнике. Этиловый спирт, непрореагировавшая вода и побочные продукты р-ции конденсируются, водно-спиртовый раствор (содержание этилового спирта ок. 13%) сепарируется от непрореагировавшего этилена и направляется на узел выделения и очистки. Этиленсодержащий газ отмывается от остатков спирта водой, смешивается со свежими порциями этилена и вновь направляется в реактор. Очистка этилового спирта включает все или некоторые из следующих стадий: удаление из водно-спиртового раствра легкокипящих головных фракций (ацетальдегид, диэтиловый эфир, ацетон, кротоновый альдегид, легкие полимеры) экстрактивной дистилляцией с водой; ректификацию кубового продукта и получение спирта-сырца (90-94% этилового спирта); гидрирование спирта-сырца при 100 °С в паровой (давление 0,1-0,2 МПа), чаще жидкой фазе (давление 1,5-2,5 МПа) на никельсодержащем катализаторе; окончат. ректификацию (95-96%-ный этиловый спирт). Спирт, очищенный по полной схеме, по качеству не уступает пищевому. Отходы производства - высшие спирты (применяются как р-рители), диэтиловый эфир (рециклизуется на стадию гидратации либо используется как товарный продукт) и полимеры этилена (сжигаются). Метод получения синтетич. этилового спирта сернокислотной гидратацией этилена, распространенный в 40-60-х гг. XX в., полностью вытеснен прямой гидратацией этилена; это связано со сложностью защиты оборудования от коррозии, высоким расходом H2SO4 и большими энергозатратами, проблемами экологии. Производство этилового спирта и выбор метода определяются наличием сырьевой базы и соотношением цен на пищевые и нефтепродукты. Абсолютирование этилового спирта осуществляют перегонкой с третьим компонентом, образующим с этиловым спиртом и водой азеотроп, напр. с бензолом или циклогексаном. Установка для абсолютирования состоит из 2 колонн. В первую ректификац. колонну в середину подается 92-95%-ный этиловый спирт, а в верхнюю часть - бензол. С верха колонны отбирается смесь этилового спирта, бензола и воды, из куба - абсолютир. этиловый спирт (концентрация 99,9%). Смесь конденсируется, охлаждается и направляется в разделит. сосуд для расслаивания. Бензол возвращается в колонну абсолютирования, а водно-спиртовый раствор - на вторую ректификационную колонну, в которой выделяют 92-95%-ный этиловый спирт, рециклизуемый в первую колонну. Разработаны способы промышленного абсолютирования этилового спирта на мол. ситах, полупроницаемых мембранах, абсорбцией жидким СО2, сжиженными алкенами и др. Иногда абсолютирование ведут азеотропной перегонкой с бензиновыми фракциями, особенно в случаях, когда абсолютир. этиловый спирт используется как добавка к моторному топливу. В препаративных целях этиловый спирт абсолютируют СаС12, CuSO4, мол. ситами и др. Идентифицируют этиловый спирт физ.-хим. методами либо через фенилуретан, т. пл. 57 °С. Применение Этиловый спирт - растворитель в лакокрасочной и фармацевтической промышленности, в производстве кинофотоматериалов, товаров радиоэлектроники и бытовой химии, ВВ и др. Сырье в производстве диэтилового эфира, хлороформа, тетраэтилсвинца, ацетальдегида, уксусной кислоты, этилацетата, этиламина, этилакрилатов, этилсиликатов и др. Этиловый спирт из пищевого сырья часто используют для получения чистого этилена. Этиловый спирт- компонент антифриза, топливо для реактивных двигателей. В ряде стран - компонент автомобильного топлива: повышает октановое число, сокращает расход бензина, снижает содержание вредных веществ в выхлопных газах. Содержание этилового спирта в автомобильном топливе в зависимости от сырьевой базы составляет от 10% в США до полной замены бензина этанолом в Бразилии. Для технических целей часто используют денатурированный спирт (денатурат) - спирт-сырец, содержащий добавки красителя, окрашивающего этиловый спирт в сине-фиолетовый цвет, и специальных веществ, придающих ему неприятный запах и вкус; денатурат ядовит. В медицине этиловый спирт применяется для дезинфекции, как поверхностное сосудорасширяющее средство, коагулянт белка, в т. ч. при лечении ожогов. Значительная часть этилового спирта идет на изготовление спиртных напитков. Этиловый спирт чрезвычайно гигроскопичен, при концентрации выше 70% (по объему) прижигает кожу и слизистые оболочки; при приеме внутрь угнетает центры торможения мозга, вызывает опьянение, при многократном употреблении - алкоголизм. Легко воспламеняется, т. всп. 13 °С, т. самовоспл. 404 °С, пределы взрываемости: температурные 11-41 °С, концентрационные 3,6-19% (по объему), ПДК в атм. воздухе 5 мг/м3, в воздухе рабочей зоны 1000 мг/м3, ЛД50 9 г/кг (крысы, перорально). Наиболее крупные производители этилового спирта (тыс. т в год) Бразилия 7500 (1985), США 2700 (1986), Россия 1200 (1989), Великобритания 200 (1986), Япония 179 (1985). Впервые этиловый спирт выделен из продуктов брожения в Италии в 11-12 вв. Абсолютир. этиловый спирт получил перегонкой водного раствора над поташом Т. Е. Ловиц (1796). В 1855 М. Бертло синтезировал этиловый спирт из этилена через этил серную к-ту. Производство синтетического этилового спирта началось с 1930 в США. Используемые источники: 1. Брунштейн Б. А., Клименко В. Л., Цыркин Е.Б., Производство спиртов из нефтяного и газового сырья, Л., 1964; 2. Сапотницкий С. А., Использование сульфитных щелоков, 2 изд., М., 1965; Технология гидролизных производств, М., 1973; 3. Стабников В. Н., Ройтер И. М., Процюк Т. Б., Этиловый спирт, М., 1976; 4. Новые тенденции в производстве синтетического этилового спирта, М., 1981; Справочник потву спирта. Сырье, технология и технохимконтроль, М., 1981. |
|