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  • 1 # 使用者1579653737647

    乙醇的生產是在釀酒的基礎上發展起來的。遠在上古時代人們已將澱粉物質發酵制酒。12世紀在蒸餾葡萄酒時,第一次從酒中分離出酒精。20世紀30年代以前,發酵法是乙醇的唯一工業生產方法。1930年,美國聯合碳化物公司建立了第一個用石油熱裂化副產品乙烯為原料,經硫酸吸收再水解制乙醇的工業裝置(簡稱乙烯間接水合法)。1947年,美國殼牌化學公司又實現了乙烯直接水合制乙醇的方法。由於該法比間接水合法有顯著優點,現已成為生產乙醇的主要方法。

    (1)發酵法 將富含澱粉的農產品如穀類、薯類等或野生植物果實經水洗、粉碎後,進行加壓蒸煮,使澱粉糊化,再加入一定量的水,冷卻至60℃左右並加入澱粉酶,使澱粉依次水解為麥芽糖和葡萄糖,然後加入酵母菌進行發酵製得乙醇:

    C6H12O6→2CH3CH2OH+2CO2

    發酵液中乙醇的質量分數約為6%~10%,並含有乙醛、高階醇、酯類等雜質,經精餾得質量分數為95%的工業乙醇並副產雜醇油。

    糖廠副產物糖蜜含有蔗糖、葡萄糖等糖類50%~60%(質量分數),是發酵法制乙醇的良好原料。糖蜜經用水稀釋,酸化和加熱滅菌處理後,加入硫酸銨、磷酸鹽、鎂鹽等酶的營養鹽以及酵母菌,便可發酵生成乙醇。

    以含纖維素的工、農業副產物如木屑、植物莖稈等為原料時,需先用鹽酸或硫酸加壓、加熱處理,使纖維素水解為葡萄糖,中和後再用酵母菌發酵。造紙廠的亞硫酸廢液中含有可發酵糖,也可用於發酵制乙醇。這兩種過程由於技術經濟指標差,在工業上沒有得到推廣應用。

    (2)乙烯水合法 工業上有兩種方法,一種是以硫酸為吸收劑的間接水合法;另一種是乙烯催化直接水合法。

    ①間接水合法 也稱硫酸酯法,反應分兩步進行。首先,將乙烯在一定溫度、壓力條件下通入濃硫酸中,生成硫酸酯,再將硫酸酯在水解塔中加熱水解而得乙醇,同時有副產物乙醚生成。間接水合法可用低純度的乙醇作原料、反應條件較溫和,乙烯轉化率高,但裝置腐蝕嚴重,生產流程長,已為直接水合法取代。

    ②直接水合法 在一定條件下,乙烯透過固體酸催化劑直接與水反應生成乙醇:

    CH2=CH2+H2O=CH3CH2OH

    上述反應是放熱、分子數減少的可逆反應。理論上低溫、高壓有利於平衡向生成乙醇的方向移動,但實際上低溫、高壓受到反應速率和水蒸氣飽和蒸氣壓的限制。工業上採用負載於矽藻土上的磷酸催化劑,反應溫度260℃~290℃,壓力約7MPa,水和乙烯的物質的量比為0.6左右,此條件下乙烯的單程轉化率僅5%左右,乙醇的選擇性約為95%,大量乙烯在系統中迴圈。主要副產物是乙醚,此外尚有少量乙醛、丁烯、丁醇和乙烯聚合物等。乙醚與水反應能生成乙醇,故將其返回反應器,以提高乙醇的產率。

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