Навігація
Головна
ПОСЛУГИ
Авторизація/Реєстрація
Реклама на сайті
 
Головна arrow Екологія arrow Альтернативні джерела енергії
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >

Етанол

Етанол (етиловий спирт, метілкарбінол, винний спирт, гідроксид пентагідродікарбонія, часто в просторіччі просто "спирт" або алкоголь) - С2Н5ОН або СН3-СН2-ОН, другий представник гомологічного ряду одноатомних спиртів. Згідно з чинним ГОСТ 5964-93, етиловий спирт - легкозаймиста, безбарвна рідина з характерним запахом. Існує 2 основних способи отримання етанолу - мікробіологічний (спиртове бродіння) і синтетичний (гідратація етилену).

Бродіння.

Відомий з давніх часів спосіб отримання етанолу - спиртове бродіння органічних продуктів, що містять вуглеводи (виноград, плоди тощо) під дією ферментів дріжджів і бактерій. Аналогічно виглядає переробка крохмалю, картоплі, Рису, кукурудзи. Реакція ця досить складна, її схему можна виразити рівнянням:

(25.1)

В результаті бродіння виходить розчин, що містить не більше 15% етанолу, так як в більш концентрованих розчинах дріжджі зазвичай гинуть. Отриманий таким чином етанол потребує очищення і концентрування, звичайно шляхом дистиляції.

Промислове виробництво спирту з біологічної сировини.

Сучасна промислова технологія отримання етилового спирту з харчової сировини включає наступні стадії:

  • • Підготовка і подрібнення крохмалистої сировини - зерна (насамперед - жита, пшениці), картоплі, кукурудзи тощо.
  • • Ферментація. На цій стадії відбувається ферментативне розщеплення крохмалю до зброджуваних цукрів. Для цих цілей застосовуються рекомбінантні препарати альфа-амілази, отримані біоінженерним шляхом - глюкаміпаза, амілосубтіпін.
  • • Бродіння. Завдяки зброджуванню дріжджами цукрів відбувається накопичення в бражці спирту.
  • • Брагоректифікація. Здійснюється на розгінних колонах (наприклад, "Комсомолець").

Відходами бродильного виробництва є вуглекислий газ, барда, ефіро-альдегідиа фракція, сивушний спирт і сивушні масла [18,20]. Спирт, що надходить з брагоректифікаційної установки (БРУ) не є безводним, вміст етанолу в ньому до 96,6%. Залежно від вмісту в ньому сторонніх домішок, його поділяють на такі категорії:

  • • 1 сорт
  • • Вищого очищення
  • • Базис
  • • Екстра
  • • Люкс
  • • Альфа

Продуктивність сучасного спиртового заводу близько 30000-100000 літрів безводного спирту на добу.

Гідролізне виробництво.

У промислових масштабах етиловий спирт отримують з сировини, що містить целюлозу (деревина, солома), яку попередньо гідролізують. Утворену при цьому суміш пентоз і гексоз піддають спиртовому бродінню.

Гідратація етилену.

У промисловості, поряд з першим способом, використовують гідратацію етилену. Гідратацію можна вести за двома схемами:

о пряма гідратація при температурі 300 °С, тиску 7 МПа, як каталізатор застосовують ортофосфорну кислоту, нанесену на силікагель, активоване вугілля або азбест:

(25.2)

о гідратація через стадію проміжного ефіру сірчаної кислоти, з наступним його гідролізом (при температурі 80-90 ° С і тиску 3,5 МПа):

(етилсірчана кислота)

(25.3)

Ця реакція ускладнюється утворенням діетилового ефіру.

Очищення етанолу.

Етанол, отриманий шляхом гідратації етилену або бродінням, являє собою водно-спиртову суміш, що містить домішки. Для його промислового, харчового і фармакопейного застосування необхідне очищення. Фракційна перегонка дозволяє отримати етанол з концентрацією близько 95.6% мас. Ця нероздільна перегонкою азеотропна суміш містить 4.4% води (мас.) і має температуру кипіння 78.15 ° С. Перегонка звільняє етанол як від легколетких, так і від важких фракцій органічних речовин (кубовий залишок).

Абсолютний спирт.

Абсолютний спирт - етиловий спирт, практично не містить води. Кипіння - при температурі 78,39 0 С в той час як спирт-ректифікат, що містить не менше 4,43% води, кипить при температурі 78,15 0 С. Отримують перегонкою водного спирту, що містить бензол, та іншими способами.

Таблиця 25.3

Властивості етанолу

Молекулярна

маса

46,069 а. е. м.

Температура

плавлення

-114,15 °С

Температура

кипіння

78,15 °С

Критична

точка

251 °С (при тиску 6,3 МПа)

Розчинність

Змішується з бензолом, водою, гліцерином, діетиловим ефіром ацетоном, метанолом, оцетовок. кислотою, хлороформом

Показник

переломлення

1,3611 (температурний коефіцієнт показника переломлення 4,0•10-4, справедливий в інтервалі температур 10–30 °С)

Стандартна

ентальпія

утворення,

ΔΗ

-234,8 кДж/моль (г) (при 298 К)

Стандартна ентропія утворення, S

281,38 Дж/моль-К (г) (при 298 К)

Стандартна

мольна

теплоємність,

р

1,197 Дж/моль-К (г) (при 298 К)

Ентальпія плавлення, j ΔΗпл

4,81 кДж/моль

Ентальпія кипіння ΔΗкип

539,3 кДж/моль

Таблиця 25.4

Щільність етанолу при різних температурах

Температура, °С

0

10

20

30

40

50

60

r, г/см3

0,8062

0,7979

0,7893

0,7810

0,7722

0,7632

0,7541

Таблиця 25.5

Щільність водних розчинів етанолу при 20 °С

Масовий вміст С2Н5ОН,%

1

2

4

6

8

10

12

4

16

r, г/см3

0,99636

0,99453

0,99103

0,98780

0,98478

0,98187

0,97910

0,97643

0,97387

Масовий вміст С2Н5ОН,%

18

20

22

25

26

28

30

35

40

r, г/см3

0,97129

0,96864

0,96592

0,96312

0,96020

0,95710

0,95382

0,94494

0,93518

Таблиця 25.6

Показник переломлення водних розчинів етанолу при 20 °С

Масовий вміст С2Н3ОН, %

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

nD20

1,3396

1,3470

1,3535

1,3580

1,3612

1,3633

1,3646

1,3649

1,3642

1,3613

Таблиця 25.7

Поверхневий натяг етанолу

Температура, °С

0

10

20

30

40

50

60

σ, Н/м

2,405•10-2

2,314•10-2

2,203•10-2

2,148•10-2

2,020•10-2

1,980•10-2

1,843•10-2

Таблиця 25.8

Температура кипіння етанолу при тиску нижче атмосферного

Тиск, кПа (мм. рт. ст.)

0,133(1)

0,667(5)

1,333(10)

2,666(20)

5,333(40)

Ткип, °С

-31,3

-12,0

-2,3

8,0

19,0

Тиск, кПа (мм. рт. ст.)

7,999(60)

13,333(100)

26,66(200)

53,33(400)

101,32(760)

Ткип, °С

26,0

34,9

48,4

63,5

78,4

Етанол може використовуватися як паливо, в т. ч. для ракетних двигунів, двигунів внутрішнього згоряння в чистому вигляді. Обмежено в силу своєї гігроскопічності (відшаровується) використовується в суміші з класичними нафтовими рідкими паливами [20,23]. Застосовується для вироблення високоякісного палива та компоненту бензинів - етил-трет-бутилового ефіру, більш незалежного від викопної органіки, ніж МТБЕ.

* Служить сировиною для одержання багатьох хімічних речовин, таких, як ацетальдегід, діетиловий ефір, тетраетилсвинець, оцтова кислота, хлороформ, етилацетат, етилен тощо;

  • • Широко застосовується як розчинник (в лакофарбової промисловості, у виробництві товарів побутової хімії та багатьох інших областях);
  • • Є компонентом антифризу і склоомивачів;
  • • У побутовій хімії етанол застосовується в чистячих і миючих засобах, особливо для догляду за склом і сантехнікою, є розчинником для репелентів. У медицині етиловий спирт в першу чергу використовується як антисептик;
  • • Як знезаражувальний і підсушуючий засіб, зовнішньо;
  • • Дублячі властивості 96%-го етилового спирту використовуються для обробки операційного поля або в деяких методиках обробки рук хірурга;
  • • Розчинник для лікарських засобів, для приготування настоянок, екстрактів з рослинної сировини та ін;
  • • Консервант настоянок і екстрактів (мінімальна концентрація 18%);
  • • Піногасник при подачі кисню, штучної вентиляції легенів;
  • • В зігріваючих компресах;
  • • Для фізичного охолодження при лихоманці (для розтирання);
  • • Антидот при отруєнні етиленгліколем і метиловим спиртом.

Є універсальним розчинником різних речовин і основним компонентом духів, одеколонів, аерозолів і т. п. Входить до складу різноманітних засобів, включаючи навіть такі як зубні пасти, шампуні, засоби для душу, і т. д. Поряд з водою, є необхідним компонентом спиртних напоїв (горілка, віскі, джин та ін.) Також в невеликих кількостях міститься в ряді напоїв, одержуваних бродінням, але не зараховуються до алкогольних (кефір, квас, кумис, безалкогольне пиво та ін.) Зміст етанолу в свіжому кефірі мізерно (0,12%), але в довго стоявшему, особливо в теплому місці, може досягти 1%. У кумисі міститься 1-3% етанолу (в міцному до 4,5%), в квасі - від 0,6 до 2,2%. Розчинник для харчових ароматизаторів. Застосовується як консервант для хлібобулочних виробів, а також в кондитерській промисловості. Енергетична цінність етанолу - 7,1 ккал / г. Виробництво етанолу по країнах, млн літрів (таблиця 25.9).

Таблиця 25.9

Світове виробництво етанолу, млн літрів

Країна

2004

2005

2006

2007

2008

США

13 362

16 117

19 946

25564,71

34776Р1

Бразилія

15 078

15 978

16 977

18972,58

25464,9

Євросоюз

-

-

-

2155,73

2773

Китай

3 643

3 795

3 845

1837,08

1897,18

Індія

1 746

1 697

1 897

199,58

259,48

Франція

827

907

948

-

-

Германія

268

430

764

-

-

Росія

748

748

649

-

-

ЮАР

415

389

387

-

-

Великобританія

400

351

279

-

-

Іспанія

298

298

463

-

Таїланд

279

298

352

299,37

339,4

Колумбія

-

-

279

283,12

299,37

Весь світ:

40 710

45 927

50 989

49525,42

65527,05

 
Якщо Ви помітили помилку в тексті позначте слово та натисніть Shift + Enter
< Попередня   ЗМІСТ   Наступна >
 
Дисципліни
Агропромисловість
Банківська справа
БЖД
Бухоблік та Аудит
Географія
Документознавство
Екологія
Економіка
Етика та Естетика
Журналістика
Інвестування
Інформатика
Історія
Культурологія
Література
Логіка
Логістика
Маркетинг
Медицина
Менеджмент
Нерухомість
Педагогіка
Політологія
Політекономія
Право
Природознавство
Психологія
Релігієзнавство
Риторика
РПС
Соціологія
Статистика
Страхова справа
Техніка
Товарознавство
Туризм
Філософія
Фінанси
Інші