Производство этилового спирта
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Курсовая работа
Производство этилового спирта
Введение
В настоящее время этиловый спирт по объему производства занимает одно из первых мест среди продуктов органического синтеза. Он широко используется в пищевой, медицинской и парфюмерной промышленности, а также в качестве растворителя, антифриза, компонента горючего жидкостных ракетных двигателей и полупродукта основного органического синтеза при получении ацетальдегида, хлороформа, уксусной кислоты, диэтилового эфира; синтетического каучука, искусственного шелка, бездымного пороха, и т.п. В последнее время резко возросло потребление этанола в микробиологической промышленности при производстве кормовых дрожжей для животноводства. Мировое производство спирта составляет около 4 млн. тонн в год. В этой связи производство этилового спирта относится к разряду крупнотоннажных, что следует учитывать при выборе способа производства. Последнее должно отвечать экологическим требованиям и быть экономически оправданным.
1. Сырьевая база
Для получения этилового спирта могут быть использованы различные методы:
1.ферментация (брожение) различных природных продуктов, содержащих в своем составе крахмал или сахар, например, картофель, зерно и др.;
2.сернокислая жидкостная гидратация этилена (открыт А.М. Бутлеровым);
.прямая гидратация этилена.
В промышленности для технических целей реализуются два последних метода (первый способ сохранился и до сих пор, но он связан с большими затратами пищевого сырья и не может удовлетворить промышленность), из которых предпочтение в настоящее время отдается прямой гидратации.
Основными источниками низших олефинов являются:
1.промышленные газы нефтеперерабатывающих заводов, образующиеся при деструктивной переработке нефтяного сырья. Так, пиролизный газ содержит до 45-50% олефинов и в том числе более 20% этилена;
2.газы, получаемые дегидрированием при высокой температуре газообразных парафиновых углеводородов, как природных, так и промышленных;
.коксовый газ с содержанием до 2% этилена, из которого при фракционном глубоком охлаждении получают, в частности, этан - этиленовую фракцию с содержанием этилена 25-35%.Концентрирование и выделение этилена из газовых смесей осуществляется с помощью сорбционных, хемосорбционных методов и конденсационной ректификации. Последняя получила наибольшее распространение, т. к. позволяет из сложной смеси водорода, предельных и непредельных углеводородов, содержащей 20-35% этилена, получить этиленовую фракцию с концентрацией 96-99% этилена.
2. Характеристика целевого продукта
Физические свойства:
Этанол С2Н5ОН является бесцветной легко подвижной жидкостью с характерным запахом и жгучим вкусом, кипящей при температуре 78,39С. Физические константы для этанола:
tпл = -114,15С d204 = 0,78927 кг/м3 n20D = 1,3611 с20Р = 2,428 кДж/кг*К.tкрит = 243,1С dкрит = 0,275 кг/м3 DНпл = 4,81 кДж/моль hпл = 1,17 мПа*с
Этиловый спирт смешивается во всех соотношениях с водой, спиртами, диэтиловым эфиром, глицерином, хлороформом, ацетальдегидом, бензином и др. С воздухом образует взрывоопасные смеси в пределах концентраций 3-20% (об.). Образует азеотропные смеси: с водой дает азеотропную смесь, содержащую 95,6% спирта и кипящую при 78,1С (в виде такого ректификата этанол обычно употребляют в технике); с бензолом (32,4%; 68,24С); с гексаном (21%; 58,7С); с этилацетатом (30,8%; 71,8С).
Этиловый спирт горит бледно-голубым пламенем. Коэффициент растворимости паров в воде 1412 (при 40С); в крови человека 1370-1580 (при 37С). В соответствии с ГОСТ 8314-57, содержание примесей в спирте, полученном из древесины (гидролизом) резко ограничено. На этиловый спирт синтетический ГОСТ 9674-61.
Температура воспламенения 13С, температура самовоспламенения 404С; пределы взрываемости: температурный предел 11 41С, концентрационный предел 3,6 19% (об.). ПДК в атмосферном воздухе 5 мг/м3; ПДК в воздухе рабочей зоны 1000 мг/м3.
Общий характер воздействия на организм: наркотик, вызывающий сначала возбуждение, а затем паралич центральной нервной системы. Острое отравление парами этилового спирта в производственных помещениях (без приема внутрь) за семичасовой рабочий день практически невозможно.
Химические свойства
Этанол - типичный одноатомный алифатический спирт. С металлами образует этилаты, например, С2Н5ОNa; с неорганическими и органическими кислотами, галогенангидридами - сложные эфиры. Реакция с эпоксидами приводит к раскрытию кольца и образованию гидроксиэфиров:
С2Н5ОН + эпоксид = С2Н5ОСНRСН2ОН
Гидратация этилового спирта приводит к этилену или диэтиловому эфиру; реакция с альдегидами и кетонами RRCO - к ацеталям RRC(ОС2Н5)2; с NaClO - к хлоралю; при пропускании паров этанола над сложным катализатором при 380 - 400С образуется 1,3 - бутадиен; при взаимодействии этилового спирта с ацетиленом - винил этиловый эфир С2Н5ОСН=СН2; взаимодействие с NН3 - к моно-, ди- и триэтиламинам.
Реакция с РОСl3 или SO2Cl2 в присутствии третичных аминов приводит к образованию эфиров фосфорной или серной кислоты.
этилен спирт химический гидратация
3. Сернокислотная гидратация этилена
Этот способ, открытый А.М. Бутлеровым, состоит из следующих четырех стадий:
абсорбция этилена серной кислотой с образованием сернокислотных эфиров;
гидролиз эфиров с обра