無水酒精的制備方法講義教學(xué)課件(16p)

1、無水酒精的制備方法介紹無水酒精 酒精學(xué)名乙醇，它以玉米、小麥、薯類、糖蜜等為原料，經(jīng)發(fā)酵精餾而制成。常壓下酒精水溶液質(zhì)量濃度為95.57%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時, 酒精和水形成共沸物。無水酒精，又稱絕對酒精，是由95.57%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的酒精經(jīng)脫水精制而成的含水量較少的酒精。無水酒精的應(yīng)用方向主要有兩個:一是研究用純凈的無水酒精,其社會需求量少;二是燃料用無水酒精,這方面社會需求量巨大,已成為各國能源的主要補充。核心技術(shù)就是脫去酒精與水共沸混合物中的水含量，使酒精凈含量達(dá)到99.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上。 主要方法吸水劑脫水法特殊的精餾方式膜分離真空脫水超臨界流體萃取法 吸水劑脫水法 以固體吸水劑（如生石

2、灰、分子篩）或液態(tài)吸水劑（如甘油、汽油）脫水。生物質(zhì)吸附（如纖維素、玉米粉、 麥稈、 蔗渣、 淀粉、 半纖維素、 木屑、 其他谷物、 農(nóng)產(chǎn)品殘渣等）用離子交換樹脂脫水（聚苯乙烯鉀型強酸性樹脂）現(xiàn)在用的比較多分子篩吸附 分子篩吸附法是近20年來發(fā)展起來的方法, 它在工業(yè)上已經(jīng)有大規(guī)模應(yīng)用。分子篩是一類具有骨架結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽晶體, 它對H2O、NH3、H2 S、CO2 等高極性分子具有很強的親和力, 特別是對水, 在低分壓或低濃度、高溫等十分苛刻的條件下仍有很高的吸附容量。分子篩吸附法實現(xiàn)分離的原理主要是位阻效應(yīng)。因為水的分子直徑只有0.28nm, 而酒精的分子直徑為0.44nm, 因此, 水分子

3、可以進(jìn)入分子篩內(nèi)部, 而酒精分子則被阻擋在外,從而實現(xiàn)對水、甲醇等小分子與酒精的選擇性吸附分離。生物質(zhì)吸附 1979 年Ladisch 和Dyck最早提出生物質(zhì)吸附，這一工藝精繼承了分子篩吸附低能耗的優(yōu)點, 采用生物質(zhì)吸附劑消除了生產(chǎn)分子篩的污染和能耗, 是分子篩吸附之后的又一創(chuàng)新，并且利用生物質(zhì)吸附生產(chǎn)無水酒精的能耗遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)精餾法和分子篩吸附法。其原理為: 生物質(zhì)高分子中含有大量的親水基團(tuán), 由于水分子與親水基團(tuán)的相互作用, 水可以比乙醇更快更強力的被吸附。關(guān)于溫度對生物質(zhì)吸附劑吸附性能的影響,一般都認(rèn)為80100 是比較理想的吸附溫度。此時,生物質(zhì)吸附劑對乙醇的吸附相對很小, 可以得到很

4、好的分離效果。不過，生物質(zhì)吸附法制取無水乙醇還是一種新工藝。它的發(fā)展還不完善。特殊的精餾方式恒沸精餾：通過向酒精水溶液添加夾帶劑(如苯、環(huán)己烷、戊烷等)進(jìn)行精餾的, 夾帶劑與酒精溶液中的酒精和水形成三元共沸物,可獲得純度很高的酒精。加鹽萃取蒸餾：通過加入某種添加劑來改變原溶液中酒精和水的相對揮發(fā)度, 從而使原料的分離變得容易。在酒精水溶液中添加萃取劑(如乙二醇、醋酸鉀、氯化鈣、氯化鈉、氯化銅、乙二醇的鹽溶液等)可以改變其平衡曲線, 從而可以使難分離物系轉(zhuǎn)化為容易分離的物系、分離成本降低。特殊的精餾方式 恒沸精餾利用苯、水和酒精形成低共沸混合物的性質(zhì)，將苯加入酒精中進(jìn)行分餾。苯、 酒精和水三元體

5、系, 在 1atm 下沸點為64. 85, 比酒精的沸點78. 3，酒精水的沸點78. 15都要低得多。在精餾時苯、水、酒精的三元恒沸混合物從塔頂餾出。 三元恒沸物的組成(摩爾分率)為苯 0. 554、 酒精 0. 230、 水 0. 226, 其中水對酒精的摩爾比為 0. 98, 比酒精水恒沸物的這一摩爾比 0. 12, 要大得多。故只要有足量的苯作為夾帶劑, 在精餾時水將全部集中于三元恒沸物中從塔頂餾出。多余的苯在68.25與酒精形成二元恒沸混合物被蒸出，而塔底產(chǎn)品為無水酒精。 作為夾帶劑的苯在系統(tǒng)中循環(huán), 補充損失的苯量在正常情況下低于無水酒精產(chǎn)品的1%。工業(yè)多采用此法。 混合物組分共沸

6、物成分w/%沸點/酒精水苯酒精水95.574.43-78.15苯水-8.8391.1769.25酒精苯32.4-67.668.25酒精苯水18.57.474.164.85 恒沸精餾加鹽萃取蒸餾加鹽萃取精餾系在酒精水溶液中添加一種固體鹽，利用鹽效應(yīng)破壞體系的共沸組成來制取無水酒精的方法。由于酒精水體系中溶入一種固體鹽，若此鹽在溶液中能與水分子締合，則鹽的存在增大了酒精的相對揮發(fā)度，從而改變了酒精水的氣液平衡，使其共沸點移動，甚至消失。例如，有數(shù)據(jù)如下：酒精水體系的共沸組成為95.57%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；當(dāng)溶有1%的CaCl2時，共沸組成為96.5% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；當(dāng)CaCl2為1.5%時，共沸組成為

7、98.0% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）；當(dāng)溶有1.8%的CaCl2時，酒精水的共沸點即消失。膜分離滲透汽化( Pervaporation, 簡稱PV) 利用膜對液體混合物中各組分溶解擴散性能的不同而實現(xiàn)其分離的, 是膜分離技術(shù)的熱點研究, 適宜于用蒸餾法分離分離難以分離或不能分離的近沸物、共沸物。蒸汽滲透(Vapor Permeation, 簡稱VP) VP 過程實際上相當(dāng)于氣體分離, 膜的兩側(cè)均以蒸汽形式存在, 過程中沒有相變發(fā)生。同時, 過熱操作是VP 法的另一個特點。如果操作溫度低于進(jìn)料蒸汽的露點溫度, 膜表面就會凝結(jié)料液, 使VP過程變成了PV 過程。膜分離 滲透汽化滲透汽化法( PV) 是目前利用

8、膜法生產(chǎn)無水酒精的主要方法。滲透汽化是以混合物中組分蒸汽壓差為推動力, 依靠各組分在膜中的溶解與擴散速率不同的性質(zhì)來實現(xiàn)混合物分離的過程。料液進(jìn)入滲透汽化膜分離器,膜后側(cè)保持低的組分分壓, 在膜兩側(cè)組分分壓差的驅(qū)動下, 組分通過膜向膜后側(cè)擴散,并汽化成蒸汽而離開膜器。其中擴散快的組分較多的透過膜進(jìn)入膜后側(cè), 擴散慢的組分較少的或很少透過膜,因此可以達(dá)到分離料液的目的。滲透汽化過程根據(jù)膜的親水性和親有機物性,可分為兩類膜: 一類是優(yōu)先透水性膜, 另一類是優(yōu)先透有機物性膜。優(yōu)先透水性膜適宜分離含水量低的酒精水混合物, 如共沸物, 可制得無水酒精;優(yōu)先透有機物性膜則適宜分離含酒精量低的酒精水溶液,

9、如將發(fā)酵過程與滲透汽化過程耦合, 能及時分離出對發(fā)酵具有抑制作用的產(chǎn)物酒精。 滲透汽化 不同工藝的比較總結(jié) 精餾工藝作為生產(chǎn)無水酒精的傳統(tǒng)工藝已經(jīng)沿用幾十年, 具有工藝成熟、 易于產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)點, 但是能耗大、 操作要求高的劣勢使其逐漸被更先進(jìn)的工藝所取代,其發(fā)展方向主要集中于降低能耗和研發(fā)新型第三組分。 膜分離技術(shù)因其膜性能的原因, 尚處于實驗室研究階段,未進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn), 但是因其低能耗、 高品質(zhì)的優(yōu)點, 該工藝具備發(fā)展?jié)摿? 隨著研究的不斷深入, 使膜性能符合產(chǎn)業(yè)化要求,將來可以大規(guī)模生產(chǎn)無水酒精。 分子篩吸附具有低能耗、 易操作、 易批量生產(chǎn)等優(yōu)點,已經(jīng)大量應(yīng)用于無水酒精的規(guī)?；?/p>

10、產(chǎn), 其發(fā)展前景主要為進(jìn)一步優(yōu)化工藝參數(shù)和提高吸附劑性能。 生物質(zhì)吸附作為繼分子篩吸附之后的新興技術(shù), 尚處于小型驗階段,因為繼承了分子篩吸附的優(yōu)點,并具有綠色吸附劑的獨特優(yōu)勢, 使其有望成為分子篩吸附的保替代工藝。1、不是井里沒有水，而是你挖的不夠深。不是成功來得慢，而是你努力的不夠多。2、孤單一人的時間使自己變得優(yōu)秀，給來的人一個驚喜，也給自己一個好的交代。3、命運給你一個比別人低的起點是想告訴你，讓你用你的一生去奮斗出一個絕地反擊的故事，所以有什么理由不努力!4、心中沒有過分的貪求，自然苦就少?？诶锊徽f多余的話，自然禍就少。腹內(nèi)的食物能減少，自然病就少。思緒中沒有過分欲，自然憂就少。大悲

11、是無淚的，同樣大悟無言。緣來盡量要惜，緣盡就放。人生本來就空，對人家笑笑，對自己笑笑，笑著看天下，看日出日落，花謝花開，豈不自在，哪里來的塵埃!5、心情就像衣服，臟了就拿去洗洗，曬曬，陽光自然就會蔓延開來。陽光那么好，何必自尋煩惱，過好每一個當(dāng)下，一萬個美麗的未來抵不過一個溫暖的現(xiàn)在。6、無論你正遭遇著什么，你都要從落魄中站起來重振旗鼓，要繼續(xù)保持熱忱，要繼續(xù)保持微笑，就像從未受傷過一樣。7、生命的美麗，永遠(yuǎn)展現(xiàn)在她的進(jìn)取之中;就像大樹的美麗，是展現(xiàn)在它負(fù)勢向上高聳入云的蓬勃生機中;像雄鷹的美麗，是展現(xiàn)在它搏風(fēng)擊雨如蒼天之魂的翱翔中;像江河的美麗，是展現(xiàn)在它波濤洶涌一瀉千里的奔流中。8、有些事

12、，不可避免地發(fā)生，陰晴圓缺皆有規(guī)律，我們只能坦然地接受;有些事，只要你愿意努力，矢志不渝地付出，就能慢慢改變它的軌跡。9、與其埋怨世界，不如改變自己。管好自己的心，做好自己的事，比什么都強。人生無完美，曲折亦風(fēng)景。別把失去看得過重，放棄是另一種擁有;不要經(jīng)常艷羨他人，人做到了，心悟到了，相信屬于你的風(fēng)景就在下一個拐彎處。10、有些事想開了，你就會明白，在世上，你就是你，你痛痛你自己，你累累你自己，就算有人同情你，那又怎樣，最后收拾殘局的還是要靠你自己。11、人生的某些障礙，你是逃不掉的。與其費盡周折繞過去，不如勇敢地攀登，或許這會鑄就你人生的高點。12、有些壓力總是得自己扛過去，說出來就成了充滿負(fù)能量的抱怨。尋求安慰也無濟(jì)于事，還徒增了別人的煩惱。13、認(rèn)識到我們的所見所聞都是假象，認(rèn)識到此生都是虛幻，我們才能真正認(rèn)識到佛法的真相。錢多了會壓死你，你承受得了嗎?帶，帶不走，放，放不下。時時刻刻發(fā)悲心，饒益眾生為他人。14、夢想總是跑在我的前面。努力追尋它們，為了那一瞬間的同步，這就是動人的生命奇跡。15、懶惰不會讓你一下子跌倒，但會在不知不覺中減少你的收獲;勤奮也不會讓你一夜成功，但會在不知不覺中積累你的成果。人生需要挑戰(zhàn)，更需要堅持和勤奮!16、人生在世：可以缺錢，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以