Производство этанола

Этанол – бесцветная подвижная жидкость с характерным запахом. Он смешивается во всех отношениях с водой, спиртами,глицерином и орг-ми растворителями. Азеотропная смесь с водой, содержащая 95,6% объемных этанола кипит при постоянной температуре 78,1 градусов. Поэтому в промыш-ти для получения безводного этанола исп-ют специальные методы обезвоживания.

С воздухом пары этанола обр-ют взрывчатые смеси. Он обладает накротическим действием. Его ПДК сост-ет 1000мг/м₃.

Длительное воздействие этанола на организм вызывает тяжелые орг-ие заболевания нервной системы, пищеварительного тракта, печени и сердечно-сосудистой системы.

Он яв-ся одним из наиболее важных и крупномасштабных произв-в. Он исп-ся в качестве растворителя в различных отраслях пром-ти, антисептика, сырья для произв-ва синтетического каучука, ацетальдегида и уксусной кислоты, компонента ракетных топлив и антифрида. Значительная часть этанола исп-ся в парфюмерии.

Промыш-ое производство этанола делится на 4 группы:

1)гидратация этилена

2)гидролиз древесины

3)осахаривание крахмала

4)переработка сульфидных щелоков.

Гидратация этилена осущ-ся 2-мя способами: при помощи серной кислоты(сернокислотная гидратация) и непосредственным взаимодействием этилена с водяным паром в присутствии твердых кат-ров(парофазная каталитич-ая гидратация).

Сернокислотная гидратация состоит из 4 стадий:

1.абсорбция этилена серной кислотой с образованием сернокислых эфиров.

2.гидролиз эфиров

3.выделение спирта и его ректификация

4.концентрирование серной кислоты

Взаим-ие этилена и серной кислоты состоит из 2 этапов:

1)физическое растворение в серной кислоте

2)гомогенное взаим-ие обоих компонентов с образованием алкилсульфатов по следующим уравнениям:

С₂Н₄+Н₂SO₄=C₂H₅OSO₃H; C₂H₅OSO₃H+ С₂Н₄=(C₂H₅O)₂SO₂

Диэтилсульфат в условиях процесса может взаимодействовать с серной кислотой, образуя этилсульфат:

(C₂H₅O)₂SO₂+ Н₂SO₄=2 C₂H₅OSO₃H

Этилен поглащается серной кислотой медленнее, чем другие газообразные эфиры по мере образования этилсерной кислоты, в которой этилен расвор-ся лучше. Скорость поглащения этилена увелич-ся. Прим-ют 97% -ую серную к-ту при 65-75 градусах и при интенсивном перемешивании и в ходе второго этапа происходит гидролиз этил- и диэтил-сульфата:

C₂H₅OSO₃H+Н₂О=С₂Н₅ОН+ Н₂SO₄; (C₂H₅O)₂SO₂+Н₂О=2С₂Н₅ОН+ Н₂SO₄

В настоящее время больше распространение получил метод парофазной каталит-ой гидратации, который осущ-ся по циклической схеме. Процесс гидратации – это экзотермическая равновесная р-ия: С₂Н₄+Н₂О= С₂Н₅ОН

В качестве кат-ра прим-ся фосфорная к-та, нанесенная на широко-пористые носители(кизельгур, силикагель, алюмосиликаты)

Основные условия взаим-ия газообразного этилена с водяным паром следующие:

Температура 280-290 градусов; давление 7-8мПа; концентрация этилена в циркулирующем газе 80-85% объемных. Молярное соотношение воды к этилену: 0,6-0,75:1; концентрация фосфорной кислоты на пов-ти кат-ра не ниже 83%.

Перечисленные условия позв-ют получать водно-спиртовой раствор 15-16% при конверсии этилена за 1 проход 4-5%. Полезное исп-ие этилена сост-ет 95%, остальные 5% этилена расходуется на получение диэтилового эфира, ацетальдегида, димеров и полимеров.

Технологическая схема прямой гидратации этилена состоит из нескольких непрерывно-протекающих операций:

1.приготовление исходной парогазовой смеси.

2.гидратация этилена

3.нейтрализация паров продуктов, образующихся в результате р-ии

4.рекуперация тепла рециркулирующих потоков

5.очистка циркулирующего газа.

Дегидратация этилена проводится в контактном аппарате, который для защиты от коррозии выкладывается красной медью. Этилен, сжатый компрессором смешив-ся с водяными парами и вся смесь направ-ся в теплообменник, а затем в печь, откуда парогазовая смесь направ-ся в гидратор, который заполнен твердым катализатором.

Необходимую температуру процесса получают смешением этилена с перегретым паром высокого давления.

Образовавшаяся в ходе р-ии смесь продуктов последовательно отдает тепло в теплообменники, конденсируется в емкости и затем окончательно охлажд-ся в холодильнике. Полная отмывка газов от паров спирта идет в скруббере. Непрореагировавший этилен после сжатия вновь отправ-ся в гидратор, а спирт сырец направ-ся на ректификацию. На 1 тонну этилового спирта расходуется 0,685 тонн этилена, 5,6кг фосфорной кислоты и 2кг носителя.