Дипломная работа: Синтез этилового спирта

С₁₂ Н_{2 2} О₁₁ + 2 Н₂ О С₆ Н₁₂ О₆ + С₆ Н₁₂ О₆

сахар глюкоза фруктоза

2(С₆ Н₁₀ О₅ ) + 2x Н₂ О →xС₁₂ Н₂₂ О₁₁ 2x С₆ Н₁₂ О₆

крахмал дисахарид глюкоза

Процесс брожения с образованием этилового спирта

С₆ Н₁₂ О₆ 2С₂ Н₅ ОН + 2 СО₂

происходит под влиянием бактерий. Наряду с этиловым спиртом в небольшом количестве получаются высшие спирты.

Глюкоза может быть получена и из древесной целлюлозы гидролизом. Гидролиз осуществляется при действии концентрированной соляной кислоты (41% -ной) или разбавленной серной кислоты (0,4 % -ной) при 150-170º С и 15-30 ат:

(С₆ Н₁₀ О₅ ) + x Н₂ О x С₆ Н₁₂ О₆

Таким образом, сырьем для производства технического этилового спирта могут быть крахмалосодержащие вещества ( различные виды зерна, картофель) или сахаросодержащие продукты (сахарная свекла, сахарный тростник и отходы от производств сахара). При производстве гидролизного этилового спирта исходным сырьем являются отходы деревообрабатывающих заводов – опилки.

При производстве синтетического этилового спирта сырьем служит этилен, который получается при пиролизе газового сырья или нефтяных дистилляторов. Для получения этилового спирта этилен подвергается сернокислотной или прямой гидратации на твердых фосфорнокислых катализаторах:

+H₂ SO₄ +H₂ O

C₂ Н₅ OSO₃ H C₂ H₅ OH + H₂ О

СН₂ =СН₂ — +H₂ O

C₂ H₅ OH

H₃ PO₄

Трудовые затраты при производстве этилового спирта из пищевых продуктов или древесных опилок очень велики, поэтому значительно выгоднее исходить из дешевого углеводородного сырья и получать спирт гидратацией этилена.

2 Физико-химические основы процесса.

2.1 Механизм процесса.

Присоединение воды к олефинам всегда происходит по правилу Марковникова. Поэтому первичный спирт можно получить только из этилена; из других олефинов получаются вторичные или третичные спирты.

Прямой гидратацией этилена называется обратимый экзотермический процесс непосредственного (без образования промежуточных продуктов) присоединения воды к этилену в присутствии катализатора с образованием этилового спирта:

СН₂ =СН₂ + Н₂ С₂ H₅ OH+ 10,55 ккал

Катализатором процесса служит ортофосфорная кислота на шариковом носителе — силикагеле. Реакция предположительно протекает в четыре стадии:

1) физическое растворение этилена в пленке кислоты;

2) образование иона карбония:

С₂ Н₄ + H⁺ C₂ H₅ ⁺

3) взаимодействие иона карбония с водой с образованием иона алкоксония:

C₂ H₅ ⁺ + Н₂ ОC₂ H₅ О⁺ Н₂

4) разложение иона алкоксония на спирт и протон:

C₂ H₅ О⁺ Н₂ C₂ H₅ ОН+ Н⁺