Неорганическая
Органическая
Коллоидная
Биологическая
Биохимия
Токсикологическая
Экологическая
Химическая энциклопедия
Советская энциклопедия
Справочник по веществам
Гетероциклы
Теплотехника
Углеводы
Квантовая химия
Моделирование ХТС
Номенклатура
Таблица Менделеева
Неорганические реакции
Органические реакции
Молярные массы
Форматирование формул
Редактор формул
Уравнивание реакций
Электронное строение атомов
Игра «Таблица Менделеева»
Термодинамические свойства
Конвертер величин
Гальванопара
Форум
Лекарства
Фармацевтика
Термины биохимии
Коды загрязняющих веществ
Стандартизация
Каталог предприятий
Система Orphus

ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ

ЭТИЛОВЫЙ СПИРТ (этанол, метилкарбинол, винный спирт) C2H5OH, мол. м. 46,069; бесцв. легкоподвижная жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом; т. пл. -114,15 °С, т. кип. 78,39 °С;6044-46.jpg 0,78927;6044-47.jpg 1,3611; tкрит 243,1 °С, ркрит 6,395 МПа, dкрит 0,275 г/см3;6044-48.jpg 1,17 мПа х с (20 °С);6044-49.jpg 231 мН/м (25 °С);6044-50.jpg 5,67 х 10-30 Кл х м (в бензоле); Ср (20 °С) 2,428 кДж/(кг х К) (для жидкости), 1,197 кДж/(кг х К) (для пара);6044-51.jpg 839,3 Дж/г;6044-52.jpg 4,81 кДж/моль;6044-53.jpg -29,68 кДж/г;6044-54.jpg -234,8 кДж/моль (для пара);6044-55.jpg 281,380 Дж/(моль-К),6044-56.jpg 25,7 (20 °С).
Этиловый спирт смешивается во всех соотношениях с водой (св-ва водных р-ров этилового спирта приведены в табл.), спиртами, диэтиловым эфиром, глицерином, хлороформом, ацетальдегидом, бензином и др.; образует азеотропные смеси с водой (95,6% по массе этилового спирта, т. кип. 78,15 оС); бензолом (32,4%, 68,24 °С); гексаном (21%, 58,7 °С); толуолом (68%, 75,65 °С); этилацетатом (30,8%, 71,8 °С) и др., а также тройные азеотропные смеси, напр. этиловый спирт- бензол - вода (содержание в % по массе соотв. 18,5-74,1-7,4, т. кип. 64,86 °С), этиловый спирт-дихлорэтан -вода (17-78-5, 66,7 °С). Этиловый спирт горит бледно-голубым пламенем.

Химические свойства. Этиловый спирт- типичный одноатомный алифатич. спирт. С металлами образует этилаты, напр. C2H5ONa, (С2Н5О)3А1; с неорг. и орг. к-тами, ангидридами, галогенангидридами - сложные эфиры, напр. с Н2SO4 этилсульфат С2Н5ОSО3Н или диэтилсульфат2Н5О)2SO2, с СН3СООН -этилацетат. Р-ция с эпоксидами приводит к раскрытию кольца и образованию гидроксиэфиров, напр.:

6044-58.jpg

СВОЙСТВА ВОДНЫХ РАСТВОРОВ ЭТИЛОВОГО СПИРТА

Содержание этилового спирта в фазе, молярные %
Т. кил., оС
6044-57.jpg
10
43,7
86,2
0,96571
20
52,8
82,9
0,93697
30
57,25
81,64
0,89848
40
61,02
80,66
0,88396
50
64,75
79,96
0,86308
60
69,8
79,4
0,84509
70
75,3
78,89
0,82296
80
81,55
78,47
0,81499
90
89,9
78,2
0,80178
100
100
78,39
0,78927

Дегидратация этилового спирта приводит к этилену или диэтиловому эфиру; дегидрирование - к ацетальдегиду; р-ция с альдегидами и кетонами RR'CO - к ацеталям RR'C(OC2H5)2; с NaClO -к хлороформу (см. Галоформная реакция), хлорирование - к хлоралю; взаимод. с NH3 - к моно-, ди- и триэтиламинам; р-ция с РОС13 или SO2C12 в присут. третичных аминов - к полным эфирам фосфорной или серной к-ты. При пропускании паров этилового спирта над сложным катализатором при 380-400 °С образуется 1,3-бутадиен, при взаимод. этилового спирта с ацетиленом -винилэтиловый эфир С2Н5ОСН = СН2.

Получение. В пром-сти этиловый спирт получают анаэробным брожением углеводов растит. происхождения в присут. дрожжей и гидратацией этилена. Перспективен способ получения этилового спирта из синтез-газа: прямым синтезом из СО и Н2 либо через метиловый спирт.
Сырьем для произ-ва этилового спирта служат пищевое растит. сырье, отходы деревообрабатывающей пром-сти, сульфитные щелоки.
Сбраживание пищевого растит. сырья- наиб. древний способ получения этилового спирта, известный с доисторич. времен. Перед брожением сырье (сок плодово-ягодных культур, зерно, картофель, меласса - отход сахароварения) очищают, толстокожурное зерно дробят и разваривают 1-2 ч острым паром при давлении 0,4-0,5 МПа для разрушения клеточных оболочек. Крахмалсодержащее сырье перед подачей на брожение осахаривают ферментсодержащим препаратом (солодом или микробными ферментами) при 60 °С. При необходимости сырье подкисляют, добавляют водный р-р аммиака и фосфаты. Брожение происходит в присут. дрожжей при 15-30 °С, длительность от 10-15 ч до 2-3 сут. Теоретич. выход этилового спирта определяется ур-нием р-ции: С6Н12О66044-59.jpg2Н5ОН + 2СО2; практич. выход 90-93%. Побочно при брожении образуются метанол, спирты С35, глицерин, янтарная к-та, ацетальдегид, сложные эфиры и др. Реакц. смесь после брожения (бражку) очищают на ректификационных установках; остаток от перегонки (барда) идет на корм скоту. Расход пищ. сырья на получение 1 т этилового спирта: картофеля 10-13 т, ячменя 4-5 т, пшеницы и кукурузы 3,5-4 т. О механизме спиртового брожения см. в ст. Брожение.
Гидролиз отходов деревообрабатывающей пром-сти осуществляют водой в присут. к-т либо солей, дающих кислую р-цию (см. Гидролизные производства). Сбраживание полученных сахаров и выделение этилового спирта из бражки аналогичны вышеописанному. Из 1 т сухой хвойной древесины получают 130-160 кг этилового спирта и до 120 кг сжиженной углекислоты. При комплексной переработке гидролизата получают также фурфурол, кормовые дрожжи, гипс, лигнин. Метод используют в основном в России. За рубежом применяют ограниченно из-за высокой себестоимости спирта.
Для получения этилового спирта из сульфитных щелоков (отход произ-ва целлюлозы методом сульфитной варки древесины) древесину обрабатывают р-ром, содержащим 3-6% своб. SO2 и 2% SO2 в виде гидросульфитов щелочных или щел.-зем. металлов при 135 150 °С и повыш. давлении. При этом целлюлоза не растворяется, а в р-р сульфитных щелоков переходят сульфолигнин, олиго- и моносахариды, часть смол, формальдегид и др. Щелоки продувают паром или воздухом, нейтрализуют известковым молоком, отделяют от гипсового шлама и направляют на сбраживание. Выход этилового спирта на 1 т переработанной древесины ок. 80 кг; побочно образуется до 60 кг белковых дрожжей и 600-700 г сульфолигнина.
Осн. пром. способ получения синтетич. этилового спирта - прямая гидратация этилена; катализатор - ортофосфорная к-та на пористом носителе (силикагель, диатомит, кизельгур, пористые стекла и др.). В качестве побочных продуктов образуются: ацетальдегид, диэтиловый эфир, кретоновый альдегид, ацетон, спирты С34, метилэтилкетон, низкомол. полиэтилен.
Технол. схема произ-ва этилового спирта: смесь этиленсодержащего газа и воды нагревают в системе теплообменников (в осн. за счет тепла, выходящего из реактора потока, а на последней ступени - печи огневого нагрева или паром высокого давления в теплообменнике) и подают в реактор - цилиндрич. аппарат, заполненный катализатором (для защиты от коррозии реактор футеруется медью). На выходе из реактора или после охлаждения потока до точки росы реакц. смесь нейтрализуют р-ром щелочи. Поток охлаждают направляемым в реактор сырьем, на последней ступени - в водяном холодильнике. Этиловый спирт, непрореагировавшая вода и побочные продукты р-ции конденсируются, водно-спиртовый р-р (содержание этилового спирта ок. 13%) сепарируется от непрореагировавшего этилена и направляется на узел выделения и очистки. Этиленсодержащий газ отмывается от остатков спирта водой, смешивается со свежими порциями этилена и вновь направляется в реактор.
Очистка этилового спирта включает все или нек-рые из след. стадий: удаление из водно-спиртового р-ра легкокипящих головных фракций (ацетальдегид, диэтиловый эфир, ацетон, кротоновый альдегид, легкие полимеры) экстрактивной дистилляцией с водой; ректификацию кубового продукта и получение спирта-сырца (90-94% этилового спирта); гидрирование спирта-сырца при 100 °С в паровой (давление 0,1-0,2 МПа), чаще жидкой фазе (давление 1,5-2,5 МПа) на никельсодержащем катализаторе; окончат. ректификацию (95-96%-ный этиловый спирт). Спирт, очищенный по полной схеме, по качеству не уступает пищевому.
Отходы произ-ва - высшие спирты (применяются как р-рители), диэтиловый эфир (рециклизуется на стадию гидратации либо используется как товарный продукт) и полимеры этилена (сжигаются).
Метод получения синтетич. этилового спирта сернокислотной гидратацией этилена, распространенный в 40-60-х гг. 20 в., полностью вытеснен прямой гидратацией этилена; это связано со сложностью защиты оборудования от коррозии, высоким расходом H2SO4 и большими энергозатратами, проблемами экологии.
Произ-во этилового спирта и выбор метода определяются наличием сырьевой базы и соотношением цен на пищевые и нефтепродукты.
Абсолютирование этилового спирта осуществляют перегонкой с третьим компонентом, образующим с этиловым спиртом и водой азеотроп, напр. с бензолом или циклогексаном. Установка для абсолютирования состоит из 2 колонн. В первую ректификац. колонну в середину подается 92-95%-ный этиловый спирт, а в верхнюю часть - бензол. С верха колонны отбирается смесь этилового спирта, бензола и воды, из куба - абсолютир. этиловый спирт (концентрация 99,9%). Смесь конденсируется, охлаждается и направляется в разделит. сосуд для расслаивания. Бензол возвращается в колонну абсолютирования, а водно-спиртовый р-р - на вторую ректификац. колонну, в к-рой выделяют 92-95%-ный этиловый спирт, рециклизуемый в первую колонну.
Разработаны способы пром. абсолютирования этилового спирта на мол. ситах, полупроницаемых мембранах, абсорбцией жидким СО2, сжиженными алкенами и др. Иногда абсолютирование ведут азеотропной перегонкой с бензиновыми фракциями, особенно в случаях, когда абсолютир. этиловый спирт используется как добавка к моторному топливу. В препаративных целях этиловый спирт абсолютируют СаС12, CuSO4, мол. ситами и др.
Идентифицируют этиловый спирт физ.-хим. методами либо через фенилуретан, т. пл. 57 °С.

Применение. Этиловый спирт - р-ритель в лакокрасочной и фармацев-тич. пром-сти, в произ-ве кинофотоматериалов, товаров радиоэлектроники и бытовой химии, ВВ и др. Сырье в произ-ве диэтилового эфира, хлороформа, тетраэтилсвинца, ацетальдегида, уксусной к-ты, этилацетата, этиламина, этилакрилатов, этилсиликатов и др. Этиловый спирт из пищ. сырья часто используют для получения чистого этилена. Этиловый спирт- компонент антифриза, топливо для реактивных двигателей. В ряде стран - компонент автомобильного топлива: повышает октановое число, сокращает расход бензина, снижает содержание вредных в-в в выхлопных газах. Содержание этилового спирта в автомобильном топливе в зависимости от сырьевой базы составляет от 10% в США до полной замены бензина этанолом в Бразилии.
Для техн. целей часто используют денатурированный спирт (денатурат) - спирт-сырец, содержащий добавки красителя, окрашивающего этиловый спирт в сине-фиолетовый цвет, и спец. в-в, придающих ему неприятный запах и вкус; денатурат ядовит. В медицине этиловый спирт применяется для дезинфекции, как поверхностное сосудорасширяющее ср-во, коагулянт белка, в т. ч. при лечении ожогов. Значит. часть этилового спирта идет на изготовление спиртных напитков.
Этиловый спирт чрезвычайно гигроскопичен, при концентрации выше 70% (по объему) прижигает кожу и слизистые оболочки; при приеме внутрь угнетает центры торможения мозга, вызывает опьянение, при многократном употреблении - алкоголизм.
Легко воспламеняется, т. всп. 13 °С, т. самовоспл. 404 °С, пределы взрываемости: температурные 11-41 °С, концентрационные 3,6-19% (по объему), ПДК в атм. воздухе 5 мг/м3, в воздухе рабочей зоны 1000 мг/м3, ЛД50 9 г/кг (крысы, перорально).
Наиб. крупные производители этилового спирта (тыс. т в год): Бразилия 7500 (1985), США 2700 (1986), Россия 1200 (1989), Великобритания 200 (1986), Япония 179 (1985).
Впервые этиловый спирт выделен из продуктов брожения в Италии в 11-12 вв. Абсолютир. этиловый спирт получил перегонкой водного р-ра над поташом Т. Е. Ловиц (1796). В 1855 М. Бертло синтезировал этиловый спирт из этилена через этил серную к-ту. Произ-во синтетич. этилового спирта началось с 1930 в США.

Лит.: Брунштейн Б. А., Клименко В. Л., Цыркин Е.Б., Производство спиртов из нефтяного и газового сырья, Л., 1964; Сапотницкий С. А., Использование сульфитных щелоков, 2 изд., М., 1965; Технология гидролизных производств, М., 1973; Стабников В. Н., Ройтер И. М., Процюк Т. Б., Этиловый спирт, М., 1976; Новые тенденции в производстве синтетического этилового спирта, М., 1981; Справочник по производству спирта. Сырье, технология и технохимконтроль, М., 1981.

Б. С. Боуден.

Еще по теме:

     © ХиМиК.ру




Реклама   Обратная связь   Дизайн