ETHANOL
1. Khái quát:
3. Điều
chế:
Ethanol được sản xuất bằng cả công nghiệp hóa dầu, thông qua công
nghệ hydrat hóa ethylene, và theo phương pháp sinh học, bằng cách lên men đường
hay ngũ cốc với men rượu.
a. Hydrat hóa ethylene
Ethanol được sử dụng như là nguyên liệu công nghiệp và thông thường
nó được sản xuất từ các nguyên liệu dầu mỏ, chủ yếu là thông qua phương pháp hydrat hóa ethylene bằng xúc tác
acid, được trình by theo phản ứng hóa học sau.
Cho ethylene hợp nước ở 300 độ C, áp suất 70-80 atm với chất xúc tác là acid
wolframic hoặc acid phosphoric:
Chất xúc tác thông thường là acid
phosphoric, được hút bám trong
các chất có độ xốp cao chẳng hạn như điatomit (đất
chứa tảo cát) hay than củi; chất
xúc tác này lần đầu tiên được công ty dầu mỏ Shell sử dụng để sản xuất ethanol
ở mức độ công nghiệp năm 1947. Các chất xúc tác rắn, chủ yếu là các loại oxit
kim loại khác nhau, cũng được đề cập tới trong các sách vở hóa học.
Trong công nghệ cũ, lần đầu tiên được tiến
hành ở mức độ công nghiệp vào năm 1930 bởi Union Carbide, nhưng ngày nay
gần như bị loại bỏ thì ethylen đầu tiên
được hyđrat hóa gián tiếp bằng phản ứng của nó với acid sulfuric đậm đặc để tạo ra ethyl sulfat, sau đó
chất này được thủy phân để tạo
thành ethanol và tái tạo axít sulfuric:
Ethanol để sử dụng công nghiệp thông thường
là không phù hợp với mục đích làm đồ uống cho con người ("biến tính")
do nó có chứa một lượng nhỏ các chất có thể là độc hại (chẳng hạn mtanol) hay
khĩ chịu (chẳng hạn denatonium- C21H29N2O•C7H5O2-là
một chất rất đắng, gây tê). Ethanol biến tính có số UN là UN 1987 và ethanol
biến tính độc hại có số là UN 1986.
b. Lên men
Ethanol để sử dụng trong đồ uống chứa cồn
cũng như phần lớn Ethanol sử dụng làm nhiên liệu, được sản xuất bằng cách lên
men: khi một số loài men rượu nhất định (quan trọng nhất là Saccharomyces cerevisiae) chuyển hĩa đường trong điều kiện không có ơxy (gọi l yếm khí), chng
sản xuất ra tanol v cacbon điôxít CO2. Phản ứng
hóa học tổng quát có thể viết như sau:
Quy trình nuôi cấy men rượu theo các điều
kiện để sản xuất rượu được gọi là ủ rượu. Men rượu có thể phát
triển trong sự hiện diện của khoảng 20% rượu, nhưng nồng độ của rượu trong các
sản phẩm cuối cùng có thể tăng lên nhờ chưng cất.
Để sản
xuất Ethanol từ các nguyên liệu chứa tinh bột như hạt ngũ cốc thì tinh bột đầu tiên phải được chuyển hóa thành đường. Trong việc
ủ men bia, theo truyền thống nó được tạo ra bằng cách cho
hạt nảy mầm hay ủ mạch nha. Trong
quy trình nảy mầm, hạt tạo ra các enzym có chức
năng phá vỡ tinh bột để tạo ra đường. Để sản xuất ethanol làm nhiên liệu, quy
trình thủy phân này của tinh bột thnh glucoza được thực hiện nhanh chóng hơn
bằng cách xử lý hạt với acid sulfuric loãng, enzym nấm amylas, hay là tổ hợp của cả
hai phương pháp.
Về tiềm năng, glucoza để lên men thành
Ethanol có thể thu được từ xenluloza.
Việc thực hiện công nghệ này cóthể giúp chuyển hóa một loạt các phế thải và phụ phẩm nông nghiệp chứa nhiều xenluloza, chẳng hạn là ngô, rơm rạ hay mùn cưa thành các nguồn năng lượng tái sinh. Hãng Iogen ở Canada đ đưa vào vận hành xí nghiệp sản xuất ethanol trên cơ sở cenluloza đầu tiên vào năm 2004.
Việc thực hiện công nghệ này cóthể giúp chuyển hóa một loạt các phế thải và phụ phẩm nông nghiệp chứa nhiều xenluloza, chẳng hạn là ngô, rơm rạ hay mùn cưa thành các nguồn năng lượng tái sinh. Hãng Iogen ở Canada đ đưa vào vận hành xí nghiệp sản xuất ethanol trên cơ sở cenluloza đầu tiên vào năm 2004.
(C6H10O5)n -> C12H22O11
C12H22O11 -> C6H12O6
C6H12O6 -> 2 C2H5OH
+ 2 CO2
Với giá
dầu mỏ tương tự như các mức giá của những năm thập niên 1990 thì công nghệ
hyđrat hóa êtylen là kinh tế một cách đáng kể hơn so với công nghệ lên men để
sản xuất ethanol tinh khiết. Sự tăng cao của giá dầu mỏ trong thời gian gần
đây, cùng với sự không ổn định trong giá cả nông phẩm theo từng năm đã làm cho
việc dự tính sản xuất tương đối của công nghệ lên men và công nghệ hóa dầu là
rất khó.
b. Làm tinh khiết
Đối với hỗn hợp Ethanol và nước, điểm sôi hỗn hợp
(azeotrope) cực đại ở nồng độ 96% êtanol và 4% nước. Trong giai đoạn
này, chưng cất phân đoạn trong hỗn hợp
ethanol và nước để tạo ra ethanol tinh khiết hơn 99.5% min. Trước đây, 96%
ethanol trong nước là dung môi phổ biến nhất. Vì chưng cất trong giai đoạn này khó thực hiện
và thiết bị hạn chế nên chỉ có thể tạo ra ethanol tinh khiết đến 96%.
4. Ứng dụng :
a. Nhiên
liệu hoặc phụ gia xăng dầu :
-
Ethanol có thể sử dụng
như nhiên liệu (thông thường trộn lẫn với xăng) và dùng trong các quy trình công
nghiệp khác
-
Hỗn hợp xăng (90-95%) và
ethanol (5-10% thường thu được bằng cách lên men nông sản)
-
Ethanol được sử dụng
trong các sản phẩn chống đông lạnh vì điểm đóng băng thấp của nó.
+Đồ uống có cồn :
-
Ethanol là thành phần
chính của đồ uống có cồn, khi uống, ethanol chuyển hóa như 1 năng lượng cung
cấp chất dinh dưỡng
c. Nguyên
liệu: Ethanol là thành phần quan trọng
trong công nghiệp và sử dụng rộng rãi như một hợp chất hữu cơ khác, bao gồm
ethyl halogenua, ethyl ester, diethyl ether, acid acetic, ethyl amin ,…
d. Thuốc
sát trùng:
Ethanol
được sử dụng trong y tế và chống vi khuẩn
Dung
dịch chứa 70% ethanol chủ yếu được sử dụng như chất tẩy uế. Nó là hiệu quả
trong việc chống lại phần lớn các loại vi khuẩn và nấm cũng như nhiều loại
virus,…nhưng không hiểu quả trong việc chống lại các bảo tử vi khuẩn
e. Làm
dung môi: Cóthể hòa tan trong nước và các dung môi khác. Ethanol có trong sơn, cồn thuốc, các sản phẩm chăm sóc cá nhân như nước hoa và
chất khử mùi…
f. Dược:
Về mặt y
dược, ethanol là thuốc ngủ, mặc dù nó ít độc hại hơn so với các rượu khác, cái
chết thường xảy ra nếu nồng độ cồn trong máu vượt quá khoảng 5%. . Có thể giảm
thị lực, bất tỉnh sẽ xảy ra ở nồng độ thấp hơn.
============================
=======@@@@@@@@@@@@@======
Contact: NGUYỄN XUÂN VINH
Mobil: 0905 662 054
Mobil: 0905 662 054
===========Thanks============
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét