关于乙醇酒精性质用途的相关研究Word格式文档下载.docx
《关于乙醇酒精性质用途的相关研究Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《关于乙醇酒精性质用途的相关研究Word格式文档下载.docx(9页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
![关于乙醇酒精性质用途的相关研究Word格式文档下载.docx](https://file1.bdocx.com/fileroot1/2023-1/31/bfa82d72-7104-46ae-9bbf-2c6f81257851/bfa82d72-7104-46ae-9bbf-2c6f812578511.gif)
例如,在油脂的皂化反应中,加入乙醇既能溶解NaOH,又能溶解油脂,让它们在均相(同一溶剂的溶液)中充分接触,加快反应速率,提高反应限度。
乙醇的物理性质主要与其低碳直链醇的性质有关。
分子中的羟基可以形成氢键,因此乙醇黏度很大,也不及相近相对分子质量的有机化合物极性大。
室温下,乙醇是无色易燃,且有特殊香味的挥发性液体。
作为溶剂,乙醇易挥发,且可以与水、乙酸、丙酮、苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、乙二醇、甘油、硝基甲烷、吡啶和甲苯等溶剂混溶。
由于存在氢键,乙醇具有潮解性,可以很快从空气中吸收水分。
羟基的极性也使得很多离子化合物可溶于乙醇中,如氢氧化钠、氢氧化钾、氯化镁、氯化钙、氯化铵、溴化铵和溴化钠等。
氯化钠和氯化钾则微溶于乙醇。
此外,其非极性的烃基使得乙醇也可溶解一些非极性的物质,例如大多数香精油和很多增味剂、增色剂和医药试剂。
五.化学性质
1.酸性(不能称之为酸,不能使酸碱指示剂变色,也不与碱反应,也可说其不具酸性)
CH3CH2OH→CH3CH2O-+H+
因为乙醇可以电离出极少量的氢离子,所以其只能与少量金属(主要是碱金属)反应生成对应的醇金属以及氢气:
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑
乙醇可以和高活跃性金属反应,生成醇盐和氢气。
醇金属遇水则迅速水解生成醇和碱
结论:
(1)乙醇可以与金属钠反应,产生氢气,但不如水与金属钠反应剧烈。
(2)活泼金属(钾、钙、钠、镁、铝)可以将乙醇羟基里的氢取代出来。
2.还原性
乙醇具有还原性,可以被氧化成为乙醛。
酒精中毒的罪魁祸首通常被认为是有一定毒性的乙醛,而并非喝下去的乙醇。
例如
2CH3CH2OH+O2→2CH3CHO+2H2O(条件是在催化剂Cu或Ag的作用下加热)
实际上是乙醇先和氧化铜进行反应,然后氧化铜被还原为单质铜,现象为:
黑色氧化铜变成红色。
乙醇也可被高锰酸钾氧化,同时高锰酸钾由紫红色变为无色。
乙醇也可以与酸性重铬酸钾溶液反应,当乙醇蒸汽进入含有酸性重铬酸钾溶液的硅胶中时,可见硅胶由橙红色变为草绿色,此反应现用于检验司机是否醉酒驾车。
3.酯化反应
乙醇可以与乙酸在浓硫酸的催化并加热的情况下发生酯化作用,生成乙酸乙酯(具有果香味)。
C2H5OH+CH3COOH-浓H2SO4△(可逆)→CH3COOCH2CH3+H2O(此为取代反应,但逆反应催化剂为稀H2SO4或NaOH)
“酸”脱“羧基”,“醇”脱“羟基”上的“氢”
4.与氢卤酸反应
乙醇可以和卤化氢发生取代反应,生成卤代烃和水。
C2H5OH+HBr→C2H5Br+H2O或写成CH3CH2OH+HBr→CH3CH2Br+H-OH
C2H5OH+HX→C2H5X+H2O
注意:
通常用溴化钠和硫酸的混合物与乙醇加热进行该反应。
故常有红棕色气体产生。
5.氧化反应
(1)燃烧:
发出淡蓝色火焰,生成二氧化碳和水(蒸气),并放出大量的热,不完全燃烧时还生成一氧化碳,有黄色火焰,放出热量
完全燃烧:
C2H5OH+3O2→2CO2+3H2O
不完全燃烧:
2C2H5OH+5O2→2CO2+2CO+6H2O
(2)催化氧化:
在加热和有催化剂(Cu或Ag)存在的情况下进行。
2Cu+O2-加热→2CuO
C2H5OH+CuO→CH3CHO+Cu+H2O
即催化氧化的实质(用Cu作催化剂)
总式:
2CH3CH2OH+O2-Cu或Ag→2CH3CHO+2H2O(工业制乙醛)
乙醇也可被浓硫酸跟高锰酸钾的混合物发生非常激烈的氧化反应,燃烧起来。
(切记要注酸入醇,酸与醇的比例是1:
3)
6.消去反应和脱水反应
乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反应,随着温度的不同生成物也不同。
(1)消去(分子内脱水)制乙烯(170℃浓硫酸)制取时要在烧瓶中加入碎瓷片(或沸石)以免爆沸。
C2H5OH→CH2=CH2↑+H2O
(2)缩合(分子间脱水)制乙醚(130℃-140℃浓硫酸)
2C2H5OH→C2H5OC2H5+H2O(此为取代反应)
脱氢反应;
乙醇的蒸汽在高温下通过脱氢催化剂如铜、银、镍或铜-氧化铬时、则脱氢生成醛、
7.与活泼金属反应
乙醇可以和活泼性金属反应,生成醇盐和氢气。
例如与钠的反应:
2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2
六.制法
制法主要有:
(1)糖质原料(如糖蜜、亚硫酸废液等)和淀粉原料(如甘薯、玉米、高梁等)发酵;
(2)乙烯直接或间接水合。
工业上一般用淀粉发酵法或乙烯直接水化法制取乙醇:
1.发酵法
分子式发酵法制乙醇是在酿酒的基础上发展起来的,在相当长的历史时期内,曾是生产乙醇的唯一工业方法。
发酵法的原料可以是含淀粉的农产品,如谷类、薯类或野生植物果实等;
也可用制糖厂的废糖蜜;
或者用含纤维素的木屑、植物茎秆等。
这些物质经一定的预处理后,经水解(用废蜜糖作原料不经这一步)、发酵,即可制得乙醇。
发酵液中的质量分数约为6%~10%,并含有其他一些有机杂质,经精馏可得95%的工业乙醇。
2.乙烯水化法
乙烯直接水化法,就是在加热、加压和有催化剂存在的条件下,是乙烯与水直接反应,生产乙醇:
CH2═CH2+H─OH→C2H5OH(该反应分两步进行,第一步是与醋酸汞等汞盐在水-四氢呋喃溶液中生成有机汞化合物,而后用硼氢化钠还原)
此法中的原料—乙烯可大量取自石油裂解气,成本低,产量大,这样能节约大量粮食,因此发展很快。
3.
煤化工
目前工业制乙醇还主要是通过乙烯氢化制得,而适合我国国情的技术就是利用煤化工技术,将煤转化为合成气,直接或者间接的合成乙醇。
目前煤化工路线国内有两条,且都是自主技术为主:
3.1.合成气直接制乙醇(我国自主中科院技术)
中科院大连化物所于2006年宣布开发了合成气催化转化制乙醇等碳二含氧化合物的工艺过程。
研制成功了铑含量小于1%的低贵金属催化剂。
中试结果表明,催化剂连续运转1000小时性能稳定,乙醇选择性达90%,并且通过调整催化剂组份和操作条件,能高选择性地生产乙醇和乙酸乙酯等。
江苏某大型醋酸集团11年11月,煤经合成气制乙醇成套技术研发项目,还只是3万吨的中试。
该公司年产3万吨合成气制乙醇成套技术研发项目是由该集团与大连化物所等共同进行成套技术攻关、项目研发及建设,建设期为2年,投产后将尽快形成30万吨装置工艺软件包,建设30万吨级商业化运行装置。
该项目是我国煤制取乙醇的一个尝试。
3.2.合成气经醋酸制乙醇
3.2.1.河南项目(我国自主西南化工研究设计院技术)
2012年4月16日,河南某化工公司采用西南化工研究设计院自主专利技术,国内首套年产20万吨醋酸酯化加氢制乙醇工业示范装置正式开工建设。
该项目采用醋酸经酯化加氢工艺路线,反应过程无腐蚀性物质生成,设备材质要求低、投资省。
同时,项目组开发了非贵金属催化剂,成本低、活性好、性能优异,转化率高达97%,对乙醇的选择性达到了98%以上。
此外,生产装置可同时得到醋酸酯和乙醇产品,不仅实现了产品的多样化,而且乙醇产品达到燃料添加标准(无水乙醇)。
据悉,该项目总投资5亿元,预计2013年年底建成投产,投产后年销售收入13亿元,年利润近7000万元。
3.2.2.南京项目(美国某大型化工集团技术)
此前2011年1月,美国某大型化工集团宣布已签署意向书,在南京化工园区和珠海高栏港经济区各新建一个工业乙醇厂,单厂的初始额定产能为每年40万吨,单厂初始投资额约3亿美元。
2011年6月,该集团宣布,除了原来的投资计划之外,还打算利用其先进TCX夡蝎生产技术,来改进其位于南京化工园区现有的一体化装置。
如果得到政府批准,改进后的装置至2013年中期可增加约20万吨工业乙醇产能。
该技术可生产工业级和燃料级的乙醇,先期将优先工业级的应用该集团在亚洲拥有两套醋酸生产装置,一套位于新加坡裕廊岛的普洛萨卡拉(PulauSakra),产能50万吨/年;
另一座在中国南京,产能120万吨/年。
2010年11月,该集团表示计划在中国至少建造一座40万吨/年乙醇装置。
七.用途
溶剂;
有机合成;
各种化合物的结晶;
洗涤剂;
萃取剂;
食用酒精可以勾兑白酒;
用作粘合剂;
硝基喷漆;
清漆、化妆品、油墨、脱漆剂等的溶剂以及农药、医药、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的制造原料、还可以做防冻剂、燃料、消毒剂等。
75%(体积分数)的乙醇溶液常用于医疗消毒。
八.药理作用及用途
广泛用于医用消毒(75%(体积分数)的乙醇溶液常用于医疗消毒)
一般使用95%的酒精用于器械消毒;
70~75%的酒精用于杀菌,例如75%的酒精在常温(25C)下一分内可以杀死大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌、白色念球菌、铜绿假单胞菌等;
更低浓度的酒精用于降低体温,促进局部血液循环等。
但是研究表明,乙醇不能杀死细菌芽孢,也不能杀死肝炎病毒(如:
乙肝病毒)。
故乙醇只能用于一般消毒,达不到灭菌标准!
乙醇还可以用于食用,如酒。
因为它能作为良好的有机溶剂,所以中医用它来送服中药,以溶解中药中大部分有机成分。
酒精在中药使用上的作用:
1酒精可以行药势,古人谓“酒为诸药之长”,酒精可以便药力外达于表而上至于颠,使理气行血药物的作用得到较好的发挥,也能使滋补药物补而不滞;
2酒精有助于药物有效成分的析出,中药的多种成分都易于溶解酒精之中;
3防腐作用。
乙醇的用途很广,主要有:
1不同浓度消毒剂
99.5%的酒精称为无水酒精。
生物学中的用途:
叶绿体中的色素能在有机溶剂无水乙醇(或丙酮)中,所以用无水乙醇可以提取叶绿体中的色素
95%的酒精用于擦拭紫外线灯。
这种酒精在医院常用,而在家庭中则只会将其用于相机镜头的清洁。
70%~75%的酒精用于消毒。
这是因为,过高浓度的酒精会在细菌表面形成一层保护膜,阻止其进入细菌体内,难以将细菌彻底杀死。
若酒精浓度过低,虽可进入细菌,但不能将其体内的蛋白质凝固,同样也不能将细菌彻底杀死。
其中75%的酒精消毒效果最好。
40%~50%的酒精可预防褥疮。
长期卧床患者的背、腰、臀部因长期受压可引发褥疮,如按摩时将少许40%~50%的酒精倒入手中,均匀地按摩患者受压部位,就能达到促进局部血液循环,防止褥疮形成的目的。
25%~50%的酒精可用于物理退热。
高烧患者可用其擦身,达到降温的目的。
因为用酒精擦拭皮肤,能使患者的皮肤血管扩张,增加皮肤的散热能力,酒精蒸发,吸热,使病人体表面温度降低,症状缓解。
但酒精浓度不可过高,否则可能会刺激皮肤,并吸收表皮大量的水分。
2饮料
乙醇是酒主要成分(含量和酒的种类有关系)如白酒为56度的酒。
我们喝的酒内的乙醇不是把乙醇加进去,而是发酵出来的乙醇,当然根据使用的发酵酶不同还会有乙酸或糖等有关物质。
白酒的度数表示酒中含乙醇的体积百分比(西方国家常用proof表示酒精含量),通常是以20℃时的体积比表示的,如50度的酒,表示在100毫升的酒中,含有乙醇50毫升(20℃)。
另外对于啤酒是表示啤酒生产原料麦芽汁的浓度,以12度的啤酒为例,是麦芽汁发酵前浸出物的浓度为12%(重量比)。
麦芽汁中的浸出物是多种成分的混合物,以麦芽糖为主。
啤酒中乙醇浓度一般低于10%。
3基本有机化工原料
乙醇可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料,也是制取、染料、涂料、洗涤剂等产品的原料
4汽车燃料
乙醇可以调入汽油,作为车用燃料,我国雅津甜高粱乙醇在汽油中占10%。
美国销售乙醇汽油已有20年历史。
乙醇汽油也被称为(E型汽油),我国使用乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。
它可以改善油品的性能和质量,降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。
车用乙醇汽油是指在不含甲基叔丁基醚(MTBE)、含氧添加剂的专用汽油组分油中,按体积比加入一定比例(我国目前暂定为10%)的变性燃料乙醇,由车用乙醇汽油定点调配中心按国标GB18351—2001的质量要求,通过特定工艺混配而成的新一代清洁环保型车用燃料。
车用乙醇汽油按研究法辛烷值分为90号、93号、95号三个牌号。
标志方法是在汽油标号前加注字母E,做为车用乙醇汽油的统一标示,三种牌号的汽油标志分别为“E90乙醇汽油90号”、“E90乙醇汽油93号”、“E90乙醇汽油95号”。
车用乙醇汽油适用于装配点燃式发动机的各类车辆、无论是化油器或电喷供油方式的大、中、小型车辆。
它不影响汽车的行驶性能,还减少有害气体的排放量。
乙醇汽油作为一种新型清洁燃料,是目前世界上可再生能源的发展重点,符合我国能源替代战略和可再生能源发展方向,技术上成熟安全可靠,在我国完全适用,具有较好的经济效益和社会效益。
早在20世纪20年代,巴西就开始了乙醇汽油的使用。
由于巴西石油资源缺乏,但盛产甘蔗,于是形成了用甘蔗生产蔗糖、醇的成套技术。
目前,巴西是世界上乙醇汽油中乙醇含量最早达到20%的国家。
美国是世界上另一个燃料乙醇的消费大国。
20世纪30年代在内布拉斯加州地区乙醇汽油就首次面市。
1978年含10%乙醇汽油(E10汽油)在内布拉斯加州大规模使用,此后,美国联邦政府对E10汽油实行减免税,燃料乙醇产量从1979年的3万吨迅速增加到1990年的269万吨。
2000年美国燃料乙醇产量达到500万吨。
随着MTBE在美国使用量的减少和最终的禁用,燃料乙醇将成为MTBE最佳含氧化合物的替代产品。
预计,到2004年全美国燃料乙醇需求将达到1000万吨。
我国在抗战时,就使用酒精作汽车燃料,在解放战争的时候,解放军为了军用,建立了南阳酒精厂,现在这个厂还是现在生产乙醇汽油用酒精的主要工厂。
解放之初,还有用酒精开汽车的,而且还不是现在的科学的乙醇汽油。
国内乙醇汽油产量占世界第三位,国家发展与改革委员会上呈全国两会的报告统计,全国目前已有每年混配一千万吨乙醇汽油的能力,乙醇汽油的消费量已占全国汽油消费量的20%,在全世界上继巴西、美国之后成为生产乙醇汽油的第三大国。
如全国都使用含10%的乙醇汽油,则每年可节省450万吨汽油。
乙醇汽油是「十五计划」的重点工作之一。
国内从2003年起陆续宣称黑龙江、吉林、辽宁、河南、安徽等省及河北、山东、江苏、湖北等27个城市全面停用普通无铅汽油,改用添加10%酒精的乙醇汽油。
目前中国大多数推广省市中乙醇汽油占汽油的销售使用量比例都较高,且还在进一步提高,可是因为原料、成本和技术问题,中国在乙醇汽油的推广中也遇到一些阻碍,后因政策支持,技术进步等原因,使得乙醇汽油的推广得以顺利进行。
总体看来,乙醇汽油的使用及推广是中国大势所趋,2006至2010年期间,车用乙醇汽油将在国内更多地区推广。
乙醇汽油的环保性令人称道,在9个城市调查报告中,使用乙醇汽油期间,城市空气中的二氧化氮、一氧化碳季均值与使用普通汽油比较,二氧化氮下降了8%与一氧化碳下降5%。
乙醇汽油唯一的缺点,是使用者感觉它比普通汽油动力下降,油耗增加,天热时还易于气阻熄火。
另外由于乙醇汽油一旦遇水就会分层,无法采用成本很低的管道输送,乙醇汽油储运周期只有4—5天,这影响使用乙醇汽油的方便性。
用乙醇汽油比车用无铅汽油更容易在进气阀上形成堆积物,使喷油嘴的雾化效果不好、进气阀堆积物增多,进而引起乙醇汽油燃烧效率下降,耗油量增加。
使用乙醇汽油的试验车进气阀上的堆积量要比使用93#车用无铅汽油的车平均高出33%。
这是由于燃料乙醇的不稳定性造成发动机燃油进气系统上堆积物增加,使喷油嘴雾化不好、引起乙醇汽油燃烧效率下降,耗油量增加。
此外乙醇还做:
稀释剂、有机溶剂、涂料溶剂等几大方面,其中用量最大的是消毒剂。
中国最早生产乙醇燃料的企业是河南南阳的天冠集团,也是国家重点试点企业,乙醇燃料最早试点地也是河南的郑州,洛阳,南阳三地。
现在主要是以甜高粱乙醇为主,甜高粱的低投入和高产出,是所有生物质中效益和发展潜力最大的。
九.健康危害
本品为中枢神经系统抑制剂。
首先引起兴奋,随后抑制。
急性中毒:
急性中毒多发生于口服。
一般可分为兴奋、催眠、麻醉、窒息四阶段。
患者进入第三或第四阶段,出现意识丧失、瞳孔扩大、呼吸不规律、休克、心力循环衰竭及呼吸停止。
慢性影响:
在生产中长期接触高浓度本品可引起鼻、眼、粘膜刺激症状,以及头痛、头晕、疲乏、易激动、震颤、恶心等。
长期酗酒可引起多发性神经病、慢性胃炎、脂肪肝、肝硬化、心肌损害及器质性精神病等。
皮肤长期接触可引起干燥、脱屑、皲裂和皮炎。
乙醇具有成瘾性及致癌性,但乙醇并不是直接导致癌症的物质,而是致癌物质普遍溶于乙醇。
在中国传统医药观点上,乙醇有促进人体吸收药物的功能,并能促进血液循环,治疗虚冷症状。
药酒便是依照此原理制备出来的。
十.急救
皮肤接触:
脱去污染的衣着,用肥皂水和清水彻底冲洗皮肤。
眼睛接触:
提起眼睑,用流动清水或生理盐水冲洗。
就医。
吸入:
迅速脱离现场至空气新鲜处。
保持呼吸道通畅。
如呼吸困难,给输氧。
如呼吸停止,立即进行人工呼吸。
食入:
饮足量温水,催吐。
十一.安全措施
泄漏:
迅速撤离泄漏污染区人员至安全区,并进行隔离,严格限制出入。
切断火源。
建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿消防防护服。
尽可能切断泄漏源,防止进入下水道、排洪沟等限制性空间。
小量泄露:
用砂土或其它不燃材料吸附或吸收。
也可用大量水冲洗,洗水稀释后放入废水系统。
大量泄露:
构筑围堤或挖坑收容;
用泡沫覆盖,降低蒸气灾害。
用防爆泵转移至槽车或专用收集器内,回收或运至废物处理场所处置。