化学工程学院
实 验
专
班
姓
日
指 导 机 化 学 实 验 报 告
名 称： 无水乙醇的制备 业： 化学工程与工艺 级： 化工13-6班 名：白慧超 学 号 134xxxxxxxx 期： 20xx年10月31日 教 师：
有
一、 实验目的
1.了解氧化钙法制备无水乙醇的原理和方法。
2.熟练掌握回流装置的安装和使用方法。
二、 实验原理
为了制得乙醇含量为99.5％的无水乙醇，实验室中常用最简便的制备方法是生石
灰法，即利用生石灰与工业酒精中的水反应生成不挥发、一般加热不分解的熟石灰（氢氧化钙）
CaO
它在常温、常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，它的水溶液具有特殊的、
令人愉快的香味，并略带刺激性。
四、 五、 仪器装置
（二）实验装置图
七、
八、 实验讨论
1.数据分析
a 无水乙醇产率较高，说明蒸馏过程进行的比较充分
b CuSO4检验后没有变蓝，说明实验仪器干燥较彻底，实验过程操作较规范
2.结果讨论
a 回流一定要从第一滴液体滴下开始计时，否则时间不够，CaO与95%乙醇反应不完
全，导致产率偏低
b 蒸馏开始时，应缓慢加热，使烧瓶内的物料缓慢升温。当温度计的温度达到乙醇
的沸点时（78℃），再收集馏分；控制好温度，使之不超过80℃，否则会使产率偏高
c 蒸馏过程一定要充分，否则产率会明显偏低
d 量无水乙醇的量筒要经过润洗，否则会引入水，导致结果有误
3.实际操作对实验结果的影响
a 仪器应事先干燥，否则将带进水，影响实验结果
b 使用颗粒状的氧化钙，用粉末状的氧化钙将严重暴沸
c 安装温度计时，使红色水银球紧贴支管口下侧，确保蒸馏时水银球能完全被蒸汽
包围，从而获得准确的读书
d 安装冷凝管时，要使冷凝水从下口进，上口流出，保证“逆流冷却” e 必须在烧瓶中加入沸石，以防在回流和蒸馏过程中发生暴沸
f 蒸馏装置的安装顺序一般由左至右，由下至上，首先从左下侧的热源开始安装 g 当烧瓶中的物料变成糊状物时，表示蒸馏已接近尾声。此时，应立即停止加热，
利用电炉的余温将剩余的液体蒸出，以避免烧瓶过热破裂
4.实验注意事项
a 仪器应事先干燥。
b 接引管支口上应接干燥管。（回流过程要求无水操作，则应在球形冷凝管上端安装
一干燥管防潮）
c 务必使用颗粒状的氧化钙，切勿用粉末状的氧化钙，否则暴沸严重。 d 在CaO中还应该加入少许NaOH。（除去95%乙醇中少量的醛等杂志） e 回流时用球形冷凝管，蒸馏时用直形冷凝管。
第二篇：无水乙醇制备方法的研究进展
2009No.5SerialNo.206 4 ?
ChinaBrewing
ForumandSummary
无水乙醇制备方法的研究进展
唐艳红,熊兴耀,谭兴和
1
2
13
,李清明,张 涛,张艳艳,李美群
1311
(11湖南农业大学食品科技学院,湖南长沙410128;21作物种质创新与资源利用国家重点实验室培育基地,
湖南长沙410128;31湖南生物机电职业技术学院,湖南长沙410128)
摘 要:介绍了共沸精馏法、萃取精馏法、膜分离法和吸附法制备无水乙醇的方法及其研究进展,并评价了各种制备方法的优缺点,阐述了燃料酒精在国内外发展进程,分析了燃料酒精快速发展的原因,介绍了目前燃料酒精生产中需要解决的问题及对策。关 键 词:无水乙醇;精馏法;膜分离法;分子筛法;生物质吸附法
中图分类号:TQ463123 文献标识码:A 文章编号:0254-5071(2009)05-0004-03
Researchprogressinproductionofanhydrousethanol
TANGYanhong,XIONGXingyao,TANXinghe
1
2
13
,LIQingming,ZHANGTao,ZHANGLIMeiqun
1311
(11CollegeofFoodScienceandTechnology,HunanU21Pre2StateKeyLaboratoryforGermplasmInnovationandUrop,China;
31HunanBiologicalandElectromChina)
Abstract:Themethodsofproducinganhydrextractivedistillation,membraneseparationandadsorption
wereintroducedbrieflyinthisofthesemethodswerecomparedatthesametime.Recentapplicationpro2gressoffuelethanolalso.Andthereasonwhythisdevelopedsofastwasdiscussed.Finally,theproblemandso2lutionsinfuelethanolononed.
Keywords:anhydrousdistillation;membraneseparation;molecularsieve;biomassadsorption
无水乙醇是指乙醇浓度>9915%vol的乙醇。在无水乙醇中添加适量改性剂得到变性燃料乙醇
[1]
烷、戊烷等)进行精馏的,夹带剂与乙醇溶液中的乙醇和水形成三元共沸物,可获得纯度很高的乙醇。
苯三元恒沸精馏脱水是无水乙醇生产的传统工艺,夹带剂(共沸剂)的用量是否合适关系到整个分离效果和经济效益。传统的共沸精馏已经形成规模化、机械化程度很高的无水乙醇生产工艺,且产量大、质量好、生产稳定、技术成熟。其主要缺点是能耗较高,且在夹带剂操作不当时会引起环境污染。因此,优化生产工艺、降低能耗是共沸精馏研究的热点。封瑞江等
[8]
。把变性燃
料乙醇和汽油以一定比例混合可形成一种新型汽车燃料,即车用乙醇汽油(国际上称汽油醇,商品名GASOHOL)。无水乙醇作为一种可再生能源,可以部分取代矿物能源已经受到了普遍的关注。向汽油中添加的变性燃料乙醇可提高汽油的抗爆性能;代替四乙基铅作为汽油添加剂,可消除空气中铅的污染;取代甲基叔丁醚(MTBE),可避免对地下水的污染;能改善燃烧,有效降低汽车尾气的排放
[223]
研究表明,共沸剂最佳配比
。更重要的是在无水乙醇的整个生产和消费过程中
[4]
为m(苯)∶m(乙醇)=3∶7时能使制取的乙醇浓度超过
9917%vol,精馏时间大约120min。
可形成CO2的闭合循环过程平衡,将会起到积极的作用
,对维持地球温室气体的
[526]
。
李立硕
[9]
对乙醇2水2苯体系共沸精馏塔进行模拟计
但是对发酵醪液用一般的蒸馏法脱水不能得到无水乙醇,因为乙醇浓度为95157wt%时乙醇2水二元体系中存在共沸组成,当提纯到92wt%左右时能耗成倍增加
[7]
算,得出蒸发量为69kg/h、苯相回流量为58kg/h、回流比为3∶1时的最佳操作工艺参数,随着进料乙醇浓度的提高,制取的无水乙醇浓度也就越高。李军等
[10]
。
研究发现
要降低制备无水乙醇的能耗,就必须采用特殊生产方法。目前能够规模化生产无水乙醇的主要方法有共沸精馏法、萃取精馏法、膜分离法和吸附法。
1共沸精馏法
用隔壁塔替代常规共沸精馏流程中的脱水塔及提浓塔,可以降低能耗2812%,并降低了投资和操作费用。
2萃取精馏法
萃取精馏法是通过加入某种添加剂来改变原溶液中乙醇和水的相对挥发度,从而使原料的分离变得容易
[11]
共沸精馏(恒沸精馏)工艺是在常压无法制取无水乙醇的情况下,通过向乙醇2水溶液添加夹带剂(如苯、环己 收稿日期:2008201215
基金项目:国家科技支撑计划项目(2007BAD41B03)
。
在乙醇水溶液中添加萃取剂(如乙二醇、醋酸钾、氯化钙、
作者简介:唐艳红(19742),女,湖南长沙人,在读硕士研究生,研究方向为农产品深加工原理与新技术;谭兴和3,教授,通讯作者。
专论与综述
中 国 酿 造
20xx年第5期
总第206期
5?
氯化钠、氯化铜、乙二醇的盐溶液等)可以改变其平衡曲线,从而可以使难分离物系转化为容易分离的物系、分离成本降低。
盐的种类、溶剂比、原料进料位置等的不同对精馏有很大的影响。胡华俊等
[12]
复合膜,当接枝率为21%时,该膜具有好的抗溶胀性、蒸气渗透性和力学性能。
清华大学和山东蓝景膜技术工程有限公司合作,共同开展渗透汽化的化工作,其乙醇的总处理量达20000t/年
[19]
通过对KAc/C2H6O2,CaCl2/
。加拿大Vaperma公司开发并获取专利的“Siftek”
[20]
C2H6O2和K2CO3/C2H6O2对乙醇2水体系分离效果的影响
膜及膜体系能使乙醇脱水能耗降低50%,而且得到的无水乙醇浓度超过99%vol
4吸附法411分子筛吸附法
进行研究,发现复合萃取剂(CaCl2/C2H6O2)浓度为
01030g/mL时,乙醇2水体系分离效果最好。MARIOLRP
。
等
[13]
对不同萃取剂的萃取过程进行了计算机模拟,发现
[14]
氯化钙对消除乙醇2水的共沸点效果明显。王洪海等
分子筛对H2O、NH3、H2S、CO2等高极性分子具有很强的亲和力,特别是对水,高温等十分<0m,能进入分子筛的内部被<为0144nm不能进入孔内,直接从外面,劳动强度小,产品质量好,无环境污染,适合大规模的工业化生产,但再生时能耗较高。
分子筛内部微孔的数量和孔径对分离效果有很大的影响。FAWZIA等
[21]
以KAc/C2H6O2为萃取剂进行了计算机模拟,其结果表明,回流比、溶剂比越大,塔顶乙醇含量越高;随萃取剂进料位置降低或原料进料位置的升高,塔顶乙醇的含量降低;萃取段所需理论板数不少于9块。最佳的回流比为
110、溶剂比为110,此时塔顶乙醇的浓度可达3膜分离法
,是一种很有前景的新技术,渗透汽化利其分离的,是膜分离技术的热点研究,适宜于用蒸馏法分离分离难以分离或不能分离的近沸物、共沸物。
渗透通量和分离因子是衡量膜性能的2个重要指标。
TSUIEM等
[15]
对3A和4A型分子筛在吸附气液相
平衡态下40%的乙醇2水两相混合物的研究发现,分子筛的质量越大分离效果越好,但是当分子筛的质量增加超过
0165g时,分离效果趋于平稳。龙立平等
[22]
研究发现,在使用渗透蒸发膜对乙醇2水混发现,分子筛
合液进行分离操作前,用低浓度的乙醇2水溶液对膜进行浸润,再逐渐提高乙醇的浓度达到需分离的乙醇溶液的浓度,最后使用预处理过的膜进行乙醇2水溶液分离操作,这样可提高膜的稳定性和渗透通量。
蒸气渗透与渗透汽化分离过程相似,在蒸气渗透过程中,料液是以蒸气形式与膜接触,实际上形似气体膜分离过程,能量损耗较低,而且膜的使用寿命会更长一些,但操作温度较高,要求膜材料能耐高温。而在渗透蒸发过程中是料液与膜接触,膜溶胀现象要比气化渗透过程严重,可在较低温度下操作,对膜的选择范围更广些一定负面影响。刘庆林等
[17]
[16]
在吸附柱分离至活化之前用蒸馏水进行多级逆向浸提能够大幅度提高无水乙醇的产量。
吸附工艺的改进和操作条件优化也是影响分离效果的重要因素。钟娅玲等
[23]
将原料乙醇经加热汽化后,再
加热为120℃～170℃,并在011MPa～014MPa的吸附压力条件下通过0105mm～011mm的3A分子筛进行3min～
10min的吸附,吸附后的气体经冷凝即可得到9915%vol以
上的无水乙醇。KUZNICKISM等
[24]
利用钛硅酸盐ETS24
作为分子筛,发现随着温度升高,ETS24会逐渐脱水,微孔的尺寸随之减小,可以在013nm～014nm的范围内精确调整常见分子的微孔尺寸(水分子、乙醇分子),由ETS24制备的分子筛可以有效地将其分开。
412生物质吸附法
19xx年LADISCHMR等
[25]
。
浓差极化对渗透蒸发过程的渗透速率和分离因子有
研究发现,随着雷诺数的增
加,浓差极化的程度减弱,但不能完全消除浓差极化,渗透速率随料液流量的变化不明显,而分离因子却随流量增加逐渐升高,相同料液流量时,温度高的分离因子也高。吴庸烈等
[18]
采用精馏和吸附相结合的
工艺提出生物质吸附剂制取无水乙醇2种方案:①用吸附剂吸附乙醇2水溶液中的乙醇,然后再利用洗脱液回收乙醇;②用吸附剂吸附发酵液共沸物中的水而直接得到乙醇产品。在第1种方案中由于吸附层间隙之间水的滞留量较大以及乙醇与吸附剂之间存在着强烈的键合作用,从而不能制取高浓度的乙醇。LADISCHMR等
[26]
通过在不同操作条件下对压缩空气作为吹扫气
源,采用聚酰亚胺和磺化聚芳醚砜共混改性的中空纤维膜的研究发现,膜的脱水性能与膜材料的亲水性有关,采用合适的共混比例就能得到综合性能优良的蒸气渗透膜。
有人研究发现,膨体聚四氟乙烯(e2PTFE)膜通过等离子体引发接枝丙烯酰胺(AAm)所得的e2PTFE2g2AAm
对第2种方
案进行了很多研究,先采用普通精馏法得到75%vol～
2009No.5SerialNo.206 6 ?
ChinaBrewing
ForumandSummary
90%vol的乙醇溶液后,再采用谷物吸附剂将剩余的水脱法,具有原料来源广泛、能耗低、无污染的特点。一方面,生物质既是发酵法生产乙醇的原料,又是吸附剂;另一方面,用作吸附剂再生失效后可直接作发酵原料,能够节省大量的能耗,从传统的6MJ/kg～9MJ/kg,降低为4MJ/kg,是一种符合可持续发展战略的“清洁工艺”。我国目前正在大力推行“燃料乙醇”计划,在生物质吸附法制备无水乙醇的热力学、动力学、工业应用等方面的研究已经取得了一定的进展,但是对其吸附机理及利用薯类等非粮食类作物作为吸附剂还有待进一步的研究,而且在吸附实验数据的基础上,应该进行工业生产应用的研究以及研发相应的吸附工艺和设备,:
[1]B1变[.
,[J].化工科
除,可得到9915%vol以上浓度的无水乙醇。
淀粉质、纤维素质等生物质对水都有一定的选择吸附性,研究表明,生物质选择性吸附水,起主要作用的是淀粉,纤维素、半纤维素等生物成分也有一定的吸附性能,但吸附容量较小;淀粉质吸附效果好,吸附容量能满足工业需要,美国用玉米粉作为燃料乙醇脱水的吸附剂。
常华等
[27]
发现乙醇和水的混合气相在稻谷粉和玉米
粉上吸附时,乙醇吸附量远小于工业上允许的乙醇损失量
(015%),研究表明,在操作中存在一个最佳气速,使吸附
性能最佳。马晓建等
[28]
使用恒温固定吸附床对乙醇蒸气
脱水的生物质吸附剂的吸附性能进行研究,考查了床层温度、进料浓度、表观气速和吸附剂粒径对吸附性能的影响,结果表明,降低床层温度、减小粒径、利于吸附操作。张琳叶等利
[31]
[29]
[30]
,9):552591
[3]王 莅,荣玉珊.乙醇制新工艺[J].上海化工,1998,23(9):392401[4]章克昌.发展“燃料酒精”的建议[J].中国工程科学,2000,2(6):
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[8]封瑞江,赵崇峰.共沸法生产无水乙醇中共沸剂配比的研究[J].抚
好的吸附性能,相吸附脱水研究,造粒制备的燃料乙醇专用吸附剂,用反气相色谱法来研究不同粒度和温度对吸附性能的影响,其结果表明,在
70℃～150℃范围内,温度越低越有利于吸附,在80～140
目粒度内,粒度越小吸附的效果越好;常华等
[32]
以玉米粉
和稻谷粉为吸附剂进行了乙醇/水气相吸附过程研究,结果表明,105℃对流烘干8h的玉米粉和稻谷粉气相吸附过程均能得到9915%vol乙醇产品;若定义9915wt%乙醇浓度为透过点在91℃和气相进料乙醇浓度为9318%vol条件下,稻谷粉和玉米粉的吸附生产能力约为013g乙醇/g吸附剂,在透过点处水的吸附量约为010198g水/g吸附剂;相同烘干条件下,稻谷粉的吸附容量比玉米粉的较大。郑州大学生化中心研发的含水乙醇脱水专用的生物质吸附剂
[33]
顺石油学院学报,2000,20(3):132151
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具有价格低廉、吸附和解析速度快、使用寿命长、再
拟[J].计算机与应用化学,2003,20(l):15321551
[12]胡华俊,陈 砺,王红林,等.燃料乙醇加盐萃取精馏的试验研究及
生能耗低和产品质量好等特点。
关于温度对吸附过程影响说法不一。REBARV等
[34]
机理探讨[J].可再生能源,2007,25(5):242301
[13]MARIOLRP,JAIMEAJ.Modelingandsimulationofsalineextrac2
tivedistillationcolumnsfortheproductionofabsoluteethanol[J].ComputChemEngi,2003,27:52725491
[14]王洪海,李春利,方 静,等.加盐萃取精馏制取无水乙醇过程的模
发现了用4种淀粉类吸附剂对乙醇和水的吸附性能
进行研究时,当温度低于70℃时有明显的分离效果,并且在50℃时分离效果最佳。LADISCHMR等报道91℃时玉米具有很好的脱水作用,7915℃时几乎没有吸水作用。
REBARV等
[34]
拟[J].石油化工,2008,37(3):85228551
[15]TSUIEM,CHERYANM.CharacteristicsofNanofiltrationmembranes
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492501
[17]刘庆林,李 磊.膜厚度和流动状况对渗透蒸发过程的浓差极化影
对乙醇和水在填充有玉米粉的色谱柱中
的保留时间进行了研究,发现水在玉米粉中的保留时间比乙醇的1000倍还多,当温度从90℃降至50℃时其比率更大。一般认为80℃～100℃是比较适当的吸附温度,此时玉米粉对乙醇的吸附相对小,可以得到很好的分离效果。
5结语
4种制备方法中,生物质吸附法是最有前景的分离方
响[J].化学工程,2005,33(6):442481
[18]吴庸烈,彭 曦,刘静芝,等.聚酰亚胺中空纤维膜的脱湿性能以及
在乙醇气相脱水过程中的应用研究[J].功能高分子学报,1999,12
专论与综述
中 国 酿 造
20xx年第5期
总第206期
7?
美拉德反应在肉味香精中的研究进展
蔡培钿,白卫东,钱 敏
(仲恺农业工程学院轻工食品学院,广东广州510225)
摘 要:美拉德反应是还原糖与氨基酸、肽类、蛋白质之间发生的反应,热反应和长时间发酵都可以促使美拉德反应的发生,文中论述了美拉德反应的机理、影响因素以及在肉味香精中的应用和发展前景。关 键 词:美拉德反应;肉味香精;反应机理;研究进展
中图分类号:Q5,TQ65711 文献标识码:A 文章编号:0254-5071(2009)05-0007-04
ResearchprogressofMaillardreactioninmeatflavor
CAIPeidian,BAIWeidong,QIANMin
(CollegeofLightIndustryandFood,ZhongkaiUniversityofAgriculturalChina)
Abstract:TheMaillardreactionisachemicalreactionbetweenareducingsugarpusuallyrequiringheat
orlong2timefermentation.ThemechanismandinfluencingfactorsofonapplicationofMaillardreactioninmeatflavorandtheresearchprospectwerealsosummarized.Keywords:Maillardreaction;meatflavor;m; 美拉德(应,[1]
品种来看,主要包括牛肉、猪肉、鸡肉等肉味香精,鱼、虾、蟹、贝类等海鲜香精,各种菜肴香精及其他调味香精。本文对Maillard反应机理、影响因素及在食品风味中的应用进行了综述,并对Maillard在肉味香精中的研究进展进行了展望。
1美拉徳反应的机理
美拉德反应是还原糖与氨基酸、肽类、蛋白质之间发生的反应。热反应和长时间发酵都可以促使美拉德反应发生。目前对该反应产生低分子和中分子的反应机理比
。
19xx年,法国化学家ILLARD发现当氨基酸和葡萄糖
的混合液共热时,会形成褐色的类黑精,后来人们将这类氨基化合物和羰基化合物之间的类似反应称为Maillard反应
[2]
。
肉味香精是由热反应香料、食品香料化合物、香辛料
(或其提取物)等香味成分中的一种或多种与食用载体或
其他食品添加剂构成的混合物,用于咸味食品的加香。从 收稿日期:2009201204
基金项目:粤港科技招标重大项目(2007z12eb011)
作者简介:蔡培钿(19862),男,广东汕头人,在读硕士研究生,主要从事香精香料应用的研究工作;白卫东3,教授,通讯作者。
(1):612641
[19]江冠金,陈翠仙,张庆武,等.渗透汽化技术在燃料乙醇生产中的应
[26]LADISCHMR,TSAO,GT.Vapor2phasedehydrationofaqueousalco2
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[21]FAWZIA,FAHMIA,JANASimnadl.Analysisofvapaorliquideuqi2
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