基本介紹
- 中文名：無水酒精
- 外文名：Anhydrous alcohol
- 詞義：乙醇的俗稱
- 備制方法：蒸餾
- 分子式：CH3CH2OH
基本參數,製備方法及過程,1)吸附脫水,2)共沸精餾法,3)加鹽精餾法,4)分子篩脫水法,套用,
基本參數
分析純
含量（CH3CH2OH）/%≥ 99.8
密度（200C）/(g/mL) 0.789-0.791
與水混合試驗： 合格
蒸發殘渣/%≤ 0.0005
水分(HO2)/%≤ 0.2
酸度(以OH+計）/（mmol/100g）≤ 0.02
鹼度(以OH-計）/（mmol/100g）≤ 0.005
甲醇（CH3OH)/%≤ 0.02
異丙醇（CH3）2CHOH/%≤ 0.003
羰基化合物（以CO計）/%≤ 0.003
鐵(Fe)/%≤ 0.0001
鋅(Zn)/%≤ 0.0001
還原高錳酸鉀物質（以O計）/%≤ 0.0025
易碳化物質： 合格
製備方法及過程
酒精生產的方法主要有化學合成法和生物發酵法兩種。化學合成法是以石油工業中石油裂解產生的乙烯為原料加水合成酒精的，其特點是產品含雜較多，且原料不可再生。而工業發酵生產酒精原料可以是澱粉質、糖蜜和纖維素生物質，經轉化變成微生物可利用的糖類物質，再經發酵過程後提取發酵醪液中的酒精。其特點是產品純度較高，原料可再生。
酒精生產的方法主要有化學合成法和生物發酵法兩種。化學合成法是以石油工業中石油裂解產生的乙烯為原料加水合成酒精的，其特點是產品含雜較多，且原料不可再生。而工業發酵生產酒精原料可以是澱粉質、糖蜜和纖維素生物質，經轉化變成微生物可利用的糖類物質，再經發酵過程後提取發酵醪液中的酒精。其特點是產品純度較高，原料可再生。實驗室製備無水酒精時，在95.57%酒精中加入生石灰(CaO)加熱回流（或者用無水硫酸銅也可），酒精中的水跟氧化鈣反應（跟無水硫酸銅反應生成五水硫酸銅），生成不揮發的氫氧化鈣來除去水分，然後再蒸餾，這樣可得99.5%的無水酒精。如果還要去掉這殘留的少量的水，可以加入金屬鎂來處理，可得99.8%乙醇，叫做絕對酒精。
工業上製備無水酒精的方法是在普通酒精中加入一定量的苯，再進行蒸餾。於64.9℃沸騰，蒸出苯、乙醇和水的三元恆沸混合物(比率為74：18.5：7.5)，這樣可將水全部蒸出。繼續升高溫度，於68.3℃蒸出苯和乙醇的二元混合物(比率為67.6：32.4)，可將苯全部蒸出。最後升高溫度到78.5℃，蒸出的是無水乙醇。
工業上使用強酸性陽離子交換樹脂(具有極性基團，能強烈吸水)來製取無水酒精。
無水酒精的生成方法有很多：如苯法三元共沸，體積分數為95%以上的成品酒精在精餾塔內與苯相遇，形成酒精-苯-水三元混合物，其共沸點為64.85，低於酒精-水的共沸點78.15，如此，成品酒精中所含的少量水和少量的酒精就被蒸出，從塔頂排出，塔底得無水酒精。另外還有環己烷作共沸劑法、汽油做溶劑萃取法、鹽效應萃取蒸餾法、分子篩脫水法來製備無水酒精。
無水乙醇的生產工藝的不同主要體現在由95% （體積分數）的酒精到無水乙醇的脫水方式上。現有的脫水方法主要有吸附（生石灰、玉米粉、分子篩等）脫水、共沸精餾、加鹽精餾等。
1)吸附脫水
這是最初酒精工業中生產無水乙醇採用的生石灰吸附脫水的方法。在一般化砒驗室里將一般酒精加一些生石灰，使其吸去水分後，再行蒸餾，可以製成99.8%的無水乙醇。大規模生產時可用連續石灰法。此法是將酒精蒸氣連續通入石灰塔中，使酒精蒸氣中的水分被石灰吸取後，再經冷凝成無水乙醇。
近期，還有人採用玉米粉、分子篩等吸附脫水。其中分子篩吸附脫水套用得尤其廣泛，這是因為分子篩脫水得到的產品質量高，分子篩使用壽命長，脫水能力強，而且分子篩脫水設備緊湊，占地面積小，流程短，操作溫度低，能耗少，可以節省設備投資與操作費用。因此，目前分子篩脫水設備與技術以絕對優勢成為燃料乙醇生產企業的首選。
2)共沸精餾法
乙醇和水的共沸混合物的沸點為78.15℃，但如果在混合物中加入苯，則形形成一個新的三元共沸物，其沸點為64。8C，低於乙醇-水混合物的共沸點（78.15℃），利用這一原理，可實現工業化生產無水乙醇。
乙醇-水共沸混合物加入所需的苯（挾帶劑）量後，在主精餾塔中蒸餾，在塔底得無水己醇，塔頂得乙醇-水-苯三元混合物（沸點64.8℃）。再把該三元混合物引入分離器中分成兩層，上層富於苯，F層富於乙醇。上層液體再引入主精餾塔，回收苯。下層液體則於副精餾塔中回收其中的乙醇和苯。利用這一方法可獲得無水乙醇，工業上稱此法為共沸精餾法。
3)加鹽精餾法
如向乙醇-水溶液中加入一定量的鹽類，則共沸點消失，再通過精餾就可以得到無水乙醇。而後又發展了加鹽萃取精餾方法來生產無水乙醇，即向水-乙醇體系加入合適的溶劑（如乙二醇）以及鹽類（如氯化鈣）組成的複合分離劑，然後精餾，這樣塔頂就可以得到無水乙醇，塔底的水以及複合分離劑可以送往溶劑再生塔精餾除去水，溶劑再生利用。
4)分子篩脫水法
分子篩是一種能分離不同大小分子的固體吸附劑，是以二氧化矽和氧化鋁為主要成分的結晶鋁矽酸鹽，其晶體中有許多一定大小的空穴，空穴之間有許多直徑相同的孔相連。它能將比孔徑小的分子吸附到孔穴內部，把比孔徑大的分子排斥在外面，起到篩分分子的作用，因而被稱為“分子篩”。而水分子直徑2.6A（A是國際長度計量單位“埃”的簡稱，其換算關係為：1米=10毫米=10微米=10納米=10埃），是高度的極性分子，很容易被分子篩吸附，水分子一旦被吸附就會牢牢地固定在晶體上。酒精分子的直徑3.7A，依據水分子和酒精分子直徑的不同，酒精脫水選用的是3A分子篩。將濃度95%（體積分數）的酒精蒸氣過熱至一定溫度進入分子篩吸附塔，酒氣中的水分子流經分子篩填料層過程中，因分子篩的微孔對水分子有很強的親和力，就將水分子吸附在微孔內，酒精蒸氣中的水絕大部分被吸附除去，實現酒氣脫水，從脫水裝置排出的酒精氣體再進行冷凝、冷卻後得到99.5%—99.9%（v/v）的無水酒精。
具體生產流程可簡述為：濃度95%（體積分數）的酒精在預熱器內用鍋爐蒸汽間接加熱到100℃~120℃，進入蒸發器內蒸發產生105℃~125℃酒精蒸氣，酒精蒸發器用鍋爐蒸汽作為熱源，產生的酒精蒸氣進入過熱器，用高壓蒸汽加熱到過熱狀態150℃左右，過熱酒精蒸氣進入分子篩吸附床A，酒精蒸氣中的氣態水分子被分子篩吸附，吸附以後的酒精蒸氣經過冷凝、冷卻以後得到濃度99.5%（體積分數）以上的成品無水酒精。
分子篩吸附水分子以後，吸附水分的能力下降，此時，必須除去分子篩中的水分，可達到再生的要求。分子篩脫析再生是吸熱過程，採用高溫、負壓脫析工藝，有利於分子篩中水分子的脫析。壓力下降時，分子篩靜吸附容量減少，原來被吸附的水分子會從分子篩中解析出來。解析時，塔內溫度逐漸降低，當溫度降低到設定值時，解析停止；通過控制系統切換閥門，進行下一周期的吸附過程。
生產中的解析過程則是：如分子篩床A已飽和，則先將分子篩床A抽負壓，使水分子解析，同時從分子篩床A頂部通入一定量的，經過分子篩床B吸附脫水後的氣態無水酒精，用高壓蒸汽作為熱源，在過熱器內加熱到180℃~230℃作為分子篩再生載體，進入分子篩床A塔，在高溫、低壓狀態下用酒精氣體脫除分子篩內的水分，並將水分帶出分子篩床A，解析系統冷凝器用循環水冷卻，產生的低濃度淡酒精送到酒精蒸餾塔。再生系統後冷凝器尾氣與真空系統相連，通過真空泵保持解析系統真空度。因此生產系統中要有兩台分子篩床交替進行吸附和解析，循環使用。
套用
燃料乙醇是指向汽油或柴油中加入一定比例的無水乙醇。一是解決一次能源汽油、柴油潛在數量有限的問題；二是提高汽油和柴油的燃燒水平，有利於加強環境保護。近期，由於一次能源（石油、煤）等礦產的減少和枯竭，燃料乙醇（農產品發酵、脫水製備）作為可再生能源日益重要。巴西、美國、日本等國紛紛開展燃料乙醇的研究，我國也已經初步戰略性地規劃燃料乙醇發展布局，制定財政支持等重大政策。
燃料乙醇和飲料乙醇的生產工藝非常相似，只是在精餾後增加了一個脫水設備，確保可以生產無水乙醇。
目前生物能源產品中，在產業規模方面發展最快的是燃料酒精，它是一種液體燃料，是汽油的理想替代品。早在1975年巴西就成功地開發了汽車用燃料酒精，分為含水和不含水的燃料酒精兩種，前者可直接作為汽車的燃料，後者則以20%～ 24%的比例添加到汽油中變為混合燃料使用車用乙醇汽油既能為汽車提供同樣的動力，還可以減少汽車尾氣對環境的污染。新世紀伊始，石油價格的攀升和全球環境保護的要求，為燃料酒精產業帶來了很好的發展機遇。
