Astăzi, destul de mulți oameni fac lichior de casă, dar unele băuturi necesită prezența unui element alcoolic. Producerea de alcool acasă nu necesită foarte multă muncă. Pentru a face acest lucru, trebuie să cunoașteți și să țineți cont de unele aspecte și principii ale producerii alcoolului metilic.
În primul rând, producția de metanol necesită prezența cerealelor. Rolul culturilor de cereale în acest caz poate fi porumbul și grâul. De asemenea, puteți folosi cartofi și amidon. Dar, după cum se știe, atunci când interacționează cu o substanță, amidonul nu dă nicio reacție. Pentru a produce element chimic se foloseşte metoda zahărării. Și pentru a-l îndulci, sunt necesare anumite enzime care sunt prezente în malț. Făcând etanol din cereale fără impurități chimice, se observă randamentul unui produs natural.
Tehnologia de producere a metanolului
Tehnologia de producere a substanțelor chimice alcoolice acasă poate consta în mai multe etape.
Mai jos sunt cele mai importante:
- Producția de metanol folosind malț. Boabele plantelor cultivate trebuie să fie germinate în recipiente mici și sunt împrăștiate într-un singur strat, până la aproximativ trei centimetri. Amintiți-vă că boabele preîncolțite trebuie tratate cu o soluție de permanganat de potasiu. După procesare, semințele sunt puse într-un recipient și umezite cu apă. Trebuie avut în vedere faptul că prezența razele de soare, sau suficiența luminii depinde direct de rata de germinare a cerealelor. Recipientul trebuie acoperit cu material de polietilenă sau sticlă subțire, adică trebuie să fie suficient de transparent. Dacă există o scădere a cantității de apă, aceasta trebuie adăugată.
- Următoarea etapă: prelucrarea amidonului. În primul rând, extragem amidonul din produsul care este selectat pentru producerea de etanol. În acest caz este vorba de cartofi. Cartofii putin stricati trebuie fierti pana cand din apa incepe sa se formeze o pasta. In continuare asteptam pana se raceste produsul, intre timp macinam maltul. Apoi, amestecați cele două produse. În continuare, are loc procedura de despicare a amidonului, aceasta trebuie făcută la o temperatură de cel puțin 60˚ C. Acum amestecul se pune într-un recipient cu apa fierbinte si se lasa 1 ora. După ce timpul a trecut, produsul este complet răcit.
- Etapa de fermentare. După cum se știe, fermentația se caracterizează prin prezența elementelor care conțin în alcool. Cu toate acestea, piureul nu poate fi numit băutură alcoolică. După ce amestecul s-a răcit, se adaugă drojdie, care poate reacționa chiar și la temperatura camerei. Cu toate acestea, dacă temperatura crește mai mult, fermentația produsului se va produce în mod natural mai rapid. În caz de căldură semnificativă, procedura de fermentare se va încheia după trei zile. În același timp, puteți simți mirosul ușor de cereale din produs.
- Următoarea etapă este distilarea. Cum se produce? Pentru aceasta, se folosește un aparat special pentru a produce alcool acasă.
- Etapa finală este tehnologia de curățare. Putem spune că alcoolul metilic este gata, dar se observă că lichidul nu este transparent. Acesta este motivul pentru care se face curățarea. Se realizează prin adăugarea unei soluții de permanganat de potasiu. Lăsați alcoolul metilic în această formă timp de o zi, apoi filtrați - produsul este gata.
După cum puteți vedea, tehnologia de a face alcool de casă este destul de simplă și nu necesită efort suplimentar.
Producția de substanță etanol din rumeguș
În ultimii ani, materiile prime fosile care pot fi folosite pentru a face alcool etilic au scăzut semnificativ. Există o lipsă de cereale. Cu toate acestea, producerea de alcool din rumeguș nu este cea mai proastă opțiune, deoarece această materie primă este reînnoită constant de-a lungul anilor.
Cu toate acestea, fabricarea substanței din rumeguș necesită anumite abilități și, în plus, producătorul trebuie să dispună de echipamente speciale, fără de care producția de etanol va fi laborioasă. Producerea de alcool din rumeguș acasă este foarte populară și nu necesită costuri mari.
După cum știți, etanolul produs propriu nu este comparat cu versiunea din fabrică. Produse fabricate în conditii economice, este de calitate superioara, deoarece fiecare ingredient este unic. Este mult mai ușor să produci alcool din rumeguș!
Cum să faci un produs alcoolic acasă?
Producerea de alcool etilic la domiciliu se realizează folosind aparate speciale. Acest dispozitiv este capabil să efectueze procedura de scindare a anumitor elemente, precum și să conducă reacții chimice între ele. Echipamentele convenționale pentru producția de băuturi alcoolice pot arăta ca mini fabrici. Puteți prepara orice fel de băuturi alcoolice în ele.
Este destul de simplu să studiezi tehnologia de preparare a substanței etil, iar produsul se dovedește a fi de înaltă calitate. Ce poți obține din asta? În primul rând, acestea sunt produse alcoolice cu calitate superioară, iar în al doilea rând, recuperarea costurilor proprii are loc complet, aceasta necesită un aparat special.
De exemplu, dacă se folosesc 20 kg de zahăr, se produc până la 12 litri de alcool. În acest caz, procentul de metanol ajunge până la 96%. Din acest calcul rezultă 25 de sticle de vodcă de jumătate de litru. În plus, energia electrică consumată de dispozitiv va fi cheltuită în jur de 25 kW.
Un astfel de echipament este capabil să utilizeze toate produsele încărcate în scopul propus. Produsul imbavabil produs prin primul tratament poate fi folosit ca agent de curatare a suprafetelor de sticla si a geamurilor. De asemenea, puteți instala singur un astfel de dispozitiv folosind diagramele necesare si desene. Un astfel de echipament poate face față cu ușurință producției de alcool metilic.
Echipamentele pentru producerea produselor alcoolice au câteva principii de funcționare. Aparatul are un gât special care umple rezervorul cu lichidul necesar. Sub forma unui astfel de lichid, piureul poate acționa. Folosind arzătoare de încălzire, produsul este încălzit până la punctul de fierbere. După care dispozitivul și echipamentul trebuie să fie transferate în modul normal.
Apoi, răcirea are loc prin compartimentul frigorific cu purificare suplimentară a aburului de impuritățile inutile. Substanța purificată intră în rezervor, iar vaporii intră în frigider, unde sunt răciți la stare lichidă. Aparatul pentru producerea alcoolului este capabil să producă standardul stabilit. Rezultatul acestei proceduri este alcool de înaltă calitate.
Există o cerere în creștere pentru biocombustibili - lichide inflamabile obținute din resurse biologice regenerabile. Unul dintre ele este lemnul. Este posibil să obțineți combustibil din lemn care nu este inferior uleiului?
Primul lucru pe care trebuie să-l înțelegi este că este imposibil să faci benzină sau kerosen din lemn. Nu se descompune în hidrocarburi cu lanț liniar, din care sunt compuse în principal produsele petroliere. Totuși, acest lucru nu înseamnă că nu pot fi obținute din acesta substanțe care pot înlocui produsele petroliere.
Unora le place un scaun
Primul pe listă este, desigur, alcoolul. Din lemn puteți obține două tipuri variate alcool Primul, care se numește alcool de lemn, este din punct de vedere științific alcoolul metilic. Această substanță este foarte asemănătoare cu alcoolul etilic obișnuit, atât ca inflamabilitate, cât și ca miros și gust. Cu toate acestea, alcoolul metilic se distinge prin faptul că este foarte otrăvitor, iar administrarea pe cale orală poate duce la otrăvire fatală. În același timp, este un combustibil de înaltă calitate pentru motor cifra octanica chiar mai mare decât cea a alcoolului etilic și mult mai mare decât cea a benzinei obișnuite.
Tehnologia de producere a alcoolului metilic din lemn este foarte simplă. Se obține prin distilare uscată sau piroliză. Mai exact, este unul dintre componentele lichidului - un amestec de substanțe organice care conțin oxigen separat din rășina de copac proaspăt expulzată. Cu toate acestea, randamentul de alcool obtinut in acest mod este prea mic pentru a fi folosit ca combustibil. Acest lucru face ca o astfel de tehnologie de producere a combustibilului să nu fie promițătoare.
Cu toate acestea, alcoolul etilic poate fi obținut și din lemn, mult mai mult cantitati mari. Acest alcool – așa-numitul hidroliză – se obține prin descompunerea celulozei, componenta principală a lemnului, cu ajutorul acidului sulfuric. Mai exact, descompunerea celulozei produce zaharuri, care la rândul lor pot fi transformate în alcool în mod obișnuit. Această metodă de producere a alcoolului etilic este foarte comună în industrie, aproape tot alcoolul industrial folosit în scopuri nealimentare este produs prin hidroliză.
Alcoolul etilic poate fi folosit atât direct în locul benzinei, cât și ca aditiv la benzină. Folosind astfel de aditivi, se obțin diverse tipuri de biocombustibili, populare, în special, în țări precum Brazilia.
Obținerea alcoolului etilic prin hidroliza lemnului este ceva mai puțin profitabilă din punct de vedere economic decât obținerea lui din diferite culturi agricole. Totuși, latura avantajoasă a acestei metode de producere a biocombustibililor este că nu necesită alocarea de suprafețe agricole pentru culturile „combustibile” care nu produc produse alimentare, ci permite utilizarea suprafețelor implicate în silvicultură pentru producerea acesteia. Acest lucru face ca producția de etanol biocombustibil din lemn să fie o tehnologie destul de practică.
Și terebentina este utilă pentru ceva?
Dezavantajul etanolului ca combustibil este că foc mic combustie. Când este utilizat în motoarele în forma sa pură, oferă fie mai puțină putere, fie un consum mai mare decât benzina. Amestecarea alcoolului cu substanțe cu o căldură mare de ardere ajută la rezolvarea acestei probleme. Și acestea nu sunt neapărat produse petroliere: terebentina sau terebentina este destul de potrivită ca astfel de aditiv.
Terebentina este, de asemenea, un produs de prelucrare a lemnului, și mai precis, a lemnului de conifere: pin, molid, zada și altele. Este utilizat pe scară largă ca solvent, iar cele mai purificate soiuri ale sale sunt folosite în medicină. Cu toate acestea, industria lemnului produce ca produs secundar un numar mare de așa-numita terebentină sulfat - un grad scăzut care conține impurități toxice, nu numai inaplicabile în medicină, dar își găsește o utilizare foarte limitată în industria chimică și a vopselei și lacurilor.
În același timp, terebentina, dintre toate produsele de prelucrare a lemnului, este cel mai asemănătoare cu un produs petrolier sau, mai precis, cu kerosenul. Are o putere calorică foarte mare și poate fi folosit ca combustibil în sobe cu kerosen, lămpi și gaze cu kerosen. Este potrivit și ca combustibil pentru motor, deși doar pentru o perioadă scurtă de timp: dacă este turnat în rezervoare în forma sa pură, motoarele se defectează în curând din cauza gudronului.
Cu toate acestea, terebentina poate fi folosită ca combustibil nu în forma sa pură, ci ca aditiv la etanol. Acest aditiv nu reduce foarte mult numărul octanic al alcoolului etilic, dar crește căldura de ardere. Încă unul Partea pozitivă Această tehnologie de producere a biocombustibililor este că terebentina denaturează alcoolul, făcându-l nepotrivit pentru ingerare ca alcool. Iar consecințele sociale ale introducerii pe scară largă a alcoolului nenaturat ca combustibil pot deveni foarte grave.
Deșeurile de lignină se transformă în venit!
O componentă a lemnului, cum ar fi lignina, este considerată a fi de puțin folos. Utilizarea sa industrială este mult mai puțin răspândită decât cea a celulozei. Deși își găsește aplicație în producție materiale de construcții si in industria chimica, mai des este pur și simplu ars direct la uzina de producție chimică forestieră. Cu toate acestea, după cum se dovedește, piroliza ligninei poate produce o varietate mai mare de produse decât piroliza celulozei.
Lignina constă în principal din inele aromatice și lanțuri scurte de hidrocarburi drepte. Prin urmare, piroliza sa produce predominant hidrocarburi. Totuși, în funcție de tehnologia de piroliză, este posibil să se obțină fie un produs cu un conținut ridicat de fenol și substanțe înrudite, fie un lichid asemănător produselor petroliere. Acest lichid este, de asemenea, potrivit ca aditiv la alcoolul etilic pentru producerea de biocombustibili.
Au fost dezvoltate tehnologii și instalații pentru piroliză care pot consuma atât lignină din haldele, cât și deșeuri lemnoase neseparate în lignină și celuloză. Rezultate mai bune se obțin prin amestecarea deșeurilor de lignină sau lemn cu deșeuri constând din plastic sau cauciuc aruncat: lichidul de piroliză este mai asemănător uleiului.
Atom pașnic și rumeguș
O altă tehnologie pentru producerea de biocombustibil din lemn a fost dezvoltată recent de oamenii de știință ruși. Ea aparține domeniului radiochimiei, adică procesele chimice care au loc sub influența radiațiilor radioactive. În experimentele oamenilor de știință de la Institutul de Chimie Fizică și Electrochimie. Rumegușul Frumkin și alte deșeuri de lemn au fost expuse simultan la radiații beta puternice și la distilare uscată, iar încălzirea lemnului a fost realizată tocmai cu ajutorul radiațiilor ultra-puternice. În mod surprinzător, sub influența radiațiilor, compoziția produselor obținute din piroliză s-a schimbat.
Un conținut ridicat de alcani și cicloalcani, adică hidrocarburi găsite în principal în ulei, a fost găsit în lichidul de piroliză obținut prin metoda „radioactivă”. Acest lichid s-a dovedit a fi mult mai ușor decât uleiul, mai degrabă comparabil cu condensatul de gaz. Mai mult, examinarea a confirmat adecvarea acestui lichid pentru utilizare ca combustibil de motor sau procesare în combustibili de înaltă calitate, cum ar fi benzina. Credem că acest lucru nu merită o mențiune specială, dar să lămurim de dragul calmării temerilor radiofobilor: radiațiile beta nu sunt capabile să provoace radioactivitate indusă, prin urmare combustibilul obținut în acest mod este sigur și nu prezintă proprietăți radioactive în sine. .
Ce să recicleze
Este clar că este de preferat să se folosească nu trunchiuri întregi de copaci pentru producerea de biocombustibil, ci deșeuri de prelucrare a lemnului, cum ar fi rumeguș, așchii de lemn, crenguțe, scoarță și chiar aceeași lignină care intră în haldele și cuptoarele. Randamentul acestor deșeuri la hectar de pădure tăiată este, desigur, mai mic decât lemnul în general, dar nu trebuie să uităm că se obține ca produs secundar în Procese de producție, care sunt deja produse la multe întreprinderi din țară în consecință, deșeurile de producție sunt ieftine și pentru a le obține nu este nevoie de tăiere sau plantare de suprafețe suplimentare de pădure pentru tăiere.
În orice caz, lemnul este o resursă regenerabilă. Metodele de refacere a suprafețelor de pădure sunt cunoscute de mult, iar în multe regiuni ale țării există chiar o creștere necontrolată a terenurilor agricole abandonate cu păduri. Oricum, Federația Rusă nu se aplică țărilor în care conservarea pădurilor ar trebui tratată cu cea mai mare atenție; Suprafața pădurii noastre și potențialul său de auto-regenerare este suficient pentru a utiliza pe deplin industria de prelucrare a lemnului, producția de biocombustibili și multe alte industrii.
Schema generală de obținere a alcoolului etilic din „melasă neagră” hidrolitică este următoarea. Materia primă zdrobită este încărcată într-o coloană de hidroliză din oțel multimetru, căptușită din interior cu ceramică rezistentă chimic. O soluție fierbinte de acid clorhidric este furnizată acolo sub presiune. Ca rezultat al unei reacții chimice, celuloza produce un produs care conține zahăr, așa-numita „melasă neagră”. Acest produs este neutralizat cu var și se adaugă drojdie pentru a fermenta melasa. După care se încălzește din nou, iar vaporii eliberați se condensează sub formă de alcool etilic (nu vreau să-i spun „vin”).
Metoda hidrolizei este cea mai economică metodă de producere a alcoolului etilic. Dacă metoda tradițională de fermentație biochimică poate produce 50 de litri de alcool dintr-o tonă de cereale, atunci 200 de litri de alcool sunt distilați dintr-o tonă de rumeguș, transformat hidrolitic în „melasă neagră”. După cum se spune: „Simțiți beneficiile!” Întreaga întrebare este dacă „melasa neagră” ca celuloză zaharificată poate fi numită „produs alimentar”, împreună cu cereale, cartofi și sfeclă. Oamenii interesați de producția de alcool etilic ieftin gândesc astfel: „De ce nu? La urma urmei, restul de „melasă neagră”, după distilare, este folosit ca hrană pentru animale, ceea ce înseamnă că este și un produs alimentar. Cum să nu-ți amintești cuvintele lui F.M. „O persoană educată, atunci când are nevoie, poate justifica verbal orice urâciune.”
În anii 30 ai secolului trecut, în satul osetic Beslan a fost construită cea mai mare fabrică de precizie a amidonului din Europa, care de atunci a produs milioane de litri de alcool etilic. Apoi au fost construite fabrici puternice pentru producția de alcool etilic în toată țara, inclusiv la fabricile de celuloză și hârtie din Solikamsk și Arhangelsk. I.V. Stalin, felicitându-i pe constructorii centralelor de hidroliză, care în timpul războiului, în ciuda dificultăților din timpul războiului, le-au pus în funcțiune înainte de termen, a remarcat că acest lucru „Face posibilă salvarea statului a milioane de câini de pâine”(ziarul Pravda, 27 mai 1944). 
Alcoolul etilic obținut din „melasă neagră”, și, de fapt, din lemn (celuloză) zaharificat prin hidroliză, dacă, bineînțeles, este bine purificat, nu poate fi distins de alcoolul obținut din cereale sau cartofi. Conform standardelor actuale, un astfel de alcool poate fi „foarte purificat”, „extra” și „de lux”, acesta din urmă fiind cel mai bun, adică are cel mai înalt grad de purificare. Nu vei fi otrăvit cu vodcă făcută cu acest alcool. Gustul unui astfel de alcool este neutru, adică „nu” - fără gust, conține doar „grade”, arde doar membrana mucoasă a gurii. În exterior, este destul de dificil să recunoașteți vodca făcută din alcool etilic de origine hidrolitică, iar diferitele arome adăugate la astfel de „vodcă” le oferă o oarecare diferență între ele.
Cu toate acestea, nu totul este atât de bun pe cât pare la prima vedere. Geneticienii au efectuat cercetări: un lot de șoareci experimentali a adăugat vodcă reală (cereale) în dieta lor, celălalt – a hidrolizat unul din lemn. Șoarecii care au consumat „nodul” au murit mult mai repede, iar puii lor au degenerat. Dar rezultatele acestor studii nu au oprit producția de vodcă pseudo-ruse. Este ca în cântecul popular: „La urma urmei, dacă votca nu este distilată din rumeguș, atunci ce am obține din cinci sticle...”
Producția de alcool etilic din biomasă de rumeguș se realizează în trei moduri:
Cu metoda hidrolizei, randamentul de alcool va fi de numai 200 de litri de la 1 tona de rumegus. Și cu metoda de prelucrare prin piroliză, randamentul de alcool va fi de 400 de litri de la 1 tonă de rumeguș. Și costul producției de alcool în al doilea caz este de 10 ruble / litru și depinde de scara producției și de costul rumegușului.
Comparaţie tipuri diferite biocombustibili
|
Biocombustibil |
Randament anual de pe 1 hectar de teren |
Biocombustibil = Echivalent |
Preț |
|
Ulei de rapita |
1.480 litri |
1 litru = 0,96 litri de motorină |
1,18 euro (mai 2008) |
|
Ester metilic al uleiului de rapiță (biodiesel) |
1.550 litri |
1 litru = 0,91 litri de motorină |
1,40 euro (iunie 2008) |
|
Bioetanol |
2.560 litri |
1 litru = 0,65 litri de benzină |
|
|
Biomasă la BtL lichid |
4 030 litri |
1 litru = 0,97 litri de motorină |
|
|
Biometan |
3.540 de kilograme |
1 kg = 1,40 litri de benzină |
0,93 euro (iunie 2008) |
Pe baza acestor date, putem concluziona că producția microbiologică de etanol din produse de gazeificare a biomasei prin piroliză este mai fezabilă din punct de vedere economic.
Proprietăți fizice, apariția în natura și structura celulozei/fibrei.
Celuloza din lemn, sau fibra, este o polizaharida, care este principala substanta din care sunt construiti peretii celulelor vegetale (celuloza - celula). Fibra este principala parte integrantă lemn (până la 70%), conținut în coaja fructelor, semințelor etc. și nu se găsește în organismele animale. Fibra este o substanță fibroasă solidă care este insolubilă fie în apă, fie în solvenți organici obișnuiți.Bumbacul este o fibră aproape pură; fibrele de in și cânepă constau, de asemenea, în principal din fibre; fibra din lemn este de aproximativ 50%. Hârtia și țesăturile din bumbac sunt produse din fibre. Multe conțin fibre Produse alimentare(făină, cereale, cartofi, legume)
De obicei, fibra din lemn este însoțită de așa-numitele hemiceluloze (semi-fibră) - polizaharide formate din pentoze (pentozani) și au compoziția (C5H8O4)x, precum și hexoze precum manoza (manani) sau galactoza (galactani). În plus, lemnul conține lignină - o substanță foarte complexă care conține inele de benzen cu șase membri...
Masa. Compoziția componentelor din lemn de aspen și paie, % grâu
|
Materii prime |
Celuloză |
Lignină |
Hemiceluloza |
Extractive |
Frasin |
|
Pai de grau |
48,7 |
21,4 |
23,2 |
||
|
Aspen comun |
46,3 |
21,8 |
24,0 |
Greutatea moleculară a fibrelor este mare și ajunge la câteva milioane. Ca și amidonul, moleculele de fibre constau din unități C6H10O5. Există de la câteva sute la câteva zeci de mii de astfel de unități în moleculele de fibre. Prin urmare, compoziția fibrelor este exprimată, ca și amidonul, prin formula (C6H10O5)
n. În structura sa, fibra, totuși, diferă de amidon prin faptul că structura moleculelor de fibre nu are o structură ramificată, ci sub formă de fir, ca urmare a căreia fibrele pot forma fibre.Studiul reacțiilor de esterificare a fibrelor (vezi mai jos) conduce la concluzia că fiecare unitate C 6 H 10 O 5 conține trei grupări hidroxil. Pe această bază, formula moleculară a fibrei este descrisă după cum urmează:
Proprietăți chimice și utilizări ale fibrei.
La temperaturi normale, fibrele nu sunt afectate de acizii și alcalii diluați, dar acizii concentrați o fac.Dacă o bucată de vată (fibră) este plasată într-un amestec de acizi concentrați - nitric și sulfuric (necesar ca agent de îndepărtare a apei) timp de 8-10 minute, va avea loc o reacție de esterificare: un ester de fibre și acid azotic va avea loc. se obţine - nitro-fibră. De aspect Nitrofibra nu este aproape deloc diferită de fibra obișnuită, dar atunci când este aprinsă în aer, arde instantaneu (un bulgăre de vată nitrat, atunci când este ars pe palmă, nu are timp să o ardă), când este încălzită într-un spațiu restrâns și de la detonare, explodează. În funcție de numărul de grupări hidroxil esterificate, se formează marshmallows cu conținut diferit de azot. Nitrarea completă a fibrelor duce la formarea trinitrocelulozei:
Când sunt încălzite cu acizi diluați, fibrele, precum amidonul, suferă hidroliză, transformându-se în cele din urmă în glucoză:
(C6H10O5) n+
nH20 ==> nC6H12O6Produsele de prelucrare a celulozei/fibrelor prin hidroliză găsesc o varietate de aplicații (vezi figura. Structura și prelucrarea celulozei (fibrei) prin hidroliză). Sub formă de lemn, este folosit pentru clădiri și numeroase produse. Hârtia este fabricată din fibre (pastă de lemn). Țesăturile, firele și frânghiile sunt fabricate din fibre de cânepă, in și bumbac. Prin prelucrarea chimică se prepară fibre, alcool, mătase artificială, explozivi și multe altele.
Productie alcool hidrolitic din rumeguș.
Deoarece fibrele produc glucoză la hidroliză, iar glucoza, după cum se știe, poate fi transformată în alcool etilic (etanol) sau alcool butilic (butanol), prin urmare, alcoolul poate fi obținut prin prelucrarea chimică a lemnului.Producerea alcoolului etilic din rumeguș folosind una dintre metodele se realizează după cum urmează. Trebuie înțeles că producția de alcool din lemn prin hidroliza lemnului și fermentația ulterioară este întotdeauna mai intensă în metal și mai costisitoare decât, de exemplu, gazeificarea lemnului cu conversia catalitică ulterioară a gazului de sinteză rezultat în fracțiuni de alcool sau benzină.
Într-un aparat de hidroliză, deșeurile de lemn, cum ar fi rumegușul și așchiile de lemn, sunt încălzite cu acid sulfuric (vezi figura). Fibrele sunt hidrolizate la glucoză (vezi mai sus). Acid sulfuric apoi se neutralizează cu soluție de var și se separă precipitatul de CaSO4 rezultat. Soluția de glucoză rezultată este fermentată în cuve mari în prezența drojdiei. După fermentare, soluția este separată de drojdie și alcoolul este distilat din aceasta în coloane de distilare; Drojdia este trimisă înapoi în rezervorul de fermentație.
Din 1 tonă de lemn uscat se obțin astfel până la 200 de litri de alcool etilic (etanol); cu alte cuvinte, 1 tonă de rumeguș poate înlocui 1 tonă de cartofi sau 300 kg de cereale în producția de alcool. Dacă luăm în considerare că în producția de cauciuc sintetic și alte produse se consumă o cantitate mare de alcool, devine clar cât de importantă este producția de alcool etilic din lemn pentru economisirea materiilor prime alimentare.
În Rusia, producția de alcool din rumeguș se realizează la o serie de instalații de hidroliză. Vezi un exemplu de obținere a amestecului de benzină E-85 (85% etanol + 15% benzină) la Kirov BioKhimZavod LLC. Un deșeu cu un tonaj mare de la producția de hidroliză a alcoolului din rumeguș este lignina, a cărei descompunere într-o groapă de gunoi în mod clar nu aromatizează aerul. Dar, potrivit oamenilor de știință americani, catalizatorul de nichel va procesa lignina.
Următorul mod, nu mai puțin interesant, de prelucrare a rumegușului de lemn este piroliza, producând gaz de sinteză (un amestec de CO și H2) și sinteza ulterioară de alcooli, benzină sintetică, motorină și alte lucruri.
Succesul în dezvoltarea calitativă a acestui domeniu a fost obținut de oamenii de știință de la Institutul de Sinteză Petrochimică care poartă numele. A.V. Topchiev RAS, care a dezvoltat o tehnologie care asigură producerea de benzină sintetică ecologică cu un octan ridicat utilizând cea mai simplă și economică schemă de prelucrare a celulozei din lemn cu un randament bun al produsului final care îndeplinește cerințele promițătoare ale standardului Euro-4.
Esența metodei lor de producere a benzinei sintetice din celuloză de lemn este următoarea.
În primul rând, gazul de sinteză care conține hidrogen, oxizi de carbon, apă, hidrocarbură nereacționată rămasă după producerea sa și care conține sau nu azot de balast este obținut din celuloza de lemn la presiune ridicată. Apoi, prin condensare, apa este separată și îndepărtată din gazul de sinteză și apoi se realizează sinteza catalitică într-o etapă în fază gazoasă a dimetil eterului. Amestecul gazos astfel obținut, fără a izola dimetil eterul din acesta, este trecut sub presiune peste un catalizator - un zeolit modificat cu conținut ridicat de siliciu - pentru a produce benzină, iar curentul de gaz este răcit pentru a izola benzina sintetică.
Gazul de sinteză este produs din celuloză din lemn căi diferite, de exemplu, în procesul de oxidare parțială a materiilor prime hidrocarburi sub presiune, oferind posibilitatea prelucrării sale catalitice fără comprimare suplimentară. Sau se obține prin reformarea catalitică a materiilor prime de hidrocarburi cu abur sau prin reformare autotermică. În acest caz, procesul se realizează prin furnizarea de aer, sau aer îmbogățit cu oxigen, sau oxigen pur. Au fost depanate și alte opțiuni. În a treia etapă, se realizează procesul Fischer-Tropsch în sine, în care sinteza hidrocarburilor lichide are loc pe baza componentelor gazului de sinteză. De exemplu, atunci când gazul de sinteză (un amestec de monoxid de carbon CO și hidrogen H2) este trecut peste un catalizator care conține fier redus (fier pur Fe) încălzit la 200°C, se formează amestecuri de hidrocarburi predominant saturate (benzină sintetică).
Pentru prima dată sintetic combustibil lichid GTL a fost produs în cantități semnificative în Germania în timpul celui de-al Doilea Război Mondial 1939-1945, din cauza lipsei de petrol. Sinteza a fost efectuată la 170-200 °C, presiune 0,1-1 Mn/m2 (1-10 am) cu un catalizator pe bază de Co; Ca rezultat, s-a obținut benzină (Kogazin 1, sau syntin) cu un număr octanic de 40-55, motorină de înaltă calitate (Kogazin II) cu un număr de cetanic de 80-100 și parafină solidă. Adăugarea a 0,8 ml de tetraetil plumb la 1 litru de benzină sintetică a crescut numărul octanic al acestuia de la 55 la 74. Sinteza folosind un catalizator pe bază de Fe a fost efectuată la 220 °C și peste, la o presiune de 1-3 Mn/m2 (10-30 am). Benzina sintetică produsă în aceste condiții conținea 60-70% hidrocarburi olefine cu structură normală și ramificată; cifra sa octanica este 75-78. Ulterior, producția de combustibil lichid sintetic SLT din CO și H2 nu a fost dezvoltată pe scară largă din cauza costului ridicat și eficienta scazuta catalizatori utilizați. Pe lângă benzina sintetică și motorina, componentele de combustibil cu octan ridicat sunt produse sintetic și adăugate acestora pentru a crește proprietățile anti-detonare. Acestea includ: izooctanul, obținut prin alchilarea catalitică a izobutanului cu butilene; benzină polimerică - un produs al polimerizării catalitice a fracției propan-propilenă etc. Vezi Lit.: Rapoport I. B., Artificial liquid fuel, 2nd ed., M., 1955; Petrov A.D., Chimia combustibililor pentru motoare, M., 1953; Lebedev N.N., Chimia și tehnologia sintezei organice și petrochimice de bază, M., 1971).
Aburul (la o temperatură de 200°C sau mai mult) trece peste fierul de călcat.
În funcție de temperatură, pe pereții reactorului se formează următoarele: Fe + H2O = FeO + H2 + căldură (rugina) sau 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2 + căldură (scara).
Acestea sunt reacții standard pentru producerea hidrogenului în industrie. Oxizii de fier uzați trebuie apoi reduși la fier.
Acest lucru se face astfel: FeO + CO = Fe + CO2.
CO este produs atunci când CH (benzină) lovește un fier fierbinte.
Benzină sintetică , obţinut prin hidrogenarea catalitică a monoxidului de carbon, are un număr octanic scăzut; pentru a obține combustibil de calitate superioară pentru motoare combustie interna, ar trebui să fie supus unei prelucrări suplimentare.
Alcoolul metilic (metanol) în industrie este obținut în principal din gazul de sinteză rezultat în urma conversiei gaz natural metan Reacția se efectuează la o temperatură de 300-600 °C și o presiune de 200-250 kgf/cm în prezența oxidului de zinc și a altor catalizatori: CO + H2 -----> CH3OH
Producția de alcool metilic (metanol) din gazul de sinteză este prezentată într-o diagramă de circuit simplificată
|
|
Omologarea metanolului la etanol. Omologizarea este o reacție în care un compus organic este transformat în omologul său prin introducerea unei grupări metilen CH2. În 1940, s-a efectuat pentru prima dată reacția metanolului cu gazul de sinteză, catalizat de oxid de cobalt la o presiune de 600 atm, producând etanol ca produs principal:
Utilizarea cobalt carbonil Co2(CO)8 ca catalizatori a făcut posibilă reducerea presiunii de reacție la 250 atm, în timp ce gradul de conversie a metanolului în etanol a fost de 70%, iar produsul principal, etanolul, s-a format cu o selectivitate de 40%. Produsele secundare ale reacției sunt acetaldehida și esterii acidului acetic. Ulterior, au fost propuși catalizatori mai selectivi pe bază de compuși de cobalt și ruteniu cu adaos de liganzi de fosfină și s-a constatat că reacția poate fi accelerată prin introducerea de promotori - ioni de iodură. În prezent, a fost atinsă o selectivitate pentru etanol de 90%. Deși mecanismul de omologare nu a fost pe deplin stabilit, acesta poate fi considerat a fi apropiat de mecanismul de carbonilare a metanolului.
Alcoolul izobutilic este utilizat pentru producerea izobutilenei, ca solvent și, de asemenea, ca materie primă pentru producerea unor reactivi de flotație și acceleratori de vulcanizare în industria cauciucului.
În industrie, alcoolul izobutilic este produs din monoxid de carbon CO și hidrogen H2, similar sintezei metanolului. Mecanismul de reacție constă din următoarele transformări:
Deshidratarea alcoolului izobutilic la izobutilenă este o reacție catalitică. Eliminarea apei din moleculele de alcool izobutilic are loc la 370 °C și o presiune de 3-4 ati. Vaporii de alcool sunt trecuți peste un catalizator - alumină purificată (oxid de aluminiu activ).
Una dintre cele comune scheme tehnologice producerea de izobutilenă prin deshidratarea alcoolului izobutilic este prezentată mai jos.
Esterificarea ulterioară a izobutilenei cu alcool etilic produce un aditiv care conține oxigen la benzină - etil terț-butil eter ecologic (ETBE), care are un număr octanic de 112 puncte (metoda de cercetare).
Etil terț-butil eter ETBE este un produs al sintezei izobutilenei cu etanol:
Schema tehnologică este foarte simplă: componentele materiei prime, încălzite într-un schimbător de căldură, trec printr-un reactor, de unde se îndepărtează căldura în exces (reacția este foarte exotermă) și sunt separate în două coloane.
În prima coloană de distilare, n-butanul și butilenele sunt separate din amestecul de reacție, care sunt apoi utilizate pentru alchilare (izomerizare), iar în a doua, ETBE gata preparat este separat de sus și excesul de metanol de jos, care se întoarce în amestecul brut.
Catalizatorul este o rășină schimbătoare de ioni (schimbătoare de cationi sulfonici), gradul de conversie este de 94% (pentru izobutilenă), puritatea ETBE rezultată este de 99%.
Pentru 1 tonă de ETBE se consumă 360 kg etanol (alcool etilic 100%) și 690 kg izobutilenă 100%.
Orez. Schema de obținere a ETBE:
1 - reactor; 2, 3 - coloane de distilare; Curente: I - izobutilenă; II - etanol; III - butan și butilene; IV - ETBE; V - reciclarea etanolului.
Puterea calorică a ETBE este mai mică decât cea a benzinei ETBE sunt utilizați ca aditivi cu octan ridicat la benzină, crescând DNP-ul lor și îmbunătățind distribuția cifrei octanice între fracțiile cu punct de fierbere scăzut ale benzinei reformate catalitic. Efectul optim se realizează prin adăugarea amestecului ETBE 11% la benzină de bază 89-90% cu OC și /OC = 85/91, după care se obține benzină AI-93, dar puterea calorică a acesteia scade de la 42,70 MJ/kg (fără aditiv). ) până la 41,95 MJ/kg.
Acidul acetic este un compus organic cu formula moleculară CH3COOH și este un precursor pentru fabricarea diferitelor alte substanțe chimice, care deservesc diverse industrii ale utilizatorilor finali, cum ar fi textile, vopsele, cauciuc, materiale plastice și altele. Segmentele sale principale de aplicare includ fabricarea monomerului de acetat de vinil (VAM), acid tereftalic purificat (PTA), anhidridă acetică și solvenți esteri (acetat de etil și acetat de butii).
Competența producătorilor de acid acetic: BP Plc (Marea Britanie), Celanese Corporation (SUA), Eastman Chemical Company (SUA), Daicel Corporation (Japonia), Jiangsu Sofo (Group) Co. Ltd. (China), LyondellBasell Industries NV (Olanda), Shandong Hualu-Hengsheng Chemical Co. Ltd. (China), Shanghai Huayi (Group) Company (China), Yankuang Cathay Coal Chemicals Co. Ltd. (China) și Kingboard Chemical Holdings Ltd. (Hong Kong).
Celanese este unul dintre cei mai mari producători din lume de produse acetil (intermediari chimici, cum ar fi acidul acetic, pentru aproape toate industriile majore); intermediarii acetil reprezintă aproximativ 45% din vânzările totale. Celanese folosește un proces de carbonilare a metanolului (reacția metanolului și a monoxidului de carbon); Catalizatorul utilizat în reacție și produsul rezultat (acid acetic) sunt purificate prin distilare.
În ianuarie 2013, Celanese a primit un brevet american (#7863489) pentru un proces direct și selectiv de producere a etanolului din acid acetic folosind un catalizator de platină/staniu. Brevetul acoperă o metodă pentru producerea selectivă de etanol utilizând reacția în fază de vapori a acidului acetic în timpul hidrogenării pe o compoziție de catalizator pentru a produce etanol. Într-o variantă de realizare a prezentei invenţii, reacţia acidului acetic şi a hidrogenului peste un catalizator platină/staniu susţinut pe silice, grafit, silicat de calciu sau aluminosilicat produce în mod selectiv etanol în fază de vapori la o temperatură de aproximativ 250 °C.
Costul producției de alcool etilic prin acid acetic și avantaje de calitate
Prețul pentru acid acetic, anhidridă acetică, monomer de acetat de vinil în SUA
Prețurile pentru acid acetic, anhidridă acetică, monomer de acetat de vinil în Europa
Prețurile pentru acid acetic, anhidridă acetică, monomer de acetat de vinil în Asia
Se încarcă...
