- •1. Литературный обзор
- •1.1 Общая информация о пищевой добавки е 1510 этиловый спирт
- •Химические свойства
- •1. Взаимодействует со щелочными металлами с образованием этилатов (или в общем случае — алкоголятов) и водорода.
- •1.2 Методы производства пищевой добавки е 1510 этиловый спирт
- •Сернокислотная гидратация этилена
- •Недостатками метода являются большой расход серной кислоты, необходимость применения кислотостойкого оборудования и недостаточная селективность процесса.
- •Химическая схема процесса
- •Термодинамика процесса
- •Кинетика процесса
- •1.3 Инновации в производстве пищевой добавки е 1510 этиловый спирт
- •Описание технологической схемы производства этилового спирта методом прямой гидротации этилена
1.2 Методы производства пищевой добавки е 1510 этиловый спирт
Для получения этилового спирта могут быть использованы различные методы:
ферментация (брожение) различных природных продуктов, содержащих в своем составе крахмал или сахар, например, картофель, зерно и др.;
сернокислая жидкостная гидратация этилена (открыт А.М. Бутлеровым,1873 );
прямая гидратация этилена.
В промышленности для технических целей реализуются два последних метода (первый способ сохранился и до сих пор, но он связан с большими затратами пищевого сырья и не может удовлетворить промышленность), из которых предпочтение в настоящее время отдается прямой гидратации.
Сернокислотная гидратация этилена
Этот способ, открытый А.М. Бутлеровым, состоит из следующих четырех стадий:
абсорбция этилена серной кислотой с образованием сернокислотных эфиров;
гидролиз эфиров с образованием спирта;
выделение спирта и его ректификация;
концентрирование серной кислоты;
Взаимодействие между этиленом и серной кислотой состоит из двух этапов: первый – физическое растворение этилена (при 70–90С) в серной кислоте (96–98%) и второй – гомогенное взаимодействие обоих компонентов с образованием алкилсульфатов с их последующим гидролизом:
С2Н4 + Н2SО4 С2Н5ОSО3Н
С2Н4 + С2Н5ОSО3Н (С2Н5)2SО2;
С2Н5ОSО3Н + Н2О С2Н5ОН + Н2SО4;
(С2Н5)2SО2 + 2Н2О 2С2Н5ОН + Н2SО4.
Кроме основных реакций идет образование диэтилового эфира, ацетальдегида, а также наблюдается полимеризация этилена:
(С2Н5)2SО2 + С2Н5ОН С2Н5ОС2Н5 + С2Н5ОSО3Н;
(С2Н5)2SО2 + Н2О С2Н5ОС2Н5 + Н2SО4.
Для подавления этих реакций необходимо при гидролизе удалять образующийся спирт.
Оставшаяся после гидролиза кислота имеет концентрацию 40–50% (до 25 тонн на 1 тонну этанола). Ее используют для получения сульфата аммония или концентрируют, чтобы вернуть на абсорбцию и организовать ее рециркуляцию. В наличии этой отработанной кислоты и необходимости ее утилизации состоит главный недостаток сернокислотной гидратации олефинов, так как необходимы большие капиталовложения на сооружение установок по концентрированию серной кислоты и их эксплуатация. По сернокислому методу из 1 тонны этилена вырабатывается 1,2 тонны спирта-ректификата и около 100 кг этилового эфира. Превращение этилена в спирт достигает 90%
Главным преимуществом сернокислотной гидратации по сравнению с прямой гидратацией является возможность применения неконцентрированной этиленовой фракции, так как её концентрирование связано с большими капитальными и эксплуатационными затратами. Однако метод сернокислотной гидратации имеет и недостатки, среди них можно отметить следующие:
сложная и громоздкая конструкция тарельчатого абсорбера;
малоэффективность однократного экстрагирования полимеров «зеленым маслом»
При принятом методе экстрагирования в экстракт переходит 70 – 75% полимеров. Значит, до 30% полимеров остаётся в раздавленной серной кислоте и проскакивает в аппараты концентрирования, где в условиях высокой температуры взаимодействуют с кислородом серной кислоты с выделением SO2 в атмосферу и соответствующими потерями серной кислоты;
Концентрирование отработанной серной кислоты в аппаратах «Хемико»
Эта часть технологического процесса является самым слабым звеном во всё методе сернокислотной гидратации. Во-первых, концентрировать серную кислоту удаётся лишь до 88 – 90%, а во-вторых, такой процесс концентрирования из-за высокой температуры топочных газов приводит к ощутимым потерям серной кислоты от раскисления, сопровождающегося выбросом вредного диоксида серы в атмосферу.