【《乙醇-正丙醇的性质及其生产工艺分析》2500字】

乙醇-正丙醇的性质及其生产工艺分析1.1研究背景目前我国生产的燃料乙醇主要原料是玉米(50%以上)，其次是土豆)23%，剩下的是高粱、小麦、糖蜜等。乙醇除了燃料以外还有很多用途，例如，可以作为有机合成的原料；各种各样化合物结晶溶剂；洗涤剂；萃取剂；食用酒精可以和白酒混合；用作粘接剂；硝基涂装、清漆、化妆品、油墨、清漆等溶剂。制造杀虫剂、药物、橡胶、塑料、人造纤维、洗涤剂等的原料。也可以作为防冻剂和消毒剂使用。最近的研究表明，调查分析了医院使用的75％乙醇的污染情况。根据标准检测细菌总数，并使用VITEK-2自动细菌识别设备进行细菌识别。丙醛通过乙烯基羰基化合成，然后被还原。最近来，国内外正丙醇的消费量速度增加。2010年，世界正丙醇产量约为270,000吨，其中美国约占55％，其余主要集中在德国，中国，台湾省，南非和其他国家和地区[5]。1.2乙醇-正丙醇性质图1.1乙醇的分子结构图1.2正丙醇的分子结构1.2.1乙醇分子式（C2H6O）有机化合物，俗称酒精。乙醇在常温常压下是一种易燃、易挥发的无色透明液体，低毒性;具有特殊香味，并略带刺激；微甘，并伴有刺激的辛辣滋味。易燃，其蒸气能与空气形成爆炸性混合物，能与水以任意比互溶。纯乙醇是无色透明的液体，有特殊香味，易挥发[2]。乙醇的物理性质主要与线性低碳醇的性质有关。乙醇用途：乙醇的用途很广，医疗上作用消毒剂等，在国防化工、食品工业、工农业生产中都有广泛的用途。可用乙醇制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等[6]。1.2.3正丙醇正丙醇（C3H7OH）一种无色液体，有像乙醇气味的无色透明液体，溶于水、乙醇、乙醚。作为中间体，主要用于制造正丙胺，丙酯，丙酰胺等[5]

。正丙醇用途：正丙醇的衍生物，特别是二正丙胺在医药、农药生产中有许多应用[8]。主要用作溶剂，例如大量的油墨，它也可以代替低沸点乙醇作为溶剂，并且在用于薄膜印刷和染色塑料的聚酰胺油墨的溶剂中具有特殊作用。在日常用途中，丙醇可作化学溶剂，或作清洁物品用[9]。1.2表乙醇-正丙醇物化性质项目分子量g/mol沸点℃熔点℃相对密度g/cm3临界压力Mpa乙醇46.0778.2-114.30.8166.38正丙醇60.1091.1-1270.8035.171.3乙醇-正丙醇生产工艺1.3.1乙醇生产方法随着石化工业的快速发展，合成乙醇的生产正在增加。但合成法乙醇中夹杂的异构高碳醇，对人的高级作用，不适宜用作饮料、食品、医药及香料等。因此，即使在石化工业发达的国家，发酵乙醇仍占一定比例。1发酵法该法通常采用淀粉、纤维素、农产品、林产品、农业副产及野生植物为原料，经水解(即糖化)发酵，使双糖、多糖转化为单糖，并进一步转化为乙醇。图1.1淀粉精馏工艺流程图在洗涤和压碎富含淀粉的农产品后，例如谷物，土豆等。或野生植物的果实，在压力下进行熟化以使淀粉糊化，然后加入适量的水，冷却至约60吨，加入淀粉酶并依次水解淀粉，麦芽糖和葡萄糖。然后加入酶促母亲细菌进行发酵，以产生乙醇。2合成法水合法以乙烯和水为原料，通过加成反应制取。有间接水合法和直接水合法两种。间接水合法这涉及使乙烯与浓硫酸反应生成烷基硫酸盐中间体，然后水解以获得醇。该方法具有高的单程乙烯转化率，并且可以使用低浓度的乙烯原料。反应条件相对温和，但产物的分离和纯化困难，使用了大量的硫酸，对设备有很强的腐蚀作用，然后将所用的稀酸浓缩成水蒸气消耗量大。浓缩后只有一部分可以重复使用，仍然有大量的废酸需要处理。（2）直接水合法直接水合法是乙烯与水经过催化水合生产乙醇的方法。直接水合法所需乙烯的浓度，原则上是浓度增加，对反应更有利。如用聚合级的乙烯作原料当然非常好，但从经济角度考虑，一般均采用85%的乙烯作原料。原料气中的乙炔的去除非常重要因为微量乙炔的存在会生成乙醛。HC=CH十H2OCH3CHO而乙醛可生产巴豆醛。2CH3CHO-H2CCHCH2CHO+H20痕量巴豆醛也会影响乙醇的产量和质量。因此，在生产过程中应严格控制乙醛的生产，精馏得到的乙醇纯度只能达到95.5％，是乙醇与水的共沸混合物。生产无水乙醇的工业方法是加入一定量的95.6％乙醇苯，最后得到沸点为78.3°C的无水乙醇。图1.2无水乙醇制备的装置图表1-1发酵法与水合法技术经济比较结果生产方法发酵法水合法谷物发酵木材发酵劳动生产率1005205400产品成本10045201.3.2正丙醇生产方法目前，全球正丁醇有5种以上的正丁醇生产技术，最常见的技术为前3种，国内现有的正丁醇生产技术为前2种1.乙烯基羰基合成丙醛、丙醛催化加氢制备正丙醇;2.烯丙醇加氢生产1,4丁二醇副产正丙醇;3.正丙醇的丙烯的直接水合生成副产物;4.环氧丙烷加氢法;5.从低级烷烃的氧化物中分离法；1.乙烯羰基合成法该方法以乙烯，合成气和氢气为原料，通过低压羰基化工艺生产丙醛，然后通过气相加氢工艺生产正丙醇。工艺流程短，功耗低，设备成本低，运行控制稳定可靠，三废少。2.烯丙醇加氢法从烯丙醇开始，用甲醛生成4-羟基丁基醛，然后氢化生成1，4-丁二醇。该方法具有低投资、低能耗、可循环利用的催化剂、安全反应、副产物高利用价值(正丙醇、2-甲基-1、3-丙二醇)等优点，这是一种非常有前途的推广应用方法。缺点是容量小。3.从异丙醇副产物中回收法当通过丙烯直接水合制备异丙醇时，副产物为正丙醇，从中回收正丙醇。通过该方法获得的正丙醇副产物的生产率非常低。1.4生产技术的发展趋势2020年1-9月，中国出口未改性乙醇25.42万吨，为至少10年来最高。预计2020年消毒需求将增加，世界非燃料乙醇需求将增高8%。中国是非燃料乙醇的主要生产国家，到2021年在世界范围内恢复生产，有出口优势的趋势。2020年，中国乙醇出口国将达到87个。国家发改委制定了2021年粮食进口关税配额申请和分配细则，其中2021年玉米进口配额与去年持平，玉米进口配额720万吨，其中60%为国有贸易配额。2019年，中国正丙醇市场总生产能力为14.2万吨。乙烯基羰基化生产正丙醇是我国最重要的生产技术，占我国总生产能力的84.5%。烯丙醇加氢法生产能力1.5万吨，占国内生产总值的10%。从2019年-2020年7月，正丙醇价格快速上降。从最初的9000元/吨上涨到现在的1.15万元/吨。目前，国内市场需求高达20.5W吨，但生产能力仅为13.5W吨。在美国的254.4%-267.4%的实施，意味着在美国的正丙醇的价格高达35，000吨。从美国进口的约6W吨不复存在，国内差距高达35%。