Главная -> Калейдоскоп -> Выпуск 25 ->

Как производят синтетический спирт

Этиловый спирт необходим. Ведь его используют в медицине и парфюмерии, в производстве взрывчатых веществ, лаков, красок и так далее. Издавна этиловый спирт получали из зерна, картофеля, патоки и прочих пищевых продуктов, содержащих крахмал или сахар. Этот сахар сбраживается с помощью дрожжей и превращается в этиловый спирт и углекислоту. Миллионы тонн зерна и картофеля превращались ежегодно в шины и галоши. Необходимость экономить эти продукты и привела к созданию промышленностью синтетического этилового спирта. Он в 2—3 раза дешевле, чем спирт пищевого происхождения, потому что дешево сырье — газы нефтеперерабатывающих заводов — и малы затраты труда (примерно в 20 раз меньше, чем при производстве спирта из картофеля). Однако технология производства синтетического этилового спирта сложна. О ней-то мы и расскажем.

Структура этилового спирта - C2H5OH

Основа производства — реакция прямой гидратации этилена. Она протекает при давлении около 80 атмосфер и температуре около 300°С в присутствии катализатора — фосфорной кислоты, нанесенной на твердый носитель. Можно, однако, использовать другой способ гидратации этилена — сернокислый. В этом случае при помощи химических насосов этилен пропускают через крепкую, 98%-ную серную кислоту. Образуется этилсерная кислота. Если ее смешать с водой и подогреть, то она разрушится — образуется этиловый спирт и разбавленная водой серная кислота. Эту слабую кислоту укрепляют, то есть выпаривают из нее воду. В этом как раз и заключается слабое место сернокислотного метода. Поэтому применяют главным образом первый метод — прямой гидратации.

В чистом виде этилен не встречается. Правда, в небольшом количестве он присутствует в газах коксовых печей, но извлечь его оттуда нелегко. Поэтому в промышленности этилен получают пиролизом нефтяных углеводородов (либо газов крекинга нефти, либо попутных газов при добыче нефти). Пиролиз — это термический процесс расщепления углеводородов. В образовавшейся смеси газов интересующего нас этилена до 30%, примерно 30% метана и около 15% водорода. Проводят пиролиз в трубчатых печах, обычно в смеси с водяным паром.

Следующая и, пожалуй, самая трудная задача — разделение газов пиролиза и извлечение из смеси этилена в чистом виде. Эту операцию можно вести по-разному. Расскажем о применяемом на наших заводах синтеза спирта абсорбционно-ректификационном способе разделения газов. Сначала в колонне из пиролизных газов выделяются легкие газы — водород и метан. Для этого в колонну сверху специальные герметичные химически стойкие насосы подают абсорбент — жидкость, поглощающую все газы, кроме этих двух. В колонне из абсорбента отгоняют этан и этилен, в следующей колонне смесь этих продуктов разделяют и получают целевой продукт — этилен. В следующей колонне из абсорбента отгоняют пропан и пропилен, и очищенный абсорбент возвращают вновь в первую колонну.

Химический насос в центробежном исполнении

Теперь очередь основной операции — гидратации этилена. Если посмотреть на схему реакции, то задача кажется элементарно простой: нужно лишь соединить молекулу этилена с молекулой воды и получить молекулу спирта. Но чтобы осуществить эту реакцию технологически, необходимо выполнить ряд условий. Первое: этилен нужен достаточно чистый, а концентрация его должна быть не ниже 99%. Второе: нужен эффективный катализатор, например фосфорная кислота, нанесенная на силикагель. Третье: давление в реакторе-гидрататоре должно быть около 80 атмосфер, и, значит, нужен мощный компрессор. Наконец, четвертое условие: реакция идет при температуре около 300°С, следовательно, воду нужно превратить в перегретый пар. В промышленных условиях это означает потребность в ТЭЦ. Но даже если выполнить все эти условия, то и тогда лишь 3—5% этилена вступает в реакцию с парами воды. Не прореагировавший этилен приходится вновь пропускать с парами воды через катализатор.

В заключение — одно предупреждение. Хотя можно получить синтетический этиловый спирт, практически не отличающийся от спирта из пищевого сырья, это не означает, что синтезспирт можно употреблять для приготовления винно-водочных изделий. Это, кстати, запрещено. Но ведь вовсе не для этой цели производят синтез-спирт...

По материалам сайта www.oktb-kristall.ru

Опубликовано 05.11.2010

  

Рейтинг@Mail.ru