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工业制无水酒精

工业上制备无水乙醇(酒精浓度≥99.5%)的关键在于突破乙醇与水的共沸点(约95.6%乙醇+4.4%水,沸点78.2℃)。以下是主要方法及其原理和流程:

1. 共沸蒸馏法(夹带剂法)

  • 原理:加入夹带剂(如苯、环己烷或乙二醇),与乙醇和水形成三元共沸物(沸点更低),蒸馏后分层去除水分。
  • 流程
  • 1. 向95%乙醇中加入夹带剂(如环己烷)。

    工业制无水酒精-图1
    (图片来源网络,侵删)

    2. 加热蒸馏,三元共沸物(乙醇-水-环己烷)首先蒸出,冷凝后分层(上层富夹带剂,下层富水)。

    3. 分离下层水层,上层夹带剂回用。

    4. 剩余液体为无水乙醇(纯度99.5%以上)。

    工业制无水酒精-图2
    (图片来源网络,侵删)
  • 优点:技术成熟,适合大规模生产。
  • 缺点:夹带剂可能有毒(如苯),需回收处理,能耗较高。
  • 2. 分子筛吸附法

  • 原理:利用3A型分子筛(孔径约3Å)选择性吸附水分子(直径2.8Å),乙醇分子(直径4.4Å)无法进入。
  • 流程
  • 1. 95%乙醇通过分子筛床层,水被吸附。

    2. 流出液即为无水乙醇。

    3. 分子筛再生:加热至200~300℃脱附水分,循环使用。

    工业制无水酒精-图3
    (图片来源网络,侵删)
  • 优点:环保高效,操作连续,无水乙醇纯度可达99.9%以上。
  • 缺点:需定期更换分子筛,设备投资较高。
  • 3. 膜分离技术(渗透汽化法)

  • 原理:使用亲水性高分子膜(如聚乙烯醇复合膜),水优先透过膜,乙醇被截留。
  • 流程
  • 1. 乙醇溶液通过膜组件,水分子渗透汽化。

    2. 渗透侧抽真空或吹扫气带走水蒸气。

    3. 截留侧得到无水乙醇。

  • 优点:节能、无污染,适合中小规模生产。
  • 缺点:膜成本高,长期稳定性需优化。
  • 4. 化学脱水法

  • 原理:加入脱水剂(如生石灰CaO)与水反应生成固体,再蒸馏。
  • 流程
  • 1. 向乙醇中加入CaO,反应生成Ca(OH)₂。

    2. 过滤去除固体后蒸馏,得到无水乙醇。

  • 优点:操作简单。
  • 缺点:效率低,残留微量Ca²⁺,工业应用较少。
  • 工业应用趋势

  • 主流方法:分子筛吸附法因高效环保成为主流,尤其在新兴工厂中广泛应用。
  • 共沸蒸馏:逐渐被替代,但在某些传统工厂中仍在使用(改用环己烷等低毒夹带剂)。
  • 膜技术:在特定高附加值领域(如制药)应用增多。
  • 质量标准

  • 无水乙醇:纯度≥99.5%(GB/T 678-2002),水分含量≤0.5%。
  • 超纯乙醇:纯度≥99.9%,需结合多级分子筛或特殊精馏。
  • 工业选择方法时需综合考虑成本、规模、环保及产品要求,分子筛吸附和膜分离技术代表未来发展方向。

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