在常温、常压下,乙醇是易燃、易挥发的无色透明液体,有特殊香味,具刺激性。熔点-114.14℃,沸点78.24℃,密度0.7893克/厘米3(20℃),气体密度1.59千克/米3。高度易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物,能与水、氯仿、乙醚、甲醇、丙酮及其他多数有机溶剂混溶。
发现最早、用途最广的饱和一元脂肪醇。又称酒精。分子式CH3CH2OH。
在常温、常压下,乙醇是易燃、易挥发的无色透明液体,有特殊香味,具刺激性。熔点-114.14℃,沸点78.24℃,密度0.7893克/厘米3(20℃),气体密度1.59千克/米3。高度易燃,其蒸气能与空气形成爆炸性混合物,能与水、氯仿、乙醚、甲醇、丙酮及其他多数有机溶剂混溶。
乙醇的生产是在酿酒基础上发展起来的。远在上古时代人们已能将含淀粉物质发酵制酒。12世纪在蒸馏葡萄酒时,第一次从酒中分离出酒精。20世纪30年代以前,发酵法是乙醇的唯一工业生产方法。随着石油化工的迅速发展,合成法乙醇的产量越来越大。但合成法乙醇中夹杂的异构高碳醇,对人的高级神经中枢有麻痹作用,不适宜用作饮料、食品、医药及香料等。因此,即使在石油化工发达的国家,发酵法乙醇仍然占有一定的比例。
乙醇生产方法分为发酵法和合成法。发酵法包括粮食发酵法、木材水解法等;合成法有亚硫酸法、乙烯水合法、乙醛加氢法、合成气羰基合成法等。其中工业生产方法主要是以糖类、淀粉和纤维素等碳水化合物为原料的发酵法和以乙烯为原料的水合法。
发酵法主要有淀粉质原料发酵乙醇、糖蜜原料发酵乙醇等。
①淀粉质原料发酵乙醇,将富含淀粉的农产品(如谷类、薯类等或野生植物果实)经水洗、粉碎后,进行加压蒸煮,使淀粉糊化,再加入适量的水,冷却至60℃左右加入淀粉酶,使淀粉依次水解为麦芽糖和葡萄糖,然后加入酵母菌进行发酵制得乙醇。其化学反应式为:
C6H12O6→2CH2CH2OH+2CO2
发酵液中乙醇约为6%~10%(质量百分数),并含有其他一些有机杂质,经精馏可得95%(质量百分数)的工业乙醇。
②糖蜜原料发酵乙醇,以制糖厂的废糖蜜为原料,经过稀释、酸化和加热灭菌处理后,加入硫酸铵、磷酸盐、镁盐等酶的营养盐及酵母菌,发酵生成乙醇。
此外,造纸厂的亚硫酸盐纸浆废液中含有六碳糖,可在酵母作用下发酵成乙醇,主要产品为工业用乙醇。以含纤维素的木屑、植物茎秆等为原料时,需用盐酸或硫酸加压、加热预处理,使纤维素水解为葡萄糖,中和后再用酵母菌发酵生成乙醇。
以乙烯和水为原料,通过加成反应制取乙醇。分为间接水合法和直接水合法两种。
①间接水合法,又称硫酸酯法,反应分两步进行。先将95%~98%的硫酸和50%~60%的乙烯按2∶1(重量比)在塔式反应器中发生反应,在温度为60~80℃、压力为0.78~1.96兆帕条件下生成硫酸酯。第二步是在水解塔中,温度为80~100℃、压力为0.2~0.29兆帕条件下将硫酸酯水解而得乙醇,同时生成副产物乙醚。间接水合法可用低纯度的乙烯做原料,反应条件较缓和,乙烯转化率高,但设备腐蚀严重,生产流程长。
②直接水合法,由乙烯和水在磷酸催化剂存在下高温加压水合制得乙醇。此法流程简单、腐蚀性小,不需特殊钢材,副产乙醚量少,但要求乙烯纯度高,耗电量大。
无论用发酵法还是乙烯水合法,制得的乙醇通常都是乙醇和水的共沸物,即浓度为95%的工业乙醇。为获得无水乙醇,可用下列方法进一步脱水:①用生石灰处理工业乙醇,使水转变成氢氧化钙,然后蒸出乙醇,再用金属钠干燥,这是最老的方法。②共沸精馏脱水,是现工业上常用的方法。③用离子交换剂或分子筛脱水,然后再精馏。
乙醇是重要的工业溶剂,广泛用于医药、涂料、化妆品、油脂等工业。同时,也是重要的有机化工原料,可用来制取乙醛、乙醚、乙酸乙酯、乙胺等化工原料。也可用作清洗剂、萃取剂和抗冻剂。医疗上常用体积分数为70%~75%的乙醇作消毒剂。经过专门精制的乙醇也可用于制造饮料。乙醇可以单独使用或调入汽油作为车用燃料,以改善油品的性能和质量,降低污染物的排放。