В настоящее время многие люди умеют создавать метанол даже своими руками в домашних условиях. В том числе занимаются приготовлением спирта из опилок. Именно производство спирта из опилок считается самым простым и экономичным из всех других известных на сегодняшний день способов. При этом сложным и трудоемким он кажется лишь на первый взгляд. На самом деле повторить это процесс будет достаточно просто даже новичку. Главное, знать все основные принципы изготовления метилового спирта, а также учитывать некоторые хитрости процедуры, которые раскрывают всем желающим профессионалы. Стандартная технология по производству обсуждаемого химического вещества дома обычно состоит сразу из нескольких основных этапов. Для начала получается солод из зерновых культур, затем из слегка подпорченного картофеля варится клейстер, в результате чего происходит обработка крахмала.

Следующий этап - брожение. На нем к заранее подготовленной смеси уже добавляются дрожжи. Чем выше температура окружающей среды, тем быстрее удастся преодолеть обсуждаемый этап. Но он способен самостоятельно завершиться даже при обычных естественных условиях. Конечно, в том случае, если были выбраны качественные дрожжи. Предпоследний этап называется "перегонка". Его можно назвать самым трудоемким и продолжительным. Для данного этапа всегда требуется специальный аппарат, который, кстати, современные умельцы легко изготавливают своими руками. И, наконец, остается лишь очистка. Эта самый последний этап производства спирта в домашних условиях. Продукт практически готов, вот только ему не достает желаемой прозрачности. Добиться ее удастся при помощи самой обычной марганцовки, с которой жидкость настаивается в течении 24 часов. В завершение останется лишь профильтровать продукт.

Так как в последнее время количество ископаемого сырья, которое подходит для производства спирта в домашних условиях, стало постепенно снижаться, то появилась необходимость найти новые варианты. Как известно, появляется нехватка зерна, поэтому потребовалось отыскать ему достойную альтернативу. И она была быстро найдена - это древесные опилки. Данное сырье на сегодняшний день является максимально доступным для всех желающих. Найти его не составляет никакого труда. И, что не менее важно, древесные опилки стоят недорого. А в некоторых случаях их и вовсе удается найти совершенно бесплатно. Неудивительно, что обсуждаемое сырье пользуется огромной популярностью среди всех, кто занимается производством спирта в домашних условиях. Правда, изготовление данного вещества требует от человека определенных навыков, а также приобретения некоторого дополнительного оборудования.

В первую очередь потребуется заготовить древесные опилки. Например, 1 килограмм исходного продукта. Очень важно, чтобы опилки были тщательно измельчены. Их потребуется хорошенько просушить, прежде чем приступить к производству метанола. Лучше всего отказаться от использования для этой цели духового шкафа и других аналогичных вариантов. Достаточно будет высыпать опилки тонким слоем на чистую газету в темном хорошо проветриваемом помещении и оставить в таком виде на несколько дней. Конечно же, в сырье также не должно быть были, каких-либо примесей и грязи. Специалисты отмечают, что лучше всего для данного процесса подходят именно опилки лиственных пород. А вот сырье от хвойных лучше не использовать.

Через холодильник, в котором будет осуществляться возгонка и электролит, в качестве которого отлично подойдет серная кислота, тщательно просушенные опилки отправляются в удобную колбу или другую аналогичную емкость. Они должны заполнить ее на 2/3 от общего объема. Далее потребуется нагреть массу до 150 градусов. Готовая жидкость обычно имеет легкий голубоватый оттенок. Конечно, не стоит забывать и об использовании качественного катализатора. Например, можно применить оксид алюминия - части корунда. Заливать очередную порцию в используемый сосуд можно сразу после того, как жидкость в нем приобретет черный цвет. Очень важно защитить свои органы дыхания респиратором или специальной маской. Лучше всего также подумать о прочных перчатках. Помещение, в котором изготавливается спирт из опилок, должно быть просторным и тщательно проветриваемый. На кухне этого делать не стоит, так как вокруг находятся продукты.

Готовое вещество может использоваться в качестве топлива и для каких-либо других аналогичных целей. А вот употреблять получившийся спирт внутрь и использовать для дальнейшего приготовления из него алкогольных напитков не рекомендуется. Всего из одного килограмма просушенных опилок можно получить приблизительно пол литра (чуть меньше) готового метанола.

Вы в лесу... Вокруг теснятся толстые и тонкие стволы деревьев. Для химика все они состоят из одного и того же материала - древесины, основной частью которой является органическое вещество - клетчатка (C 6 H 10 O 5) х. Клетчатка образует стенки клеток растений, т. е. их механический скелет; довольно чистую мы её имеем в волокнах хлопчатой бумаги и льна; в деревьях она встречается всегда вместе с другими веществами, чаще всего с лигнином, почти такого же химического состава, но обладающего иными свойствами. Элементарная формула клетчатки C 6 H 10 O 5 совпадает с формулой крахмала, свекловичный сахар имеет формулу C 12 H 2 2O 11 . Отношение числа атомов водорода к числу атомов кислорода в этих формулах такое же, как и в воде: 2:1. Поэтому эти и им подобные вещества в 1844 г. были названы «углеводами», т. е. веществами, как бы (но не на самом деле) состоящими из углерода и воды.

Углевод клетчатка имеет большой молекулярный вес. Молекулы её представляют длинные цепи, составленные из отдельных звеньев. В отличие от белых зёрен крахмала, клетчатка представляет прочные нити и волокна. Это объясняется различным, теперь точно установленным, структурным строением молекул крахмала и клетчатки. Чистая клетчатка в технике зовётся целлюлозой.

В 1811 г. академик Кирхгоф сделал важное открытие. Он взял обыкновенный крахмал, полученный из картофеля, и подействовал на него разбавленной серной кислотой. Под действием H 2 SO 4 произошёл гидролиз крахмала и он превратился в сахар:

Эта реакция имела важное практическое значение. На ней основано крахмало-паточное производство.

Но ведь клетчатка имеет ту же самую эмпирическую формулу, что и крахмал! Значит, из неё тоже можно получить сахар.

Действительно, в 1819 г. было впервые осуществлено и осахаривание клетчатки с помощью разбавленной серной кислоты. Для этих целей можно применять и концентрированную кислоту; русский химик Фогель в 1822 г. получил сахар из обычной бумаги, действуя на неё 87-процентным раствором H 2 SO 4 .

В конце XIX в. получение сахара и спирта из дерева стало интересовать уже и инженеров-практиков. В настоящее время спирт из целлюлозы получают в заводских масштабах. Способ, открытый в пробирке учёного, стад осуществляться в больших стальных аппаратах инженера.

Посетим гидролизный завод... В огромные варочные котлы (перколяторы) загружают опилки, стружки или щепу. Это - отходы лесопильных или деревообрабатывающих предприятий. Раньше эти ценные отходы сжигались или просто выбрасывались на свалку. Через перколяторы непрерывным током проходит слабый (0,2-0,6%) раствор минеральной кислоты (чаще всего серной). Долго держать одну и ту же кислоту в аппарате нельзя: содержащийся в ней сахар, полученный из древесины, легко разрушается. В перколяторах давление 8-10 ат, а температура 170-185°. При этих условиях гидролиз целлюлозы идёт значительно лучше, чем при обычных условиях, когда процесс весьма затруднителен. Из перколяторов получают раствор, содержащий около 4% сахара. Выход сахаристых веществ при гидролизе достигает 85 % от теоретически возможного (по уравнению реакции).

Рис. 8. Наглядная схема получения гидролизного спирта из древесины.

Для Советского Союза, имеющего необозримые лесные массивы и неуклонно развивающего промышленность синтетического каучука, получение спирта из древесины представляет особый интерес. Ещё в 1934 г. XVII съезд ВКП(б) постановил всемерно развивать производство спирта из опилок и отходов бумажной промышленности. Первые советские гидролизно-спиртовые заводы начали регулярно работать с 1938 г. За годы второй и третьей пятилеток у нас были построены и пущены заводы по выработке гидролизного спирта - спирта из древесины. Этот спирт в настоящее время всё в больших количествах перерабатывается в синтетический каучук. Это - спирт из непищевого сырья. Каждый миллион литров гидролизного этилового спирта освобождает для питания около 3 тыс. тонн хлеба или 10 тыс. тонн картофеля и, следовательно, около 600 га посевной площади. Для получения этого количества гидролизного спирта нужно 10 тыс. тонн опилок с 45-процентной влажностью, что может дать за год работы один лесопильный завод средней производительности.

Опилки – ценное сырье для производства различных спиртов, которые можно использовать в качестве горючего .

На таком биотопливе могут работать:

автомобильные и мотоциклетные бензиновые двигатели;
электрогенераторы;
хозяйственная бензиновая техника.

Основная проблема , которую приходится преодолевать при изготовлении биотоплива из опилок – это гидролиз, то есть превращение целлюлозы в глюкозу.

Основа у целлюлозы и глюкозы одна – углеводороды. Но для превращения одного вещества в другое необходимы различные физические и химические процессы.

Основные технологии для преобразования опилок в глюкозу можно поделить на два типа:

промышленные , требующие сложного оборудования и дорогих ингредиентов;
домашние , не требующие какого-то сложного оборудования.

Вне зависимости от способа гидролиза, опилки необходимо максимально измельчить. Для этого применяют различные дробилки.

Чем меньше размер опилок, тем более эффективным будет разложение древесины на сахар и другие компоненты.

Найти более подробную информацию об оборудовании для измельчения опилок вы сможете здесь: . Никакой другой подготовки опилки не требуют.

Промышленный способ

Опилки засыпают в вертикальный бункер, затем заливают раствором серной кислоты (40 %) в соотношении 1:1 по массе и, закрыв герметично, нагревают до температуры 200–250 градусов.

В таком состоянии опилки держат 60–80 минут, постоянно перемешивая.

За это время проходит процесс гидролиза и целлюлоза, впитывая воду, распадается на глюкозу и другие составляющие.

Полученное в результате этой операции вещество процеживают , получая смесь раствора глюкозы с серной кислотой.

Очищенную жидкость сливают в отдельную емкость и смешивают с раствором мела, который нейтрализует кислоту .

Затем все отфильтровывают и получают:

ядовитые отходы;
раствор глюкозы.

Недостаток этого метода в:

высоких требованиях к материалу, из которого изготовлено оборудование;
больших расходах на регенерацию кислоты,

поэтому широкого распространения он не получил.

Существует и менее затратный метод , в котором используют раствор серной кислоты крепостью 0,5–1 %.

Однако для эффективного гидролиза необходимы:

высокое давления (10–15 атмосфер);
нагрев до 160–190 градусов.

Время протекания процесса 70–90 минут.

Оборудование для такого процесса можно изготовить из менее дорогих материалов, ведь столь разбавленный раствор кислоты менее агрессивен, чем тот, который применяют в описанном выше методе.

А давление в 15 атмосфер не является опасным даже для обычного химического оборудования, ведь многие процессы также проходят при высоком давлении.

Для обоих методов применяют стальные, герметично закрывающиеся емкости объемом до 70 м³, выложенные изнутри кислотоупорным кирпичом или плиткой.

Такая футеровка защищает металл от контакта с кислотой.

Нагревают содержимое емкостей, подавая в них раскаленный пар.

Сверху устанавливают спускной клапан, который настраивают на необходимое давление. Поэтому излишки пара выходят в атмосферу. Остальной пар создает необходимое давление.

В обоих методах задействован один и тот же химический процесс . Под воздействием серной кислоты целлюлоза (C6H10O5)n впитывает воду H2O и превращается в глюкозу nC6H12O6, то есть смесь различных сахаров.

После очистки эту глюкозу используют не только для получения биотоплива, но и для производства:

питьевого и технического спирта;
сахара;
метанола.

Оба метода позволяют перерабатывать древесину любых пород, поэтому являются универсальными.

В качестве побочного продукта переработки опилок в спирт получают лигнин – вещество, склеивающее:

пеллеты;
брикеты.

Поэтому лигнин можно продавать предприятиям и предпринимателям, которые занимаются производством пеллет и брикетов из отходов древесины.

Еще один побочный продукт гидролиза – фурфурол. Это маслянистая жидкость, эффективный антисептик для обработки древесины.

Фурфурол также применяют для:

очистки нефти;
очистки растительного масла;
производства пластмасс;
создания противогрибковых лекарств.

В процессе обработки опилок кислотой выделяются ядовитые газы , поэтому:

все оборудование необходимо монтировать в проветриваемом цеху;
работники должны надевать защитные очки и респираторы.

Выход глюкозы по массе составляет 40–60 % от веса опилок, но с учетом большого количества воды и примесей вес продукта в несколько раз больше исходного веса сырья .

Лишняя вода будет удалена в процессе перегонки.

Кроме лигнина побочными продуктами обоих процессов являются:

алебастр;
скипидар,

которые можно продать, получив какую-то прибыль.

Очистка раствора глюкозы

Очистку проводят в несколько этапов:

Механическая очистка с помощью сепаратора удаляет из раствора лигнин.
Обработка меловым молоком нейтрализует кислоту.
Отстаивание разделяет продукт на жидкий раствор глюкозы и карбонаты, которые затем используют для получения алебастра.

Вот описан технологический цикл переработки древесины на гидролизном заводе в городе Тавда (Свердловская Область).

Домашний способ

Этот способ проще, но занимает в среднем 2 года. Опилки насыпают большой кучей и обильно поливают водой, после чего:

накрывают чем-нибудь;
оставляют преть.

Температура внутри кучи поднимается и начинается процесс гидролиза, в результате которого целлюлоза превращается в глюкозу , которую можно использовать для брожения.

Минус этого метода в том, что при низкой температуре активность процесса гидролиза снижается, а при отрицательной полностью прекращается.

Поэтому такой метод эффективен лишь в теплых регионах.

Кроме того, велика вероятность перерождения процесса гидролиза в гниение , из-за чего получится не глюкоза, а ил, а вся целлюлоза превратится в:

углекислый газ;
небольшое количество метана.

Иногда в домах строят установки, подобные промышленным. Их изготавливают из нержавеющей стали, которая без последствий выдерживает воздействие слабого раствора серной кислоты.

Нагревают содержимое таких аппаратов с помощью:

открытого огня (костер);
змеевика из нержавеющей стали с циркулирующим по нему раскаленным воздухом или паром.

Закачивая в емкость пар или воздух и отслеживая показания манометра, регулируют давление в емкости. Процесс гидролиза начинается при давлении в 5 атмосфер, но наиболее эффективно протекает при давлении 7–10 атмосфер .

Затем так же, как и при промышленном производстве:

очищают раствор от лигнина;
обрабатывают с помощью раствора мела.

После этого раствор глюкозы отстаивают и сбраживают с добавлением дрожжей.

Брожение и перегонка

Для брожения в раствор глюкозы добавляют обычные дрожжи, которые активизируют процесс брожения.

Эту технологию используют как на предприятиях, так и при получении спирта из опилок в домашних условиях.

Время брожения 5–15 дней , в зависимости от:

температуры воздуха;
породы древесины.

Процесс брожения контролируют по количеству образования пузырьков углекислого газа.

Во время брожения происходит такой химический процесс – глюкоза nC6H12O6 распадается на:

углекислый газ (2CO2);
спирт (2C2H5OH).

После окончания брожения материал подвергают перегонке – нагреву до температуры 70–80 градусов и охлаждению отходящего пара.

При такой температуре из раствора испаряются:

спирты;
эфиры,

а вода и водорастворимые примеси остаются.

охлаждения пара;
конденсации спирта

используют змеевик, погруженный в холодную воду или охлаждаемый холодным воздухом.

Для увеличения крепости готового продукта его перегоняют еще 2–4 раза, постепенно снижая температуру до значения 50–55 градусов.

Крепость полученного продукта определяют с помощью спиртометра, который оценивает удельную плотность вещества.

В качестве биотоплива можно использовать продукт перегонки с крепостью не менее 80 % . В менее крепком продукте слишком много воды, поэтому техника будет работать на нем неэффективно.

Хотя спирт, полученный из опилок, очень похож на самогон, его нельзя использовать для питья из-за большого содержания метанола, который является сильным ядом. Кроме того, большое количество сивушных масел портит вкус готового продукта.

Чтобы очистить от метанола, необходимо:

первую перегонку проводить при температуре 60 градусов;
слить первые 10 % полученного продукта.

После перегонки остаются:

тяжелые фракции скипидара ;
дрожжевая масса , которую можно использовать как для сбраживания следующей партии глюкозы, так и для получения кормовых дрожжей.

Они более питательны и полезны, чем зерно любых злаковых культур, поэтому их охотно покупают фермерские хозяйства, разводящие крупный и мелкий скот.

Применение биотоплива

По сравнению с бензином у биотоплива (спирта, полученного из переработанных отходов) есть как преимущества, так и недостатки.

Вот основные преимущества:

высокое (105–113) октановое число;
меньшая температура горения;
отсутствие серы;
меньшая цена.

Благодаря высокому октановому числу можно увеличить степень сжатия , повысив мощность и экономичность мотора.

Меньшая температура сгорания:

увеличивает срок службы клапанов и поршней;
снижает нагрев двигателя в режиме максимальной мощности.

Благодаря отсутствию серы, биотопливо не загрязняет воздух и не сокращает срок службы моторного масла , ведь оксид серы окисляет масло, ухудшая его характеристики и снижая ресурс.

Благодаря значительно менее высокой цене (если не считать акцизы), биотопливо серьезно экономит семейный бюджет.

Есть у биотоплива и недостатки:

агрессивность по отношению к резиновым деталям;
низкое массовое соотношение топливо/воздух (1:9);
слабая испаряемость.

Биотопливо повреждает резиновые уплотнители , поэтому во время переделки мотора для работы на спирту все резиновые уплотнители меняют на полиуретановые детали.

Из-за меньшего соотношения топливо-воздух для нормальной работы на биотопливе необходима перенастройка топливной системы, то есть установка жиклеров большего сечения в карбюратор или перепрошивка контроллера инжектора.

Из-за слабой испаряемости затруднен пуск холодного двигателя при температуре ниже плюс 10 градусов.

Чтобы решить эту проблему, биотопливо разбавляют бензином в соотношении 7:1 или 8:1.

Для работы на смеси бензина и биотоплива в соотношении 1:1 никакой переделки двигателя не требуется.

Если же спирта будет больше, то желательно:

заменить все резиновые уплотнители на полиуретановые;
прошлифовать головку блока цилиндров.

Шлифовка необходима для увеличения степени сжатия, что позволит реализовать более высокое октановое число . Без такой переделки двигатель будет терять в мощности при добавлении в бензин спирта.

Если же биотопливо используют для электрогенераторов или бытовых бензиновых приборов, то желательна замена резиновых деталей на полиуретановые.

В таких устройствах можно обойтись без шлифовки головки, потому что небольшая потеря мощности компенсируется увеличением подачи топлива. Кроме того, потребуется перенастройка карбюратора или инжектора , это сможет сделать любой специалист по топливным системам.

Более подробно о применении биотоплива и переделке моторов для работы на нем читайте в этой статье (Применение биотоплива).

Видео по теме

О том, как сделать спирт из опилок, вы можете увидеть в данном видео:

Выводы

Производство спирта из опилок – сложный процесс , который включает в себя массу операций.

Если есть дешевые или бесплатные опилки, то, заливая биотопливо в бак своего автомобиля, вы серьезно сэкономите, ведь его производство обходится заметно дешевле бензина.

Теперь вы знаете, как получить спирт из опилок, применяемый в качестве биотоплива и как это можно сделать в домашних условиях.

Кроме того, вы узнали о побочных продуктах , которые возникают в процессе переработки опилок в биотопливо. Эти продукты также можно продать, получив пусть и небольшую, но все же выгоду.

Благодаря этому бизнес по производству биотоплива из опилок становится весьма выгодным , особенно если использовать топливо для собственного транспорта и не платить акцизный сбор на продажу спирта.

Производство этилового спирта из биомассы древесных опилок или соломы зерновых культур реализуется тремя способами:

методом кислотного или ферментативного гидролиза древесины опилок с последующим сбраживанием гидролизата соответствующими дрожжами в этанол,

пиролизом (термическое разложение) древесины опилок и др твердых бытовых отходов ТБО с образованием синтез-газа (СО + Н2) и последующим сбраживанием синтез-газа соответствующими бактериями в этанол,

пиролизным разложением древесины опилок и ТБО с образованием синтез-газа, получением из синтез-газа метилового спирта и последующей каталитической конверсией метанола в этанол (реакция гомологенизации).

При гидролизном способе производства выход спирта составит лишь 200 литров из 1 тонны опилок. Но при пиролизном способе производства выход спирта составит уже 400 литров из 1 тонны опилок. И себестоимость производства спирта во втором случае - 10 руб / литр и зависит от масштаба производства и стоимости опилок или соломы.

Производство спирта из опилок способом ферментативного гидролиза. Нехватка ископаемых ресурсов, энергетическая безопасность, изменение климата, защита окружающей среды - вот те проблемы, которые нас сегодня волнуют в энергетическом секторе. Должны быть найдены альтернативные источники энергии, чтобы уменьшить нашу зависимость от нефти, и нигде это не является более очевидным, чем в транспортном секторе. В Европейском союзе, США и других основных экономических зонах политики разработали базовые рамки для содействия использованию экологически безопасного биотоплива

В течение некоторого времени многие компании проявляют растущий интерес к производству сипрта (этанола) из возобновляемых лигноцеллюлозных ресурсов, таких как сельскохозяйственные отходы. Эти ресурсы не конкурируют с продовольственными и кормовыми культурами, но создаются в достаточных количествах во всем мире как побочный продукт современной сельскохозяйственной практики, например соломы от производства зерновых.

Процесс sunliquid®, разработанный Clariant, отвечает всем требованиям технически и экономически эффективного, инновационного процесса для преобразования сельскохозяйственных отходов в экологически чистое биотопливо - этанол. Используя интегрированное в процесс производство ферментов, оптимизированные ферменты, одновременное превращение целлюлозы и гемицеллюлозы в спирт (этанол) и энергосберегающий дизайн процесса, удалось преодолеть технологические проблемы и значительно снизить производственные затраты, чтобы получить коммерчески выгодный спирт.

С 2009 года Clariant успешно эксплуатирует первый опытный спиртовой завод на своем исследовательском объекте в Мюнхене. Эта пилотная установка способна производить до двух тонн спирта в год. В июле 2012 года в Штраубинге начал работу крупнейший на сегодняшний день завод в Штраубинге - демонстрационный проект с годовой мощностью до 1000 тонн спирта.

Различные виды сырья превращаются в целлюлозный спирт после предварительной обработки, ферментативного гидролиза и сбраживания. Встроенное в процесс производство ферментов дает минимально возможную себестоимость спирта.

Преимущества процесса sunliquid®

Интегрированный процесс с применением новейших технологий, не влияющих на климат

Низкие затраты на ферменты благодаря встроенному производству ферментов на месте

Одновременная ферментация сахаров C5 и C6 в этанол в одном сосуде

Энерго и водосберегающий процесс

Генерация энергии процесса из побочных продуктов

Гибкий для различного лигноцеллюлозного сырья

Процесс Sunliquid®

Предварительная обработка целлюлозных остатков

Предварительная обработка целлюлозы без использования химикатов снижает производственные и инвестиционные затраты производства спирта. В то же время риски для окружающей среды, здоровья и безопасности сводятся к минимуму.

Ферментное производство

Небольшой процент предварительно обработанного целлюлозного сырья используется для производства собственных ферментов прямо на заводе, и является неотъемлемой частью технологического процесса производства спирта. Это вносит существенный вклад в экономическую эффективность всего процесса производства, что приводит к значительному сокращению производственных затрат и обеспечению независимости от нехватки поставок и волатильности цен на ферменты

Ферментативный гидролиз

Специальная смесь ферментов гидролизует цепи целлюлозы и гемицеллюлозы с образованием мономеров сахара. Этот этап также называется осахариванием. Ферменты высоко оптимизированы на основе исходного сырья и параметров процесса, что приводит к максимальным выходам и короткому времени реакции при оптимальных условиях.

Ферментация / Сбраживание

Используя оптимизированные микроорганизмы, процесс sunliquid® обеспечивает эффективную ферментацию, обеспечивая максимальный выход этанола. Эта высокооптимизированная система с одним резервуаром одновременно преобразует сахара как С5, так и С6 в этанол, обеспечивая до 50% больше этанола, чем обычные процессы, которые превращают только сахара С6.

Дистилляция и ректификация спирта

Инновационный и очень энергосберегающий метод Дистилляции и ректификации спирта снижает потребность в энергии до 50% по сравнению с обычной дистилляцией. Он основан на тщательном планировании процесса и интеграции энергии, что приводит к полностью энергетическому самодостаточному процессу.

Следующий, не менее интересный способ переработки древесины опилок - пиролиз (термическое разложение целлюлозы) , получение синтез-газа (смесь СО и Н2) и последующее производство из синтез-газа спиртов, синтетического бензина, дизельного топлива и прочего.

Успеха в качественном развитии данного направления удалось добиться ученым Института Нефтехимического Синтеза им. А.В. Топчиева РАН, которые разработали технологию, обеспечивающую получение по максимально простой и экономичной схеме переработки целлюлозы древесины высокооктанового экологически чистого синтетического бензина с хорошим выходом конечного продукта, удовлетворяющего перспективным требованиям стандарта Евро-4.

Сущность их метода получения синтетического бензина из целлюлозы древесины состоит в следующем.
Сначала из целлюлозы древесины при повышенном давлении получают синтез-газ, содержащий водород, оксиды углерода, воду, оставшийся после его получения не прореагировавший углеводород, а также содержащий или не содержащий балластный азот. Затем, путем конденсации из синтез-газа выделяют и удаляют воду и потом осуществляют газофазный, одностадийный каталитический синтез диметилового эфира. Полученную таким образом газовую смесь без выделения из нее диметилового эфира под давлением пропускают над катализатором - модифицированным высококремнистым цеолитом - для получения бензина и охлаждают газовый поток для выделения синтетического бензина.

Получение синтез-газа из целлюлозы древесины осуществляют различными способами, например, в процессе парциального окисления углеводородного сырья под давлением, обеспечивающим возможность его каталитической переработки без дополнительного компримирования (сжатия). Или же получают путем каталитического риформинга углеводородного сырья с водяным паром или путем автотермического риформинга. При этом процесс проводят при подаче воздуха, или воздуха, обогащенного кислородом, или чистого кислорода. Были отлажены и другие варианты. На третьей стадии осуществляется собственно процесс Фишера–Тропша, в котором происходит синтез жидких углеводородов на базе компонентов синтез-газа. Например, при пропускании синтез-газа (смеси окиси углерода СО и водорода Н2) над нагретым до 200°С катализатором, содержащим восстановленное железо (чистое железо Fe), образуются смеси преимущественно предельных углеводородов (синтетических бензинов).

Впервые синтетическое жидкое топливо СЖТ в значительных количествах производили в Германии во время 2-й Мировой войны 1939-45, что было связано с недостатком нефти. Синтез проводили при 170-200 °С, давлении 0,1-1 Мн/м2 (1-10 am) с катализатором на основе Со; в результате получали бензин (когазин 1, или синтин) с октановым числом 40-55, высококачественное дизельное топливо (когазин II) с цетановым числом 80-100 и твёрдый парафин. Добавление 0,8 мл тетраэтилсвинца на 1 литр синтетического бензина повышало его октановое число с 55 до 74. Синтез с использованием катализатора на основе Fe проводился при 220 °С и выше, под давлением 1-3 Мн/м2 (10-30 am). Синтетический бензин, получаемый при этих условиях, содержал 60-70% олефиновых углеводородов нормального и разветвленного строения; его октановое число 75-78. В дальнейшем производство синтетического жидкого топлива СЖТ из CO и Н2 не получило широкого развития ввиду его высокой стоимости и малой эффективности используемых катализаторов. Кроме синтетического бензина и дизельного топлива, синтетическим путём вырабатывают высокооктановые компоненты топлив, добавляемые к ним для повышения антидетонационных свойств. К ним относятся: изооктан, получаемый каталитическим алкилированием изобутана бутиленами; полимербензин - продукт каталитической полимеризации пропан-пропиленовой фракции и др. См Лит.: Рапопорт И. Б., Искусственное жидкое топливо, 2 изд., М., 1955; Петров А. Д., Химия моторных топлив, М., 1953; Лебедев Н. Н., Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза, М., 1971.).

Синтетический бензин , полученный каталитическим гидрированием окиси углерода, обладает низким октановым числом; чтобы получить высокосортное топливо для двигателей внутреннего сгорания, его следует подвергнуть дополнительной обработке.

Метиловый спирт (метанол) в промышленности в основном получается из синтез-газа, образующегося в результате конверсии природного газа метана. Реакция проводится при температуре 300-600 °С и давлении 200-250 кгс/см в присутствии окиси цинка и других катализаторов: СО + Н2 -----> CH3OH

Получение метилового спирта (метанола) из синтез-газа изображено на упрощенной принципиальной схеме

Гомологизация метанола до этанола. Гомологизацией называется реакция, в результате которой органическое соединение превращается в свой гомолог путем внедрения метиленовой группы СН2. В 1940 году впервые была осуществлена катализируемая оксидом кобальта при давлении 600 атм реакция метанола с синтез-газом с образованием в качестве основного продукта этанола :

Применение в качестве катализаторов карбонила кобальта Со2(СО)8 позволило понизить давление реакции до 250 атм, при этом степень превращения метанола в этанол составила 70%, а основной продукт - этанол образовывался с селективностью 40%. Побочными продуктами реакции являются ацетальдегид и эфиры уксусной кислоты. В дальнейшем были предложены более селективные катализаторы на основе соединений кобальта и рутения с добавками фосфиновых лигандов и было установлено, что реакцию можно ускорить с помощью введения промоторов - иодид-ионов. В настоящее время удалось достичь селективности по этанолу 90%. Хотя механизм гомологизации до конца не установлен, можно считать, что он близок к механизму карбонилирования метанола.

Изобутиловый спирт применяется для получения изобутилена, в качестве растворителя, а также в качестве сырья для получения некоторых флотореагентов и ускорителей вулканизации в резиновой промышленности.

В промышленности изобутиловый спирт получают из окиси углерода СО и водорода Н2 аналогично синтезу метанола. Механизм реакции заключается в протекании следующих превращений:

Дегидратация изобутилового спирта в изобутилен является каталитической реакцией. Отщепление воды от молекул изобутилового спирта происходит при 370 °С и давлении 3-4 ати. Пары спирта пропускают над катализатором - очищенным глиноземом (активной окисью алюминия)..

Одна из общих технологических схем производства изобутилена дегидратацией изобутилового спирта представлена ниже.

Последующей этерификацией изобутилена этиловым спиртом получают кислородосодержащую добавку к бензину - экологически чистый этил-трет-бутиловый эфир (ЭТБЭ), имеющий октановое число 112 пунктов (Исследовательский метод)..

Этил-трет-бутиловый эфир ЕТВЕ – это продукт синтеза изобутилена с этанолом:

Технологическая схема очень проста: компоненты сырья, нагретые в теплообменнике, проходят через реактор, где отводится избыточное тепло (реакция очень экзотермическая) и разделяются в двух колоннах.

В первой ректификационной колонне от реакционной смеси отделяется н-бутан и бутилены, идущие затем на алкилирование (изомеризацию), а во второй – сверху готовый ЭТБЭ, а снизу избыток метанола, который возвращается в сырьевую смесь.

Катализатором служит ионообменная смола (сульфокатиониты), степень конверсии составляет 94 % (по изобутилену), чистота получаемого ЭТБЭ – 99 %.

На 1 тонну ЭТБЭ расходуется 360 кг этанола (100% этилового спирта) и 690 кг 100 %-го изобутилена.

Рис. Схема получения ЭТБЭ:

1 - реактор; 2, 3 - ректификационные колонны; Потоки: I - изобутилен; II - этанол; III - бутан и бутилены; IV - ЭТБЭ; V - рециркулят этанола.

Теплота сгорания ЭТБЭ меньше, чем у бензинов, ЭТБЭ используются как высокооктановые добавки к бензинам, повышающие их ДНП и улучшающие распределение октановых чисел по низкокипящим фракциям бензина каталитического риформинга. Оптимальный эффект дает добавка 11 % смеси ЭТБЭ к 89-90 % базового бензина с ОЧ и /ОЧ и = 85/91, после чего получается бензин АИ-93, однако теплота сгорания его снижается с 42,70 МДж/кг (без добавки) до 41,95 МДж/кг.

Уксусная кислота представляет собой органическое соединение с молекулярной формулой СН3СООН, и является предшественником для изготовления различных других химических веществ, которые служат различные отрасли промышленности конечных пользователей, такие как текстиль, краски, резины, пластмасс и других. Его основные сегменты применения включают изготовление мономера винилацетата (VAM), очищенной терефталевой кислоты (РТА), уксусный ангидрид, и сложноэфирные растворители (этилацетат и бутилацетат).

Компетенция производителей уксусной кислоты: BP Plc (Великобритания), Celanese Corporation (США), компания Eastman Chemical Company (США), Daicel Corporation (Япония), Цзянсу Софо (Group) Co. Ltd. (Китай), LyondellBasell Industries NV (Нидерланды), Шаньдун Hualu-Hengsheng Chemical Co. Ltd. (Китай), Shanghai Huayi (Group) Company (Китай), Yankuang Cathay Coal Chemicals Co. Ltd. (Китай), и Kingboard Chemical Holdings Ltd. (Гонконг).

Компания Celanese является одним из крупнейших в мире производителей ацетильных продуктов (промежуточных химических веществ, таких как уксусная кислота, практически для всех основных отраслей промышленности); ацетильные промежуточные продукты составляют около 45% от общего объема продаж. Celanese использует процесс карбонилирования метанола (реакцию метанола и монооксида углерода); использованный в реакции катализатор и полученный продукт (уксусная кислота), очищают с помощью дистилляции.

В январе 2013 года, Celanese получил патент США (# 7863489) на прямой и селективный способ получения этанола из уксусной кислоты с использованием катализатора на основе платины / олова. Патент охватывает способ селективного получения этанола с помощью парофазной реакции уксусной кислоты в течение гидрирования на каталитической композиции с образованием этанола. В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения реакция уксусной кислоты и водорода над катализатором платина / олово, нанесенным на оксид кремния, графит, силикат кальция или алюмосиликат, селективно производит этанол в паровой фазе при температуре около 250 °С.

Себестоимость производствва этилового спирта через уксуную кислоту и качественные преимущества

Цена на уксусную кислоту, уксусный ангидрид, мономер винилацетата в США

Цены на уксусную кислоту, уксусный ангидрид, мономер винилацетата в Европе

Цены на уксусную кислоту, уксусный ангидрид, мономер винилацетата в Азии

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Древесный спирт получение

Ранее метанол получали при сухой перегонке дерева (отсюда его название древесный спирт). Он применяется как растворитель и для различных органических синтезов - получение формальдегида, некоторых красителей, фотореактивов, фармацевтических препаратов.

В гидролизном спирте, полученном из древесных опилок, может быть примесь метилового спирта. Эта примесь недопустима, так как метиловый спирт очень ядовит и в определенной концентрации может привести к тяжелому отравлению и слепоте. В качестве примеси в спирте могут быть дубильные вещества, если спирт хранился в дубовых бочках.

Метиловый спирт (метанол) в течение длительного времени получали из водного дистиллата, выделяющегося при сухой перегонке древесины (отсюда и название - древесный спирт). Выход спирта при этом зависит от породы древесины и колеблется в пределах от 3 до 6 кг на каждый кубометр сухой древесины. В 1933 г. в СССР была пущена первая установка по получению метилового спирта из синтез-газа, и в настоящее время более 90% его получают таким образом. Метиловый спирт является важным видом сырья для получения формальдегида, диметил-сульфата, антидетонационных смесей, ингибиторов, антифризов, метиламина, метилового эфира акриловой кислоты, лаков, красителей и других продуктов. В чистом виде применяется как добавка к моторному топливу и в качестве растворителя.

Гидролиз целлюлозы, иначе называемый осахариванием,-очень важное свойство целлюлозы, он позволяет получить из древесных опилок и стружек глюкозу, а сбраживанием последней - этиловый спирт. Этиловый спирт, полученный из древесины, называется гидролизным.

Поэтому большинство установок для перегонки дерева получают лишь часть содержащихся в сыром древесном спирте метилового спирта и ацетона в виде чистого метилового спирта и чистого ацетона. Остальную значительную часть в виде первых и средних погонов, полученных в колонках обычным способом, т. е. без введения воды и пара, смешивают вместе и получают древесный спирт для денатурации. Отделение метилового спирта от ацетона описанным здесь способом, посредством которого это отделение происходит почти количественно, дает значительное финансовое преимущество перед прочими установками, ра-

Метиловый спирт (метанол, древесный спирт) СНзОН - бесцветная жидкость с характерным запахом, смешивается с водой в любых соотношениях, хороши растворитель многих органических веществ, горит бледным пламенем. М. с. очень ядовит, вызывая в малых дозах слепоту, в больших - смерть. В промышленности метиловый спирт получают двумя способами присухой перегонке дерева (поэтому его называют древесным спиртом) и синтетически из СО и Нг в присутствии катализатора (напр., оксид цинка ZnO), при 300-600 °С и давлении 5-10 Па (СО + Ц- 2Нг = СНзОН). М. с. применяют как сырье для получения муравьиного альдегида (формальдегида) и для синтеза других органических веществ, в производстве красителей и лаков.

Метиловый спирт (метанол) СН3ОН, носящий еще название древесного спирта (по старому способу его получения - сухой перегонкой дерева), представляет собой бесцветную жидкость, кипящую при 64,7° С. Обладает характерным спиртовым запахом, горит бледным пламенем. Метиловый спирт сильно ядовит. При принятии внутрь вызывает тяжелое отравление, сопровождаемое потерей зрения может привести к смертельному исходу.

Первыми источниками получения органических веществ были животные и растительные организмы X, продукты их жизнедеятельности. Каждый живой организм представляет собой своеобразную химическую лабораторию, в которой осуществляются как процессы синтеза, так и распада. В растительных организмах из простых исходных веществ (диоксид углерода, вода) под воздействием солнечной энергии синтезируются сложные органические вещества (фотосинтез). В животных организмах, наоборот, сложные органические вещества (сахара, белки, жиры) распадаются на более простые, часть из них как бы сгорает, отдавая энергию и превращаясь в СО2 и Н2О, но в то же время в организме также синтезируются специфические белки, жиры и другие вещества. Растительный мир является главным производителем органических веществ. Особое место в этом отношении занимают деревья. Древесина и полученные из нее целлюлоза и лигнин являются ценным сырьем для химической переработки. Так, например, сухая перегонка древесины с давних времен применялась для получения органических соединений, таких, как уксусная кислота, метиловый спирт (древесный спирт), ацетон, фенолы.

До середины XIX в. практика переработки органических веществ не выходила за пределы извлечения из растительного и животного сырья содержащихся в нем ценных продуктов (например,- красителей, сахаров, дубителей и др.). Для выделения их использовались простейшие механические и тепловые процессы обработки сырья дробление, растворение, фильтрование, отжим, выпаривание, перегонка и т. д. При получении спирта, уксусной кислоты и некоторых других органических веществ использовались биохимические процессы (в частности, брожение). Некоторые органические продукты были выделены при термическом разложении природного сырья. Так, при сухой перегонке древесины наряду с древесным углем получали уксусную кислоту, древесный спирт, деготь.

Фракции сырой (неочищенной) смолы представляют собой сложные смеси, состоящие из легких и тяжелых масел, которые находят применение для пропитки древесины и медицинских целей. При перегонке смолы в остатке получают пек. Фракцию тяжелых масел перерабатывают на креозот. Основным компонентом этого продукта является гваякол, применяемый в фармацевтической промышленности как антисептическое средство. Фенольные компоненты пиролизной смолы можно также использовать при получении связующих для фанеры . Древесный спирт содержит около 60 % метанола и различных примесей (см. 12.5). Его используют в качестве растворителя и для денатурации этанола. Из фракции древесного уксуса (см. 12.5) можно получить чистую уксусную кислоту и пищевой уксус. Решение вопроса о том, следует или нет получать очищенные продукты, зависит от экономических соображений и требований экологии . Неконденсируемые газы, состоящие из диоксида и моноксида углерода, водорода, метана и других углеводородов (теплота сгорания около 8,9 МДж/м), применяют для предварительной сушки древесины и в качестве газа для продувки реторт .

В промышленности метиловый спирт раньше получали при сухой перегонке древесины, откуда и его название - древесный спирт. При нагревании древесины без доступа воздуха происходит разложение целлюлозы и других веществ, в частности сложного вещества, спутника целлюлозы - лигнина. В результате образуются различные газообразные, жидкие и твердые продукты, в том числе.и метиловый спирт. Полученный таким образом метиловый спирт всегда содержит примеси уксусной кислоты, ацетона и других органических веществ.

Метиловый спирт. Метиловый спирт (другие названия метанол, карбинол, древесный спирт) - простейший одноатомный спирт, бесцветная легкоподвижная жидкость. Сильный яд (прием внутрь вызывает слепоту, при больших дозах - смерть). Современный метод получения - каталитический синтез из окиси углерода и водорода (температура 300-400 С, давление 250-500 атм, катализатор - окись цинка)

Метиловый спирт прежде получали деструктивной перегонкой древесины и называли его поэтому иногда древесным спиртом. Это ядовитое вещество, и употребление его приводит к слепоте и смерти. Метиловый спирт применяют в качестве растворителя, а также используют для получения других органических соединений.

В табл. 38 приведены доли спирта от всего поступившего на ректификацию, в пересчете на 100%-ный, в отг льных сортах ректификованных спиртов, полученных ректификацией необработанного спирта-сырца и обработанного перед ректификацией древесным углем, едким натром либо перманганатом калия в табл. 39 - основные характеристики полученных при этом ректификованных спиртов I сорта. В представленных таблицах столбцы, пронумерованные цифрой 1, относятся к ректификованному спирту, полученному из необработанного спирта-сырца 2 - обработанного древесным углем 3 - обработанного едким натром 4 - обработанного перманганатом калия.

Некоторое количество метилового спирта получается методом сухой перегонки древесины отсюда и одно из названий метанола - древесный спирт. Это наиболее старый способ его получения.

Летучие компоненты отделяют перегонкой с получением сырых продуктов. Так, фракция древесного спирта состоит из воды, 45 % метанола, 7 ацетона, 5 метилацетата, 3 % ацетальдегида и небольших количеств аллилового спирта, метилформиата, фурана и фурфурола. Фракция древесного уксуса содержит в основном уксусную кислоту, а также пропионовую, масляную и другие кислоты. Главными компонентами фракции смолы являются крезол, гваякол, другие фенолы и простые эфиры фенолов .

Метилозый спирт образуется и при сухой перегонке дерева поэтому его называют также древесным спиртом. Применяется он как растворитель, а также для получения других органических веществ.

Первый представитель гомологического ряда предельных одноатомных спиртов - метиловый спирт (метанол) СН3ОН раньше часто называли древесным спиртом. Происхождение этого названия связано со старинным способом получения метилового спирта при сухой перегонке дерева. В настоящее время метанол получается исключительно синтетическим путем, при пропускании смеси окиси углерода и водорода при 350 °С и 250 атм над катализатором, состоящим из смеси цинка, хрома и других металлов

Метиловый спирт. Метило1 лй спирт (другие названия метанол, карбинол, древесный спирт) - простейший одноатомный спирт, бесцветная жидкость. Сильный яд (прием внутрь вызывает слепоту, при ббльших дозах - смерть). Сов >еменный метод получения - каталитический синтез из оксида углерэда (II) и водорода [томпература 250°С, давление 7 МПа, катализатор - смесь оксидов цинка и меди (II)]

При сухой перегонке древесины уксусная кислота, собирается в подсмольной воде. Для отделения уксусной кислоты от древесного спирта и ацетона ее нейтрализуют известью полученный уксуснокислый кальций, так называемый уксусный порошок, разлагают соляной кислотой или серной кислотой

Кроме этих наименований некоторые спирты имеют еще эмпирические наименования, связанные с историей открытия в том или ином природном продукте, способом получения и т. д. Например, метиловый спирт часто называют древесным спиртом, т к как он получается при сухой перегонке дерева этиловый спирт называют винным спиртом, так как он был впервые обнаружен в виноградном вине, и т. д.

Метиловый спирт, или метанол, СН3ОН (также древесный спирт, или карбинол) получается любым из общих способов получения спиртов. Однако в течение многих лет единственным источником его являлись продукты сухой перегонки дерева. Водный слой, получаемый наряду с древесным дегтем при медленном нагревании дерева без доступа воздуха, содержит 1-2% метилового спирта и, кроме того, много уксусной кислоты (10%) и немного ацетона (0,5%). Уксусную кислоту отделяют обработкой известью, после чего метиловый спирт очищают дробной перегонкой и другими способами.

В течение длительного времени химики называли органические вещества по случайным признакам. Чаще всего эти названия отражали происхождение веществ (муравьиная, яблочная, винная кислоты, молочный сахар, винный и древесный спирты и др.), иногла- способ получения (пировиноградная кислота), а порой - имя исследователя (например, кетон Михлера). Эти случайные названия, не отражающие строения молекул органических веществ, получили название тривиальных, а система этих названий - тривиальной номенклатуры. Эти названия используются и сейчас, особенно когда речь идет о привычных и часто применяемых реактивах.

Метиловый спирт, метанол, древесный спирт. Бесцветная жидкость, т. кип, 64,5°, хорошо растворяется в воде. Широко применяется в лабораторной работе как растворитель, а также в ряде органических синтезов (получение формальдегида, реакция метилирования и др.). Обладает высокой токсичностью и вызывает тяжелые отравления. При постоянной работе с метиловым спиртом опасно постепенное (комулятивное) нарастание его действия. Помимо наркотического действия метиловый спирт вызывает органическое поражение зрительного нерва и сетчатки глаз, в связи с чем при отравлении метиловым спиртом может наступить полная или частичная потеря зрения. Смертельная доза при приеме внутрь метилового спирта 30 г тяжелые отравления могут наступить при приеме 5-10 г .

Как видно из представленных данных, ректификованные спирты I сорта, полученные из обработанного и необработанного спирта-сырца, имеют одинаковые или близкие показатели по вкусу и запаху, крепости, содержанию фурфурола, альдегидов и сивушного масла. (Понятно, что к характеристикам спирта, обозначенным словами нет и следы, небходимо относиться осторожно, с пониманием того, что анализ произведен в условиях промышленного производства исследования выполнены на Бах-мачском винокуренном заводе Черниговской губернии.) Но в спиртах, полученных перегонкой спирта-сырца, обработанного древесным углем и едким натром, содержание эфиров и кислот ниже, чем у двух других спиртов. Значительно лучше у них и показатель Ланга (см. с. 216-218). Выход ректификованных

Основной пирогенетический процесс был выбран с получением древесного угля, который является более дефицитным и нужным продуктом, чем древесный генераторный газ. Для получения наибольшей гаммы продуктов пиролиза, образующихся при НИЗКИХ и высоких температурах, процесс разложения ведется в две стадии. Сначала древесину подвергают предварительному пиролизу в среде жидкого теплоносителя (дизельное топливо) с температурой 275° и получают основную массу кислот, легкокипящих продуктов, входящих в так называемый древесный спирт, и смол. Образующуюся в результате предпиролиза бурую древесину (см. стр. 37) подвергают вторичному пиролизу при температуре 600-700° с твердым теплоносителем (древесный уголь) и Получают светильный газ и жижку, содержащую отстойную смолу с большим выходом низкокипящих фенолов, дополнительное количество кислот и древесный уголь. Последний отличается низким содержанием летучих и повышенной активностью.

Осветленный сьфой древесный спирт должен быть и оставаться щелочным, прежде чем можно приступить к его иере-гоеке. Если он не щелочной, то полученный из него чистый метиловый спирт будет желтым, часто даже после нескольких перегонок. Если очистка известковым раствор ом проведена тщательно, то выделенный при взбалтывании 1 ч. отстоявшегося древесного спирта с 2 ч. раствора едкого натра уд. в. 1,3 ацетон

Номенклатура. Первый член гомологического ряда предельных одноатоммых спиртов в прошлом получали путем сухой перегонки древесины, а поэтому полученный спирт называли древесным спиртом или карбинолом. Следующий член - С2Н5ОН - был назван винным спиртом еще алхимиками.

По вопросу получения формальдегида из метана имеется обширная патентная литература. Процесс окисления начинается здесь при повышенной температуре (500-600°), которая поддерживается далее теплотой самой реакции для ее успешного течения некоторые авторы рекомендуют применение давления, а также катализаторов (Си, Ге, N1, Со). Формальдегид находит обширное применение в качестве дезинфе цирующего вещества и антисептика в химической технологии он широко применяется для изготовления органических красок (фуксин и др.), искусственных смол (бакелит и т. п.) и т. д. Технически формальдегид получается пока окислением древесного спирта.

Смотреть страницы где упоминается термин Древесный спирт получение : Начала органической химии Кн 1 Издание 2 (1975) -- [