Получение этанола

Существует два основных способа получения этанола:

• Биохимический — спиртовое брожение сахаросодержащих веществ с использованием микроорганизмов.
• Синтетический — гидратация этилена в присутствии катализаторов.

Брожение — древнейший метод получения этанола, основанный на ферментации сахаров под действием дрожжей:

${\displaystyle \mathrm {C_{6}H_{12}O_{6}\longrightarrow 2\ C_{2}H_{5}OH+2\ CO_{2}} }$

• Сырьё: сахаросодержащие продукты (виноград, фрукты), крахмалосодержащие растения (картофель, кукуруза), древесные опилки.
• Микроорганизмы: штаммы дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae.

Процесс включает:

1. **Подготовку сырья**: измельчение и обработка для высвобождения сахаров. 2. **Ферментацию**: расщепление крахмала ферментами (амилазами) до сбраживаемых сахаров. 3. **Брожение**: преобразование сахаров в этанол и углекислый газ.

Получаемая брага содержит до 15 % этанола, так как при более высокой концентрации дрожжи погибают. Для повышения концентрации спирт подвергают дистилляции.

• • Отходы производства:

• Углекислый газ (CO₂)
• Барда
• Сивушные масла

Промышленный метод получения этанола из нефти и газа:

1. Прямая гидратация:

${\displaystyle \mathrm {CH_{2}=CH_{2}+H_{2}O\longrightarrow C_{2}H_{5}OH} }$

• Условия реакции: температура около 300 °C, давление 7 МПа.
• Катализатор: ортофосфорная кислота на носителе (силикагель, активированный уголь).

2. Непрямая гидратация (через сернокислый эфир):

${\displaystyle \mathrm {CH_{2}=CH_{2}+H_{2}SO_{4}\longrightarrow CH_{3}CH_{2}OSO_{3}H} }$

${\displaystyle \mathrm {CH_{3}CH_{2}OSO_{3}H+H_{2}O\longrightarrow C_{2}H_{5}OH+H_{2}SO_{4}} }$

• Недостатки: образование побочных продуктов, таких как диэтиловый эфир.

Этанол после получения содержит примеси и воду, поэтому его очищают:

• Ректификация: фракционная перегонка для удаления примесей.
• Получение спирта-ректификата: этанол концентрацией 95,6 % (азеотропная смесь с водой).

• • Абсолютный спирт — этанол, практически не содержащий воды (концентрация близка к 100 %).

• Точка кипения: 78,39 °C (у 95,6 % спирта — 78,15 °C).
• Методы получения:

 - Химическое связывание воды с помощью веществ-поглотителей (негашёная известь CaO, безводный сульфат меди CuSO₄).
 - Перегонка с бензолом, который образует тройную азеотропную смесь и удаляет воду.

Получение этанола — важный процесс в химической промышленности, основанный на биохимических и синтетических методах. Спиртовое брожение остаётся ключевым для производства пищевого этанола и биотоплива, а гидратация этилена — для промышленного синтеза. Очистка и получение абсолютного спирта расширяют возможности его применения в различных отраслях.