1.2 Методы производства пищевой добавки е 1510 этиловый спирт

Для получения этилового спирта могут быть использованы различные методы:

1. ферментация (брожение) различных природных продуктов, содержащих в своем составе крахмал или сахар, например, картофель, зерно и др.;

2. сернокислая жидкостная гидратация этилена (открыт А.М. Бутлеровым,1873 );

3. прямая гидратация этилена.

В промышленности для технических целей реализуются два последних метода (первый способ сохранился и до сих пор, но он связан с большими затратами пищевого сырья и не может удовлетворить промышленность), из которых предпочтение в настоящее время отдается прямой гидратации.

Сернокислотная гидратация этилена

Этот способ, открытый А.М. Бутлеровым, состоит из следующих четырех стадий:

• абсорбция этилена серной кислотой с образованием сернокислотных эфиров;

• гидролиз эфиров с образованием спирта;

• выделение спирта и его ректификация;

• концентрирование серной кислоты;

Взаимодействие между этиленом и серной кислотой состоит из двух этапов: первый – физическое растворение этилена (при 70–90С) в серной кислоте (96–98%) и второй – гомогенное взаимодействие обоих компонентов с образованием алкилсульфатов с их последующим гидролизом:

С₂Н₄ + Н₂SО₄  С₂Н₅ОSО₃Н

С₂Н₄ + С₂Н₅ОSО₃Н  (С₂Н₅)₂SО₂;

С₂Н₅ОSО₃Н + Н₂О  С₂Н₅ОН + Н₂SО₄;

(С₂Н₅)₂SО₂ + 2Н₂О  2С₂Н₅ОН + Н₂SО₄.

Кроме основных реакций идет образование диэтилового эфира, ацетальдегида, а также наблюдается полимеризация этилена:

(С₂Н₅)₂SО₂ + С₂Н₅ОН  С₂Н₅ОС₂Н₅ + С₂Н₅ОSО₃Н;

(С₂Н₅)₂SО₂ + Н₂О  С₂Н₅ОС₂Н₅ + Н₂SО₄.

Для подавления этих реакций необходимо при гидролизе удалять образующийся спирт.

Оставшаяся после гидролиза кислота имеет концентрацию 40–50% (до 25 тонн на 1 тонну этанола). Ее используют для получения сульфата аммония или концентрируют, чтобы вернуть на абсорбцию и организовать ее рециркуляцию. В наличии этой отработанной кислоты и необходимости ее утилизации состоит главный недостаток сернокислотной гидратации олефинов, так как необходимы большие капиталовложения на сооружение установок по концентрированию серной кислоты и их эксплуатация. По сернокислому методу из 1 тонны этилена вырабатывается 1,2 тонны спирта-ректификата и около 100 кг этилового эфира. Превращение этилена в спирт достигает 90%

Главным преимуществом сернокислотной гидратации по сравнению с прямой гидратацией является возможность применения неконцентрированной этиленовой фракции, так как её концентрирование связано с большими капитальными и эксплуатационными затратами. Однако метод сернокислотной гидратации имеет и недостатки, среди них можно отметить следующие:

• сложная и громоздкая конструкция тарельчатого абсорбера;

• малоэффективность однократного экстрагирования полимеров «зеленым маслом»

При принятом методе экстрагирования в экстракт переходит 70 – 75% полимеров. Значит, до 30% полимеров остаётся в раздавленной серной кислоте и проскакивает в аппараты концентрирования, где в условиях высокой температуры взаимодействуют с кислородом серной кислоты с выделением SO₂ в атмосферу и соответствующими потерями серной кислоты;

• Концентрирование отработанной серной кислоты в аппаратах «Хемико»

Эта часть технологического процесса является самым слабым звеном во всё методе сернокислотной гидратации. Во-первых, концентрировать серную кислоту удаётся лишь до 88 – 90%, а во-вторых, такой процесс концентрирования из-за высокой температуры топочных газов приводит к ощутимым потерям серной кислоты от раскисления, сопровождающегося выбросом вредного диоксида серы в атмосферу.