ETHANOL VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP

Hóa chất Ethanol (còn được gọi là rượu ethylic, alcohol ethylic, rượu ngũ cốc hay cồn) là một hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của alcohol. Với tính chất không màu và dễ cháy, nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sản xuất và công nghiệp như pha chế xăng dầu, pha sơn, in ấn, dệt nhuộm và sản xuất bảng mạch điện tử.

THÔNG TIN CƠ BẢN VỀ HÓA CHẤT ETHANOL

Ethanol, hay còn gọi là cồn etylic (C₂H₅OH), là một chất lỏng không màu, dễ cháy với mùi đặc trưng. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như đồ uống có cồn, dung môi công nghiệp, nhiên liệu sinh học, và trong y tế như một chất khử trùng. Với khả năng tan hoàn toàn trong nước và nhiều dung môi hữu cơ, ethanol đóng vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp và đời sống hàng ngày, nhưng cần được sử dụng cẩn thận do tính chất dễ cháy và ảnh hưởng tới sức khỏe khi tiêu thụ quá mức.

Xem thêm THÔNG TIN CHI TIẾT HÓA CHẤT ETHANOL

KỸ THUẬT SẢN XUẤT HÓA CHẤT ETHANOL

1. Hydrat Hóa Ethylen

Ethanol công nghiệp thường được sản xuất từ nguyên liệu dầu mỏ thông qua hydrat hóa ethylen với xúc tác acid:

Chất xúc tác phổ biến là acid phosphoric hút bám trong điatomit hoặc than củi. Phương pháp này lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1947. Trước đây, ethylen được hydrat hóa gián tiếp bằng acid sulfuric:

H2C=CH2 + H2O ->[H^+] CH3CH2OH

Ethanol công nghiệp thường được biến tính để không dùng làm đồ uống bằng cách thêm các chất độc hại hoặc khó chịu như methanol hay denatonium.

2. Lên Men

Ethanol trong đồ uống và nhiên liệu chủ yếu được sản xuất bằng cách lên men với men rượu (Saccharomyces cerevisiae):

C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2

Để sản xuất ethanol từ tinh bột như ngũ cốc, tinh bột phải được chuyển hóa thành đường. Trong ủ bia, hạt nảy mầm tạo enzyme phá vỡ tinh bột thành đường. Với sản xuất hóa chất này làm nhiên liệu, quá trình này có thể nhanh hơn bằng acid sulfuric loãng hoặc enzyme nấm amylase.

Glucose từ cellulose cũng có thể lên men thành ethanol, chuyển hóa phế thải nông nghiệp như lõi ngô và rơm rạ. Phản ứng thủy phân cellulose gồm các bước:

• Bước 1. Thủy phân cellulose thành maltose:

 (C6H10O5)n -> C12H22O11

• Bước 2. Thủy phân maltose thành glucose:

  C12H22O11 -> C6H12O6

• Bước 3. Lên men glucose thành ethanol:

 C6H12O6 -> 2 C2H5OH + 2 CO2

3. Làm Tinh Khiết

Hỗn hợp ethanol và nước tạo azeotrope ở nồng độ 96% ethanol, do đó chưng cất phân đoạn không tạo ra ethanol tinh khiết hơn 96%. Để đạt độ tinh khiết cao hơn, có thể thêm benzen và chưng cất lại, tạo ra ethanol không chứa nước nhưng có một lượng nhỏ benzen.

Công nghệ hydrat hóa ethylen kinh tế hơn so với lên men khi giá dầu mỏ ở mức thấp, nhưng sự biến động giá dầu và nông phẩm làm cho việc dự báo chi phí sản xuất trở nên khó khăn.

ỨNG DỤNG ETHANOL TRONG CÔNG NGHIỆP

Đây là một hợp chất hữu cơ có nhiều ứng dụng quan trọng trong công nghiệp nhờ vào tính chất vật lý và hóa học đặc biệt của nó. Dưới đây là một số ứng dụng chính của ethanol trong các ngành công nghiệp khác nhau:

1. Nhiên liệu

• Ethanol được sử dụng làm nhiên liệu sinh học (bioethanol) cho xe hơi. Nó có thể được pha trộn với xăng theo tỷ lệ nhất định (ví dụ, E10 là 10% ethanol và 90% xăng; E85 là 85% ethanol và 15% xăng) để tạo thành một loại nhiên liệu thân thiện với môi trường hơn so với xăng truyền thống. Sử dụng chất này giúp giảm khí thải nhà kính và ô nhiễm không khí.
• Trong một số trường hợp, ethanol tinh khiết (E100) có thể được sử dụng trực tiếp làm nhiên liệu cho các loại xe thiết kế đặc biệt hoặc trong một số máy móc công nghiệp.

2. Dung môi công nghiệp

• Sản xuất sơn, vecni và các loại chất phủ khác nhờ khả năng hòa tan tốt và bay hơi nhanh.
• Trong ngành dược phẩm, ethanol được dùng làm dung môi trong sản xuất thuốc và các sản phẩm y tế khác.
• Thành phần phổ biến trong nước hoa, nước rửa tay khô và các sản phẩm chăm sóc cá nhân. Nhờ vào khả năng hòa tan tốt và tính chất khử trùng.

3. Chất khử trùng và sát trùng

• Dung dịch ethanol được sử dụng để làm sạch và khử trùng thiết bị y tế, da trước khi tiêm và trong các sản phẩm sát trùng tay.
• Đây là thành phần chính trong nhiều loại nước rửa tay khô và các sản phẩm khử trùng bề mặt.

4. Sản xuất hóa chất

• Etyl axetat: Được sử dụng rộng rãi làm dung môi trong sơn, vecni và chất phủ.
• Axit axetic: Một chất hóa học quan trọng trong sản xuất nhựa, sợi và dược phẩm.
• Etylen: Khử nước để sản xuất etylen, một hóa chất cơ bản trong sản xuất nhựa và các sản phẩm hóa dầu khác.

5. Công nghiệp thực phẩm và đồ uống

• Được sử dụng như một chất bảo quản trong một số sản phẩm thực phẩm để kéo dài thời gian sử dụng.
• Ứng dụng phổ biến nhất của ethanol là trong sản xuất bia, rượu vang, rượu mạnh và các loại đồ uống có cồn khác.

6. Công nghiệp dệt may

• Hóa chất này được sử dụng trong một số quy trình sản xuất dệt may như làm sạch, tẩy dầu mỡ và trong quá trình nhuộm vải.

7. Sản xuất năng lượng

• Được sử dụng trong sản xuất và lưu trữ năng lượng tái tạo, chẳng hạn như pin nhiên liệu ethanol, góp phần vào việc phát triển các nguồn năng lượng bền vững.
• Đây là một hợp chất đa năng với nhiều ứng dụng quan trọng trong các ngành công nghiệp khác nhau. Khả năng tái tạo và tính chất thân thiện với môi trường của ethanol khiến nó trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho nhiều quy trình và sản phẩm công nghiệp.

MỘT SỐ LƯU Ý KHI SỬ DỤNG HÓA CHẤT ETHANOL

Khi sử dụng hóa chất Ethanol cần chú ý những điều sau để đảm bảo an toàn:

• Ethanol và các hỗn hợp của chúng (cồn 50 độ trở lên) là các chất dễ cháy và vô cùng dễ bắt lửa. Do đó, tiềm ẩn gây cháy nổ gây thiệt hại nếu không được bảo quản tốt.
• Ethanol trong cơ thể người được chuyển hóa thành acetandehit. Mà đây lại là một chất có độc tính cao hơn so với ethanol. Ví dụ gây ra các bệnh như xơ gan, ung thư và đặc biệt là chứng nghiện rượu.
• Ethanol có thể gây ra tử vong khi nồng độ cồn trong máu đạt tới 0,4% – 0,5% hoặc cao hơn. Với nồng độ 0,3-0,4% gây ra tình trạng hôn mê.
• Cồn Ethanol cần được bảo quản tại những khu vực thông gió tốt, thoáng mát, tránh xa ánh sáng mặt trời cũng như các nguồn gây cháy hay nguồn nhiệt.
• Cần để tránh xa các bình xịt, các nguyên tố dễ cháy, oxy hóa, chất ăn mòn và cách xa các sản phẩm dễ cháy khác.

Nguồn: Admin sưu tầm Internet.