ГОСТ Р 52574-2006 Спирт этиловый синтетический технический и денатурированный. Технические условия (с Поправкой, с Изменениями N 1, 2, с Поправкой) от 29 сентября 2006 —

Гидратация этилена

В промышленности, наряду с первым способом, используют гидратацию этилена. Гидратацию можно вести по двум схемам:

CH2=CH2 H2O⟶C2H5OH{displaystyle {ce {CH2=CH2 H2O -> C2H5OH}}};

CH2=CH2 H2SO4⟶CH3CH2OSO2OH{displaystyle {ce {CH2=CH2 H2SO4 -> CH3CH2OSO2OH}}},

CH3CH2OSO2OH H2O⟶CH3CH2OH H2SO4{displaystyle {ce {CH3CH2OSO2OH H2O -> CH3CH2OH H2SO4}}}.

Эта реакция сопровождается параллельной нежелательной реакцией образования диэтилового эфира.

Гост р 52574-2006 спирт этиловый синтетический технический и денатурированный. технические условия (с поправкой, с изменениями n 1, 2, с поправкой) от 29 сентября 2006 —

Медицина

• по своему действию этиловый спирт можно отнести к антисептикам;
• как обеззараживающее и подсушивающее средство, наружно;
• подсушивающие и дубящие свойства 97%-го этилового спирта используются для обработки операционного поля или в некоторых методиках обработки рук хирурга;
• растворитель для лекарственных средств, для приготовления настоек, экстрактов из растительного сырья и др.;
• консервант настоек и экстрактов (минимальная концентрация 18 %);
• пеногаситель при подаче кислорода, искусственной вентиляции лёгких;
• в согревающих компрессах;
• для физического охлаждения при лихорадке (для растирания)^[14];
• компонент общей анестезии в ситуации дефицита медикаментозных средств;
• как пеногаситель при отёке лёгких в виде ингаляции 33 % раствора;
• этанол является противоядием при отравлении некоторыми токсичными спиртами, такими, как метанол и этиленгликоль. Его действие обусловлено тем, что фермент алкогольдегидрогеназа, при наличии нескольких субстратов (например, метанол и этанол) осуществляет лишь конкурентное окисление, благодаря чему после своевременного (почти немедленного, вслед за метанолом/этиленгликолем) приёма этанола уменьшается текущая концентрация токсичных метаболитов (для метанола — формальдегида и муравьиной кислоты, для этиленгликоля — щавелевой кислоты)^[15].

Применение этанола в составе моторного топлива

Топливный этанол делится на биоэтанол и этанол, полученный другими методами (из отходов пластмасс, синтезированный из газа и т. п.).

Биоэтанол — это жидкое этанолсодержащее топливо, получаемое специальными заводами из крахмал-, целлюлозно- или сахаросодержащегосырья по укороченной дистилляции (что позволяет получать качество, достаточное для использования в качестве топлива).

Применяется в чистом виде (точнее в виде азеотропа96,6 %), а чаще в смеси с бензином (так называемый газохол) или дизельным топливом.

Производство и использование биоэтанола увеличивается в большинстве стран мира, как более экологичная и возобновляемая альтернатива нефти[20] (недоступная ссылка).

Полноценно использовать биоэтанол способны лишь автомобили с соответствующим двигателем или с универсальным Flex-Fuel (способен применять смеси бензин/этанол с любым соотношением). Обычный бензиновый двигатель способен потреблять бензин с добавкой этанола не более 30 %, возможно также переоборудование обычного бензинового двигателя, но это экономически нецелесообразно.

Некоторой проблемой является недостаточная смешиваемость бензина и дизельного топлива с этанолом, из-за чего происходит расслоение смеси (при низких температурах всегда). Особенно эта проблема актуальна для стран с холодным климатом. Решения этой проблемы на данный момент не найдено[21].

Преимуществом смесей этанола с другими видами топлива перед чистым этанолом является лучшая зажигаемость, благодаря низкому содержанию влаги, тогда как чистый этанол (марка E100, с практическим содержанием C2H5OH 96,6 %) является неразделяемым дистилляцией азеотропом.

В разных странах действуют следующие государственные программы применения этанола и содержащих его смесей на транспорте с двигателями внутреннего сгорания[21][22][23]:

Внедрение производства биотоплива является затратным процессом, однако дает экономике преимущества впоследствии. Так, например, строительство завода по производству этанола мощностью 40 млн галлонов даёт экономике (на примере США):

В 2006 году этаноловая индустрия дала экономике США:

В 2006 году в США было переработано в этанол 2,15 миллиарда бушелей кукурузы, что составляет 20,5 % годового производства кукурузы. Этанол стал третьим по величине потребителем кукурузы после животноводства и экспорта.

На этанол перерабатывается 15 % урожая соргоСША. Побочным продуктом производства этанола является барда, которая используется как вторичное кормовоесырьё, а также может быть использована для получения биогаза.

В США «Энергетический билль», подписанный президентом Бушем в 2005 году, предусматривал производство к 2021 году ежегодно 30 миллиардов литров этанола из зерна и 3,8 млрд литров из целлюлозы (стебли кукурузы, рисовая солома, отходы лесной промышленности)[32].

Примечания

Физические свойства

В обычных условиях представляет собой бесцветную, легкоподвижную, летучую жидкость с характерным запахом и сладковато-жгучим вкусом.

Плотность этилового спирта 0,789 г/см3 при 20 °C, он легче воды.

Является хорошим растворителем многих органических веществ и некоторых неорганических солей.

Физические свойства абсолютированного этанола (100 %) немного отличаются от свойств спирта-ректификата с концентрацией 95,57 %. Их свойства почти одинаковы, но численные величины различаются на 0,1—0,01 %.

ΔH

S

C_p

ΔH_пл

ΔH_кип

Смесь по массе 95,57 % этанола и 4,43 % воды является азеотропной, т. е. не разделяется при перегонке, кипит при нормальном давлении при температуре 78,174 °C, в то время как абсолютированный этанол имеет более высокую точку кипения 78,39 °C[8][10].

С водой этанол смешивается в произвольном отношении, при смешивании наблюдается значительное, до нескольких процентов уменьшение объёма смеси относительно исходного суммарного объёма чистых веществ, например, при смешивании 50 мл этанола с 50 мл воды образуется 97 мл раствора. Также смешивание сопровождается некоторым нагреванием смеси.

Абсолютный этанол затвердевает при температуре −114,5 °C[11]. Температура плавления смесей этанола с водой уменьшается при увеличении концентрации этанола в растворе и достигает минимума при массовой концентрации этанола в воде равной 93,5 % — эвтектики этанол-вода, имеющей температуру плавления −118 °C[12].

При низких температурах, ниже −20 °С водный раствор этанола (96 %) практически не испаряется и превращается в вязкую жидкость. При −70°C он становится ещё более вязким и по текучести напоминает густой мёд.

Химические свойства

Типичный представитель одноатомных спиртов.

Горюч. Легко воспламеняется. При достаточном доступе воздуха горит (за счёт его кислорода) светлым голубоватым пламенем, образуя терминальные продукты окисления — диоксид углерода и воду:

C2H5OH 3O2⟶2CO2 3H2O{displaystyle {ce {C2H5OH 3 O2 -> 2 CO2 3 H2O}}}.

Ещё энергичнее эта реакция протекает в атмосфере чистого кислорода.

При определённых условиях (температура, давление, катализаторы) возможно и контролируемое окисление (как элементарным кислородом, так и многими другими окислителями) до ацетальдегида, уксусной кислоты, щавелевой кислоты и некоторых других продуктов, например:

3C2H5OH K2Cr2O7 4H2SO4⟶3CH3CHO K2SO4 Cr2(SO4)3 7H2O{displaystyle {ce {3 C2H5OH K2Cr2O7 4 H2SO4 -> 3 CH3CHO K2SO4 Cr2(SO4)3 7 H2O}}}.

Обладает слабо выраженными кислотными свойствами, в частности, подобно кислотам взаимодействует со щелочными металлами, а также магнием, алюминием и их гидридами, выделяя при этом водород и образуя солеподобные этилаты, являющиеся типичными представителями алкоголятов:

2C2H5OH 2K⟶2C2H5OK H2{displaystyle {ce {2 C2H5OH 2 K -> 2 C2H5OK H2}}},

C2H5OH NaH⟶C2H5ONa H2{displaystyle {ce {C2H5OH NaH -> C2H5ONa H2}}}.

Обратимо реагирует с карбоновыми и некоторыми неорганическими кислородсодержащими кислотами с образованием сложных эфиров:

C2H5OH RCOOH⟶RCOOC2H5 H2O{displaystyle {ce {C2H5OH RCOOH -> RCOOC2H5 H2O}}},

C2H5OH HNO2⟶C2H5ONO H2O{displaystyle {ce {C2H5OH HNO2 -> C2H5ONO H2O}}}.

С галогеноводородами (HCl, HBr, HI) вступает в обратимые реакции нуклеофильного замещения:

C2H5OH HX⟶C2H5X H2O{displaystyle {ce {C2H5OH HX -> C2H5X H2O}}}.

Без катализаторов реакция с HCl идёт относительно медленно; значительно быстрее — в присутствии хлорида цинка и некоторых других кислот Льюиса.

Вместо галогеноводородов для замещения гидроксильной группы на галоген могут быть использованы галогениды и галогеноксиды фосфора, тионилхлорид и некоторые другие реагенты, например:

3C2H5OH PCl3⟶3C2H5Cl H3PO3{displaystyle {ce {3 C2H5OH PCl3 -> 3 C2H5Cl H3PO3}}}.

Сам этанол также обладает нуклеофильными свойствами. В частности, он относительно легко присоединяется по активированным кратным связям, например:

C2H5OH CH2=CHCN⟶C2H5OCH2CH2CN{displaystyle {ce {C2H5OH CH2=CHCN -> C2H5OCH2CH2CN}}}.

Реагирует с альдегидами с образованием полуацеталей и ацеталей:

C2H5OH RCHO⟶RCH(OH)OC2H5{displaystyle {ce {C2H5OH RCHO -> RCH(OH)OC2H5}}},

C2H5OH RCH(OH)OC2H5⟶RCH(OC2H5)2 H2O{displaystyle {ce {C2H5OH RCH(OH)OC2H5 -> RCH(OC2H5)2 H2O}}}.

При умеренном (не выше 120 °C) нагревании с концентрированной серной кислотой или другими водоотнимающими средствами кислотного характера образует диэтиловый эфир:

2C2H5OH⟶C2H5OC2H5{displaystyle {ce {2 C2H5OH -> C2H5OC2H5}}}.

При более сильном нагревании с серной кислотой, а также при пропускании паров над нагретым до 350—500°Cоксидом алюминия происходит более глубокая дегидратация. При этом образуется этилен:

C2H5OH⟶CH2=CH2 H2O{displaystyle {ce {C2H5OH -> CH2=CH2 H2O}}}.

При использовании катализаторов, содержащих наряду с оксидом алюминия высокодисперсное серебро и другие компоненты, процесс дегидратации может быть совмещён с контролируемым окислением этилена элементным кислородом, в результате чего с удовлетворительным выходом удаётся реализовать одностадийный процесс получения окиси этилена:

2C2H5OH O2⟶2C2H4O 2H2O{displaystyle {ce {2 C2H5OH O2 -> 2 C2H4O 2 H2O}}}.

В присутствии катализатора, содержащего оксидыалюминия, кремния, цинка и магния, претерпевает серию сложных превращений с образованием в качестве основного продукта бутадиена (реакция Лебедева):

2C2H5OH⟶CH2=CH−CH=CH2 2H2O H2{displaystyle {ce {2 C2H5OH -> CH2=CH-CH=CH2 2 H2O H2}}}.

В 1932 году на основе этой реакции в СССР было организовано первое в мире крупнотоннажное производство синтетического каучука.

В слабощелочной среде образует иодоформ:

C2H5OH 4I2 6NaHCO3⟶CHI3 HCOONa 5NaI 5H2O 6CO2{displaystyle {ce {C2H5OH 4 I2 6 NaHCO3 -> CHI3 HCOONa 5 NaI 5 H2O 6 CO2}}}.

Эта реакция имеет некоторое значение для качественного и количественного определения этанола в отсутствии других веществ, дающих подобную реакцию.