Етиловий спирт технічний

Етиловий спирт (етанол, гідроксиетан) - безбарвна летка легкозаймиста рідина з обпалюючим смаком і різким характерним запахом. Гігроскопічна рідина. Змішується з водою, метиленхлоридом, ефіром, хлороформом, ацетоном і гліцерином. Горить блідо-голубим бездимним полум’ям. Температура кипіння 78,3 °С. У невеликих кількостях спричиняє оп’яніння, а у великих – наркотичний стан. В організмі окиснюється до оцтового альдегіду, а потім до вуглекислого газу та води. Широко використовується як сировина і розчинник, в органічному синтезі, як знежирювач, пальне, тощо. Отримують ферментативним гідролізом вуглеводів:

У процесі отримання побічними продуктами можуть бути кислота піровиноградна, ацетальдегід, гліцерин, сивушні масла. Для очищення від домішок етиловий спирт переганяють. Також можна синтезувати етанол гідратацією етилену:

Етанол з водою утворює азеотропну суміш (температура кипіння 78,15°С), яка складається з 95,572 % спирту. Тобто, 1 л води та 1 л етанолу сумарно дає 1,92 л суміші. Саме тому ректифікований спирт містить 96,6% етанолу. Для отримання безводного (абсолютного) спирту використовують спеціальні методи обезводнення, наприклад, тривале нагрівання з оксидом кальцію, безводним сульфатом міді чи іншими речовинами, які зв’язують воду хімічним шляхом:

Види етилового спирту

• Абсолютний (безводний) етиловий спирт - 99,7-99,8 % етанолу. Отриманий осушуванням ректифікованого спирту.
• Спирт етиловий ректифікований - 96,5 - 97% етанолу, виробляють із різних видів зерна, картоплі, цукрового буряка, цукру-сирцю, меляси та іншої цукро- і крохмалевмісної харчової сировини (за винятком плодово-ягідної), та одержують його у процесі брагоректифікації спиртової бражки або ректифікації спирту етилового - сирцю, а також головної фракції етилового спирту, яку одержують під час виробництва спирту з харчової сировини. Спирт етиловий ректифікований призначено для використання в харчовій, парфюмерно-косметичній, мікробіологічній промисловості, а також у медицині, ветеринарії, фармації та інших галузях.
• Спирт етиловий-сирець (сирець) виробляють переганянням спиртової бражки із сільськогосподарської сировини (цукро- та крохмалевмісної) та використовують як сировину для виробництва спирту етилового ректифікованого.
• Спирт етиловий ректифікований технічний - вміст етанолу вище 88%.
• Спирт етиловий денатурований - 80%, виготовляється з вуглеводвмісної сировини, відпускається підприємствам - виробникам лише з денатуруючими добавками. Зазначений спирт використовується в хімічній промисловості під час процесів органічного синтезу, в машино- та приладобудуванні, інших галузях як сировина для подальшої промислової переробки. Згідно чинного законодавства наразі затверджено до використання десять денатуруючих добавок у кількості від 0,015% до 15% об'єму спирту та два барвники, наприклад, ацетон, бензин, гас, денатоніум бензоат (бітрекс), етилацетат тощо.
• Спирт етиловий питний – спирт етиловий ректифікований, розбавлений за спеціальною технологією.
• Біоетанол – спирт етиловий зневоднений, виготовлений з біомаси або із спирту етилового – сирцю для використання як біопалива або біокомпонента.

Визначення вмісту етилового спирту

Вміст спирту визначають за допомогою спиртоміра (ареометра).

Визначення вмісту естерів

Хід визначення

До 100 мл спирту, нейтралізованого 0,1 м.к.е. розчином натрію гідроксиду в присутності фенолфталеїну, додають 10 мл 0,1 м.к.е. розчину натрію гідроксиду і кип’ятять в колбі із зворотним холодильником протягом 1 години. Вміст естерів Х, мг/л, в перерахунку на етилацетат обчислюють за формулою Х = [(10∙К-V1∙K1)∙1000∙100∙8,81]:100∙С, де К – поправочний коефіцієнт для 0,1 м.к.е. розчину натрію гідроксиду; V1 – об’єм 0,1 м.к.е. розчину сульфатної кислоти, витраченого на титрування надлишку лугу, мл; К1 – поправочний коефіцієнт для 0,1 м.к.е. розчину сульфатної кислоти; 8,81 – маса етилацетату, що відповідає 1 мл точно 0,1 м.к.е. розчину натрію гідроксиду, мг; С – концентрація спирту, % об.

Ідентифікація: За допомогою фізичних констант (температури кипіння, відносної густини), методом ІЧ-спектроскопії та за результатами хімічних реакцій:

• При окисненні етанолу калію перманганатом у присутності кислоти сульфатної розведеної утворюється ацетальдегід, який має характерний запах. Якщо пробірку з реакційною сумішшю накрити фільтрувальним папером, змоченим розчином натрію нітропрусиду і піперазину гідрату, на папері з’являється інтенсивне блакитне забарвлення (реакція на ацетальдегід).
• Йодоформна проба: C₂H₅OH + 4I₂ + 6NaOH → CHI₃­ + 5NaI + HCOONa + 5H₂O. Утворюється жовтий осад з характерним запахом.
• Нефармакопейна реакція – утворення етилацетату (характерний запах):

Випробування на чистоту. Вміст летких домішок визначають методом газової хроматографії.

Кількісне визначення. При необхідності для кількісного визначення етанолу можуть бути використані методи:

1. Встановлення відносної густини і визначення концентрації спирту за допомогою алкоголеметричних таблиць.
2. Хімічний метод – дихроматометрія. Вміст етилового спирту кількісно визначають окисненням його калію дихроматом, надлишок якого встановлюють йодометрично, індикатор – крохмаль, s = 3/2:

3. Можна визначати концентрацію етанолу за відносною густиною або температурними межами перегонки.

Чистий (медичний) етиловий спирт у фармації найчастіше використовується як екстрагент при одержанні екстракційних фітопрепаратів (настойок, екстрактів тощо), як допоміжна речовина в технологічному процесі різних лікарських препаратів: для консервування деяких емульсій (у концентрації 10–12% від водної фази) та сироваток і вакцин (у концентрації 25%); ефект консервування починається з 15–18%; в екстраційних (новогаленових та галенових препаратах) — у концентрації 20% (у спиртових сумішах понад 20% не розвиваються мікроорганізми та пліснява). Найкращі антисептичні властивості має 70% етанол. З додаванням води до етанолу (60%) та з підвищенням температури протибактерійна активність алкоголю зростає, що пов’язано з денатурацією та згортанням клітинного білка, а також втручанням алкоголю в метаболізм клітини і активацією її нормальної роботи.

Етиловий спирт як екстрагент є добрим розчинником багатьох сполук, які не витягуються з рослинної сировини водою, наприклад жири, алкалоїди, хлорофіл, глікозиди, ефірні олії, смоли та ін.; чим міцність спирту вища, тим в його середовищі меншою мірою можливі гідролітичні процеси. Етиловий спирт інактивує ферменти; досить леткий, тому спиртові витяжки легко згущуються та висихають до порошкоподібного стану. Для збереження термолабільних речовин випарювання та сушіння здійснюють під вакуумом. Значно важче, порівняно з водою, проникає крізь стінки клітин, дегідратує білки та слизові речовини, переводячи їх в осади, які закупорюють пори клітин, погіршуючи цим дифузію. Проникність у клітини зростає зі зниженням концентрації спирту. При використанні етанолу як екстрагента в концентрації ≥70% одержують екстракти, вільні від біополімерів (білків, слизів, пектинів).

Спирт етиловий технічний - незамінний для виробництва спиртовмісної продукції, що використовується у різних галузях про мисловості, окрім харчової. Спирт етиловий технічний, як сировину, застосовують під час виробництва парфюмерно-косметичних виробів, засобів побутової хімії, в хімічній промисловості, машино- та приладобудуванні, а також для продукції різного технічного призначення: омивачів, розчинників, засобів для розпалювання вогню, альтернативних видів палив тощо.

Якість спирту етилового ректифікованого технічного повинна відповідати вимогам діючих стандартів, який виробляють із нехарчової рослинної сировини. Продукт марки «Екстра» призначений для використання у якості розчинника та для інших цілей. Технічний етиловий ректифікований спирт вищого та першого сортів використовується у якості сировини для отримання хімічних продуктів. Якість спирту етилового технічного повинна відповідати вимогам ТУ У 18.51099 У 18.511-99 «Спирт етиловий денатурований (спирт технічний). Технічні умови» поширюються на спирт етиловий денатурований (спирт технічний), який використовується як сировина під час виробництва косметичних засобів, екстракту хмелю, засобів побутової хімії, а також як розчинник та екстрагент у хімічній промисловості, як паливо.

Застосування спирту етилового технічного

Хімічна промисловість

Ацетальдегід - виробництво кротонового альдегіду пентаврита – вихідного продукту для виробництва поліефірів і на їх основі сітчастих поліуретанових матеріалів для меблевої промисловості, будівництва, виробництва лаків і фарб, ацетону.
Ацетон - розчинник для технічних і побутових потреб.
Бутадієн - виробництво широкого асортименту бутадієнвмісних каучуків.
Вінілацетат - компонент для полімерізації пластмас і клеїв.
Пропіонова кислота - для виробництва пропіонату натрію і кальцію технічного призначення, хлорованої пропіонової кислоти, яка використовується для виготовлення засобів для боротьби із шкідниками, вінілпропіонату і на його основі дисперсій для клеїв і лаків, складних ефірів, які використовуються як хімікати і розчинники; для виробництва целюлози і трипропіонатів целюлози. У кормовій промисловості для консервації вологого зерна і кукурудзи на зерно, комбікормів, силосу, пивної дробини та інших кормів з метою захисту від впливу справжніх  дріжджових грибків, пліснявих грибків і бактерій. Використовується також енергетично і служить як глюкопластична речовина. У фармацевтичній промисловості - для виробництва гормонових ефірів, антимікотиків і т.ін., а також ветеринарних препаратів.
Триетиламін безводний - для виробництва четвертинних амонійних солей, змочувачів, просочувальних і дезинфікуючих засобів, гербіцидів, каталізатор для спінювання поліуретану, стабілізатор у лаках та інших продуктів.
Оцтова кислота - для виробництва вінілацетату, сорбінової кислоти, оцтового ангідриду, складних ефірів, які використовуються як хімікати і розчинники. Також використовується як консервант у харчовій промисловості.
Етилен - виробництво поліетилену і сополімерів на його основі, етилбензолу,  вінілацетату, оксиду етилену, етиленгліколю та цілої низки інших хімпродуктів.
Етилбензол - для виробництва стиролу та на його основі полістиролу і бутадієнстирольних каучуків.
Продукти неорганічної хімії; сполуки неорганічні або органічні дорогоцінних і рідкоземельних металів, радіоактивних елементів або ізотопів.
Білкові речовини; модифіковані крохмали; клеї; промисловість ферменти.
Вибухові речовини; піротехнічні вироби; сірники; пірофорні сплави; деякі речовини, що загоряються.

Фармацевтична промисловість

Диетиловий ефір - розчинник у виробництві медпрепаратів, фармацевтичний продукт.

Диетилсульфат - алкілуючий реагент у виробництві хімічних засобів захисту рослин і субстанцій медпрепаратів.

Оцтовий ангідрид - напівпродукт у виробництві фармацевтичних препаратів.

Целюлозно-паперова промисловість – виробництво паперу, картону, туалетного паперу, рушників, серветок, шпалер, ящиків, коробок, мішків тощо.

Металургійна промисловість – вироби з чорних металів, мідь і вироби з міді, нікель і вироби з нікелю; алюміній і вироби з алюмінію; свинець і вироби з свинцю; цинк і вироби з цинку; інші недорогоцінні метали; металокераміка, вироби з них; інструменти, ножові вироби і столові прибори з недорогоцінних металів, частини цих виробів з недорогоцінних металів.

Також широко використовується у автотракторній та машинобудівній промисловості. 

Етиловий спирт – антидот при отруєнні метиловим спиртом

Метиловий та етиловий спирти практично неможливо розрізнити по запаху. Вживання метилового спирту може стати причиною безповоротної втрати зору, легеневої недостатності, судом та смерті.

Як відомо, метаболізм спиртів відбувається переважно у печінці. Фермент алкогольгідрогенеза каталізує перетворення спиртів у відповідні альдегіди. При отруєнні метанолом в організмі утворюється формалін, який реагуючи з білками викликає вищевказані симптоми. Необхідно як можна швидше ввести потерпілому етанол для того, щоб він конкурував за фермент алкогольдегідрогеназу. Спорідненість цього ферменту з етанолом, порівняно з метанолом більше у 25 разів. Тому потрібно задіяти алкогольдегідрогеназу для утворення менш токсичного оцтового альдегіду. Це дає час організму вивести метанол без окиснення у потенційно смертельно небезпечний формальдегід.

Приклад використання етилового спирту в органічному синтезі

1,5-Дифенілпента-1,4-дієн-3-он (дибензиліденацетон)

Реагенти:

• ацетон – 2,8 мл
• бензальдегід – 7,5 мл
• натрію гідроксид – 7,2 г
• спирт етиловий – 60 мл
• етилацетат

Обладнання:

• стакан 250 мл
• колба конічна 50 мл
• баня водяна
• термометр
• мішалка магнітна
• колба Бунзена
• воронка Бюхнера або фільтр Шотта

Обидві метильні групи ацетону активно взаємодіють із альдегідами, даючи продукти кротонової конденсації. Тому, залежно від співвідношення реагентів і порядку змішування, можна добути як бензиліденацетон, так і дибензиліденацетон.
Готуємо у конічній колбі суміш 7,5 мл бензальдегіду та 2,8 мл ацетону. Окремо у стакані розчиняємо 7,5 г гідроксиду натрію в суміші 75 мл води та 60 мл етилового спирту, охолоджуємо до кімнатної температури та вміщуємо у водяну баню. При температурі 20-25 °С і постійному перемішуванні додаємо додаємо до розчину половину приготованої суміші бензальдегіду та ацетону. Через 2-3 хв починається помутніння суміші, утворюється аморфний осад. Розігрів реакційної суміші вище 30 °С небажаний, оскільки спричиняє ряд побічних процесів і призводить до зниження виходу продукту. Через 15 хвилин доливаємо решту суміші бензальдегіду та ацетону, після чого перемішування продовжуємо ще 30 хвилин. осад відфільтровуємо, промиваємо водою і сушимо на повітрі.
Отримуємо 7-8 г (80-90 %) продукту, що після перекристалізації з етилацетату має вигляд світло-жовтих пластинок із Т плавлення 112 °С.

[Органічна хімія. Загальний практикум: навч. посіб. для студентів хімічного факультету/ М. В. Горічко, Д. С. Мілохов, О. В. Шабликіна. - К.: ВПЦ "Київський національний університет", 2019.-196 с.]

Етиловий спирт як екологічне паливо для двигунів внутрішнього згорання

Типове паливо, що складається з бензину і спирту, яке не потребує переробки деяких вузлів двигуна - газохол Е10. Бразилія та США є домінантними індустріальними країнами у виробництві таких біопалив. Їх сумарна доля на світовому ринку виробництва етанолу – 87%. Бразилія на сьогодні займає друге місце по виробництву етанолу (30 мільярдів літрів) хоча за масштабами експорту їй належить перше місце. У кожній країні є власнізаконодавчі акти та економічні можливості, що регулюють виробництво та реалізацію біоетанольного палива.

Завдяки великому значенню октанового числа (в чистому вигляді 99) етанол доцільно використовувати в двигунах з високим ступенем стиснення. Еталонне паливо (суміш ізооктану з н-гептаном) з октановим числом 70 одиниць - концентрація спирту для підвищення октанового числа бензину на одиницю 1,07 % мас. Еталонне паливо з октановим числом 92 одиниць – 1,44 % мас. Еталонне паливо з октановим числом 66,7 одиниць – 1,64 % мас.

В Європі виробництво біоетанолу знаходиться теж на шляху зростання і основними виробниками є Франція, Німеччина та Іспанія, при цьому основною відновлюваною сировиною виробництва є пшениця та цукрові буряки. В даний час на одному із заводів ВАТ «Біохем» освоєна технологія одержання абсолютного етанолу методом азеотропної перегонки етилового спирту з додаванням деякої кількості головних фракцій етилового спирту і сивушного масла. Одержаний по ній продукт повністю відповідає вимогам до етанолу, який використовується в якості добавки до моторних палив. Даний продукт називається: «спирт етиловий абсолютизований». Крім того, у стадії розробки знаходиться також технологія отримання зневодненого на молекулярних ситах технічного етанолу, який також призначений для добавки до моторних палив.

Бензин А-92 з 50% добавкою етилового спирту набуває антидетонаційних властивостей, характерних для А-95. Вміст різних компонентів забруднення у вихлопних газах в залежності
від складу палива наведено в табличці. З таблиці видно, що концентрація всіх компонентів забруднення (NO2, SO2, CO і CH2O) зменшується по мірі збільшення %-вого вмісту етанолу у паливній суміші. У концентраційних межах від 5 до 25% C2H5OH відмічено значний вплив домішки етанолу на зменшення викиду NO2. Спостерігається кореляція цього параметру із
впливом на октанове число вмісту етанолу. Форми графіків залежності – подібні. Пояснити це можна тим, що при вищому октановому числі паливо згоряє більш рівномірно, без локальних детонаційних фронтів та перегрівів. А як відомо, підвищення температури та тиску сприяє більшому окисненню атмосферного азоту, тому вихід NO2 менший для Е25, що зменшує корозію деталей азотною кислотою.

У етиловому спирті домішки сірки практично відсутні (у бензині А-92 – 0,05 % мас.). Як і слід було очікувати, після роботи двигуна на суміші Е80, вихлоп практично не містить SO2, незначна концентрація якого фіксується із атмосферного повітря (фонова концентрація). Оксид сірки VI при взаємодії з водяною парою (продукт згоряння палива), утворює сірчану кислоту, яка руйнує стінки циліндра, поршні, клапани, головку блока та інші деталі, отруює платиновий каталізатор. Тому при використанні біопалива, окрім зниження токсичних речовин у вихлопних газах, строк експлуатації ДВЗ та каталізатора збільшуються. Зменшення вмісту чадного газу (СО) у вихлопі – дуже важливий результат, адже саме цей параметр нормується згідно чинного законодавства і є критерієм придатності до експлуатації транспортного засобу, оснащеного ДВЗ. Останніми роками в Україні, концентрація СО, так само як і СН2О, в атмосферному повітрі зростає. Причиною цього є збільшення кількості та зношення наявного автотранспорту в місті. Градієнт температури та тиску, який зменшується обернено-пропорційно октановому числу (менша кількість детонаційних центрів), у камері згоряння, впливає на утворення СО. Добавка С2Н5ОН підвищує октанове число і тим самим сприяє повноті згоряння суміші, характер розповсюдження полум’я має більш турбулентний характер, ніж у бензині. Зниження концентрації формальдегіду у вихлопних газах – позитивний результат впливу С2Н5ОН.

Максимальна ефективність добавки етанолу спостерігається в концентраційних межах від 5 до 25 % об. Тому, припускаючи конкурентоспроможність виробництва етанолу по відношенню до бензину, біопаливо Е25 є найбільш оптимальним для використання за всіма критеріями (екологічним, економічним та іншими). Ідеальним паливом з точки зору екологічності є суміш водню з киснем (суміш водню з киснем, одержана при електролітичному розкладі води називається "газом Брауна"), яка практично не дає ніяких шкідливих викидів в атмосферу. При додаванні такої суміші в циліндри двигуна разом з парою бензину і етанолу дає значне зниження токсичних викидів. З наведеної таблиці видно, що біопаливо Е25 володіє рядом переваг перед бензинами, перш за все, за токсичністю: навіть добавка 20% етанолу до бензину знижує викиди таких токсичних речовин як NO2 і SO2 на 73- 86 %. В значній мірі зменшується концентрація і формальдегіду, СО та вуглеводнів у вихлопних газах. Альтернативні палива можуть статиповноцінним замінниками паливам нафтового походження. При цьому енергетичні показники двигунів можуть залишатися на рівні традиційних палив або змінюватись незначно, а екологічні - покращуватись.

Питання-відповідь

Питання: Як зробити температуростійкий омивач скла (незамерзайку)?

Відповідь: Знадобиться: етиловий спирт, вода (бажано дистильвана), будь-який засіб для миття посуду.

Пропорції в незамерзайці води і спирту залежать від того, при якому температурному режимі буде використовуватися засіб.
Температура повітря до -5 °C - концентрація спирту від загального обсягу омиваючої рідини - 11,3%;
-10,6°C - 20,3%;
-16°C - 26,7%;
-23,6°C - 33,8%;
-33,9°C - 46,3%;
-41°C - 56,1%;
-51,3°C - 71,9%;
Наприклад, якщо ви робите незамерзайку для використання при 16 градусах морозу, на 3 літри засобу вам потрібно використати 801 г спирту і 2199 г води. Миючий засіб додаємо з розрахунку 1 столова ложка на 3 літри суміші.
Для приготування додаємо всі компоненти в підходящу за обсягом ємність (підійде та ж п'ятилітрова пляшка від води) і перемішуємо.

Питання: Етиловий спирт підходить для очищення фотополімерних смол, як розчинник для флексодруку?

Відповідь: Так, підходить. Після друку моделі з фотополімерних смол рекомендують одразу промивати у спиртовому розчині. 600 - 700 мл технічного етилового спирту доводять водою до 1 л, ретельно промивають моделі декілька хвилин. Також етиловий спирт чудовий розчинник фарб для флексодруку.

Питання: Рідина проти обледеніння, що містить спирт етиловий технічний. Що входить до складу?

Відповідь: Компоненти рідини проти обледеніння: метилетилкетон - 0,1-10 мас. %; моноетиленгліколь - 0,1-10 мас. %; тензиди - 0,01-5 мас. %; спирт етиловий технічний - решта (75-99 мас. %).

Питання: Можна використовувати технічний етиловий спирт для знежирення нігтів перед нанесенням покриття?

Відповідь: Ні, не рекомендується. Для зовнішнього застосування на шкірі та нігтях варто застосовувати спирт етиловий ректифікований та спирт етиловий питний (медичний) з концентрацією спирту мінімум 96 %. Також можна використати ізопропиловий спирт.