طريقة صناعة الصابون السائل باحترافية وجودة عالية

ماهو الإيثانول ؟ طرق انتاج الكحول الإيثيلي صناعيا ومخبريا

1. ماهو الايثانول Ethanol ؟
2. صناعة الايتانول بالإماهة غير المباشرة للاتيلين باستخدام حمض الكبريت .
3. صناعة الايتانول بالإماهة المباشرة للإتيلن
4. صناعة الأيثانول من تخمر السكريات (المولاس)
5. الحصول على الأيثانول من تخمر السكر في المخبراو المنزل

(رابط تحميل المقال pdf في الأسفل)

ماهو الايثانول Ethanol

الايثانول مركب عضوي من الكحوليات (الأغوال)

صيغته الكيميائية C2H5OH

صيغته الجزيئية C2H6O

ويسمى بشكل عام الكحول .

وهو سائل عديم اللون قابل للأشتعال كثافته اقل من الماء 0.789 غ/سم3 يمتزج مع الماء بشكل كامل وهو مذيب يمتزج مع عدد من المذيبات العضوية كالاسيتون وحمض الخل والكلورفورم .

الايثانول مركب قطبي يشكل روابط هيدروجينية بين جزيئاته ومع جزيئات الماء .

يلتهب بلهب ازق بدون دخان  .

• يستخدم في العطور وينزين السيارات وفي المعقمات .
• ويستخدم كمادة مذيبة في الصناعات الدوائية .
• يستخدم كمادة مطهرة اولية .

ويتم إنتاجه بعدة طرق وسنتعرف عليها بالتفصيل

صناعة الايتانول (الكحول الإتيلي ) بإماهة الإتيلن Hydration of Ethylene

وهناك طريقتين :

1- الإماهة غير المباشرة للاتيلين باستخدام حمض الكبريت

تعد إماهة الإتيلن المصدر التجاري الأكثر أهمية للإتانول .

وقد بدأ صنع الإتانول أول مرة ، بهذا السبيل ، في العام 1930 ، في الولايات المتحدة الأمريكية .

وكانت العملية المستخدمة هي عملية الإماهة غير المباشرة أو عملية حمض الكبريت .

ففي هذه العملية يمتص حمض الكبريت المركز الإتيلن مشكلا مزيجا من كبريتات الإتيل الهيدروجينية وكبريتات ثنائي الإتيل وما إن يمدد المزيج بالماء حتى تتحلمه ضروب الكبريتات إلى الإتانول .

CH2=CH2 + H2SO4  → CH3CH2SO4H

CH3CH2SO4H + CH2=CH2 →  (CH3CH2)2SO4

CH3CH2SO4H + H2O → CH3CH2OH  +  H2SO4

(CH3CH2)2SO4 + 2H2O → 2CH3CH2OH  + H2SO4

ويجري الامتصاص في حمض يقع تركيزه مابين 94% و 98% وفي درجة حرارة تتراوح مابين 60 و 90 درجة مئوية وفي ضغط يتراوح مابين 17 و 35 ضغطا جويا .

ويؤدي إرتفاع درجات الحرارة أو ازدياد تركيز الحمض إلى ارتفاع معدل الامتصاص ، لكنه يسبب في الوقت نفسه مزيدا من التفاعلات الثانوية .

يمدد ماينتج من مرحلة الإمتصاص بالماء على نحو يجعل القوة الحمضية النهائية بعد الحلمهة 50% تقريبا ، ودرجة الحرارة في اثناء الحلمهة مابين 60 و 100 درجة مئوية .

ويتشكل بعض الإتير ثنائي الإتيلي :

(C2H5)2SO4 + C2H5OH → (C2H5)2O +  C2H5SO4H

C2H5SO4H + C2H5OH → (C2H5)2O + H2SO4

ويبلغ مردود الإيتانول 90% تقريبا .

من مساوئ هذه الطريقة تشكل حجوم ضخمة من الكبريت الممدد ، تضيف الحاجة إلى اعادة تركيزها مقدرا جوهريا من المال إلى رأس مال العملية وإلى تكاليف التشغيل (ولاسيما تكاليف الطاقة ) كماتزيد الطبيعة الشديدة النخر للعملية في التكاليف ، ولاتزال العملية واسعة الأنتشار ، إلا أنها تتراجع تراجعا مطردا أمام عملية صنع الإتانول بالأماهة المباشرة .

2-الإماهة المباشرة للإتيلن

أستخدمت الإماهة الوساطية المباشرة للإتيلن ، في الطور البخاري تجاريا لاول مرة في العام 1947 ومنذ ان بدا استخدامها بدت لهذه العملية مزايا حاسمة على عملية حمض الكبريت من حيث أنها ذات مرحلة واحدة فقط ، ولاتتطلب طاقة كبيرة لإعادة تركيز الحمض .

لكن تبقى مسألة الخيار الأقتصادي بين هاتين العمليتين لم تحسم وذلك لأسباب عديدة .

ويتم إنجاز عملية الإماهة فوق الوسيط الصلب المسمى وسيط حمض الفوسفور وتشمل على برتنة الإتيلن المتبوعة بتفاعل الماء وشرجبة الإتيل الناتجة :

CH2=CH2 + H+ ⟶  CH3CH2+ + H2O →  CH3CH2OH2+ - H+ →  CH3CH2OH

وقد تحدث تفاعلات ثانوية تقود إلى تشكل ثنائي إتيل الإتير ومتماثرات الإتيلن الدنيا .

وتكون الإماهة ناشرة للحرارة وعكوسة :

C2H4  +  H2O  ↔️  C2H5OH

وتعمل درجات الحرارة المنخفضة والضغط العالي وتركيز الماء المرتفع في صالح التحول العالي إلى الإتانول ، عند التوازن ، في التفاعل بين كميات متساوية المولية من الإتيلن والماء .

ولكي تكون سرعة التفاعل فوق وسيط حمض الفوسفور الصلب مقبولة ينبغي أستخدام درجة حرارة تفاعل قريبة من 300م .

ففي هذه الدرجة من الحرارة وفي الضغط الجوي يكون التحول إلى الإيتانول في التفاعل منخفضا .

ويكون الضغط المستخدم عادة قريبا من 70 ضغط جوي .

صناعة الأيثانول من تخمر السكريات (المولاس)

قبل ان نتحدث عن طريقة وإمكانية تصنيع الكحول الايثيلي في المنزل عن طريق تخمر السكر سنتعرف اولا على الطريقة المعملية للحصول على الايتانول بالتخمر .

يتم انتاج الايثانول في معامل السكر من بقايا قصب السكر او الشوندر السكري والذي يسمى المولاس وهو التفل المتبقي بعد عصر قصب السكر ، ويتكون المولاس من السكروز والغلوكوز والفركتوز بنسبة 50 الى 55% .

لانتاج 1طن من الايتانول الخام يحتاج ذلك الى 5-6 طن من المولاس .

وتتم عملية انتاج الايتانول عن طريق التخمر بالطريقة التالية :

 1- يخزن المولاس بكميات كبيرة في خزانات خلال مرحلة التخمير ، ثم يخفف بالماء لتكون نسبة تركيز السكر بين 10 - 15% .

المولاس حمضي لذلك يدعم عملية التخمر وتضاف الاحماض اثناء التمديد للحفاظ على ph بين ال4 - 5 وتضاف مغذيات للخميرة وهو خليط من فوسفات الامونيوم والمغنزيوم .

وتصنع خزانات التخمير من الفولاذ الغير قابل للصدأ .

2- يتم الحفاظ على درجة حرارة خزان التخمير  بين20 - 30 م .

3- تتم عملية التخمر خلال 30 الى 70 ساعة بناءا على درجة الحرارة وتركيز السكر وخلال عملية التخمر ينتج غاز ثاني اوكسيد الكربون CO2 كمنتج ثانوي .

4- بعد انتهاء عملية التخمر يضاف الى السائل المتخمر خميرة البيرة تحضيرا لعملية التقطير .

5- يتم في عملية التقطير فصل الالدهيدات الموجودة في المحلول ، وفصل الماء وفصل الايتانول بتركيز 95% ، وباستخدام البنزين كمكون ثالث يمكن الوصول للكحول المطلق بنسبة 100% أما الرواسب الصلبة المتبقية يمكن أستخدامها كأسمدة زراعية .

وجد ان أفضل مردود للحصول على الايثانول ان يتم التخمر في درجة حرارة 30 م  وph =5  وتركيز مادة جافة Bx =16% .

طريقة الحصول على الأيثانول من تخمر السكر في المخبراو المنزل

يمكن تطبيق نفس الطريقة المعملية لكن على كميات صغيرة .

1.  تحضير المحلول السكري : نقوم بحل حوالي 1كغ سكر في 4لتر ماء ونذيبه بشكل جيد او نغليه على النار حتى نحصل على محلول شبيه بالمولاس .
2. نضعه في وعاء محكم الاغلاق يحوي على فتحة من الاعلى يخرج منها انبوب إلى وعاء أخر مغلق يحوي على الماء بحيث يغمس طرف الانبوب في الماء و نضيف له كمية من الخميرة (خميرة البيرة او المعجنات)
3.  يترك المحلول لعدة ايام من 3- 6 أيام نلاحظ خلالها خروج فقاعات من المحلول السكري الى الوعاء الحاوي على الماء وهو غاز ثاني اوكسيد الكربون .
4.  عندما يتوقف خروح فقاعات CO2 نبدا بمرحلة التقطير لفصل الأيثانول ، نأخذ المحلول السكري المتخمر ونسخنه في حمام مائي حتى الدرجة 70م يتم تبريد الغاز الناتج بتبريده وتكثيفه في وعاء آخر لنحصل على الأيثانول .

بالطبع العملية ليست سهلة وتتطلب العمل ضمن شروط جيدة للحصول على مردود جيد للتخمر الناتج .

تحميل المقال كاملا بصيغة Pdf

طرق انتاج الكحول الإيثيلي صناعيا ومخبريا.pdf - 1.2 MB