一种利用盐析效应制备无水乙醇的方法

本发明属于化学工程，涉及工业乙醇的多级分离纯化技术，特别涉及一种利用盐析效应制备无水乙醇的方法。

背景技术：

1、乙醇是用作溶剂、消毒剂、燃料添加剂以及常用化工原料的醇类化合物。乙醇的主要特点在于其分子内包含一个羟基(-oh)，这使得乙醇具有广泛的化学反应性和溶解能力。因此，从乙醇出发，可以直接获得许多有用的化学衍生品，如乙醛、乙醚和乙酸等，而这些化学品若从其他原料制备，则可能需要更高的能耗和更复杂的工艺。此外，乙醇还是生物燃料如乙醇汽油的重要组成部分，对于推动可持续能源发展具有重要意义。

2、乙醇是从生物质获得的最主要能源之一。如今以糖和淀粉为原料生产燃料乙醇已有多年的历史，然而基于乙醇发酵液的低浓度，现代工业纯化乙醇一般通过蒸馏将乙醇浓度提高到37wt％(prog energy combust sci 2008，34，551–73)，再以精馏将预浓缩的乙醇进一步提纯为共沸乙醇，后通过不同脱水技术如共沸精馏(fuel 2015，139，568–74)，吸附(energy andfuels 2013，27，6655–64)，萃取精馏(indeng chemres 2014，53，15786–91)，膜分离(indeng chemres 2011，50，1023–7)等纯化技术进一步将乙醇浓缩为无水乙醇(99.5wt％)。但这些方法都有一定缺陷，例如共沸精馏需要循环精馏，能耗高设备造价高；吸附，萃取精馏需要进一步解吸和分离，或者在纯化后再次沿用膜分离技术，而渗透膜存在成本高，寿命短等缺点，是限制广泛应用于乙醇纯化工艺的一大因素。因此传统蒸馏方法仍然是分离纯化乙醇的主要技术。受限于乙醇发酵液的低浓度，传统蒸馏方法有诸如高能耗和操作投入成本大等问题。精馏段的高能耗、加工成本和环境可持续性限制了萃取和共沸蒸馏工艺的使用。

技术实现思路

1、本发明针对乙醇纯化为99.5％的无水乙醇时需多步蒸馏或者精馏而提供一种常温下低浓度乙醇经多步盐析获得无水乙醇的方法。

2、本发明针对盐析效应可导致有机小分子发生脱水作用而提供一种通过多级盐析获得无水乙醇的新方法，避免工业中常用精馏和膜分离工艺产生的高能耗高成本问题。

3、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

4、1，一种利用盐析效应制备无水乙醇的方法，包括以下步骤：

5、1)取1～10质量份的无水k2co3、k2hpo4、k3po4、k4p2o7中的一种或多种与10质量份的20.0～80.0wt％乙醇溶液混合，持续搅拌0.1～6h后静置，得到乙醇盐溶液；

6、2)通过倾析取乙醇盐溶液上清液，利用气相色谱确定乙醇盐溶液上清液中的水的质量，加入相当于乙醇盐溶液上清液中水的质量1～10倍的无水k2co3混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到第二步上清液；

7、3)取第二步上清液，利用气相色谱确定第二步上清液中的水的质量，将1～20倍于第二步上清液中水的质量的无水k3po4加入上清液中，持续搅拌0.01～6h后静置，得到澄清液，利用气相色谱确定即为99.5wt％的乙醇。

8、2.一种利用盐析效应制备无水乙醇的方法，包括以下步骤：

9、1)取1～10质量份的无水k2co3、k2hpo4、k3po4、k4p2o7中的一种或多种与10质量份20.0～80.0wt％乙醇溶液混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到乙醇盐溶液；

10、2)通过倾析取乙醇盐溶液上清液，利用气相色谱确定乙醇盐溶液上清液中的水的质量，加入相当于乙醇盐溶液上清液中水的质量1～10倍的无水k3po4混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到第二步上清液；

11、3)取第二步上清液，利用气相色谱确定第二步上清液中的水的质量，将1～20倍于第二步上清液中水的质量的无水k2co3加入该上清液中，持续搅拌0.01～6h后静置，得到澄清液，利用气相色谱确定即为99.5wt％的乙醇。

12、3.一种利用盐析效应制备无水乙醇的方法，包括以下步骤：

13、1)取1～10质量份的无水k2co3、k2hpo4、k3po4、k4p2o7中的一种或多种与10质量份20.0～80.0wt％乙醇溶液混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到乙醇盐溶液；

14、2)通过倾析取乙醇盐溶液上清液，利用气相色谱确定乙醇盐溶液上清液中的水的质量，加入相当于乙醇盐溶液上清液中水的质量1～10倍的无水k3po4混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到第二步上清液；

15、3)取第二步上清液，利用气相色谱确定第二步上清液中的水的质量，将1～20倍于第二步上清液中水的质量的无水k3po4加入该上清液中，持续搅拌0.01～6h后静置，得到澄清液，利用气相色谱确定即为99.5wt％的乙醇。

16、4.一种利用盐析效应制备无水乙醇的方法，包括以下步骤：

17、1)取1～10质量份的无水k2co3、k2hpo4、k3po4、k4p2o7中的一种或多种与10质量份20.0～80.0wt％乙醇溶液混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到乙醇盐溶液；

18、2)通过倾析取乙醇盐溶液上清液，利用气相色谱确定乙醇盐溶液上清液中的水的质量，加入相当于乙醇盐溶液上清液中水的质量1～10倍的无水k2co3混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到第二步上清液；

19、3)取第二步上清液，利用气相色谱确定第二步上清液中的水的质量，将1～20倍于第二步上清液中水的质量的无水k2co3加入该上清液中，持续搅拌0.01～6h后静置，得到澄清液，利用气相色谱确定即为99.5wt％的乙醇。

20、5.一种利用盐析效应制备无水乙醇的方法，包括以下步骤：

21、1)取1～10质量份的无水k2co3、k2hpo4、k3po4、k4p2o7中的一种或多种与10质量份80.0～95.0wt％乙醇溶液混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到乙醇盐溶液；

22、2)取第一步乙醇盐溶液上清液，利用气相色谱确定乙醇盐溶液上清液中的水的质量，将1～20倍于乙醇盐溶液上清液中水的质量的无水k2co3加入该上清液中，持续搅拌0.01～6h后静置，得到澄清液，利用气相色谱确定即为99.5wt％的乙醇。

23、6.一种利用盐析效应制备无水乙醇的方法，包括以下步骤：

24、1)取1～10质量份的无水k2co3、k2hpo4、k3po4、k4p2o7中的一种或多种与10质量份80.0～95.0wt％乙醇溶液混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到乙醇盐溶液；

25、2)取第一步乙醇盐溶液上清液，利用气相色谱确定乙醇盐溶液上清液中的水的质量，将1～20倍于乙醇盐溶液上清液中水的质量的无水k3po4加入该上清液中，持续搅拌0.01～6h后静置，得到澄清液，利用气相色谱确定即为99.5wt％的乙醇。

26、7.一种利用盐析效应制备无水乙醇的方法，包括以下步骤：取1～30质量份的无水k2co3、k2hpo4、k3po4、k4p2o7中的一种或多种与10质量份95.0～99.0wt％乙醇溶液混合，持续搅拌0.01～6h后静置，得到澄清液，利用气相色谱确定即为99.5wt％的乙醇。

27、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

28、(1)针对工业上通过精馏和分子筛吸附分离纯化乙醇高能耗高成本的问题，提出了利用多级盐析纯化乙醇的方法实现无水乙醇的生产。我们开发了一种新的分离纯化方法，通过不同种类盐析剂，在不同浓度乙醇中将低浓度乙醇纯化成无水乙醇。

29、(2)通过多级盐析，共沸乙醇中难以除去的水被移除，从而降低了因共沸精馏或者分子筛吸附产生的高能耗。通过开发不同盐的多级盐析途径，实现了无水乙醇的纯化，促进地球的碳中和。