ETHANOL

کد تعرفه گمرکی :                                          ۲۹۰۵۱۱۰۰

کد آیسیک :                                              ۲۴۱۱۵۱۲۵۸۴

فرمول مولکولی:                      CH₃CH₂OH     یا     C₂H₆O

CAS number :                                                ۵-۱۷-۶۴

نام­های متداول دیگر:

الکل اشباع  Absolute alcohol ، اتیل الکل ethyl alcohol ، اتیلیک الکل ethylic alcohol ، اتیل هیدرات ethyl hydrate ، اتیل هیدروکسید ethyl hydroxide ، اتیلول ethylol ، هیدروکسی اتان hydroxyethane ، متیل کربینول methylcarbinol ، الکل خوراکیdrinking alcohol ، grain alcohol ، Alcohol, Grain  ، cologne spirit ، EtOH ، Algrain  ، انیدرول Anhydrol ، Tecsol

کاربرد بصورت خلاصه:

قابلیت انحلال پذیری آن در آب و بسیاری از ترکیبات آلی سبب شده تا در تولید طیف وسیعی از محصولات مورد استفاده قرار گیرد. از این بین می توان به تولید دارو، عطر، طعم دهنده ها، لوازم آرایشی مانند رژ گونه، محلول های ضد جوش، لوسیون های بعد از موزدایی، محصولات ضد شوره و التهابات پوستی، روغن بدن بچه، ترکیبات ضدعفونی کننده غیر آرایشی، نرم کننده های حوله و لباس، رنگ، لاک، جلادهنده ها، محلول های تمیز کننده سرویس های بهداشتی، آفت کش های ضد قارچ مورد استفاده در کشاورزی، حشره کش ها،آب بندها، ضد یخ، خوش بو کننده های هوا، اسپری مو و حشره کش ها اشاره کرد.

از دیگر کاربرد های آن، استفاده از این حلال به عنوان یک عامل نگه دارنده است زیرا می تواند میکرو ارگانیسم های زنده را از بین برده و از فساد جلوگیری کند. برای خنک کردن دستگاه ها و یا قطعات از اتانول استفاده می کنند که به راحتی تبخیر شده و مشکلی ایجاد نمی کند. از جمله حلال های مناسب برای استخراج آروماتیک های سبک نیز به شمار می رود. برخی از دستگاه های گرمایشی از سوختن اتانول تولید گرما می کنند. افرادی که در واحدهای تولید سازه های چوبی فعالیت می کنند، با استفاده از یک پارچه آغشته به اتانول خاک اره و ذرات چوب را از سطح لباس تمیز می کنند. همچنين اتانول بدون آب به عنوان سوخت تجديد پذير با ميزان آلايندگي بسيار كم بصورت خالص و بصورت مخلوط با بنزين و گازوئيل استفاده مي شود.

(pubchem) (chemical safety facts) (scorecard) (Modern Machine Shop) (Quy DiemDo, 2014) (SYDNEY SOLVENTS)

خصوصیات فیزیکی شیمیایی ماده

رنگ، بو، حالت فیزیکی و خصوصیات فیزیکی معروف:

اتانول یک مایع بی رنگ، شفاف، بویی کم شبیه به انگور، با طعمی تلخ و گس، و فرار است که به وسیله ی تخمیر گروه خاصی از قند تولید می شود و بخارات آن از هوا سنگین تر هستند.

در صورت خوردن آن به سرعت از طریق دستگاه گوارش جذب شده و در بدن توزیع می گردد. به مرور زمان ماهیت پروتئین ها در ارگانیسم ها را تغییر داده و باعث تحلیل رفتن آن ها می شود. چانچه میزان آن در خون به بیش از ۵/۰ % برسد، مرگ آور خواهد بود و غلظت های کمتر از ۱/۰% نیز گاها مسمومیت در پی دارند. این ترکیب در بدن ابتدا به استالدهید و سپس به کربن دی اکسید و آب تبدیل می شود. مقادیر کمی از آن به صورت طبیعی طی فرآیند تخمیر بی هوازی به وسیله ی باکتری های روده تولید می گردد.
(pubchem) (Encyclopedia Britannica)

جهت دانلود فايل آزئوتروپهاي اتانول كليك كنيد

شرکت­های تولید کننده

تولیدکنندگان خارجی:

کانادا، مکزیک، برزیل، ایالات متحده آمریکا، فرانسه، آلمان، انگلستان، جمهوری چک، استرالیا و هندوستان

تولیدکنندگان ایرانی:

در حال حاضر ۱۲ واحد داخلی فعال در حال تولید این حلال هستند.

فرايند توليد اتانول

حجم تولید سالیانه این ماده در سالهای اخیر:

در حال حاضر توسط ۱۲ واحد داخلی فعال مجموعا به ظرفیت ۲۵۴۸۰ تن تولید می شود.

روش­های مختلف تولید:

برای تولید اتانول روش های مختلفی وجود دارد که بسته به بازده اقتصادی و موقعیت جغرافیایی روش مورد نظر برای تولید انتخاب می شود :

۱) تولید صنعتی به روش هیدراسیون ( آب دار شدن ) اتیلن[۱۶] :

در این روش از اسید سولفوریک ( H₂SO₄ ) رقیق به عنوان کاتالیست استفاده می شود و مخلوطی از اتیلن و بخارات داغ آب در فشار بالا از روی کاتالیست عبور داده می شود. به منظور خالص سازی محصول خروجی از تقطیر جز به جز استفاده می شود. اتانول های صنعتی عموما حاوی مقادیری ناخالصی مانند متانول، بنزن و نفت سفید هستند. (Easy Chem)

۲) تولید بیولوژیکی به وسیله ی تخمیر قند :

بسته به موقعیت جغرافیایی هریک از ترکیبات دارای گلوکز مانند نیشکر، چغندر قند و سورگوم شیرین[۱۷] به عنوان ماده اولیه مورد استفاده قرار می گیرند. فرآیند تولید در این روش مشابه با فرآیند تولید بیواتانول از نشاسته است با این تفاوت که مراحل خرد کردن مکانیکی و افزودن آب و آنزیم برای تبدیل نشاسته به قند حذف می شوند و گلوکز به وسیله ی مخمر تبدیل به اتانول  و کربن دی اکسید می شود.

(Shinnosuke Onuki, 2008) (BIOENERGY AUSTRALIA)

۳) تولید بیولوژیک به وسیله تخمیر نشاسته:

اتانول می تواند از منابع مختلف حاوی نشاسته مانند سیب زمینی، سیب زمینی شیرین، کاساو[۱۸]،گندم، جو، ذرت و ذرت خوشه ای[۱۹] تولید شود. استخراج نشاسته با خلوص بالا از دانه های ذرت بسیار آسان بوده و همین امر سبب شده تا ایالت متحده از این ماده استفاده کرده و به عنوان يكي از بزرگترین تولید کنندگان اتانول در دنیا شناخته شود. در این روش، طی فرآیند هیدرولیز پلی ساکاریدها[۲۰] به وسیله ی آنزیم، نشاسته به قند تبدیل شده و سپس طی فرآیند تخمیر اتانول تولید می گردد. ( فرآیند هیدرولیز و تخمیر به صورت هم زمان انجام می شوند.) در این میان چندین روش برای تولید وجود دارد که یکی از آن ها خرد کردن خشک[۲۱] است. در این روش ابتدا به وسیله ی یک آسیاب سنگی، چکشی، دیسکی یا یک دستگاه خرد کن دانه های ذرت به طور کامل و در اندازه های یکنواخت به منظور آزاد شدن نشاسته پودر می شوند. پس از آن مخلوط واکنش گرما داده شده و آب و آنزیم به افزوده می شود و مخلوط واکنش به فاز مایع تبدیل می گردد. مراحل بعدی هیدرولیز و تخمیر هستند؛ با افزودن مخمر به خوراک فرآیند تخمیر انجام شده و قند به بیواتانول و کربن دی اکسید تبدیل می شود. تقطیر نیز به منظور جداسازی بخش هایی از ذرت که تخمیر نمی شوند ( پروتئین، فیبر و چربی ) و تغلیظ و خالص سازی محصول صورت می گیرد. این پسماندها DDGS [22] نامیده می شوند که با مقدار اتانول تولیدی نسبت مستقیم داشته و به دلیل دارا بودن فیبر زیاد به عنوان خوراک دام استفاده می شوند. این پسماند عمدتا حاوی ۳۰% پروتئین، ۱۰% چربی، ۴۰% فیبر و بیش از ۱۲% نشاسته است. پس از فرآیند تقطیر، بیواتانول آبگیری شده و خشک می شود. شماتیک مراحل تولید در شکل زیر نشان داده شده است :      (Shinnosuke Onuki, 2008)

شکل شماره یک – فرآنید تولید اتانول از نشاسته (crop.energies)

شکل شماره دو – نمایی از محصول جانبی فرآیند  ( DDGS )

جهت مطالع روشهاي آبگيري از اتانول و يا جداسازي آب از الكلها و حلال هاي آلي به سايت www.ssspe.ir در قسمت فرايندها “آبگيري از حلال هاي آلي” و بخش “آبگيري از اتانول” مراجعه فرماييد.

روش دیگر آسیاب کردن یا خرد کردن مرطوب[۲۳] است که پیش از خرد کردن اجزای غیر قابل تخمیر مانند ریشه، فیبر، پروتئین یا گلوتن و چربی پس از دو روز ماندن در سولفورو اسید[۲۴] و حرارت دیدن جدا می شوند. محصولات جانبی این روش به طور اختصار با نام های  CGM [25] و CGF [26] شناخته می شوند.

شکل شماره سه –  فرآیند تولید اتانول از نشاسته به روش خرد کردن مرطوب

تولید اتانول از گندم عمدتا از این روش انجام می شود. شرح فرآیند به این صورت است که ابتدا گندم در کارخانه تمیز و خشک شده، سبوس و سپس گلوتن از آن جدا می شود. در مرحله ی بعد با افزودن آنزیم، نشاسته به کربوهیدارت های قابل تخمیر تبدیل می شود. فرآیند تخمیر با استفاده از مخمر انجام شده و کربوهیدرات ها به اتانول و کربن دی اکسید تبدیل می شوند. برای خالص سازی بیشتر فرآیند تقطیر انجام شده و اتانول تولیدی خشک می شود.

(crop.energies) (Shinnosuke Onuki, 2008)

شکل شماره چهار – فرآیند تولید اتانول از نشاسته ی گندم

روش سوم روش آسیاب خشک[۲۷] است که با توجه به کم بودن هزینه های عملیاتی و سرمایه اولیه نسبت به دو روش قبل بیشتر مورد استقبال واقع شده است. این فرآیند شامل مراحل دریافت، توزیع و ذخیره سازی خوراک، تمیز کردن خوراک، آسیاب، پخت، مایع سازی، هیدرولیز، تخمیر، تقطیر و ذخیره سازی اتانول است. فرآیند آسیاب کردن، پخت و مایع سازی جهت آزاد کردن و تبدیل نشاسته به گلوکز صورت می گیرد. پس از فرآیند تخمیر، آب و اجزای غیر قابل تخمیر مانند چربی، پروتئین و فیبر طی فرآیند تقطیر جداسازی می شوند. پس از آن مراحل آب گیری، جداسازی، تبخیر و خشک کردن به منظور حذف آب از پسماندهای جامد و تولید CDS [28] انجام می شود.  دانه های خشک تقطیر شده DDGS ) ( محبوب ترین محصول جانبی است که به عنوان خوراك دام به فروش مي رسد. یکی دیگر از محصولات جانبی دانه های تقطیر شده مرطوب ( DWG )  [۲۹]هستند که به دلیل دارا بودن رطوبت بیشتر مدت زمان نگهداری آن ها کمتر است. در طی فرآیند تخمیر و تبدیل گلوکز به اتانول، کربن دی اکسید تولید می شود که می تواند به عنوان یک محصول جانبی جمع آوری و به واحدهای تولید نوشیدنی و یخ خشک فروخته شود. فرآیند تولید در شکل زیر نشان داده شده است :

(Intech Open)

شکل شماره پنج – فرآیند تولید اتانول به روش آسیاب کردن خشک

۴) تولید بیولوژیک اتانول به وسیله توده های لیگنوسلولوزی :

در این روش چهار مرحله ی پیش تصفیه، هیدرولیز، تخمیر و جدا سازی انجام می شود. از مواد لیگنوسلولوزی می توان پسماندهای چوبی، کاه گندم و برنج و لجن کاغذ را نام برد. ترکیبات لیگنوسلولزی معمولاً از سه بخش عمدۀ سلولز (۵۰-۳۵درصد)، همی‌سلولز (۳۵-۲۵درصد) و لیگنین (۲۰-۱۵درصد) تشکیل می‌شوند. سلولز و همی‌سلولز را که پلیمر قندهایی همچون گلوکز و زایلوز هستند، می‌توان با استفاده از فرآیندهای هضم بی‌هوازی و تخمیر و هیدرولیز هم‌زمان (SSF) به‌ترتیب به بیوگاز و اتانول تبدیل کرد. با این حال، این مواد به‌دلیل ساختار پیچیده، سخت، بلورینه و حفاظت سلولز توسط لیگنین و همی‌سلولز، در برابر هیدرولیز آنزیمی و میکروبی مقاوم هستند. بنابراین استفاده از فرآیند پیش‌فرآوری مناسب پیش از فرآیندهای تولید اتانول و بیوگاز ضروری است. هدف از پیش‌فرآوری، بازکردن این ساختار پیچیده، کاهش بلورینگی سلولز و حذف موانع فیزیکی همچون لیگنین و همی‌سلولز به‌منظور افزایش دسترسی میکروبی و آنزیمی به سلولز است. روش‌های مختلف پیش‌فرآوری مانند فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی، فیزیکی-شیمیایی و میکروبی به‌منظور بهبود تولید اتانول از مواد لیگنوسلولزی توسعه یافته‌اند. فرآیند پیش تصفیه به منظور جداسازی سلولوزها و همی سلولوزها^[۳۰] به وسیله ی مواد قلیایی، بخار و یا اسید پیش از هیدرولیز انجام می شود که پیش‌فرآوری قلیایی با استفاده از سود یکی از کارآمدترین روش‌ها به‌منظور بهبود تولید اتانول از ضایعات لیگنوسلولزی کشاورزی و جنگلی است. پیش‌فرآوری با سود، منجر به شکستن اتصالات استری بین لیگنین، سلولز و همی‌سلولز می‌شود که حذف یا اصلاح لیگنین و افزایش تخلخل مادۀ لیگنوسلولزی را در پی دارد.

پس از پایان پیش‌فرآوری، فازهای مایع و جامد تولید می‌شود که از یکدیگر جدا می‌شوند. بر اثر پیش‌فرآوری، بخش زیادی از کربوهیدرات‌ها وارد فاز مایع می‌شوند. بخش مایع حاصل از پیش‌فرآوری حاوی کربوهیدرات‌های محلول مونومری یا کوتاه‌زنجیر[ است که عمدتاً ناشی از انحلال همی سلولز در فاز مایع است.  (Seyed Sajad Hashemi, 2017)

شکل شماره شش – اجزای یک توده ی لیگنوسلولوزی

در مرحله ی هیدرولیز سلولوز توسط اسید یا آنزیم هایی مانند سلولاز[۳۱]، پکتیناز[۳۲]و زایلاناز[۳۳] به گلوکز[۳۴]، زایلوز[۳۵]، آرابینوز[۳۶]، گالاکتوز[۳۷] و مانوز[۳۸]  تبدیل شده و سپس فرآیند تخمیر انجام می شود. (Abdullahi, 2016) (C. T. Puttaswamy, 2016)

شکل شماره هفت –  شماتیک فرآیند تولید اتانول از توده های لیگنوسلولوزی

(pubchem) (Encyclopedia Britannica)

نحوه بسته ­بندی  و عرضه اتانول

اتانول دارويي و صنعتي در بشكه هاي پلي اتيلن ۲۲۰ ليتري، مخازن IBC 1000 ليتري و بصورت فله در تانكر هاي استنلس استيل و كربن استيل به وزن ۲۰  تن عرضه مي گردد(فروش اتانول دارويي نياز به مجوز غذا و دارو دارد)