Quy trình sản xuất Ethanol công nghiệp

Quy trình sản xuất Ethanol: Nguyên lý, phương pháp và công nghệ công nghiệp

Ethanol (C₂H₅OH) là một hợp chất hữu cơ thuộc nhóm alcohol, được sử dụng rộng rãi trong thực phẩm, y tế, nhiên liệu sinh học và công nghiệp hóa chất. Tùy theo mục đích sử dụng, ethanol có thể được sản xuất bằng phương pháp sinh học hoặc tổng hợp hóa học. Hiện nay, hai quy trình phổ biến nhất là lên men sinh học từ nguyên liệu chứa đường hoặc tinh bột và hydrat hóa ethylene trong công nghiệp hóa dầu. Quy trình sản xuất Ethanol công nghiệp

Bài viết dưới đây trình bày chi tiết quy trình sản xuất ethanol theo góc nhìn hóa học, từ nguyên liệu, phản ứng đến công nghệ xử lý hiện đại.

Ethanol là gì?

Ethanol là alcohol đơn chức có công thức phân tử C₂H₅OH, tồn tại dưới dạng chất lỏng không màu, dễ bay hơi và dễ cháy. Ethanol tan hoàn toàn trong nước, có khả năng hòa tan tốt nhiều hợp chất hữu cơ và có tính sát khuẩn.

Vai trò của ethanol trong đời sống

• Sản xuất đồ uống có cồn

• Dung môi công nghiệp

• Sát khuẩn y tế

• Nhiên liệu sinh học (bioethanol)

• Nguyên liệu tổng hợp hóa chất

Để đáp ứng nhu cầu sử dụng lớn, ngành công nghiệp hóa học phát triển nhiều quy trình sản xuất ethanol với hiệu suất cao.

Các phương pháp sản xuất ethanol phổ biến

Hiện nay có hai phương pháp chính:

• Lên men sinh học từ nguyên liệu tự nhiên

• Hydrat hóa ethylene trong công nghiệp hóa dầu

Mỗi phương pháp có nguyên lý và phạm vi ứng dụng riêng.

Quy trình sản xuất ethanol bằng phương pháp lên men sinh học

Đây là phương pháp truyền thống và được sử dụng phổ biến trong sản xuất ethanol thực phẩm và nhiên liệu sinh học.

Nguyên liệu sản xuất

Nguồn nguyên liệu thường chứa carbohydrate như:

• Mía

• Ngô

• Sắn

• Gạo

• Củ cải đường

• Rỉ đường

Những nguyên liệu này chứa đường hoặc tinh bột có thể chuyển hóa thành ethanol.

Bước 1: Xử lý nguyên liệu

Nguyên liệu được nghiền hoặc nấu để phá vỡ cấu trúc và giải phóng tinh bột. Nếu nguyên liệu chứa tinh bột, cần thủy phân thành đường đơn bằng enzyme.

Quá trình thủy phân tinh bột:

• Tinh bột → maltose

• Maltose → glucose

Enzyme amylase thường được sử dụng để xúc tác phản ứng này.

Bước 2: Lên men tạo ethanol

Dung dịch đường được đưa vào bể lên men và bổ sung nấm men. Nấm men chuyển hóa glucose thành ethanol và khí CO₂.

Phản ứng tổng quát:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

Điều kiện lên men:

• Nhiệt độ: khoảng 30–35°C

• Môi trường yếm khí

• pH thích hợp cho hoạt động enzyme

Quá trình thường kéo dài 24–72 giờ tùy công nghệ.

Bước 3: Chưng cất ethanol

Sau lên men, dung dịch chỉ chứa khoảng 8–15% ethanol. Hỗn hợp được chưng cất để tách ethanol dựa trên sự khác biệt nhiệt độ sôi.

• Nước sôi ở 100°C

• Ethanol sôi ở 78,3°C

Quá trình chưng cất giúp tăng nồng độ ethanol lên khoảng 95%.

Bước 4: Tinh chế ethanol

Để thu ethanol có độ tinh khiết cao hơn, người ta sử dụng:

• Chưng cất azeotropic

• Hấp phụ bằng rây phân tử

• Tách nước bằng dung môi

Ethanol khan (≈99,5%) thường dùng trong công nghiệp và nhiên liệu.

Quy trình sản xuất ethanol bằng phương pháp hydrat hóa ethylene

Phương pháp này thuộc công nghệ hóa dầu, được sử dụng chủ yếu trong sản xuất ethanol công nghiệp quy mô lớn.

Nguyên liệu chính

• Ethylene (C₂H₄) từ dầu mỏ hoặc khí tự nhiên

• Nước

• Chất xúc tác acid

Nguyên lý phản ứng

Ethylene phản ứng với nước tạo ethanol dưới điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.

Phương trình phản ứng:

C₂H₄ + H₂O → C₂H₅OH

Điều kiện phản ứng

• Nhiệt độ: khoảng 300°C

• Áp suất cao

• Xúc tác acid phosphoric hoặc acid sulfuric

Phản ứng xảy ra nhanh và cho hiệu suất cao.

Ưu điểm của phương pháp hydrat hóa

• Hiệu suất cao

• Quy mô sản xuất lớn

• Sản phẩm ổn định

• Không phụ thuộc nguyên liệu sinh học

Tuy nhiên, ethanol tạo ra chủ yếu dùng trong công nghiệp, không dùng cho thực phẩm.

So sánh hai phương pháp sản xuất ethanol

Lên men sinh học

• Nguồn nguyên liệu tái tạo

• Thân thiện môi trường

• Dùng cho thực phẩm và nhiên liệu sinh học

• Hiệu suất phụ thuộc nguyên liệu

Hydrat hóa ethylene

• Hiệu suất cao

• Quy trình nhanh

• Phụ thuộc nguồn hóa dầu

• Chủ yếu dùng trong công nghiệp

Hai phương pháp này bổ sung cho nhau trong sản xuất hiện đại.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất sản xuất ethanol

Chất lượng nguyên liệu

Nguyên liệu chứa nhiều đường hoặc tinh bột giúp tăng hiệu suất lên men.

Hoạt tính enzyme và nấm men

Vi sinh vật khỏe giúp chuyển hóa đường hiệu quả.

Nhiệt độ và pH

Điều kiện tối ưu giúp tăng tốc độ phản ứng và giảm sản phẩm phụ.

Công nghệ chưng cất

Hệ thống tách hiện đại giúp nâng cao độ tinh khiết ethanol.

Ứng dụng của ethanol sau sản xuất

Ethanol sau khi sản xuất được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực.

Trong thực phẩm

• Đồ uống có cồn

• Dung môi thực phẩm

Trong y tế

• Dung dịch sát khuẩn

• Khử trùng thiết bị

Trong công nghiệp

• Dung môi hóa học

• Hóa chất tẩy rửa

• Sản xuất nhựa và polymer

Trong năng lượng

• Nhiên liệu sinh học

• Phụ gia xăng

Xu hướng công nghệ sản xuất ethanol hiện đại

Ngành hóa học đang phát triển các công nghệ mới nhằm nâng cao hiệu quả và giảm tác động môi trường.

Một số hướng nghiên cứu

• Sản xuất ethanol từ sinh khối cellulose

• Công nghệ lên men thế hệ hai

• Tiết kiệm năng lượng chưng cất

• Giảm phát thải CO₂

Những công nghệ này giúp ethanol trở thành nguồn năng lượng bền vững.

Quy trình sản xuất ethanol gồm hai phương pháp chính là lên men sinh học từ nguyên liệu chứa carbohydrate và hydrat hóa ethylene trong công nghiệp hóa dầu. Mỗi phương pháp có ưu điểm riêng, phục vụ các mục đích sử dụng khác nhau từ thực phẩm đến nhiên liệu và hóa chất. Việc hiểu rõ quy trình sản xuất ethanol giúp nâng cao hiệu quả ứng dụng và phát triển công nghệ bền vững trong ngành hóa học.

Mua bán Ethanol – Rượu Etylic – Cồn thơm – C2H5OH Hà Nội, Sài Gòn

Quý khách có nhu cầu tư vấn Ethanol – Rượu Etylic – Cồn thơm – C2H5OH. Hãy liên hệ ngay số Hotline 0867.883.818. Hoặc truy cập trực tiếp website kdcchemical.vn để được tư vấn và hỗ trợ trực tiếp từ hệ thống các chuyên viên.

Mua bán Ethanol – Rượu Etylic – Cồn thơm – C2H5OH. Mua Ethanol giá rẻ, giá tốt tại Hà Nội, Sài Gòn.

Chuyên cung cấp Ethanol – Rượu Etylic – Cồn thơm – C2H5OH qua KDC CHEMICAL. Hỗ trợ cung cấp thông tin Ethanol – Rượu Etylic – Cồn thơm – C2H5OH KDC CHEMICAL.

Hotline:  086.818.3331 – 0867.883.818

Zalo :  086.818.3331 – 0867.883.818

Web: kdcchemical.vn

Mail: kdcchemical@gmail.com