TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
 « 
TIỂU LUẬN MÔN HỌC
HÓA KỸ THUẬT
ĐỀ TÀI: QUY TRÌNH SẢN XUẤT ETHANOL
Người thực hiện : Trần Kim Thoa
MSSV : 09270411
Lớp : ĐHPT5LT
GVHD : TS. Đặng Kim Triết

Thành phố Hồ Chí Minh, Tháng 12-2010
MỤC LỤC
Lời mở đầu 3
1. Giới thiệu sơ lược về ethanol: 4
1.1. Lịch sử hình thành: 4
2. Một số ứng dụng 5
3. Tính chất: 6
3.1. Tính chất vật lý: 6
3.2. Tính chất hóa học: 6
3.2.1. Tính chất của một rượu đơn chức: 6
3.2.2. Phản ứng riêng: 7
3.2.3. Một số tính chất khác: 7
4. Các phương pháp sản xuất: 8
4.1. Phương pháp lên men: 9
4.2. Phương pháp làm tinh khiết: 10
4.3. Phương pháp thuỷ phân gỗ: 11
4.4. Phương pháp tổng hợp: 11
4.4.1. Từ andehyde acetic: 11
4.4.2. Từ etan: 11
2C2H6 + O2 → CH3CH2OH 11

là cồn, là một hợp chất hữu cơ nằm trong dãy đồng đẳng của rượu etylic, dễ
cháy, không màu, là một trong các rượu thông thường có trong thành phần của
đồ uống chứa cồn. Trong cách nói dân dã, thông thường nó được nhắc đến một
cách đơn giản là rượu. Công thức hóa học của nó là C
2
H
5
OH hay CH
3
-CH
2
-OH,
viết tóm tắt là C
2
H
6
O.
1.1. Lịch sử hình thành:
Ethanol đã được con người sử dụng từ thời tiền sử như là một thành phần
gây cảm giác say trong đồ uống chứa cồn. Các cặn bã khô trong các bình gốm
9000 năm tuổi tìm thấy ở miền bắc Trung Quốc đã gián tiếp cho thấy việc sử
dụng các đồ uống chứa cồn trong số những người sống ở thời kỳ đồ đá mới.
Việc chiết nó ra dưới dạng tương đối nguyên chất đã được thực hiện lần đầu tiên
bởi các nhà giả kim thuật Hồi Giáo và họ là những người đã phát triển ra nghệ
thuật chưng cất rượu trong thời kỳ của chế độ khalip (vua chúa Hồi giáo) thời
kỳAbbasid. Các ghi chép của Geber (721-815) đã đề cập tới hơi dễ cháy của
rượu được đun sôi. Alkindi (801-873) cũng đã miêu tả rõ ràng quá trình chưng
cất rượu. Việc chưng cất êtanol ra khỏi nước có thể tạo ra các sản phẩm chứa tới
96% êtanol. Ethanol nguyên chất lần đầu tiên đã thu được vào năm 1976 bởi
Johann Tobias Lowits , bằng cách lọc ethanol chưng cất qua than củi.

dung môi etylacetat (dùng cho công nghiệp sơn, dùng để chiết thuốc kháng
sinh ), etylclorua(dùng để tinh chế tetraetyl chì, làm chất chống nổ cho xăng
nhưng hiện nay đang hạn chế xăng pha chì), dietylete, etylamin. Ethanol là
nguyên liệu quan trọng để điều chế 1,3-butadien cho công nghệ sản xuất cao
su…
Ngoài ra ethanol còn được dùng trong công nghiệp để làm chất đốt, làm
dung môi hoà tan các hợp chất vô cơ cũng như hữu cơ.
Ethanol dùng để pha dung môi pha vecni, dược phẩm, nước hoa. Năm 1985
Mỹ sử dụng 5% sản lượng ethanol để pha vào xăng làm nhiên liệu chạy động cơ,
đến năm 1985 đã sử dụng 73%, Tây Âu là 28%.
Ngày nay, người ta còn dùng cồn tuyệt đối (trên 99,5%V) để thay thế một
phần nhiên liệu cho động cơ ô tô. Cồn có thể thay thế 20% - 22% trong tổng
GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa
5
Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật
Khoa Công Nghệ Hóa Học Lớp DHPT5LT
lượng xăng thành "gasohol" để sử dụng trong ôtô và các phương tiện khác dùng
động cơ xăng. Đây là một hướng phát triển mới và đầy triển vọng của ngành
công nghiệp vì việc sử dụng cồn thay thế một phần cho xăng sẽ làm giảm bớt sự
ô nhiễm môi trường, để tiết kiệm năng lượng của các loại động cơ. Nó làm tăng
chỉ số octan của xăng, ngăn cản sự cháy kích nổ và dẫn đến có thể thay thế tetra
etyl chì là một chất độc.
Ethanol là một trong những sản phẩm hoá học đầu tiên mà loài người biết
đến, nhưng các phương pháp rượu sản xuất với quy mô công nghiệp chỉ mới
biết đến từ những năm 1930.
Ethanol có rất nhiều ứng dụng, chính vì vậy việc tạo ethanol tuyệt đối là
công việc cần thiết và được quan tâm phát triển.
3. Tính chất:
3.1. Tính chất vật lý:
Rượu eylic là một chất lỏng, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, nhẹ hơn

Khoa Công Nghệ Hóa Học Lớp DHPT5LT
C
2
H
5
OH + CH
3
COOH -> CH
3
COOC
2
H
5
+ H
2
O
Phản ứng loại nước như tách nước trong một phân tử để tạo thành olefin,
trong môi trường acid sulfuric đặc ở 170 độ C.
C
2
H
5
OH -> C
2
H
4
+ H
2
O
Hay tách nước giữa 2 phân tử rượu thành ether

2
-OH + CuO -> CH
3
-CHO + Cu + H
2
O
+ Mức 2: có xúc tác
CH
3
-CH
2
-OH + O
2
-> CH
3
-COOH + H
2
O
+ Mức 3:
C
2
H
5
OH + 3 O
2
-> 2 CO
2
+ 3 H
2
O

2
-OH + O
2
-> CH
3
-COOH + H
2
O
3.2.3. Một số tính chất khác:
GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa
7
Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật
Khoa Công Nghệ Hóa Học Lớp DHPT5LT
Tính chất Giá trị
Số UN 1170
Nhiệt độ tan 158,8 K (-114,3°C, -173,83°F)
Điểm tới hạn
514 K (241°C, 465.53°F) ở áp suất 63
bar
Δ
tan
H 4,9 kJ/mol
Δ
tan
S 31 J/mol•K
Δ
sôi
H 38,56 kJ/mol
pH 7,0 (trung tính)
ΔfH

GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa
8
Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật
Khoa Công Nghệ Hóa Học Lớp DHPT5LT
4.1. Phương pháp lên men:
Ethanol để sử dụng trong đồ uống chứa cồn cũng như phần lớn ethanol sử
dụng làm nhiên liệu, được sản xuất bằng cách lên men: khi một số loài men rượu
nhất định (quan trọng nhất là Saccharomyces cerevisiae) chuyển hóa đường
trong điều kiện không có ôxy (gọi là yếm khí), chúng sản xuất ra ethanol và
cacbon điôxít CO
2
. Phản ứng hóa học tổng quát có thể viết như sau:
C
6
H
12
O
6
→ 2 CH
3
CH
2
OH + 2 CO
2
Quá trình nuôi cấy men rượu theo các điều kiện để sản xuất rượu được gọi
là ủ rượu. Men rượu có thể phát triển trong sự hiện diện của khoảng 20% rượu,
nhưng nồng độ của rượu trong các sản phẩm cuối cùng có thể tăng lên nhờ
chưng cất.
Để sản xuất ethanol từ các nguyên liệu chứa tinh bột như hạt ngũ cốc thì
tinh bột đầu tiên phải được chuyển hóa thành đường. Trong việc ủ men bia, theo

Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật
Khoa Công Nghệ Hóa Học Lớp DHPT5LT
+ Bước 2: Thủy phân tiếp mantoza thành glucoza hoặc fructoza dưới tác dụng
của men mantaza.
C
12
H
22
O
11
-> C
6
H
12
O
6
+ Bước 3: Phản ứng lên men rượu có xúc tác là men zima.
C
6
H
12
O
6
-> 2 C
2
H
5
OH + 2 CO
2
4.2. Phương pháp làm tinh khiết:

SO
4
thuỷ phân
tạo thành glucozơ, sau đó lên men thành rượu hoặc từ nước thải snfit( là nguồn
nước thải của nhà máy giấy, nhà mấy gỗ, chứa pentozan, linhin, cá thành phần
xenlulozơ khác của gỗ).
4.4. Phương pháp tổng hợp:
Ngày nay các phương pháp tổng hợp rượu etylic được phát triển đáp ứng
nhu cầu công nghiệp.
4.4.1. Từ andehyde acetic:
CH
3
CHO + H
2
O →CH
3
CH
2
OH
Xúc tác cho phản ứng là Ni/ chất mang đồng (hoặc đồng, coban, vonfam
cromit). Nhiệt độ từ 180-220
o
C, hiệu suất chuyển hoá gần 100%. Phương pháp
này cho rượu có nồng độ cao nhưng giá thành đắt, vì vậy không sử dụng rộng rãi
trong công nghiệp.
4.4.2. Từ etan:
2C
2
H
6

o
C và 10-35 at, nồng độ H
2
SO
4
là 94-98%. Giai đoạn
này có thể dùng xúc tát AgSO
4
. Etilen tác dụng với axitsufuric tạo thành mono
và diêtyl sunfat, phản ứng toả nhiệt(∆H= -243kJ/mol)
C
2
H
4
+ H
2
SO
4
→ C
2
H
5
OSO
2
OH
2C
2
H
4
+H

5
OH+ H
2
SO
4
(C
2
H
5
0)
2
SO
2
+ 2H
2
O→ 2C
2
H
5
OH+H
2
SO
4
C
2
H
5
-O-SO
2
-OH + C

2
O+ H
2
SO
4
Để giảm sản phẩm phụ người ta tách nhanh rượu ra khỏi vùng phản ứng
hay cho dư để tiến hành phản ứng thuỷ phân ete trong dung dịch có mặt xúc tác
H
2
SO
4
.
C
2
H
5
OC
2
H
5
+ H
2
O→ 2C
2
H
5
OH
Hiệu suất tạo thành ethanol là 86% tính theo etilen. Bằng phương pháp
hidrat hoá olefin có mặt H
2

C=CH
2
+ H
2
O → CH
3
CH
2
OH ∆H= -46kJ/mol
Chất xúc tác thông thường là axít phốtphoric, được hút bám trong các chất
có độ xốp cao chẳng hạn như điatomit (đất chứa tảo cát) hay than củi; chất xúc
tác này đã lần đầu tiên được công ty dầu mỏ Shell sử dụng để sản xuất êtanol ở
mức độ công nghiệp năm 1947. Các chất xúc tác rắn, chủ yếu là các loại oxit
kim loại khác nhau, cũng được đề cập tới trong các sách vở hóa học.
Tỉ lệ mol hơi nước trên olefin là 0.6/1. Mức độ chuyển hoá sau mỗi lần
khoảng 4.5% theo olefin. Sản phẩm phụ thu được là dung dịch rượu khoảng
15%. Hiệu suất chung của rượu đạt 97%. Sản phẩm phụ hình thành là dietylete
và oligome etilen, polime
CH
2
=CH
2 CH
3
-CH
2
+


SO
4
→ CH
3
CH
2
OSO
3
H
CH
3
CH
2
OSO
3
H + H
2
O → CH
3
CH
2
OH + H
2
SO
4
GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa
13
+H
2
Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật

o
C, propilen -45
o
C, metan -160
o
C)
R
1
-(CH
2
)
4
-R
2
→ R
1
-CH
2
-CH
2
-CH
2
*
+ CH
2
-R
2
R
1
-CH

3
-CH=CH
2
….
Hiệu suất tạo thành etilen từ etan có thể lên tới 80%, từ propan và phần
cất chứa hydrocarbon từ C4 ít hơn. Nguyên liệu dạng khí được đưa vào lò ống
dài 35-160m, đường kính 50-120mm. sản phẩm nhanh chống tách ra, để tránh
phản ứng tiếp theo của sản phẩm không no, làm lạnh hỗn hợp khí tới 280-650
o
C.
sau đó làm lạnh nhiều giai đoạn tới 35
o
C. Qua các giai đoạn làm sạch (H
2
S,
CO
2
) và làm khô hoá lỏng để chưng phân đoạn, tách riêng etilen, propilen, phân
đoạn C
4
và C
5
và các sản phẩm có nhiệt độ sôi cao hơn, cũng như thu được CH
2
và H
2
ở thể khí.
4.5.2.2 Dây chuyền sản xuất ethanol bằng hidrat hoá trực tiếp etilen:
Trong sản xuất người ta thực hiện quá trình liên tục tuần hoàn kín. Etilen và hơi
nước có áp suất 70atm được dẫn vào tháp trao đổi nhiệt (1) đun nóng khí lên 300

15
Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật
Khoa Công Nghệ Hóa Học Lớp DHPT5LT
Bằng công nghệ đường hóa tinh bột, cứ 15 kg bã khoai mì hoặc 2,5 kg
khoai sẽ sản xuất được 1 lít cồn 94,5%. Cồn từ phế liệu nông nghiệp này sẽ có
giá rẻ hơn so với cồn từ rỉ đường mía khoảng 20%, mặt khác lại cho chế phẩm
sinh học dùng trong chăn nuôi giảm ô nhiễm môi trường do việc phơi bã khoai
mì gây ra.
Được biết, tổng sản lượng khoai mì tại Việt Nam là 2,7 triệu tấn/năm.
Mỗi ngày một nhà máy sản xuất tinh bột có công suất 200 tấn/ngày sẽ thải ra
khoảng 100 tấn bã khoai mì, độ ẩm 80%, tương đương khoảng 67 lít cồn.
5.2. Sản xuất cồn ethanol từ rơm.
TS Phan Đình Tuấn và các cộng sự thuộc Trung tâm Nghiên cứu công
nghệ hóa dầu, Trường ĐH Bách khoa TPHCM vừa thành công trong việc sản
xuất cồn ethanol 94% từ rơm. Cồn ethanol được cho là nhiên liệu của tương lai
gần, khá thân thiện với môi trường. Ở nước ta, đến nay việc sản xuất cồn ethanol
mới chỉ được thực nghiệm thành công từ khoai mì và chưa hề có tiền lệ nào về
sản xuất được từ rơm của cây lúa.
Ngoài ra, nhóm nghiên cứu còn bào chế được chủng loại enzym sử dụng
trong quá trình sản xuất cồn ethanol. Loại enzym này bước đầu cho chất lượng
tốt, có khả năng thay thế loại enzym nhập ngoại của Đan Mạch.
Hiện nay, nhóm nghiên cứu đang tiếp tục đầu tư để thực hiện dự án sản
xuất thử nghiệm cồn ethanol thay thế xăng. Được biết, nghiên cứu này được sự
hỗ trợ, tư vấn của các chuyên gia đến từ Trường ĐH Tokyo, Nhật Bản.
6. Ethanol nguồn nhiên liệu của tương lai:
Than đá, xăng dầu đang có nguy cơ cạn kiệt và không thể tái tạo, các nhà
nghiên cứu đã nỗ lực tìm kiếm nguồn thay thế. Trong số này, ethanol đang được
cho là phù hợp hơn cả.
Nhiên liệu này có thể làm giảm lượng khí phát thải của xăng và là chất
phụ gia để tăng trị số ốc-tan, loại trị số đo khả năng kích nổ. Các quốc gia phát

nhiên liệu.
Mới đây, nhóm nghiên cứu của PGS Trần Khắc Chương, ĐH Bách khoa
TP Hồ Chí Minh đã công bố nghiên cứu thành công quy trình công nghệ có thể
sản xuất ra loại hóa chất phục vụ điều chế xăng sinh học từ những nguồn nguyên
GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa
17
Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật
Khoa Công Nghệ Hóa Học Lớp DHPT5LT
liệu trong nước. Để sản xuất được xăng sinh học đủ tiêu chuẩn thì nhất thiết phải
có loại cồn 100% (cồn tuyệt đối), tức ethanol. Hiện tại, nhóm đã hoàn chỉnh quy
trình công nghệ và thiết kế, chế tạo mô hình thử nghiệm sản xuất cồn tuyệt đối
đạt công suất khoảng 100 kg/ngày và sử dụng loại hóa chất do chính nhóm chế
tạo. Ông Chương cho biết, một khi đã giải quyết được vấn đề sản xuất cồn tinh
khiết 100% bằng công nghệ trong nước với quy mô công nghiệp thì việc điều
chế ra xăng sinh học là việc nằm trong tầm tay của giới khoa học.
Với một nước phụ thuộc hoàn toàn vào nguồn xăng dầu nhập khẩu như
Việt Nam hiện nay, việc nghiên cứu nhằm sử dụng và sản xuất ethanol là việc
làm rất đáng lưu tâm.
GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa
18
Trường Đại Học Công Nghiệp TPHCM Tiểu luận môn Hóa Kỹ thuật
Khoa Công Nghệ Hóa Học Lớp DHPT5LT
Câu hỏi trắc nghiệm:
Câu 1: Trong các phương pháp sản xuất ethanol thì phương pháp nào
cho hiệu suất cao nhất
a. Phương pháp lên men
b. Phương pháp thủy phân gỗ
c. Phương pháp hydrat hóa trực tiếp etilen
d. Phương pháp làm tinh khiết
Đáp án: C

Khoa Công Nghệ Hóa Học Lớp DHPT5LT
Tài liệu tham khảo
[1]. Trần Thị Bính, Phùng Tiến Đạt. Hóa kĩ thuật đại cương, tập một,
NXBGD, 1988.
[2]. Phùng Tiến Đạt, Trần Thị Bính, Kĩ thuật hóa học, NXBGD, 1996.
[3]. Ngô Tuấn Kì, Enzym và đời sống, NXBKHKT Hà Nội, 1988.
[4]. http://vi.wikipedia.org/wiki/Êtanol
[5]. Một số tài liệu khác trên internet
GVHD: TS Đặng Kim Triết SVTH: Trần KimThoa