【毕业设计】固体酒精生产技术研究

国内制备固体酒精方法的主要区别是所选固化剂的不同，所用的固化剂主要有司盘胶醋酸钙硝化纤维羟丙基纤维素乙基醚硝化棉硬脂酸和高分子聚合物等。

目前对固体酒精的研究绝大部分集中在应用性研究，而对于如溶胶情况凝胶过程及机理等方面，国内基本天水师范学院学士毕业论文上还是空白。

固体酒精成品性能的优劣主要表现在它的颜色硬度燃烧时的流淌度及燃烧后的残渣等方面，并且反应时间反应温度硬脂酸氢氧化钠添加剂对固体酒精性能的都有影响。

本实验中固体酒精熔化的温度是关系到固体酒精燃烧时是否流淌燃烧时间长短储存稳定性等的重要指标。

所得固体酒精为凝胶体，是非晶态物质，没有恒定的熔程。

在固体酒精制备过程中，加入适当的添加剂控制固体酒精的熔程，是关系到固体酒精质量好坏的关键。

实验试剂及仪器主要试剂工业酒精，硬脂酸，氢氧化钠，聚乙烯吡咯烷酮和硫酸铝，硝酸铜等均为工业级。

主要仪器恒温水浴锅，三颈烧瓶，回流冷凝管，电动搅拌器等，熔点测定仪。

实验原理固体酒精，即把酒精从液体变成固体，是个物理变化过程，它的主要成分仍是酒精，化学性质不变。

其原理为用种可凝固的物质来承载酒精，包容其中，使其具有定形状和硬度。

硬脂酸与氢氧化钠混合后将发生下列反应反应生成的硬脂酸钠是个长碳链的极性分子，在室温下不易溶于酒精。

可以均匀分散在酒精中形成溶胶，这时具有溶胶的典型性质丁铎尔效应。

冷却后则形成凝胶体系，酒精分子被束缚于相互连接的大分子之间，呈不流动状态使酒精凝固。

当温度降低时，胶粒的动能减少，本来分散的溶胶不稳定，大量的胶粒析出，胶粒之间靠分子间的范德华引力相互连接起来形成网状结构，酒精分子处于网眼结构的孔隙中，把酒精束缚在相互连接的硬脂酸钠三维空间网状骨架间隙中，呈不流动状态而凝固，就这样形成了固体酒精，这时胶体呈凝胶状态。

当温度升高时，胶粒的动能增大，分子的运动速度加快，胶粒之间的联系立刻消失，网状结构也不存在，胶粒呈自由活动状态，致使它又变成了液态的溶胶。

为了提高固体酒精的熔程，加入了些高分子聚合物，以此增加这种三维网状结构的密实程度。

本实验加入了聚乙烯吡咯烷酮和硫酸铝聚乙烯吡咯烷酮的分子结构见下图天水师范学院学士毕业论文图聚乙烯吡咯烷酮的分子结构实验方法把的工业酒精和硬脂酸加入装有搅拌器冷凝管的三口瓶中，将水温慢慢升温保持微沸约，并搅拌使硬脂酸完全溶解然后慢慢加入聚乙烯吡咯烷酮和硫酸铝，接着缓慢滴加氢氧化钠，保持恒温在，再加入适量的硝酸铜，继续搅拌保持微沸，使反应完全，回流成为无色透明溶液，移去水浴倒入放在热水中的模具，使其缓慢降温冷却，倒出模具可得到表面光亮细腻蜡状蓝色透明的凝胶状固体酒精。

燃烧试验用小刀切取质量为的自制方形固体酒精块，放在蒸发皿中点燃，与其他固体酒精做燃烧试验比较。

观察燃烧现象使其完全燃烧，等到自然熄灭时记录下燃烧时间，冷却后使用蒸发皿称量，称其剩余残渣的质量。

见下表表燃烧试验表序号状态燃烧现象燃烧时间残渣量蜡状固体，硬韧度适当，质地细腻不流淌火焰平稳蜡状固体，颗粒细腻不流淌浅绿色蜡状固体不流淌，浅绿色火焰浅红色蜡状固体，质地细腻不流淌，火焰平稳浅蓝色蜡状固体，表面平滑，细腻不流淌，浅蓝色，火焰平稳通过燃烧试验比较发现，自制固体酒精可持续燃烧，性能良好。

并发现固体酒精在燃烧过程中表面形成层膜，酒精蒸汽不断地冲破膜喷射出来。

天水师范学院学士毕业论文从该现象受到启发，采用复合稳定剂适当增加膜的强度可以使其燃烧时液体酒精不流淌出来。

影响因素根据试验方法，在文献的基础上，确定正交试验因素水平见表，正交试验结果见表表固体酒精正交试验因素水平表水平因素硬脂酸氢氧化钠反应时间反应温度表正交试验及残渣量测定结果实验号硬脂酸氢氧化钠反应时间反应温度残渣量天水师范学院学士毕业论文硬脂酸对固体酒精性质的影响加入硬脂酸量的多少会直接影响着固体酒精的凝固性能，硬脂酸的加入量少，固体酒精燃烧时，少量融化流淌明显残渣量少。

随着加入硬脂酸用量的增加，改善了产品的燃烧性能，燃烧时的流淌现象不明显，燃烧时间延长，残渣量少。

但是随着硬脂酸用量的再次增加，固体酒精在燃烧时实验号硬脂酸氢氧化钠反应时间反应温度残渣量天水师范学院学士毕业论文硬脂酸对固体酒精性质的影响加入硬脂酸量的多少会直接影响着固体酒精的凝固性能，硬脂酸的加入量少，固体酒精燃烧时，少量融化流淌明显残渣量少。

随着加入硬脂酸用量的增加，改善了产品的燃烧性能，燃烧时的流淌现象不明显，燃烧时间延长，残渣量少。

但是随着硬脂酸用量的再次增加，固体酒精在燃烧时会有层不易燃烧的硬膜生成，阻止了酒精的流淌，而保持了酒精的固体形态再加上固体酒精硬度大，不融化，燃烧后的残渣量增多，也提高了固体酒精的生产成本。

氢氧化钠对固体酒精性质的影响溶液在碱性环境下都可以凝固，加入的氢氧化钠的量少时，反应进行得不彻底，溶胶数量少，无法形成凝胶，使得固体酒精的硬度小，质地柔软，有少量未凝结酒精。

随着氢氧化钠的加入量增加，产品的硬度变得越来越大，固化效果也越来越好，当加入太多的氢氧化钠时，燃烧时间明显缩短，加入的氢氧化钠越多，成本也高，腐蚀性也大，并且产生明显的烧焦气味，所以氢氧化钠的加入量要合理。

天水师范学院学士毕业论文反应时间对固体酒精性质的影响硬脂酸跟氢氧化钠混合反应时，时间过长会产生更多的副产物，得到的固体酒精过软反应时间过短硬脂酸不能完全反应，所得的酒精比较硬燃烧会产生很多的残渣在合适的反应时间里所得的固体酒精固化均匀且燃烧时残渣少性质稳定燃烧时间长等。

所以要控制好反应时间，来制取更好的产品。

反应温度对固体酒精性质的影响在温度较低时由于硬脂酸不能完全溶解，滴加的氢氧化钠会与硬脂酸反应，立即会出现局部固化现象，凝胶的结构也不均匀，使得生成的产品均匀性差当温度较高，在酒精的沸点左右时，酒精蒸发冷凝的速度加快，并且回流量增加，从而引起烧瓶中局部溶液温度偏低，就会导致回流液附近的液体首先出现固化，使得固体酒精固化不均匀。

经过试验发现，当温度控制在，保持酒精微沸，酒精不断地固化，最后得到均匀致的固体酒精。

固化剂对固体酒精性能的影响固体酒精是种热可逆的溶胶凝胶体系。

在这种体系中溶胶转变为凝胶时，硬脂酸钠胶束析出聚集的空间三维网状结构的疏密程度，是决定固体酒精熔程高低的重要因素。

加入些高分子聚合物，可以增加这种网状结构的密实程度，来提高固体酒精的熔程。

本实验加入聚乙烯吡咯烷酮和硫酸铝后，固体酒精的熔程很容易控制在所要求的范围内。

进步提高固体酒精的质量和性能。

见下表表添加剂对固体酒精性能的影响表变量添加剂有无外观燃烧现象蓝色固体硬度适当蓝色固体硬度适当火焰稳定不流淌火焰稳定不流淌燃烧时间残渣量硝酸铜对固体酒精性能的影响酒精在燃烧时火焰基本是无色，但在固体酒精中加入了氢氧化钠，由于钠离子的存在固体酒精燃烧时的火焰为黄色，加入适量的硝酸铜，固体酒精的其他性质不变，但燃烧时火焰变为蓝色。

也可以选择少量的不同的无机盐类，加入到天水师范学院学士毕业论文固体酒精中去得到不同颜色的火焰，增加燃烧时的美感。

结语固体酒精存在的问题以前的固体酒精存在燃烧时间太短火力小热值低还有股刺鼻的气味，不符合现代环保的要求。

结果与讨论本实验根据正交法得出制备固体酒精时最佳加料数据是温度控制在，反应时间是，在工业酒精中加入的硬脂酸，的氢氧化钠，聚乙烯吡咯烷酮和硫酸铝，制得的固体酒精的熔点为，燃烧时仍保持固体状态，稳定性比较好，性能良好。

加入聚乙烯吡咯烷酮和硫酸铝，使得不溶于酒精的硬脂酸钠溶胶胶粒所形成的三维网状结构更加牢固。

从而使固体酒精的硬度增加，熔点升高。

通过改进使制得的产品硬度大耐贮存产率高外形美观生产成本低使用安全方便燃烧时间长热值高无烟无味燃烧后残渣少可回收循环利用无毒无害，对环境无污染的蓝色固体酒精，是种绿色环保能源该产品的发展趋势将逐渐成为蜂窝煤液化气等燃料的理想替代产品，有很好的市场潜力。

该实验方法原料易得，工艺简单，不仅适用于般实验室制备，而且易于实现工业化生产。

所以研究固体酒精对我们的经济发展生活质量提高医疗应用方面都具有不可估量的现实意义。

天水师范学院学士毕业论文参考文献王茂元，许玉生，仇立干，等固体酒精燃料生产工艺的改进应用科技崔广华，董桂英固体酒精合成新工艺河北理工学院学报楚伟华，方永奎，李雪峰，等优质固体酒精的研制与性能实验山东化工崔广玉，赵云龙，樊卫华，等高熔点固体酒精的制备实验室研究与探索黄颖固体酒精制备的研究进展武汉生物工程学院学士学位论文，封惠侠新代固体酒精的研制郑州轻工业学院学报谭志侠，袁云，张道光固体酒精的研制郑州纺织工学院学报郑静，汪敦佳，王国宏固体酒精的制备实验湖北师范学院学报自然科学版张忠诚，崔健，薛斌固体酒精制备工艺的研究山东工业大学学报陈良用工业酒精制取固体酒精燃料湖南化工程瑾宁，胡会利，王玲固体酒精的可逆溶胶凝胶过程研究胶体与聚合物尹应梅固体乙醇合成工艺实验方案比较青海大学学报自然科学版贾长英，唐丽华，张晓娟，等固体酒精的制备工艺与性能研究沈阳工业大学学报尹国杰，李冬固体乙醇合成方法的研究洛阳理工学院学报自然科学版钱晓春固体酒精的合成工艺研究化学世界ń，ń崔广华，董桂英固体酒精合成新工艺河北理工学院学报贾长英，于大为，张丹阳，等固体酒精的制备工艺研究化工技术与开发董丽红，张淑香，王洪彦醋酸钙和硬脂酸钠为固化剂研制固体酒精通化师范学院学报翟广玉，赵云龙，马海英，等固体酒精的制备方法天水师范学院学士毕业论文致谢逝者如斯，不舍昼夜，四次春去春又来，岁月稍纵即逝。

此时，回头想想这段短暂的求学路，时而喜悦，时而惆怅。

在这个美丽的校园里，原本天真幼稚的我如今已蜕变成个睿智沉稳的青年，感谢命运的安排，让我有幸结识了许多良师益友，是他们教我如何品味人生，让我懂得如何更好的生活。

经过半年的忙碌和工作，本次毕业论文已经接近尾声，作为个本科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及起工作的同学们的支持，想要完成这个论文是难以想象的。

人生处处