固体乙醇合成方法的研究

目前，随着全国火锅热的兴起，一种新型的火锅燃料（环保型固体酒精）已悄然在市场上出现，并且这种产品的销量更是成倍地增长。

与此同时，出现了各种工业酒精固化的方法，这些方法的差别主要是选择使用了不同的凝胶剂。目前所使用的凝胶剂物质主要有：硬脂酸、乙酸钙饱和溶液、硝化纤维、羟丙基纤维素等[1-3]。以醋酸钙为固化剂时操作温度较低，在℃～℃即

40 50 可[4]，但制得的固体酒精放置后易软化变形，最终变成糊状物，因此储存性能较差，不宜久置；以硝化纤维为固化剂时操作温度也在℃～℃，但

40 50 尚需用乙酸乙酯和丙酮溶解硝化纤维，致使成本提高，制得的固体酒精燃烧时可能发生爆炸，故安全性较差；以乙基羧基乙基纤维素为固化剂虽制备工艺并不复杂，但该固化剂来源困难，价格较高，不易推广使用[1]；以硬脂酸钠为固化剂原料来源丰富，成本较低，产品硬度大，不易熔化流淌，残渣少，不冒黑烟，耐贮存，对环境无污染[5,6]。

本研究提出的方法可以克服以上缺点，使得产品的外观可以是白色，也可以是红、蓝、紫色等；并且固化效果好，更容易携带、运输；在制备过程中通过填料使得产品燃烧过程无烟，更加环保；更为重要的是，对原料乙醇的要求不高，的乙醇

65%

即能达到制备要求，生产工艺简化，大大降低产品价格。

通过改进生产工艺，在制备过程中调节配料比例、改变加热时间或加热环境、加入少量的辅助料，使得产品具有回收率高、成本降低、产品的多样性增加、产品的硬度保持时间增加、产品真正无烟等优点。

实验

1

试剂及仪器

1.1

主要试剂：硬脂酸，；氢氧化钠，；硅

AR AR

酸钠，；酒精，；二氧化锰，；酚酞，AR AR AR

；萘酚绿，；氯化铜，。

AR AR AR

主要仪器：恒温水浴锅。

实验原理

1.2

C17H35＝

COOH+NaOH C17H35COONa+H2O 2C17H35COOH+Na2SiO3=2C17H35COONa+H2SiO3

反应生成的硬脂酸钠是一个长碳链的极性分子，室温下在酒精中不易溶。在较高的温度下，硬脂酸钠可以均匀地分散在液体酒精中，而冷却后则形成凝胶体系，使酒精分子被束缚于相互连接的大分子之间，即液体酒精包含在硬脂酸钠空间网状骨架间隙中，呈不流动状态而使酒精凝固，形成了固体状态的酒精[2]。

实验制备方法

1.3

取酒精于烧杯中，水浴至℃左右，加入

(1)60

硬脂酸，用玻璃棒搅拌均匀，使硬脂酸充分溶解。

取氢氧化钠和硅酸钠加入水中，用玻璃棒搅

(2)

拌至充分溶解，水浴到℃左右。

60

水浴恒温℃时，把氢氧化钠和硅酸钠溶

(3)60

液慢慢加到硬脂酸酒精溶液中，同时用玻璃棒搅拌均匀，再反应后取出，放置自然冷却。

15 min

结果与讨论

2

硬脂酸加入量的影响

2.1

硬脂酸加入量的多少直接影响固体酒精的凝固性能。目前，大部分市售的固体酒精在点燃后即变为液体。因此，必须放在铁制容器内燃烧，且易流淌，不安全。能否使固体酒精在燃烧时仍保持固体状态呢？实验表明是完全可以的。这可以通过改变

硬脂酸的添加量来实现。硬脂酸的添加量对酒精性能影响的实验结果如表所示。

1

从表数据可以看出，在硬脂酸含量达到1 2.5%以上时，就可以使制成的固体酒精在燃烧时仍然保持固体状态。这样大大提高了固体酒精在使用时的安全性，同时可以降低成本，在某些场合可以使用塑料袋包装代替铁桶或塑料桶的包装。特别是在野外作业或旅游时，可以直接将固体酒精放在铁板或砖块上燃烧而不必盛于铁桶内，用起来特别方便。

当增加了硬脂酸的用量后，固体酒精在燃烧时会有一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，考虑到残渣和生产成本，硬脂酸的含量选最合理。2.5%

硅酸钠加入量的影响

2.2 硅酸钠的添加量对固体酒精性能影响的实验结果如表所示。

2

由表中数据可以看出，在硅酸钠含量大于2时，就可以使制成的固体酒精在燃烧时仍0.75%然保持固体状态，但考虑到残渣和生产成本，硅酸钠的含量选最合理。

0.75%水加入量的影响

2.3 水的加入量的多少主要影响固体酒精的燃烧，水的添加量对固体酒精燃烧现象性能的影响 实验结果如表所示。

3由表数据可知，随着水加入量的逐渐增多，

3燃烧产品由焦状物过渡到液态物，且气味由有到无，并且随着加水量的增多，氢氧化钠、硅酸钠易溶，形成的固体酒精均匀，但水量太大又不易燃烧，且减少了安全性能，所以含水量为时最为15%合理。

氢氧化钠加入量的影响

2.4 按百分比取硬脂酸、硅酸钠、水2.5 g 0.75 g 15 g 和适量的酒精，分别向其中添加不同质量的氢氧化钠制得固体酒精，氢氧化钠的加入量对固体酒精的燃烧性能的影响如表所示。

4氢氧化钠

/g 值pH 现象06硬度小、柔软，0.27硬度大、少量未凝结酒精0.411硬度大、无未凝酒精0.612硬度大、无未凝酒精

1

12.5

硬度较大、无未凝酒精，燃烧有焦味2

13

硬度较大、无未凝酒精，燃烧有焦味

表4 氢氧化钠加入量对固体酒精燃烧性能的影响

由表可知，溶液在碱性环境中都可以凝固，4随氢氧化钠加入量的增加，产品的硬度越来越大，固化效果越好，但加入太多燃烧时有焦味，有较大的腐蚀性，成本也高，所以氢氧化钠的加入量约为时较为合理。

0.4 g 温度的影响

2.5 由表可知，温度低，混合液有固体酒精生5成，使产品均匀性差，硬度小。随着温度的升高，凝固速度减慢，从而使混合均匀，反应更充分，固化效果好。但温度过高，使酒精挥发快，降低产率，且在生产中耗费能源高。酒精沸点为℃，78.5 所以，反应的最佳温度为℃℃。

60 ~70 水的量/%燃烧现象

0燃烧热量高，无液体生成，少许焦糊状残渣，有焦味

10燃烧热量高，生成糊状固体，气味较小15燃烧热量高，燃烧后有少量液体生成，无气味20燃烧热量高，燃烧后有少许液体生成，无气味30燃烧热量高，燃烧后有少许液体生成，无气味40燃烧热量较低，燃烧后有少许液体生成，无气味45

燃烧热量低，燃烧后有液体生成，无气味

表3 水的添加量添加量对固体酒精燃烧性能影响