固体酒精的配置与燃烧试验

实验三固体酒精的配置与燃烧试验

一、实验目的

1. 了解固体酒精的生产原理和方法。

2. 掌握固体酒精的生产工艺和操作技能。

二、实验原理

酒精是一种易燃、易挥发的液体，沸点是78℃凝固点是-114℃。它是一种重要的有机化工原料，可广泛应用于化学、食品等工业，也可作为燃料应用于日常生活中。使工业酒精凝固成燃料块(又称为方便燃料块)。利用硬脂酸钠受热时软化，冷却后又重新凝固的性质，将液体酒精包含在硬脂酸钠网状骨架(骨架间隙中充满了酒精分子)，但硬脂酸钠的价格昂贵，且市场上不易买到。为此，本工艺改进采用硬脂酸在一定的温度下与氢氧化钠反应，生成硬脂酸钠，大大降低了固体酒精燃料的成本。在配方中加入石蜡等物料作为粘结剂，可以得到质地更加结实的固体酒精燃料，添加硝酸铜是为了燃烧时改变火焰的颜色，美观，有欣赏价值，还可以添加溶于酒精的染料制成各种颜色的固体燃料。由于所用的添加剂为可燃的有机化合物，不仅不影响酒精的燃烧性能，而且燃烧得更为持久，并能够释放出应有的热能,在实际应用中更加安全方便。

本产品用火柴即可点燃，而且可以多次点火和灭火，燃烧升温快，生产使用安全方便，燃烧时无味、无烟、无毒，适用于工厂、家庭、医院、办公室、饮食店的火锅、小餐车、学生野营、部队行军以及旅行、燃烧煤炭、临时引火和小饮食生活用的方便固体燃料。它用塑料袋密封包装，可长期保存，固体酒精燃料产品的主要技术指标不变。

通过反复的研究，对固体酒精燃料的生产配方进行了改进，优化了工业条件，以使固体酒精燃料更利于日常应用，实现资源的最大利用。

三、实验用试剂药品与仪器装置

试剂药品：酒精，工业级(≥93%)；氢氧化钠，工业级(≥92%)；硬脂酸，工业级(≥90%)；

石蜡，工业级(90%)；硝酸铜，化学纯(≥98%)。

仪器装置：托盘天平、圆底烧瓶、烧杯、量筒、球型冷凝管、恒温水浴锅等。

四、实验步骤

1. 固体酒精的一般制法

向装有回流冷凝管的250mL的圆底烧瓶中加入9.0g(约0.035mol)硬脂酸、50mL酒精和数粒水沸石，摇匀。在水浴上加热至约60℃，并保温至固体溶解为止。

将3.0g(约0.074mol)氢氧化钠和23.5g水加入250mL烧杯中,搅拌溶解后再加入25mL 酒精，搅匀，将液体从冷凝管上端加进含有硬脂酸，石蜡和酒精的圆底烧瓶中，在水浴上加热回流15min，使反应完全，移去水浴，待物料稍冷而停止回流时，趁热倒进模具，冷却后密封即得到成品。

2. 固体酒精生产方法改进

在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的1000mL三口烧瓶中加入14.5g(约0.051mol)硬脂，4.0g石蜡，300mL酒精，在水浴上加热至70℃，并保温至固体全部溶解。

将2.5g(约0.062mol)氢氧化钠和10g水进入100mL烧杯中，搅拌，全部溶解后再加入200mL酒精，搅匀，将液体在一分钟内从冷凝管上端加进烧瓶中(要始终保持酒精沸腾)。在水浴上加热，搅拌数分钟后加入0.2g硝酸铜，再回流15min，使反应完全，移去水浴，趁热倒进模具,冷却后密封即得到成品。

改进后的固体酒精燃料明显优越于一般制法中制得的固体酒精燃料，而且更利于日常应用。本工艺改进采用硬脂酸在一定温度下与氢氧化钠反应，生成硬脂酸钠，大大降低了固体酒精燃料的成本。在配方中加入石蜡等物料作为粘结剂，可以得到质地更加结实的固体酒精燃料，本实验中加入的硝酸铜是为了燃烧时改变火焰的颜色，美观，有欣赏价值。最佳配比、工艺为硬脂酸14.5g，石蜡4.0g，酒精500mL，氢氧化钠2.5g，水10g，回流温度70℃。采用该工艺生产的固体酒精燃料具有原料易得，工艺简单，质地均匀，易成型包装，易用于工业化生产等优点，特别适合中小企业和家庭生产产品具有广阔的市场前景。

3. 燃烧试验

把500mL常温水(20±2℃)盛入容器(底面直径不超过200mm的金属锅)，用50g固体酒精燃料块在专用炉具上燃烧，用秒表测定。

以制得的固体酒精燃料作为燃烧样品，称取50g固体酒精燃料于铁罐中，点燃，上面用一只1000mL的烧杯放冷水在酒精罐上加热,燃烧时间为15min，可把500g水烧沸。

五、实验提示

固体酒精广泛应用于家庭、饭店、火锅城、小吃摊以及科研、航海、渔业、勘探、建设工地、军事训练、登山旅游等场所，是煮饭、炒菜及涮羊肉、制作火锅、烧烤和野外工作者的首选热源。该产品无毒无害。除国内消费外，还可大量出口。因此市场前景巨大。

六、产品质量检验

生产时无需专用设备及动力电。产品可用塑料袋或塑料盒包装。无须燃具亦可使用，燃烧时不熔化，直接由固体升华为气体燃烧，蓝火，不挥发、不浪费、火力大、热值高（100克煮开3kg水）、燃时特长（200克／块，燃2.5小时，且可调更长，是传统酒精70分钟的1倍以上，比目前最好的2小时长20％），产品无毒无烟无味，燃烧后无残渣，不黑锅底，是家庭、宾馆、饭店及野炊的理想燃料。可用于替代传统固体酒精、液化气（不安全）及燃煤（有污染）。