第18卷第2期洛陽理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)Vol 18 No. 22008年12月Luoyang Institute of Science and Technology(Natural Science Edition)固體乙醇合成方法的研究尹國杰,李冬(洛陽理工學(xué)院環(huán)境工程與化學(xué)系,河南洛陽471023)摘要:詳細討論了影響固體乙醇合成的各種主要因素,確定了最佳工藝條件。酒精∶水:硬脂酸∶硅酸鈉:氬氧化鈉的最佳配比為102:15:2.5:0.75:0.4,最佳反應(yīng)溫度為70℃關(guān)鍵詞:固體酒精;硬脂酸;氫氧化鈉;硅酸鈉;殘渣中圖分類號:06234文獻標(biāo)識碼:A文章編號:16745043200802-0032403目前,隨著全國火鍋熱的興起,一種新型的火1實驗鍋燃料(環(huán)保型固體酒精)已悄然在市場上出現(xiàn)11試劑及儀器并且這種產(chǎn)品的銷量更是成倍地增長。與此同時,出現(xiàn)了各種工業(yè)酒精固化的方法主要試劑:硬脂酸,AR;氫氧化鈉,AR;硅酸鈉,AR;酒精,AR;二氧化錳,AR;酚酞,這些方法的差別主要是選擇使用了不同的凝膠劑AR;萘酚綠,AR;氯化銅,AR目前所使用的凝膠劑物質(zhì)主要有:硬脂酸、乙酸鈣飽和溶液、硝化纖維、羥丙基纖維素等。以醋主要儀器:恒溫水浴鍋酸鈣為固化劑時操作溫度較低,在40℃~50℃即12實驗原理可,但制得的固體酒精放置后易軟化變形,最終C,H3SCOOH+NaoH=CI H3sCOONa+H2O變成糊狀物,因此儲存性能較差,不宜久置;以硝2C1-HsCOOH+Na SiO=2C:H3s COONa+H)SiO化纖維為固化劑時操作溫度也在40℃~50℃,但反應(yīng)生成的硬脂酸鈉是一個長碳鏈的極性分尚需用乙酸乙酯和丙酮溶解硝化纖維,致使成本提子,室溫下在酒精中不易溶。在較高的溫度下,硬高,制得的固體酒精燃燒時可能發(fā)生爆炸,故安全脂酸鈉可以均勻地分散在液體酒精中,而冷卻后則性較差;以乙基羧基乙基纖維素為固化劑雖制備工形成凝膠體系,使酒精分子被束縛于相互連接的大藝并不復(fù)雜,但該固化劑來源困難,價格較高,不分子之間,即液體酒精包含在硬脂酸鈉空間網(wǎng)狀骨易推廣使用";以硬脂酸鈉為固化劑原料來源豐架間隙中,呈不流動狀態(tài)而使酒精凝固,形成了固富,成本較低,產(chǎn)品硬度大,不易熔化流淌,殘渣體狀態(tài)的酒精少,不冒黑煙,耐貯存,對環(huán)境無污染56。本研究提出的方法可以克服以上缺點,使得產(chǎn)13實驗制備方法品的外觀可以是白色,也可以是紅、藍、紫色等;(1)取酒精于燒杯中,水浴至60℃左右,加入并且固化效果好,更容易攜帶、運輸;在制備過程硬脂酸,用玻璃棒攪拌均勻,使硬脂酸充分溶解。中通過填料使得產(chǎn)品燃燒過程無煙,更加環(huán)保;更(2)取氫氧化鈉和硅酸鈉加入水中,用玻璃棒攪為重要的是,對原料乙醇的要求不高,65%的乙醇拌至充分溶解,水浴到60℃左右。即能達到制備要求,生產(chǎn)工藝簡化,大大降低產(chǎn)品(3)水浴恒溫60℃時,把氫氧化鈉和硅酸鈉溶價格液慢慢加到硬脂酸酒精溶液中,同時用玻璃棒攪拌通過改進生產(chǎn)工藝,在制備過程中調(diào)節(jié)配料比均勻,再反應(yīng)15min后取出,放置自然冷卻。例、改變加熱時間或加熱環(huán)境、加入少量的輔助2結(jié)果與討論料,使得產(chǎn)品具有回收率高、成本降低、產(chǎn)品的多2.1硬脂酸加入量的影響樣性增加、產(chǎn)品的硬度保持時間增加、產(chǎn)品真正無硬脂酸加入量的多少直接影響固體酒精的凝固煙等優(yōu)點。性能。目前,大部分市售的固體酒精在點燃后即變收稿日期:20080402為液體。因此,必須放在鐵制容器內(nèi)燃燒,且易流作者簡介:尹國杰(1981)男河南焦作人,助教,主要從事無淌,不安全。能否使固體酒精在燃燒吋仍保持固體機化學(xué)方面的研究狀態(tài)呢?實驗表明是完全可以的。這可以通過改變第2期尹國杰等固體乙醇合成方法的研究硬脂酸的添加量來實現(xiàn)。硬脂酸的添加量對酒精性水的添加量添加量對固體酒精燃燒性能影響能影響的實驗結(jié)果如表1所示。水的量表1硬脂酸的添加量對酒精性能影響燃燒現(xiàn)象硬脂酸的量0燃燒熱量高,無液體生成,少許焦糊狀殘渣,有焦味硬度產(chǎn)率燃燒現(xiàn)象燃燒熱量高,生成糊狀固體,氣味較小025較大較高少量融化,流淌,殘渣少大高不融化,殘渣少大高不融化,殘渣少050005燃燒熱量高,燃燒后有少量液體生成,無氣味燒熱量高,燃燒后有少許液體生成,無氣味燃燒熱量高,燃燒后有少許液體生成,無氣味燃燒熱量較低,燃燒后有少許液體生成,無氣味3.5大高不融化,殘渣稍多燃燒熱量低,燃燒后有液體生生成,無氣味大高不融化,殘渣稍多燃燒產(chǎn)品由焦?fàn)钗镞^渡到液態(tài)物,且氣味由有到從表1數(shù)據(jù)可以看出,在硬脂酸含量達到25%無,并且隨著加水量的增多,氫氧化鈉、硅酸鈉易以上時,就可以使制成的固體酒精在燃燒時仍然保溶,形成的固體酒精均勻,但水量太大又不易燃持固體狀態(tài)。這樣大大提高了固體酒精在使用時的燒,且減少了安全性能,所以含水量為15%時最為安全性,同時可以降低成本,在某些場合可以使用合理塑料袋包裝代替鐵桶或塑料桶的包裝。特別是在野外作業(yè)或旅游時,可以直接將固體酒精放在鐵板或24氫氧化鈉加入量的影響磚塊上燃燒而不必盛于鐵桶內(nèi),用起來特別方便。按百分比取硬脂酸25g、硅酸鈉075g、水15g當(dāng)增加了硬脂酸的用量后,固體酒精在燃燒時和適量的酒精,分別向其中添加不同質(zhì)量的氫氧化會有一層不易燃燒的硬膜生成,阻止了酒精的流鈉制得固體酒精,氫氧化鈉的加入量對固體酒精的淌,而保持了酒精的固體形態(tài),考慮到殘渣和生產(chǎn)燃燒性能的影響如表4所示。成本,硬脂酸的含量選25%最合理表4氫氧化鈉加入暈對固體酒精燃燒性能的影的22硅酸鈉加入量的影響氫氧化鈉pH值現(xiàn)象硅酸鈉的添加量對固體酒精性能影響的實驗結(jié)果如表2所示。硬度小、柔軟硬度大、少量未凝結(jié)酒精表2硅酸鈉的添加對酒精性能影響11硬度大、無未凝酒精硅酸鈉的量硬度產(chǎn)率燃燒現(xiàn)象硬度大、無未凝酒精1125硬度較大、無未凝酒精,燃燒有焦味小較低融化、流淌、殘渣少13硬度較大、無未凝酒精,燃燒有焦味03較小較低部分融化、流淌、殘渣少較小較高部分融化、流淌、殘渣少由表4可知,溶液在堿性環(huán)境中都可以凝固較大較高部分融化、流淌、殘渣少隨氫氧化鈉加入量的增加,產(chǎn)品的硬度越來越大,較大較高微量融化、流淌、殘渣少固化效果越好,但加入太多燃燒時有焦味,有較大0.75大高不融化、殘渣少的腐蝕性,成本也高,所以氫氧化鈉的加入量約為大高下融化、殘渣較多04g時較為合理由表2中數(shù)據(jù)可以看出,在硅酸鈉含量大于0.5%時,就可以使制成的固體酒精在燃燒時仍2.5溫度的影響然保持固體狀態(tài),但考慮到殘渣和生產(chǎn)成本,由表5可知,溫度低,混合液有固體酒精生硅酸鈉的含量選075%最合理。成,使產(chǎn)品均勻性差,硬度小。隨著溫度的升高23水加入量的影響凝固速度減慢,從而使混合均勻,反應(yīng)更充分,固水的加入量的多少主要影響固體酒精的燃燒,化效果好。但溫度過高,使酒精揮發(fā)快,降低產(chǎn)水的添加量對固體酒精燃燒現(xiàn)象性能的影響實驗結(jié)率,且在生產(chǎn)中耗費能源高。酒精沸點為785℃,果如表3所示。由表3數(shù)據(jù)可知,隨著水加入量的逐漸增多,所以,反應(yīng)的最佳溫度為60℃~70℃。洛陽理工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)第18卷表5溫度對因體酒精囂燒性能的影響28殘渣的回收利用溫度產(chǎn)固體酒精燃燒后所剩下的殘渣可作為原料回收現(xiàn)象循環(huán)利用。具體的試驗步驟如下?；旌弦厚R上生成少量固體酒精,硬度小取適量的酒精、水和殘渣(粉末狀,便于溶柔軟,有未凝結(jié)酒精解)于同一個燒杯中,放在恒溫槽中水浴到70℃6090混合液渾濁,硬度大,無未凝結(jié)酒精左右,同時不停地攪拌,待殘渣充分溶解后反應(yīng)7090混合液渾濁,硬度大,無未凝結(jié)酒精15min后,取出自然冷卻即可。7586混合液渾濁,硬度大,無未凝結(jié)酒精8080酒精溶液沸騰,硬度大,無未凝結(jié)酒精表6殘渣回收試驗數(shù)據(jù)酒精水殘渣26加入著色劑的影響硬度燃燒現(xiàn)象g /g加入少量的不同著色劑,能做出不同顏色的固86104小,有未凝酒有液體生成,殘渣少體酒精,使其具有欣賞價值且不影響產(chǎn)品性能。在85105大,無未凝酒有液體生成,殘渣多制得的混合溶液中,滴入酚酞可使固體酒精顏色變75205小,有未凝酒有液體生成,殘渣多紅,加入蔡酚綠使固體酒精顏色變綠,加氯化銅可84106大,無未凝酒少量液體生成,殘渣使固體酒精顏色變藍,隨著加入量的增加,顏色由74206大,無未疑酒有液體生成,殘渣多淺變深。由表6可知,當(dāng)選擇原料的質(zhì)量比為酒精通過添加少量無機鹽類改變固體酒精燃燒時的水:殘渣=84:10:6時,用殘渣制得的產(chǎn)品與原材火焰顏色。添加劑要求:顏色淡、溶解性好、焰色料制得的產(chǎn)品沒顯著差別。鮮、不影響產(chǎn)品性能、成本低。幾種供選鹽及其焰色分別為:氯化銅(綠色)、氯化鍶(洋紅)、氯3結(jié)語化鈣(磚紅)、氯化鋇(黃綠)、氯化鋰(紫本研究通過參考有關(guān)文獻,選用二步法,用硬、氯化鉀(紫色)?？稍?5℃左右將添加劑脂酸、氫氧化鈉和硅酸鈉作為固化劑的原料進行實的酒精飽和液均勻鋪在固體酒精上表面(或在硬脂驗研究。在實驗中通過改進生產(chǎn)工藝、在制備過程酸完全溶解后、NaOH酒精溶液加入前加入硝酸中調(diào)節(jié)配料比例、改變加熱時間、控制加熱溫度銅)。改用氫氧化鉀代替氫氧化鈉,并添加氯化鈣、氯化鍶、氯化鋇、氯化銅等不同氯化物制成固加熱環(huán)境、加入少量的輔助料等,觀察每個因素對體酒精,雖然增加了一些成本,但取得了較好的焰產(chǎn)品性能的影響,得出了以簡單的制作過程制得優(yōu)色效果。質(zhì)固體酒精的工藝條件,使得產(chǎn)品的生產(chǎn)率提高此外,也可以加入二氧化錳助燃劑改善固體成本降低、產(chǎn)品的多樣性增加、產(chǎn)品的硬度保持時酒精的燃燒性能,這樣不但消除了黑煙,而且可以間增加、產(chǎn)品真正無煙等。同時,殘渣回收后不必使熱值損失小,減少殘渣量經(jīng)過復(fù)雜的處理就可當(dāng)作原料進行生產(chǎn)。27不同冷卻方式的影響生產(chǎn)時使用純度低至65%的工業(yè)乙醇,降低成制備過程中不同的冷卻方式對固體酒精性能也本;通過加入少量著色劑,使得產(chǎn)品顏色多樣,滿有影響,常用的冷卻方式為自然冷卻法、逐漸冷卻足不同消費需求;加入少量硅酸鈉等輔助填料,使法和零點冷卻法。自然冷卻法是把制得的溶液倒入容器,放在空氣中自然冷卻;逐漸冷卻法指把制得有固化效果更好:使用羥丙基纖維素乙基醚作為輔的溶液倒入容器中直接放入事先準(zhǔn)備好的盛放熱水助固化劑,使得產(chǎn)品無煙,更環(huán)保的大容器中,使溶液隨熱水一起冷卻;零點冷卻法通過改進使制得的產(chǎn)品硬度大、耐貯存、產(chǎn)率指把盛放溶液的容器放入冰水混合物中快速冷卻。高、外形美觀、生產(chǎn)成本低、使用安全方便、燃燒時實驗表明,利用逐漸冷卻法制得的固體酒精在間長、熱值高、無煙無味、燃燒后殘渣少、可回收循燃燒時間、水溫變化和殘渣量的效果方面都優(yōu)于其環(huán)利用、無毒無害等,是一種綠色環(huán)保能源,該產(chǎn)品它2種方法,并且逐漸冷卻法所使用的熱水是實驗用水,沒有額外增加成本,所以在條件允許的情況的發(fā)展趨勢將逐漸成為蜂窩煤、液化氣等燃料的理想下應(yīng)盡量選用逐漸冷卻法來進行冷卻固化替代產(chǎn)品,有很好的市場潛力。(下轉(zhuǎn)第67頁)第2期巫濱基于 Virtools引擎的三維交互語義模型設(shè)計系,分別對轎車三維模型中的各個部件設(shè)計交互模 Virtools引擎為代表的三維虛擬交互開發(fā)平臺也體現(xiàn)式,然后通過 Building block腳本語言封裝交互語了從簡單三維模型轉(zhuǎn)向交互語義模型的特點,勢必會義模型;用戶可以像現(xiàn)實中一樣操作各個汽車的部將三維交互設(shè)計應(yīng)用推向更高的水平。件,從而實現(xiàn)了對轎車構(gòu)造及零部件裝配關(guān)系仿參考文蔽真。具體的開發(fā)過程本文不在詳述。董士海王堅戴國忠人機交互與多通道用戶界面M北5結(jié)語京:科學(xué)出版社,19992岳瑋寧王悅汪國平等基于上下文感知的智能交互系統(tǒng)隨著桌面級虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷發(fā)展,三維交互模型J計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報2005.17(1):7580設(shè)計在項目開發(fā)中的重要性會愈發(fā)明顯,“以用戶為3楊若瑜胡笳蔡士杰語義制導(dǎo)的復(fù)雜建筑結(jié)構(gòu)圖三維重建技中心”的設(shè)計思想將指引三維虛擬現(xiàn)實應(yīng)用向著更加術(shù)J計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報2004163:5459人性化的方向發(fā)展。語義模型的設(shè)計思想為交互設(shè)計圍4紀(jì)連恩張風(fēng)軍付永剛結(jié)合飛行的快速步行導(dǎo)航技術(shù)J人員提供了更加規(guī)范和高效的開發(fā)模式:同時,以系統(tǒng)仿真學(xué)報2005,17(3):161-1643D Interaction Scene Semantic Design Based on Virtools(Henan University of Science & Technology, luoyang, 471003, China)Abstract: 3D Interaction design becomes more and more important in the development of virtual reality system. Automobilengine construction VR interaction case is developed by virtools engine to discuss about the way to perform the 3DInteraction Scene Semantic design, which will embody the User Oriented design idea and humanize the 3D interactionKey words: 3D Interaction design: Semantic Mode: Virtools engine(上接第34頁)4董麗紅張淑香,王洪彥醋酸鈣和硬脂酸鈉為國化劑研制參考文獻固體酒精J通化師范學(xué)院學(xué)報2004,25(8):3336.I尹應(yīng)梅固體乙醇合成工藝實驗方淾比較J青海大學(xué)學(xué)S楊葵華,王秀峰因體酒精最佳投料比的研究小紼陽師范報(自然科學(xué)版12003,21(5):4446高等專科學(xué)校學(xué)報,2001,20(5):51-53.121呂東南林旭東無煙因體酒精的制備肌!廣西化工1982716王茂元許玉生,仇立干,王堅體酒精燃料生產(chǎn)工藝的改(2):65進圍J應(yīng)用科技2002,29(4):53543陳勇.一種制備因體酒精的新方法J.江西化工,2004、(2):η崔廣華董桂英固體酒精合成工藝改進J.河北理工學(xué)院l39-140.學(xué)報200,22(4:8689Research on the Synthetic Technology of Solid AlcoholYIN Guo-jie, Ll Dong( Luoyang Institute of Science and Technology Luoyang 471023. ChinalAbstract: This paper has diseussed in detail about various main factors influencing on solid alcohols synthesis anddetermined the optimum conditions. the best ratio of Alcohol, water, Stearic acid Sodium silicate, and Sodium hydroxide is102. 15.2.5:0.75:0.4. The best reaction temperature is 70CKey words: Solid alcohol; Stearic acid; Sodium hydroxide: Sodium silicate: Residue