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，化学试剂级(98%).固体酒精燃料的一般制法 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。 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。 燃烧试验 把500mL常温水(202)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1.2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。固体酒精并不是固体状态的酒精（酒精的熔点很低，是117.3，常温下不可能是固体），而是将工业酒精（乙醇）中加入凝固剂使之成为固体型态。使用时用一根火柴即可点燃，燃烧时无烟尘、无毒、无异味，火焰温度均匀，温度可达到600 左右。每250 g可以燃烧1.5小时以上。比使用电炉、酒精炉都节省、方便、安全。因此，是一种理想的方便燃料。方法一 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。方法二固体酒精并不是固体状态的酒精（酒精的熔点很低，是117.3，常温下不可能是固体），而是醋酸钠与酒精形成的凝胶。醋酸钠易溶于水而难溶于酒精，当两种溶液相混合时，醋酸钠在酒精中成为凝胶析出。液体便逐渐从浑浊到稠厚，最后凝聚为一整块，就得到固体酒精。药品：醋精（30% CH3COOH 溶液），工业酒精（95% C2H5OH 溶液），食用纯碱（Na2CO3）制法：（1） 将纯碱制成热的饱和溶液（2） 将醋精慢慢加入碳酸钠溶液中，直到不再产生气泡为止 醋酸与碳酸钠反应生成醋酸钠、水、二氧化碳（3） 将所得溶液蒸发制成饱和溶液（4） 在溶液中慢慢加入酒精 注意：一开始酒精会剧烈沸腾，需慢慢倒入酒精（5） 待溶液冷却后，即可得到固体酒精（6） 将所得固体酒精盛放到铁罐中，使用时点燃即可方法三在一个容器中先装入75g水，加热至6080，加入125g酒精，再加入90g硬脂酸，搅拌均匀。在另一容器中，加入75g水，加入20g氢氧化钠，搅拌使之溶解，将配制的氢氧化钠溶液倒入盛有酒精、硬脂酸和石蜡混合物的容器中，再加入125g酒精，搅匀，趁热灌注成型的模具中，冷却后即成为固体酒精燃料。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,加入硝酸铜可以在燃烧时改变火焰的颜色,美观,有欣赏价值。方法四在常温下将甲醇溶入硝化纤维素中，再加入水即可，但是具体的比例需要自己试验。摘要 研究了两步法制备固体酒精的工艺，详细讨论了各种影响因素。确定了最佳工艺条件。酒精:硬脂酸:氢氧化钠的最佳配比为92.5:6.5:1，最佳反应温度为60。制得的固体酒精的熔点为52，燃烧时仍保持固体状态。150g固体酒精可持续燃烧114分钟。关键词: 酒精；硬脂酸；氢氧化钠；凝固；固体燃料。前言固体酒精，或称固化酒精，因使用、运输和携带方便，燃烧时对环境的污染较少，与液体酒精比较安全性较高，作为一种固体燃料，广泛应用于餐饮业、旅游业和野外作业等场合。近几年来，出现了各种使工业酒精固化的方法。这些方法的差别主要是选择了不同的固化剂1-2 。目前，所使用的固化剂主要有3 ：醋酸钙、硝化纤维、乙基羧基乙基纤维素、高级脂肪酸等。另外，从固化条件上来看，有一步法和两步法之区别。将各种添加剂投入到一份酒精溶液中进行溶解和冷却固化，我们称之为一步法；将不同添加剂分别投入到两份酒精溶液中，再进行混合固化，我们称之为两步法。一种好的固体酒精应该具有易点燃，燃烧热值高、无黑烟、无异味，燃烧后残渣少，储存时即使在夏季也不软化、不分离出液体酒精等特点。另外作为一种燃料，成本不能过高。考虑到燃烧时的安全性，最好在燃烧过程中始终保持固体状态。针对上述要求，我们详细研究了固体酒精的制备工艺，探讨了固化剂和各种添加剂的作用以及不同工艺条件对固体酒精性能的影响。结果发现，硬脂酸与氢氧化钠反应生成的硬脂酸钠是一种较为理想的固体剂，硬脂酸的添加量在6.5，氢氧化钠的添加量在1时较为合适。制备时采用两步法，及硬脂酸和氢氧化钠分别溶于两份酒精溶液中，在60进行混合固化效果最佳。实验1.1 实验装置 采用四口玻璃烧瓶，装有电动搅拌器、回流冷凝器、水银温度计和送料口。玻璃烧瓶置于超级恒温水浴中进行加热和温度控制。1.2 实验原料 为尽量使实验情况接近生产情况，使实验结果易于在生产中直接应用，绝大多数原料采用工业品。1.3 实验步骤 将一种或数种添加剂一次或分几次加入到一份或两份酒精溶液中，进行加热和控制温度，直至所有固体都彻底溶解。溶解之后，若只是一种溶液则进行自然冷却、固化即可。若是两份溶液，则趁热混合，再自然冷却使之固化。以硬脂酸钠为固化剂，采用两步法制备固体酒精的实验步骤如下：取含量95%的工业酒精100g，加入13g硬脂酸，在四口烧瓶中加热搅拌，维持温度在60，直至硬脂酸完全溶解。时间大约需要40分钟。在另一烧瓶中加入酒精84g，NaOH 2g，在同样温度下加热搅拌，直至NaOH完全溶解。然后，将两份溶液趁热混合均匀，自然冷却后得均匀一致、几乎透明的固体酒精。以醋酸钙、硝化纤维和乙基羧基乙基纤维素为固化剂制备固体酒精的实验步骤与上述操作基本相同，不再赘述。1.4 实验原理 硬脂酸与氢氧化钠混合后将发生下列反应：C17 H35 COOH + NaOH C17 H35 COONa + H2 O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，呈不流动状态而使酒精凝固，形成了固体状态的酒精。结果与讨论2.1 不同固化剂制得的固体酒精的比较我们对上述几种固化剂分别作了实验。结果表明，使用这几种固化剂都可以制备出固体酒精。但制备工艺、产品性能及成本上还是有差别的。具体分析如下：以醋酸钙为固化剂操作温度较低，在4050即可。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操作温度也在4050，但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。使用硬脂酸和氢氧化钠作固化剂原料来源丰富，成本较低，且产品性能优良。因此我们重点研究了使用该种固化剂时各种因素对产品性能和质量的影响。2.2 加料方式的影响我们在相同的温度（60）下比较了三种不同的加料方式，即将固体硬脂酸和固体氢氧化钠同时加入酒精中，然后加热搅拌。这种加料方式较为简单，称为一步法。加料后开始加热，5 min.后便有部分酒精开始固化，固化的酒精包在固体硬脂酸和固体氢氧化钠的周围，阻止了两种固体的溶解的反应的进一步进行，因而延长了反应时间和增加了能耗。最终溶解并反应完全需要6 0min. 以上的时间 先将硬脂酸在酒精中加热溶解，再加入固体氢氧化钠。这样，反应情况比方式明显好转，但因先后两次加热溶解，需45min. 以上方可反应完全，生产周期较长。因此，我们采用两步法，即方式将硬脂酸和氢氧化钠分别在两份酒精中加热溶解，然后趁热混合，这样反应所用的时间较短，只需30min.即可完成溶解的反应过程，产品的质量也较好。2.3 温度的影响以硬脂酸钠为固化剂，在上述条件下将两份溶液混合。混合时温度影响的实验结果如表所述。表1 温度的影响温度/现 象20 硬脂酸不能完全溶解。30 混合后立即生成固体酒精。40 同上。50 混合后有少量固体酒精生成。60 混合后不立刻生成固体酒精。70 同上。通过上述实验结果，很容易看出，在温度很低时由于硬脂酸不能完全溶解，因此无法制得固体酒精。在30时，硬脂酸可以溶解，但需要较长的时间。且两液混合后立刻生成固体酒精，由于固化速度太快，致使生成的产品均匀性差。随着温度的升高，固化的产品均匀性越来越好。在60时，两液混合后并不立该产生固化，因此可以使溶液混合的非常均匀，混合后在自然冷却的过程中，酒精不断地固化，最后得到均匀一致的固体酒精。虽然在70时所制得的产品外观亦很好，但该温度接近酒精溶液的沸点，酒精挥发速度太快，因此不宜选用该温度。从实验结果来看，60是较为理想的温度。这时，硬脂酸的溶解速度较快，而酒精的挥发不是太快，产品的外观均匀一致，几乎是透明的。2.4 硬脂酸与HaOH配比的影响在两份溶液混合后，硬脂酸与氢氧化钠将进行酸碱中和反应。理论上，进行该反应硬脂酸与氢氧化钠的质量比为7.1:1。考虑到硬脂酸的价格为7200元/吨，而氢氧化钠仅为1800元/吨，为使硬脂酸尽量反应完全，氢氧化钠应稍微过量。实验发现硬脂酸与氢氧化钠配比的不同主要影响固体酒精燃烧后剩余残渣的量，其实验结果见表。表硬脂酸与氢氧化钠不同配比对燃烧残渣量的影响硬脂酸:NaOH 燃烧残渣()3:1 1.143:0.75 0.893:0.6 0.743:0.5 0.643:0.46 0.59从表中数据不难看出，随着NaOH比例的增加燃烧残渣量也不断增大。因此，NaOH的量不宜过量很多。我们取3:0.46也就是硬脂酸:NaOH=6.5:1。这时，酒精的凝固程度较好，产品透明度高，燃烧残渣少，燃烧热值高。2.5 硬脂酸加入量的影响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