Метанол

добро во поларните, лоши во неполарните растворувачи

Метанол е монохидричен алкохол, кој потекнува од наједноставниот алкан метан со замена на атом на водород со хидроксилна група. Во природата се јавува кај растенија од памук, овошје Хераклеум, треви и есенцијални масла. Метанолот се произведува и за време на процесите на ферментација, на пр. Б. од сок од шеќерна трска. За време на ферментацијата на овошјето, пектините содржани во нив, меѓу другото, можат се деградира во метанол. Сепак, ретко кој метанол се наоѓа во комерцијално достапни алкохолни пијалоци, бидејќи управувањето со процесите, дестилацијата и контролорите на храна обезбедуваат високо ниво на безбедност.

Понатаму препорачано специјалистичко знаење

Безбеден опсег на мерење за да се обезбедат точни резултати

Како добивате точни резултати од мерењето секој ден?

Не дозволувајте статичкиот електрицитет да влијае на вашата точност на мерењето.

Содржина

приказна

Дури и во античко време, Египќаните користеле мешавина на супстанции за да ги балсамираат своите мртви, кои меѓу другото содржеле и метанол.

Во 1661 година Роберт Бојл можеше да извлече метанол од оцет од дрво. Сепак, елементарните аналитички методи сè уште не беа развиени во оваа рана фаза во хемијата.

Во 1834 година конечно беше разјаснет елементарниот состав на метанол од страна на француските хемичари Jeanан Баптист Думас и Јуџин Пелигот. Тие и дадоа име на супстанцијата „метилен“. Метилен е комбинација на грчки зборови месен (Вино) и хиле (Дрво) Првите синтези на метанол од големи размери беа извршени со сува дестилација на дрво. Неодамна во 1930 година, 50% од метанолот во САД беше добиен со овој процес.

Во 1923 година, Матијас Пјер развил процес за BASF да синтетизира метанол од јаглен и водород. Во 1923 година, започна првото големо производство во делата на Леуна, дела на амонијак во Мерсебург. Овој процес се засноваше на катализатор на цинк-хром, екстремно високи притисоци и температури. Во современите синтези на метанол се користат поефикасни катализатори, кои овозможуваат употреба на поумерени температури и притисоци.

Во 1966 година компанијата ICI ја спроведе првата синтеза со низок притисок со катализатор на бакар оксид-цинк оксид-алуминиум. Речиси сите подоцнежни катализатори со низок притисок исто така користеа ефтини суровини бакар, цинк и алуминиум. Поголемиот дел од новите постројки изградени од 70-тите години на минатиот век беа за процес на низок притисок; тие користат природен гас скоро исклучиво како суровина.

Производство

Основи

Историски гледано, метанолот веќе бил добиен во 17 век со сува дестилација (= загревање со исклучување на воздух, пиролиза) од тврдо дрво (оттука и општо име дрво дух). Дрвениот дестилат содржеше околу 1,5-3% метанол, 10% оцетна киселина, 0,5% ацетон, метил ацетат, ацеталдехид, дрвен катран и мешавината на гас содржеше водород, јаглерод моноксид и етен. Во денешно време метанолот се произведува во индустриска скала од синтетички гас. Етанол и диметил етер се произведуваат како нуспроизводи.

Глобалното годишно производство во 2005 година беше околу 30 милиони т. Најголемите производители се Корпорација Метанекс со годишно производство од 5,3 милиони тони со седиште во Ванкувер, Канада и Метанол холдингс (Тринидад) Рибар. во Тринидад со обем на производство од 4 милиони т/а (заклучно со 2005 година). [1] [2]

Тековните процеси за производство на метанол се разликуваат во притисокот на реакцијата. Постапките може да се класифицираат на следниов начин:

Процес на висок притисок, 250-350 бари, 320-380 ° C.
Процес на среден притисок, 100-250 бари, 220-300 ° C.
Процес на низок притисок, 50-100 бари, 200-300 ° C.

Најважен е процесот на низок притисок, кој обично се изведува на 230-250 ° C.

Природен гас, бензин, остатоци од масла од преработка на нафта, јаглен или дури и јаглерод диоксид и водород може да се користат како суровини за производство на метанол. Досега, најважната суровина беше природниот гас.

Производство на метанол од природен гас

Природниот гас се состои скоро целосно од метан. Пред реакцијата, сите компоненти што можат да го уништат катализаторот на реакцијата, мора да се отстранат од природниот гас. Содржината на водород сулфид мора да биде под 0,1 ppm. Под каталитичко влијание, метанот и водената пареа можат да се претворат во јаглерод моноксид и водород.

Реакцијата (1) на метан и вода на јаглерод моноксид и водород е ендотермична; Х. енергијата треба да се снабдува така што процесот продолжува во насока на формирање на јаглерод моноксид. Метанскиот гас треба да се загрее приближно 420-550 ° C и потоа се пренесува преку цевки кои се импрегнирани со никел. Процесот на претворање на метан во јаглерод моноксид и водород се нарекува реформа. Бидејќи, според равенката (1), четири молекули произлегуваат од две молекули, нискиот притисок ја фаворизира оваа реакција (принцип на Ле Шателје); Зголемувањето на притисокот ќе ја фаворизира обратната реакција кон метанот. Според (2), јаглеродниот моноксид продолжува да реагира со водена пареа, така што покрај јаглерод моноксид, се формира и јаглерод диоксид.

Високите температури фаворизираат поместување на таканаречената рамнотежа Будуар налево, што е помеѓу јаглерод моноксид лево, јаглерод диоксид и јаглерод десно:

Следниве равенки можат да се формулираат за формирање метанол од јаглерод моноксид или јаглерод диоксид и водород:

И двете од овие реакции се егзотермични; Х. топлината генерирана за време на реакцијата може да се искористи за да се изврши катализата при низок притисок на приближно 250 ° С. Според равенките, три или четири молекули резултираат во една или две. Според принципот на Ле Шателие, зголемувањето на притисокот доведува до поместување на рамнотежата надесно.

Следната врска се однесува на зависноста од температурата на рамнотежните константи на реакцијата (4):

Оваа равенка може да се искористи за да се пресмета формирањето на метанол на различни температури на реакција.

Производство на метанол во 1000 т:

Година САД светска продажна цена ($/t)

1928 година	24	18-ти	к А.	к А.
1936 година	97	93	к А.	к А.
1950 година	360	120	к А.	к А.
1960 година	892 година	297	к А.	99,7
1970 година	2238 година	n/a.	5000	89,7
1980 година	3176 година	870 година	15000 година	236.1
2004 година	3700 година	2000 година	32000	270

Производство на метанол од јаглен

Во овој процес, јагленот се гасифицира со топлина и додавање на атмосферски кислород (гасификација под притисок на јаглен). Откако ќе се излади добиениот синтетички гас (CO + 2 H2), депозитите на катран се отстрануваат и нечистотиите што содржат сулфур, кои се значително повисоки во јаглен отколку во природниот гас, се отстрануваат со помош на процесот на Ректизол. Понатамошниот процес е аналоген на застапеноста од природен гас.

Поради добрата достапност и ниската цена на природниот гас и пониските трошоци за инвестиции, тешко дека беа изградени нови постројки базирани на јаглен. Во 1977 година, на пример, трошоците за изградба на постројка за синтеза на метанол, вклучувајќи ги и сите придружни постројки со капацитет од 2500 t/d, беа 435 милиони DM за процеси базирани на јаглен, трошоците за синтетичка централа од природен гас беа само 171 милиони DM.

LPMEOH процес

Во САД, програмата „Технологија на чист јаглен“ (CCT) беше лансирана во раните 1980-ти за подобрување на технологиите на јаглен. Целта на оваа програма беше драстично намалување на емисиите на јаглерод диоксид од гасификација на јаглен.

Во врска со проектот, фабрика за производство на метанол (LPMEOH процес [3]) од синтетички гас беше развиена од страна на Eastman Chemical Company и Air Products. Веќе во 1983 година, компанијата „Истман хемикал“ изгради фабрика за гасификација на јаглен во Кингспорт, Тенеси. Со ова растение, 1000 тони јаглен дневно може да се претворат во синтетички гас.

Првата фабрика во ЛПМЕОХ беше завршена помеѓу октомври 1995 година и јануари 1997 година. Во реакторот LPMEOH, катализаторот е во минерално масло кое врие многу (30% катализатор до 70% минерално масло). Синтезискиот гас сега се внесува во реакторот одоздола. На приближно 235 ° C, метанолот се формира во реакторот, што го остава реакторот во форма на пареа заедно со неповратен синтетички гас. По ладењето, раздвојувањето и прочистувањето со дестилација, се добива чист метанол. Катализаторот губи околу 0,2% од својата активност на ден и мора да се замени по продолжена употреба. Во почетната фаза, произведени се 260-300 тони метанол/ден. Трошоците за изградба на фабриката во ЛПМЕОХ беа ставени на 214 милиони УСД, а цената на галон метанол од јаглен беше 0,50 УСД. Ова е еднакво на околу 168 УСД/тон или 0,168 УСД/кг.

Според информациите на производителот на хемиска фабрика Лурги [4], трошоците за производство на метанол врз основа на природен гас во моментов се меѓу 50-110 УСД/тон.

изгледи

Според хемичарот и добитник на Нобелова награда Georgeорџ Олах, сега се развиени процеси со кои метанолот може да се произведува директно од метан без синтетички гас. Понатаму, според Олах, метанолот може да се произведува и од СО2 и вода со снабдување со електрична енергија; ова овозможува „рециклирање“ на СО2. [5] (Споредете исто така и економија на метанол). Веќе се издадени голем број патенти во оваа област што покажуваат дека тоа е можно. Тековниот проблем е да се постигнат потребните високи густини на струјата за големо производство. Економски и во однос на енергетската политика, сепак, ваквите процеси се крајно сомнителни затоа што за рециклирање на СО2 ќе треба да се користи повеќе енергија отколку што би се добило од претходното согорување на С до СО2.

Хемиски својства

Поради поларната хидроксилна група, метанолот може да се меша со вода во кој било однос. Сличноста со водата може да се забележи и во моќта на растворање на некои минерални соли во метанол (калциум хлорид, бакар сулфат). Исто така е лесно растворлив во диетил етер и други органски растворувачи (вклучувајќи јаглеводороди со исклучок на вода). Метанолот не е растворлив во масти и масла.

Метанолот гори со плав, скоро невидлив пламен. Точката на палење е 11 ° С. Паровите од метанол формираат експлозивни смеси со воздух.

Бројот на метанол во ООН е 1230, бројот на опасност 336. Метанолот има специфична калориска вредност од 19,700 kJ · kg − 1 и енергетска густина од 4,4 kWh · l − 1 .

апликација

Како гориво

Метанолот може да се користи како гориво во најмалку четири различни варијанти:

Во хемијата

Метанолот е еден од најважните почетни материјали за синтези во хемиската индустрија. Главно се користи за следниве производи или реакции (подредени според употребената количина):

Производство на MTBE како додаток за бензин од метанол и изобутен:

Оксидација со кислород на сребрениот катализатор до формалдехид:

Производство на оцетна киселина од метанол и јаглерод моноксид,
Имплементација со карбоксилни киселини до метил естри како што е. B. метил ацетат,
Трансестерификација на масти во метил естри на масни киселини како што е Б. метил естер од масло од репка,
Производство на хлорометани,
Производство на метил метакрилат, мономер на полиметил метакрилат,
Производство на метил етери,
Производство на метиламини; Метиламини се важен претходник на бои, лекови и пестициди,
Употреба во рециклирање на пластика (на пр. Метанолиза на ПЕТ).

Други намени

Метанолот се користи како растворувач и антифриз.

Исто така се користи за чистење на сензорите на дигиталните SLR фотоапарати, бидејќи не остава никакви ленти и испарува без да остава остатоци.

доказ

Органолептик: Метанолот има непогрешлив, безалкохолен, но сладок мирис, како на пр Б. етанол (алкохол).

Ако метанолот се меша со боракс и се запали, добиениот триметил борат гори со интензивен зелен пламен. Оваа реакција работи со сличен резултат, но помалку интензивна зелена боја, со етанол, но само со додавање на концентрирана сулфурна киселина. Ова е причината зошто етанолот и метанолот можат да се разликуваат со овој таканаречен примерок од боракс.

Токсичност

Самиот метанол има само мала токсичност, но неговите метаболити се отровни, како што е формалдехидот формиран од алкохол дехидрогеназа (ADH) и добиената мравја киселина. Последното особено доведува до развој на метаболна ацидоза по често латентен период без симптоми од 6 до 30 часа по ингестијата на метанол. Мравја киселина се разложува само многу бавно од метаболизмот на човекот и така се акумулира во организмот при релативно брзото распаѓање на метанолот.

Дозите од 0,1 g метанол на кг телесна тежина се опасни, над 1 g на кг телесна тежина се опасни по живот. Симптомите на интоксикација со метанолна интоксикација се одвиваат во три фази. Веднаш по ингестијата на метанол, се појавува наркотична фаза, како кај етанолот, но опојниот ефект е помал отколку кај етанолот. По често асимптоматската латентна фаза, се појавуваат главоболки, чувство на слабост, гадење, повраќање, вртоглавица и забрзано дишење - последиците од метаболичката ацидоза што се развива. Оштетувањето на нервите, особено на окото, е карактеристично. Едемот на мрежницата предизвикува само заматен вид и може да доведе до неповратно слепило. Смртта може да се појави како резултат на парализа на дишните органи.

Третманот на метанолската интоксикација се одвива преку супресија на метаболизмот во метанол, на пр. Б. со давање етанол (0,7 g етанол на кг телесна тежина), при што деградацијата на метанолот е инхибирана во конкуренција или со давање на ADH инхибитор 4-метилпиразол (фомепизол). Распаѓањето на мравја киселина може да се промовира со додавање на фолна киселина. Ацидозата може да се спротивстави со администрирање на натриум хидроген карбонат; хемодијализа може да биде неопходна. Третманот е неопходен сè додека содржината на метанол во крвта не падне под одредена гранична вредност.

Метанолот редовно се произведува како нуспроизвод на алкохолна ферментација и се акумулира во дестилати, на пр. B. во производството на духови. Фракцијата на метанол е одделена за време на дестилацијата. За да се направи ова раздвојување што е можно поцелосно, потребно е големо внимание и искуство, како и строг режим на температура. Инфериорните духови можат да содржат значителни количини метанол, што може да биде сомнително ако се консумира прекумерно.

Во собниот воздух, работниците сè уште може да толерираат 20-25 ppm метанол без никакви негативни здравствени ефекти дури и по две години. Концентрациите на метанол над 200 ppm предизвикуваат главоболки по продолжено вдишување. Волонтерите толерираа концентрации од 500-1100 ppm само за 3-4 часа.

Метанолот исто така многу добро се апсорбира низ кожата.