Группа компаний «ЭНЕРГОСИНТОП»        125412 Москва, ул.Ижорская, д.13/19, корп.1-Б, офис 205

МОДУЛЬНЫЕ ЭНЕРГОНЕЗАВИСИМЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ УГЛЕВОДОРОДНЫХ ГАЗОВ В МЕТАНОЛ, ВЫСОКО- ОКТАНОВЫЙ БЕНЗИН, ДИМЕТИЛОВЫЙ ЭФИР И ВОДОРОД

тел.4841629        office@energosyntop.com

 

МЕТАНОЛ

Метанол (общепринятые названия-метиловый спирт, древесный спирт).

Химическая формула – CH₃OH. Один из основных продуктов многотоннажной

химии, широко используется для получения множества ценных химических

веществ: формальдегида, сложных эфиров, аминов, растворителей, уксусной

кислоты. Мировое производство метанола превышает 20 млн т в год, и спрос на него постоянно растет, что связано с наметившейся тенденцией использовать метанол в новых областях, например для получения высокооктановых бензинов, топлива для электростанций, как сырья для синтеза белка и т.д.С этапами изучения химии метанола связаны имена величайших химиков. Впервые метанол был обнаружен еще в середине XVII века Робертом Бойлем при изучении продуктов перегонки дерева, однако в чистом виде метиловый спирт, или древесный, получаемый этим способом, был выделен только через 200 лет: тогда впервые удалось очистить его от примесей сопутствующих веществ, прежде всего уксусной кислоты и ацетона. В 1857 году Марселен Бертло получил метанол омылением хлористого метила. Процесс сухой перегонки древесины долгое время оставался, пожалуй, единственным способом производства метанола. Сейчас он полностью вытеснен каталитическим синтезом из оксида углерода и водорода. Получение метанола из синтез-газа впервые было осуществлено в Германии в 1923 году фирмой BASF. Процесс проводился под давлением 100-300атм на оксидных цинк-хромовых катализаторах (ZnO-Cr2O3) в интервале температур 320-400С, производительность первой промышленной установки доходила до 20 т/сут. Интересно, что в 1927 году в США был реализован промышленный синтез метанола, основанный не только на монооксиде, но и на диоксиде углерода. В настоящее время в результате развития и усовершенствования процесса получения метанола из синтез-газа используются реакторы большой мощности с производительностью до 2000 т метанола в сутки. Разработаны более активные катализаторы на основе оксидов цинка и меди, которые позволили смягчить условия синтеза - снизить давление до 50-100 атм, а температуру - до 250C. Суммарная реакция образования метанола: CO + 2H2=CH3OH

 

СИНТЕЗЫ НА ОСНОВЕ МЕТАНОЛА

Значительный рост темпов производства метанола связан, с одной стороны, с все расширяющимися сферами его применения и, с другой - с возрастающим дефицитом природного сырья (нефть, газ). Ниже показаны некоторые направления использования метанола.

Более 40% производимого метанола идет на получение формальдегида. Производство формальдегида в крупных масштабах обусловлено использованием его для получения ценных веществ, прежде всего формальдегидных смол, находящих широкое применение в промышленности полимеров: фенолформальдегидных, мочевиноформальдегидных и др. На это расходуется более 60% производимого формальдегида. Следует упомянуть использование формальдегида в качестве промежуточного вещества для получения изопрена, гексаметилентетрамина (уротропина), пентаэритрита и других ценных продуктов.

Уксусная кислота - важнейший химический продукт, который широко используется в промышленности для получения сложных эфиров, мономеров (винилацетат), в пищевой промышленности и т.д. Мировое производство ее достигает 5 млн т в год. Получение уксусной кислоты до недавнего времени базировалось на нефтехимическом сырье.

Из метанола также производится большое число органических растворителей и антифризов, автомобильных стеклоомывателей, красителей и проч. В настоящее время разворачивается промышленное производство новых типов элементов электропитания для мобильных компьютеров, телефонов и других электронных устройств на основе топливных элементов, в которых в качестве топлива служит метанол.

 

МЕТАНОЛ КАК АЛЬТЕРНАТИВНЫЙ ЭНЕРГОНОСИТЕЛЬ

Важнейшей проблемой в настоящее время является поиск альтернативных энергоносителей. Это связано не только с наступающим дефицитом нефтяного сырья, но и с проблемами экологии. Транспорт потребляет около 40% нефти, добываемой в мире. Использование углеводородного топлива в двигателях внутреннего сгорания сопровождается выбросами в атмосферу огромного количества вредных веществ: оксидов азота, монооксида углерода и др. Весьма привлекательной представляется возможность использования в качестве моторного топлива спиртов. При этом значительно уменьшаются вредные выбросы. Сама проблема использования спиртов в качестве топлива не нова, и в некоторых европейских странах в 20-30-е годы были изданы законы, предписывающие добавление спирта к бензинам.

По некоторым физико-химическим свойствам (теплота сгорания, октановое число и др.) метанол приближается, а по такой важнейшей характеристике, как теплота испарения, даже превосходит лучшие углеводородные топлива. Однако высокая гидрофильность метанола, токсичность, агрессивность по отношению к некоторым металлам, небольшая теплоемкость сдерживают его применение для двигателей внутреннего сгорания. К тому же использование метанола в качестве чистого топлива требует значительного переоборудования двигателей. Более экономичным путем представляется, поэтому переработка метанола в бензин. Процесс образования бензина из метанола на катализаторе ZSM-5 протекает через стадию дегидратации метанола в диметиловый эфир, который далее превращается в смесь углеводородов (бензин), состоящую более чем на 50% из ценных высокоразветвленных парафинов: 2CH₃OH и  CH₃OCH₃. В настоящее время серьезно рассматривается проблема использования метанола в качестве добавок к топливу для энергетических установок. Помимо использования метанола как горючего отметим его применение в качестве сырья для получения высокооктановых добавок к бензину, прежде всего метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ), который вытеснил в этом качестве токсичный тетраэтилсвинца.  Добавление небольших количеств этого антидетонатора позволяет использовать бензины без подмешивания к ним такого токсичного вещества, как тетраэтилсвинец. МТБЭ, промышленное производство которого в мире быстро растет, получают взаимодействием метанола с изобутиленом в присутствии кислых катализаторов:

 

МЕТАНОЛ ДЛЯ ГАЗОПЕРЕКАЧКИ

По прогнозам к 2005 году более 50% всей добычи газа в РФ будет сосредоточено в районах Крайнего Севера. Для предотвращения закупорки магистральных газопроводов и подземных газохранилищах кристаллогидратами при низких температурах воздуха в перекачиваемый газ необходимо вводить метанол. Потребность предприятий РАО «Газпром» в метаноле, удаленных от ентров его производства, составляет более 250тыс.т/год, в т.ч., в районе Уренгоя 80-82 тыс.т/год. Предполагается, что в связи с развитием масштабов добычи газа в районах крайнего севера в зонах вечной мерзлоты потребление метанола будет возрастать. Доставка метанола на промыслы Крайнего Севера как минимум удваивает его стоимость, а для некоторых месторождений, в частности Ямала, вообще отсутствует возможность его доставки. Решением указанной проблемы может быть создание легко транспортируемых малотоннажных (производительностью 5000 - 20000 тонн метанола в год) установок для организации производства метанола непосредственно в районах газодобычи.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленный материал позволяет заключить, что в будущем синтез-газ станет основным сырьевым ресурсом химической промышленности. Если цены на ископаемое сырье меняются в ряду нефть > природный газ > уголь, то их запасы располагаются в обратной последовательности. За последние годы в исследованиях в области синтезов на основе СО и Н2 достигнуты впечатляющие успехи, тем не менее в некоторых случаях разработанные процессы требуют жестких условий - высоких температур и давлений, что ограничивает их широкое промышленное использование. Поэтому крайне актуальной становится задача создания новых активных и селективных катализаторов, позволяющих осуществлять реакции синтез-газа в мягких условиях. Химикам предстоит выполнить огромную работу не только по созданию новых катализаторов, но и по разработке новых процессов, повышающих ресурсо- и энергоотдачу. Нет сомнений, что фундаментальные исследования в этом направлении послужат основой для будущих открытий.