Модуль 3 Практическое применение метанола Лекция №

Модуль 3 Практическое применение метанола

Лекция № 6 -8 «Использование метанола для получения химических соединений, синтетических углеводородов и различных материалов»

План • 1. Современные направления использования метанола. • 2. Получение формальдегида из метанола. • 3. Получение уксусной кислоты из метанола. • 4. Гомологизация метанола. • 5. Превращение метанола в олефины и синтетические углеводороды. • 5. 1. Процесс превращения метанола в олефины. • 5. 2. Процесс получения бензина из метанола. • 6. Получение белков на основе метанола. Возможности применения метанола в сельском хозяйстве. • 7. Перспективы использования метанола, как альтернативного источника сырья и энергии.

4. Гомологизация метанола • Гомологизация - реакция, в результате которой органическое соединение превращается в свой гомолог путем внедрения метиленовой группы. • В 1940 г. впервые осуществлено взаимодействие метанола с синтез-газом с образованием этанола (кат. - оксид кобальта, Р= 600 атм):

Получение этилена из угольного сырья

Развитие гомологизации 1. Кат. карбонил кобальта Со 2(СО)8 , Р=до 250 атм, конверсия метанола 70%, основной продукт – этанол с селективностью 40%, побочные ацетальдегид и эфиры уксусной кислоты. 2. Более селективные кат ры на основе соединений кобальта и рутения с добавками фосфиновых лигандов, промоторы иодид ионы, селективность по этанолу 90%.

5. Превращение метанола в олефины и синтетические углеводороды • В 2004 г. этилен 105 млн. т. , пропилен 60 млн. т. • 60% этилена и пропилена в производстве ПЭНП, ПЭВП, ПП и т. д. • Ежегодный спрос на пропилен растет на 6%, на этилен на 4%. • Получают методами парофазного крекинга и каталитического крекинга в кипящем слое сырой нефти и широких фракций углеводородов

• • Пропилен надо получать другими способами: дегидрирование пропана, метатезис, крекинга олефинов, с помощью новых технологий превращения метанола в олефины (М→О)

Метатезис Роберт Граббс, Ричард Шрок и Ив Шовен были удостоены Нобелевской премии в области химии за 2005 год

5. 1. Процесс превращения метанола в олефины Технологическая схема процесса М→О): 1. из природного газа через синтез-газ получают метанол, 2. метанол превращают в олефины.

Катализаторы • Синтетический алюмосиликат со структурой цеолита типа ZSM 5 (компании Mobil Oil) • Силикаалюмофосфаты (SAPO) с молекулярно ситовыми свойствами (SАРО 34 и SAPO 17) (Компании UOP и Norsk Hydro ) • Бифункциональные нанесенные кислотно основные катализаторы оксид вольфрама на оксиде алюминия (W 03/A 1203).

Процесс М→О с использованием цеолита SAPO-34 • Селективность свыше 80%. • Около 10% метанола превращаются в бутены. • В зависимости от условий проведения процесса весовое отношение пропилена к этилену в продуктах можно изменять от 0, 77 до 1, 33. • Испытания на демонстрационной установке в Норвегии • Внедрен в Нигерии. Произ во метанола – 2, 5 млн. т. – по 400 000 т ПЭ и ПП.

Процесс М→О с использованием ZSM-5 • Приоритет - компания Mobil (в настоящее время Exxon. Mobil) • процесс «метанол → олефины→бензин→дистиллят» , М → О→Б→Д • 200 -300 °С, 20 -105 бар (дистилляционный режим), продукты: более высокомолекулярные олефины, которые после гидрирования дают топлива: дизельное топливо и высококачественные реактивные топлива. • Более высокие Т и более низкие Р - продукты более низкой ММ (содержат больше ароматических соединений) высокооктановый бензин

5. 2. Процесс получения бензина из метанола (М → Б) Идея разработки процесса М→Б возникла во время энергетического кризиса в 1970 х годах

• Благодаря молекулярно ситовым свойствам ZSM 5 углеводороды, содержащие более 10 атомов углерода, практически не образуются в этом процессе. • В 1979 г. правительство Новой Зеландии рассмотрело проекты переработки природного газа из большого прибрежного месторождения Maui в бензин и остановило свой выбор на процессе М →Б, разработанный в Mobil. • Завод в Новой Зеландии был введен в действие в 1986 г. и давал ежегодно 600 000 т бензина, что покрывало третью часть потребностей Новой Зеландии в бензине

6. Получение белков на основе метанола. Возможности применения метанола в сельском хозяйстве • Синтетический протеин или микробиологическими белок (МБ) — белково витаминный концентрат (БВК) • БВК могут быть синтезированы из нефтяного и газового сырья с использованием одноклеточных микроорганизмов — дрожжевых грибков, бактерий и водорослей • В отличие от нефтяного сырья метанол не обладает канцерогенными свойствами

• ICI эксплуатировала промышленную установку в г. Бирмингеме, которая ежегодно производила 70 000 т МБ, используя для этого 100 000 т метанола. • Полученные бактеральные корма отличались очень высоким содержанием белка: высушенные клетки содержали до 80% белка, что намного выше, чем в рыбе и сое. • Корм под названием Pruteen

Метанол • среда для выращивания микроорганизмов, • значительно ускоряет рост разнообразных растений • ингибирование процесса фотодыхания

7. Перспективы использования метанола, как альтернативного источника сырья и энергии Химические вещества и продукты, получаемые из метанола, в первую очередь синтетические углеводороды, производимые с помощью процессов М —► Б и М —► О, станут все заметнее вытеснять продукты переработки нефти и газа.