Metanol

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. április 11-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzéshez 91 szerkesztés szükséges .
metanol
Tábornok
Szisztematikus
név		 metanol
Hagyományos nevek Metil-alkohol, faalkohol, karbinol, metil-hidrát, metil-hidroxid
Chem. képlet CH4O _ _
Patkány. képlet CH3OH _ _
Fizikai tulajdonságok
Állapot folyékony
Moláris tömeg 32,04 g/ mol
Sűrűség 0,7918 g/cm³
Dinamikus viszkozitás 5,9×10 −4  Pa s
Ionizációs energia 10,84 ± 0,01 eV [3]
Termikus tulajdonságok
Hőfok
 •  olvadás -97 °C
 •  forralás 64,7 °C
 • bomlás Olvadáspont: 320-380 °C
 •  villog 6°C
 •  gyújtás 13°C
 •  spontán gyulladás 440 °C
Robbanási határok 6,98-35,5%
hármas pont 175,45 K (−97,7 °C)
Kritikus pont 513,15 K (240 °C), 7,85 MPa
Entalpia
 •  oktatás -238 kJ/mol
 •  égés −726,4 kJ/mol [1]
 •  olvadás 3167,29 ± 0,01 J/mol
 •  forralás 37 400 J/mol
Fajlagos párolgási hő 37,4 kJ/mol
Gőznyomás 11,8 kPa (20°C-on)
Kémiai tulajdonságok
Sav disszociációs állandó ~15.5
Szerkezet
Dipólmomentum 1,65  D
Osztályozás
Reg. CAS szám 67-56-1
PubChem 887
Reg. EINECS szám 200-659-6
MOSOLYOK   CO
InChI   InChI=1S/CH40/cl-2/h2H, 1H3OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N
RTECS PC1400000
CHEBI 17790
ENSZ szám 1230
ChemSpider 864
Biztonság
Korlátozza a koncentrációt 5 mg/m³ (ajánlott)
Toxicitás A bejegyzett metanolkészítmények az emberre veszélyességi 3. osztályba tartoznak, általános toxikus hatást okoznak.
Rövid karakter. veszély (H) H225 , H301+H311+H331 , H370
elővigyázatossági intézkedések. (P) P210 , P260 , P280 , P301+P310 , P311
jelző szó veszélyes
GHS piktogramok A CGS rendszer "Láng" piktogramjaA CGS rendszer "koponya és keresztezett csontok" piktogramjaGHS egészségügyi veszélyt jelző piktogram
NFPA 704 NFPA 704 négyszínű gyémánt 3 négy 0POI[2]
Az adatok standard körülményeken (25 °C, 100 kPa) alapulnak, hacsak nincs másképp jelezve.
 Médiafájlok a Wikimedia Commons oldalon

A metanol (metil-alkohol, faalkohol, karbinol, metil-hidrát, metil-hidroxid, CH3OH ) szerves anyag , az egyértékű alkoholok homológ sorozatának legegyszerűbb képviselője . Színtelen folyadék , jellegzetes szagával , amely megkülönböztethetetlen az etil - alkoholtól . Emberre veszélyes méreg , szennyező .

6,98-35,5%-os térfogatkoncentrációjú levegővel robbanásveszélyes elegyeket képez ( lobbanáspont 8 °C). A metanol bármilyen arányban elegyedik vízzel és a legtöbb szerves oldószerrel .

Történelem

A metanolt először Boyle fedezte fel 1661-ben fa száraz desztillációja során . Két évszázaddal később, 1834-ben J. B. Dumas és E. M. Peligot izolálta tiszta formájában . Ezzel egy időben a metanol kémiai képletét is megállapították. 1857-ben Berthelot metil-klorid elszappanosításával metanolt kapott.

Fizikai tulajdonságok

A metanol színtelen folyadék, szúrós etil-alkohol szaggal [4] . Forráspont +64,7 °C.

Fajsúly ​​0°/0°-on = 0,8142 ( Kopp ); 15°/15°-nál = 0,79726; 25°/25°-nál = 0,78941 (Perkin); 64,8°/4°-nál = 0,7476 (Schiff); 0°/4°-nál = 0,81015; 15,56°/4°-nál = 0,79589 (Dittmar és Fawcett). kapillárisállandó a forrásponton a² = 5,107 (Schiff); Kritikus hőmérséklet 241,9° (Schmidt). Gőznyomás 15°-on = 72,4 mm; 29,3°-nál = 153,4 mm; 43°-nál = 292,4 mm; 53°-nál = 470,3 mm; 65,4°-nál = 756,6 mm (D. Konovalov). Az égéshő 170,6, a képződéshő 61,4 (Shtoman, Kleber és Langbein).

Kémiai tulajdonságok

A metanol minden tekintetben elegyedik vízzel, etil-alkohollal és éterrel; vízzel keverve kompresszió és melegítés lép fel. Kékes lánggal ég. Az etil-alkoholhoz hasonlóan erős oldószer, aminek következtében sok esetben helyettesítheti az etil-alkoholt . A vízmentes metanol kis mennyiségű réz-szulfátot feloldva kékes-zöld színt kap, ezért a vízmentes réz-szulfát nem használható fel a metanolban lévő víz nyomainak felnyitására; de nem oldja fel a CuSO 4 ∙5H 2 O-t (Klepl).

A metanol (ellentétben az etanollal) nem képez azeotróp elegyet a vízzel, ennek eredményeként a víz-metanol keverékek desztillációval szétválaszthatók. A metanol vizes oldatainak forráspontja:

A metanol mólaránya % Forráspont 760 Hgmm. Art., °C
0 100
5 92.8
tíz 88.3
tizenöt 84.8
húsz 82
25 80.1
harminc 78.2
35 76.8
40 75.6
45 74.5
ötven 73.5
55 72.4
60 71.6
65 70.7
70 69.8
75 68.9
80 68
85 67.1
90 66.3
95 65.4
100 64.6

A metanol kristályos hidrátokhoz ( szolvátokhoz ) hasonló vegyületeket ad sok sóval , például: CuSO 4 ∙ 2CH 3 OH; LiCl ∙ 3CH3OH ; MgCl 2 ∙ 6CH 3OH ; A CaCl 2 ∙ 4CH 3 OH egy hatoldalú kristály, amelyet a víz lebont, de 100°-ra hevítve nem semmisül meg (Kane). A BaO ∙ 2CH 3 OH ∙ 2H 2 O összeköttetést briliáns prizmák formájában kapjuk úgy, hogy BaO-t vizes metanolban feloldunk, és a kapott folyadékot szobahőmérsékleten hidegen bepároljuk (Forkrand).

Maró lúgokkal a metanol 5NaOH ∙ 6CH 3 OH vegyületeket képez; 3KOH ∙ 5CH 3 OH (Gottig). Fémes kálium és nátrium hatására könnyen alkoholátokat képez , amelyek kristályosodó metanolt és néha vizet kötnek.

Ha metanolgőzt vezetünk át egy vörösen izzó csövön, C 2 H 2 és más termékek keletkeznek ( Berthelot ). Ha a metanolgőzt hevített cinken vezetjük át, szén-monoxid , hidrogén és kis mennyiségű mocsári gáz (Jahn) keletkezik. A metanolgőz lassú oxidációja forró platina- vagy rézhuzallal a legjobb módja nagy mennyiségű formaldehid előállításának: 2CH 3 OH + O 2 \u003d 2HCHO + 2H 2 O. Cink-klorid hatására és magas hőmérsékleten a metanol ad. vizet és alkánokat, valamint kis mennyiségű hexametil -benzolt (Swan and Green). Egy lezárt csőben ammóniával 300°-ra melegített metanol mono-, di- és trimetil-aminokat (Berthelot) eredményez.

Amikor magas hőmérsékleten metanolgőzt vezetünk át KOH-n, hidrogén szabadul fel, és egymás után formiát, acetát és végül kálium-karbonát képződik.

Tömény kénsavból metil-kénsav (CH 3 HSO 4 ) keletkezik , amely metanollal történő további melegítés után metil-észtert eredményez . A metanol kénsavfelesleggel végzett desztillációja során dimetil-kénsav (CH 3 ) 2 SO 4 megy át a desztillációba . Kénsav-anhidrid SO 3 hatására CH (OH) (SO 3 H) 2 és CH 2 (SO 3 H) 2 keletkezik (lásd metilén ).

Metanol sósav , foszfor-pentaklorid és kén-klorid hatására klór -metán CH 3 Cl-t eredményez. HBr és H 2 SO 4 hatására metil-bromidot kapunk. 5%-os kénsavval megsavanyítva és elektrolízisnek alávetve a metanol CO 2 -t, CO-t, hangya-metil-étert, metil-kénsavat és metil-CH 2 (OSH 3 ) 2 -t (Renard) eredményez. Ha a metanolt aromás bázisok (anilin, xilidin, piperidin) sósavas sóival hevítjük, a benzolgyűrűben a hidrogén könnyen helyettesíthető metilcsoporttal (Hoffmann, Ladenburg); a reakciónak nagy technikai jelentősége van a metilrosanilin és más mesterséges pigmentek előállításában.

Toxicitás

A metil-alkohol veszélyes méreg. Főleg az ideg- és a szív- és érrendszerre hat, kifejezett felhalmozódási képessége van [5] . Az állatok LD50 értéke néhány és tíz g/kg között van [6] . Emberben 5-10 ml vagy több metanol lenyelése súlyos mérgezést okozhat [7] [5] , 30 ml halált [5] , több mint 80-150 milliliter metanol (1-2 milliliter metanol ) elfogyasztása testkilogrammonkénti tiszta metanol [8] ) általában halálos [9] . A metanol toxikus hatása több óra alatt kialakul, és hatékony ellenszerekkel csökkenthető a kártétel [7] . Nemcsak a tiszta metanol életveszélyes, hanem az ezt a mérget tartalmazó folyadékok is, még kis koncentrációban is.

Bár a legveszélyesebb a metanol lenyelése, mérgezés lehetséges a gőzeinek belélegzése és a metanol ép bőrrel való érintkezése esetén is, különösen, ha a ruhák metanollal erősen szennyezettek. Az akut metanolmérgezés jellegzetes megnyilvánulása a vakságig terjedő látásromlás . A krónikus mérgezés az agy és a szem ereit érinti, ami ezekben a szervekben degeneratív elváltozásokhoz vezet, és a látás, elsősorban a szín romlásával jár. A metanol mérgezés dystrophiás elváltozásokhoz vezet a májsejtekben, és ennek eredményeként funkcionális májelégtelenséghez vezet, amely a klinikai gyógyulás után is fennmarad [5] .

Az Egyesült Államokban a maximálisan megengedhető napi metanol bevitelt ( referenciadózis ), vagyis nem jár semmilyen egészségügyi hatással, 2 mg/testtömeg-kilogrammban határozzák meg (1988 óta) [10] .

A metanol megengedett legnagyobb koncentrációja a munkaterület levegőjében 5 mg/m³ [11] (ajánlott). Összehasonlításképpen: izopropil-alkohol esetében : 10 mg/m³ [12] , etanolnál  - 1000 mg/m³), az MPC a lakott területek levegőjében 1,0 mg/m³ 5 mg/m³ [13] Ugyanakkor, ennek az anyagnak a szagérzékelési küszöbe egyénekben elérheti a 7800 mg/m³-t [14] .

A mérgezés legenyhébb formáját fejfájás, általános gyengeség, rossz közérzet, hidegrázás, hányinger, hányás, mérsékelt látászavarok, átmeneti vakságig jellemzik.

A metanol toxicitása abban rejlik, hogy amikor a szervezetbe kerül, idővel mérgező formaldehiddé oxidálódik , ami vakságot okoz, károsan hat az idegrendszerre, és reakcióba lép a fehérjékkel. Megtörténik az úgynevezett halálos fúzió .

A metanol különleges veszélye abból adódik, hogy illatában és ízében nem különböztethető meg az etilalkoholtól, ezért előfordul, hogy lenyeli.

Metanol-mérgezés esetén az ellenszer az etanol , amelyet intravénásan adnak be 10%-os oldatcsepp vagy 30-40%-os oldat formájában szájon át, napi 1-2 gramm oldat/1 testtömeg-kg mennyiségben . 15] . Ebben az esetben jótékony hatást biztosít az ADH I enzim exogén etanol oxidációjára való átirányítása, és ennek eredményeként a metanol formaldehiddé történő oxidációjának sebességének csökkenése [16] . Nem kellően pontos diagnózis esetén azonban az alkoholmérgezés, az 1,2-diklór-etános vagy szén-tetrakloridos mérgezés összetéveszthető metanolos mérgezéssel  – ebben az esetben az etil-alkohol bevezetése veszélyes [15] .

Ezenkívül az intravénásan beadott 4-metilpirazol a metanol ellenszereként is működhet .

A metanol mérgezés meglehetősen gyakori. Így az Egyesült Államokban 2013 során 1747 esetet regisztráltak [17] .

Tömeges mérgezés metanollal

Számos tömeges metanolmérgezés ismert. A metanol forrása lehet az autókhoz használt hamisított fagyálló folyadék ; hamisított alkohol; metanol, etil-alkoholnak álcázva.

A metanol mérgezés megelőzése

Denaturálással a metanol ivásra alkalmatlanná válik. A bitrex keserűanyag metanolban történő felhasználását egyes USA államokban alkalmazzák. A metanol Orosz Föderációban történő denaturálására vonatkozó javaslatokat 2006-ban, 2017-ben és 2021 augusztusában nem fogadták el törvényben [32] .

A természetben lenni

Szabad állapotban [33] a metil-alkohol csak elvétve és nagyon kis mennyiségben fordul elő a természetben (például illóolajokban), de származékai meglehetősen elterjedtek. Így például sok növényi olaj tartalmaz metil-alkohol-észtereket: gaultheria olajok  - szalicilsav-metil-észter C 6 H 4 (OH) COOCH 3 , jázminolaj  - antranilsav-metil-észter C 6 H 4 (NH 2 ) COOCH 3 . A metil-alkohol-éterek rendkívül gyakoriak a természetes anyagok között, például természetes színezékek, alkaloidok stb.

Kis mennyiségben termelődik az emberi szervezetben. 2 forrás található:

  1. bél mikroflóra;
  2. A pektin metabolizmusa [34] .

Az iparban a metil-alkoholt korábban kizárólag fa száraz desztillációjával nyerték. A folyékony vállpántok, az úgynevezett "faecet", valamint az ecetsav (10%), aceton (legfeljebb 0,5%), acetaldehid , allil-alkohol , metil-acetát , ammónia és aminok 1,5-3% metil-alkoholt is tartalmaznak. Az ecetsav elválasztásához a száraz desztilláció termékeit mésztej forró oldatán vezetik át, amely kalcium-acetát formájában visszatartja . Sokkal nehezebb elválasztani a metil-alkoholt az acetontól, mivel forráspontjuk nagyon közel van (aceton, fp. 56,5°; metil-alkohol, forráspontja 64,7°). Mindazonáltal a megfelelő oszlopokon végzett gondos rektifikációval a technika szinte teljesen elválasztja a metil-alkoholt a kísérő acetontól. A nyers metil-alkoholt „faalkoholnak” is nevezik.

Getting

A metanol előállítására többféle módszer létezik: fa és lignin száraz desztillációja , hangyasavsók hőbontása , metánból történő szintézis metil-kloridon keresztül, majd elszappanosítás , metán nem teljes oxidációja és szintézisgázból történő előállítás [35] . Kezdetben az ipar elsajátította a fa száraz desztillációjával történő metanol előállításának módszerét, de később elvesztette ipari jelentőségét. A metanol szén-monoxidból és hidrogénből történő korszerű előállítását először Németországban, a BASF hajtotta végre 1923-ban. Az eljárást 10-35 MPa nyomáson, cink-króm katalizátoron (ZnO/Cr 2 O 3 ) hajtottuk végre 320-450°C hőmérsékleten [36] . Ezt követően széles körben elterjedt az Angliában kifejlesztett metanol szintézise réztartalmú katalizátorokon , amelyet cink, króm stb. segít elő, 200-300°C-on és 5-10 MPa nyomáson.

Egy modern ipari gyártási módszer a szén-monoxid (II) és hidrogén szintézise réz-cink-oxid katalizátoron a következő feltételek mellett:

  • hőmérséklet - 250 ° C;
  • nyomás - 7 MPa (= 69,08 atm = 70 bar = 71,38 kgf / cm²).

A metanol katalitikus előállításának mechanizmusa összetett [37] , és a következő reakcióban foglalható össze:

Szén-monoxid és hidrogén alapú szintézisek [38] :

Folyamat Katalizátor Katalizátor hordozó Hőmérséklet, °C Nyomás, MPa Termék
A metán szintézise Ni ThO2 vagy MgO 250-500 0.1 Metán
A metanol szintézise ZnO, Cr 2 O 3 , CuO — 200-400 5-30 metanol
Magasabb alkoholok szintézise Fe, Fe-Cr, Zn-Cr Al 2O 3 , NaOH 180-220,

380-490

1-3, 15-25 Metanol és magasabb alkoholok

Az ipari fejlesztés előtt a metanol előállításának katalitikus módszerét a fa száraz desztillációjával nyerték (innen a neve "faalkohol"). Ez a módszer jelenleg elavult.

Molekulaképlet - CH 4 O vagy CH 3 -OH, szerkezeti:

A BASF kifejlesztett egy eljárást izobutil-alkohol előállítására, amely szén -monoxid katalitikus hidrogénezésén alapul, és 50% metanolt és 11-14% 2-metilpropanol-1-et, valamint egyéb termékeket tartalmazó keveréket eredményez. A BASF az oxoszintézis és az izobutanol szintézisének petrolkémiai módszerének kidolgozása után leállította az izobutil-alkohol ezzel a módszerrel történő előállítását [39] .

Metanol gyártás:

Év USA Németország Világ , ezer tonna Eladási ár, $ /t
1928 24 tizennyolc 140 84.7
1936 97 93 305 88.9
1950 360 120 349 83.1
1960 892 297 3930 99.7
1970 2238 nincs adat 5000 89.7
1980 3176 870 15000 236.1
2004 3700 2000 32000 270

Alkalmazás

A szerves kémiában a metanolt használják oldószerként.

A metanolt a gáziparban használják a hidrátképződés leküzdésére (alacsony dermedéspontja és jó oldhatósága miatt). A szerves szintézisben a metanolt formaldehid , formalin , ecetsav és számos észter (például MTBE és DME ), izoprén stb. előállítására használják.

Legnagyobb mennyisége a formaldehid előállítására megy el , amelyet polimer anyagok előállítására használnak - elsősorban karbamid -formaldehid és fenol -formaldehid , karbamid , melamin és egyéb műgyanták előállítására, illetve újabban - egy új műanyag - poliformaldehid , amelyet nagy mechanikai szilárdság, kémiai tartósság és könnyű feldolgozhatóság jellemez.

A formaldehidet a kereskedelemben a metanol katalitikus oxidációjával állítják elő. A legelterjedtebb katalizátor a fémes ezüst (ezüstkristályok jelenlétében) vagy a vas és molibdén vagy vanádium oxidjainak keveréke. Az általánosan használt "formox-eljárásban" a metanol és az oxigén körülbelül 250-400 °C-on reagál vas-oxid jelenlétében molibdénnel és/vagy vanádiummal kombinálva, így formaldehid keletkezik a kémiai egyenlet szerint:

Az ezüst alapú katalizátor általában magasabb hőmérsékleten, 650°C körül működik, rajta két kémiai reakció során egyidejűleg formaldehid keletkezik: ez a reakció látható. fenti és dehidrogénezési reakció :

A formaldehidet elvileg metán oxidálásával is elő lehet állítani, de ez az út kereskedelmileg nem életképes, mert a metanol könnyebben oxidálódik, mint a metán.

Jelentős mennyiségű CH 3 OH-t használnak fel a festék- és lakkiparban a lakkok gyártása során alkalmazott oldószerek előállítására. Ezenkívül (a higroszkóposság és a hámlás miatt korlátozott mértékben) belső égésű motorok folyékony üzemanyagainak adalékaként használják.

A magas oktánszámnak köszönhetően , amely lehetővé teszi a tömörítési arány 16-ig történő növelését , ezáltal növelve a motor fajlagos teljesítményét; a metanolt versenymotorok és autók üzemanyagára használják. A metanol a levegőben ég, és oxidációja során szén-dioxid és víz képződik :

Sok országban a metanolt az etanol denaturáló adalékaként használják parfümgyártásban .

Oroszországban a metanol felhasználása fogyasztási cikkekben korlátozott a toxicitása miatt.

Oroszországban korlátozott a metil-alkohol járműápolási termékekben való felhasználása, valamint ezen metanolt tartalmazó termékek lakossági értékesítése [40] .

Üzemanyagcellákban használják . Az üzemanyagcellák működése a katalizátoron metanol szén-dioxiddá történő oxidációs reakcióján alapul . A katódon víz szabadul fel. A protonok (H + ) a protoncserélő membránon át a katódra jutnak, ahol oxigénnel reagálva vizet képeznek. Az elektronok áthaladnak a külső áramkörön az anódtól a katódig, energiával látják el a külső terhelést.

Reakciók:

az anódnál

A katódon

Gyakori az üzemanyagcelláknál:

A metanol fontos fogyasztója az ecetsav ipari szintézise szén-monoxiddal katalitikus karbonilezéssel ( Monsanto eljárás ) [41] , amely a formális egyenlet szerint megy végbe:

Az eljárásban katalizátorként ródiumsókat használnak jodiddal kombinálva, és in situ képezik a [Rh(CO) 2 I 2 ]- katalitikus komplexet. A módszer fontos jellemzője a nagy sebesség, valamint a nagy szelektivitás (99% metanol és 90% CO esetében).

Hangyasav előállítása metanol oxidációjával:

Dimetil - éter előállítása metanol dehidratálásával 300-400 °C-on és 2-3 MPa-on heterogén katalizátorok  - alumínium- szilikátok  - jelenlétében a metanol dimetil-éterré alakulásának mértéke - 60% vagy zeolitok  - az eljárás szelektivitása közel van 100%. A dimetil-éter (C 2 H 6 O) egy környezetbarát üzemanyag kéntartalom nélkül , a kipufogógázok nitrogén-oxid - tartalma 90%-kal kevesebb, mint a benziné . A dimetil - dízel cetánszáma több mint 55, míg a klasszikus olajé 38-53.

A metil-terc-butil-étert úgy állítják elő, hogy metanolt izobutilénnel reagáltatnak savas katalizátorok (például ioncserélő gyanták ) jelenlétében:

A metil-terc-butil-étert (C 5 H 12 O) üzemanyagok adalékaként használják , ami növeli a benzin oktánszámát ( kopogásgátló ) . Az Európai Uniós benzinben a megengedett maximális MTBE - tartalom 15%, Lengyelországban 5%. Oroszországban a benzin átlagos összetételében az MTBE-tartalom legfeljebb 12% az AI92-nél és legfeljebb 15% az AI95, AI98 esetében.

Külön terület a metanol felhasználása zsírok átészterezésére a biodízel gyártása során [42] . A biodízel előállításához a növényi olajat metanollal 60 °C-os hőmérsékleten és normál nyomáson átészterezzük körülbelül a következőképpen: 1 tonna olaj + 200 kg metanol + kálium- vagy nátrium- hidroxid .

Metanolból benzin

A metanolból benzinbe vagy a metanolból benzinbe , röviden MTG, egy kémiai eljárás, amellyel metanolból állítanak elő benzint.

Az eljárás akkor hasznos, ha olaj helyett földgázból vagy szénből állítanak elő benzint. Az eljárást az 1970-es években fejlesztette ki a Mobil (ma ExxonMobil ) [43] . A szenet vagy földgázt először szintézisgázzá , majd metanollá alakítják. A metanolt ezután dimetil-éterré (DME) dehidratáljuk. A dimetil-étert ezután egy katalizátoron tovább dehidratáljuk. A kémiai reakció a következőképpen megy végbe:

A metanol öt vagy több szénatomos szénhidrogénné történő átalakulási foka 80% [44] . A katalizátor általában egy zeolit , például ZSM-5 . A ZSM-5 a szén felhalmozódása miatt veszít aktivitásából. A katalizátort ezután regenerálni kell a szén 500 °C-on történő elégetésével A lehetséges regenerálások száma korlátozott, és végül a katalizátort ki kell cserélni.

A folyamat során 1000 tonna metanolból 387 tonna benzin, 46 tonna cseppfolyósított kőolajgáz, 7 tonna fűtőgáz és 560 tonna víz keletkezik, amelyet technológiai vízként hasznosítanak.

A metanol homologizálása

A homologizálást , vagyis egy szerves vegyület homológjává alakítását egy vagy több metiléncsoport bevitelével először 1940 -ben hajtották végre alkoholoknál - az etanolt  katalitikusan, nagy nyomás hatására metanol bázisán szintetizálták [36] :

A homologizációs reakció mechanizmusát tekintve hasonló az alkének hidroformilezéséhez, és jelenleg módosított kobalt- és ruténiumkatalizátorok , valamint jodidionok, mint promóterek hozzáadásával 90%-os hozam érhető el etanol tekintetében [36] ] .

A kiindulási metanolt szintén szén-monoxidból nyerik (réz- és cink-oxid alapú katalizátorok, nyomás 5-10 MPa, hőmérséklet 250 °C) [36] , így az általános séma a következő:

A reakció melléktermékei etanol szintézis esetén acetaldehid , etilén és dietil-éter lennének .

1940-ben először 600 atm nyomáson metanolt kobalt-oxiddal katalizált szintézisgázzal reagáltatták úgy , hogy főtermékként etanolt képeztek... Ezt követően ez a homologizációnak nevezett reakció nagy izgalmat váltott ki. érdeklődés a vegyészek körében. Vonzerejét a szén nyersanyagból etilén kinyerésének lehetőségével hozzuk összefüggésbe A kobalt-karbonil Co2(CO)8 katalizátorként történő alkalmazása lehetővé tette a nyomás 250 atm-re való csökkentését, miközben a metanol konverzió mértéke 70%-os volt, és a A fő termék, az etanol 40%-os szelektivitással keletkezett. Ezt követően szelektívebb kobalt- és ruténiumvegyületeken alapuló katalizátorokat javasoltak foszfin ligandumok hozzáadásával, és azt találták, hogy a reakció felgyorsítható promóterek – jodidionok – bejuttatásával. Jelenleg 90%-os szelektivitást értek el az etanolra. Bár a homologizáció mechanizmusa még nem teljesen tisztázott, úgy tekinthető, hogy közel áll a metanol-karbonilezés mechanizmusához [36] .

Biometanol

A tengeri fitoplankton ipari tenyésztése a bioüzemanyag-termelés egyik legígéretesebb területe [45] .

A 80-as évek elején számos európai ország közösen dolgozott ki egy projektet, amely a tengerparti sivatagi régiók felhasználásával ipari rendszerek létrehozására összpontosított . A projekt megvalósítását az olajárak globális csökkenése akadályozta meg .

A biomassza elsődleges termelése a fitoplankton parton kialakított mesterséges tározókban történő termesztésével történik.

A másodlagos folyamatok a biomassza metános fermentációja , majd a metán hidroxilezése metanollá.

A mikroszkopikus algák használatának fő okai a következők:

  • a fitoplankton magas termőképessége (évente akár 100 t/ha);
  • a termelés során nem használnak fel sem termékeny talajt, sem édesvizet;
  • az eljárás nem versenyez a mezőgazdasági termeléssel;
  • a folyamat energiahatékonysága eléri a 14 joule-t a metángyártás szakaszában és a 7 joule-t a metanolgyártás szakaszában;

Az energiaszerzés szempontjából ez a biorendszer jelentős gazdasági előnyökkel rendelkezik a napenergia átalakításának más módszereihez képest .

A metanol mint üzemanyag

A metanol ( fajlagos égéshő = 22,7 MJ/kg) térfogati és tömegenergia -felhasználása ( égéshője) 40-50%-kal kisebb, mint a benziné , ugyanakkor az alkohol-levegő és a benzin levegő-üzemanyag keverékek hőteljesítménye. a motor égése némileg eltér ebből az okból, mivel a metanol párolgáshőjének magas értéke javítja a motor hengereinek feltöltődését és csökkenti annak hőfeszültségét, ami az alkohol-levegő égés teljességének növekedéséhez vezet. keverék. Ennek eredményeként a motor teljesítménye 7-9%-kal, a nyomatéka pedig 10-15%-kal nő. A benzinnél magasabb oktánszámú metanollal üzemelő versenyautó- motorok sűrítési aránya meghaladja a 15:1- et [46] [47] , míg a hagyományos szikragyújtású ICE -k esetében jellemzően nincs benzinsűrítési arány az ólmozatlan A metanol mind a klasszikus belső égésű motorokban, mind a speciális üzemanyagcellákban használható elektromos áram előállítására.

Ha egy klasszikus belső égésű motor metanollal működik, az indikátor hatékonysága nő a benzinüzemű működéséhez képest. Az ilyen növekedést a hőveszteségek csökkenése okozza, és néhány százalékot is elérhet.

Üzemanyag Energia sűrűség Levegő-üzemanyag keverék Levegő-üzemanyag keverék fajlagos energiája Fajlagos párolgási hő Oktánszám (RON) Oktánszám (MON)
Benzin 32 MJ/l 14.6 2,9 MJ/kg levegő 0,36 MJ/kg 91-99 81-89
Butanol-1 29,2 MJ/l 11.1 3,2 MJ/kg levegő 0,43 MJ/kg 96 78
etanol 19,6 MJ/l 9.0 3,0 MJ/kg levegő 0,92 MJ/kg 132 89
metanol 16 MJ/l 6.4 3,1 MJ/kg levegő 1,2 MJ/kg 156 92
Hibák

A megfelelő korróziógátlók használatával alacsony metanol-szennyeződések használhatók a meglévő jármű-üzemanyagokban. T. n. Az Európai Üzemanyag-minőségi Irányelv megengedi legfeljebb 3% metanol felhasználását azonos mennyiségű adalékanyaggal az Európában értékesített benzinben. Napjainkban Kína több mint 1000 millió gallon metanolt használ járműüzemanyagként a meglévő járművekben használt alacsony szintű keverékekben, valamint a metanol üzemanyagként történő felhasználására tervezett járművekben használt magas szintű keverékekben.

A metanolnak a benzin alternatívájaként való felhasználása mellett létezik egy technológia, amellyel metanolt használnak szénszuszpenzió előállítására , amely az Egyesült Államokban a " metacol " (methacoal [49] ) kereskedelmi neve. Az ilyen tüzelőanyagot a fűtőolaj alternatívájaként kínálják , amelyet széles körben használnak épületek fűtésére ( kemencés fűtőolaj ). Az ilyen felfüggesztés a víz- szén tüzelőanyaggal ellentétben nem igényel speciális kazánokat, és nagyobb az energiaintenzitása. Környezetvédelmi szempontból az ilyen tüzelőanyagoknak kisebb a „ szénlábnyoma ”, mint a hagyományos szintetikus tüzelőanyagoknak , amelyeket szénből nyernek olyan eljárások alkalmazásával, amelyek során a szén egy részét folyékony tüzelőanyagok előállítása során elégetik [50] .

Használja repülőgép- és rakétaüzemanyagként

A második világháború idején Németország metanolt használt üzemanyagként és üzemanyag-adalékként a Luftwaffe szükségleteihez . Az MW 50 -es repülőgép-dugattyús motor töltőrendszere 50% víz és 50% metanol keveréke volt, amelyet főként kopogásgátló hatása miatt a repülőgépmotorok feltöltőjébe szórtak, így nagyobb nyomást tudtak létrehozni a hengerekben. Ennek mellékhatása a motor belső hűtése volt.

Az MW 50 használatának hatása jelentős volt. A rendszer egyszerű bekapcsolása lehetővé tette a motor számára, hogy több levegőt szívjon be a hűtőhatásnak köszönhetően, így a teljesítmény körülbelül 100 LE-vel nőtt. Val vel. BMW 801 és DB 605 motorokhoz . Ezen túlmenően az MW-50 lehetővé tette, hogy a feltöltő nagyobb sebességen és nyomáson működjön, ami együttesen 500 LE-re növelte a motor teljesítményét. Val vel. ( Junkers Yumo 211 motorokhoz ).

A második világháborús német Me-163 vadászreceptor folyékony hajtóanyagú rakétahajtóművel rendelkezett, amelyet 80%-os hidrogén-peroxiddal és folyékony katalizátorral (kálium-permanganát oldat vagy metanol, hidrazin-hidrát és víz keveréke) tápláltak. Az égéstérben a hidrogén-peroxid lebomlott, és nagy mennyiségű túlhevített gáz-gőz keverék képződik, és erős tolóerőt hoz létre.

Lásd még

  • A metanol gazdaságtana
  • A vaskomplexek a metán-monooxigenáz enzimben fordulnak elő , amely a metánt metanollá oxidálja , a ribonukleotid-reduktáz fontos enzimben, amely részt vesz a DNS -szintézisben .

Jegyzetek

  1. ↑ https://sites.google.com/site/ellesmerealevelchemistry/module-3-periodic-table-energy/3-2-physical-chemistry-1/3-2-1-enthalpy-changes/3-2-1 -d-entalpia-változás-definíciók
  2. ↑ Információ a CDC angol weboldalán . Letöltve: 2021. március 11. Az eredetiből archiválva : 2009. április 23.
  3. ↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0397.html
  4. ↑ METANOL (CAS Reg. No. 67-56-1), INTERIM ACUTE EXPOSURE GUIDELINE LEVELS (AEGL) // EPA, 2005: "Szag: Alkoholos szag; szúrós szag, ha nyers; szúrós"
  5. ↑ 1 2 3 4 Rosengart, Egorov, Berezhnoy, 1981 .
  6. ↑ http://www.epa.gov/chemfact/s_methan.txt Archiválva : 2015. április 13., a Wayback Machine B. Akut toxicitás 2. Állatok – Orális LD50
  7. ↑ 1 2 Vale A. Metanol  (határozatlan)  // Gyógyászat. - 2007. - T. 35 , 12. sz . - S. 633-634 . - doi : 10.1016/j.mpmed.2007.09.014 .
  8. ↑ A metanolmérgezés áttekintése . Antizol. Archiválva az eredetiből 2011. október 5-én.
  9. ↑ http://www.epa.gov/chemfact/s_methan.txt Archiválva : 2015. április 13. a Wayback Machine -nél "Emberek – 80-150 ml metanol lenyelése általában halálos az emberre (HSDB 1994)."
  10. ↑ Metanol (CASRN 67-56-1) . Letöltve: 2015. július 29. Az eredetiből archiválva : 2012. december 5..
  11. ↑ (Rospotrebnadzor) . No. 1269. Metanol (metil-alkohol) // GN 2.2.5.3532-18 "A káros anyagok maximális megengedett koncentrációja (MPC) a munkaterület levegőjében" / jóváhagyta: A.Yu. Popova . - Moszkva, 2018. - S. 90. - 170 p. - (egészségügyi szabályok). Archiválva : 2020. június 12. a Wayback Machine -nél
  12. ↑ GOST 9805-84 „Izopropil-alkohol. Műszaki adatok".
  13. ↑ Nordoc.ru - GN 2.1.6.695-98. Szennyezőanyagok megengedett legnagyobb koncentrációja (MPC) a lakott területek légköri levegőjében (hozzáférhetetlen kapcsolat) . Hozzáférés dátuma: 2012. január 24. Az eredetiből archiválva : 2012. május 17. 
  14. ↑ May J. Oldószerek szagküszöbei a levegő oldószerszagainak értékeléséhez  (német)  // Staub, Reinhaltung der Luft. - Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1966. - Bd. 26 . – S. 385–389 . — ISSN 0039-0771 . Idézi: Office of Air Quality Planning and Standards. Útmutató a Tiszta levegőről szóló törvény  1990. évi módosításaiban felsorolt ​​veszélyes levegőszennyező anyagok szagküszöbértékeihez . - Research Triangle Park, North Carolina: Egyesült Államok Környezetvédelmi Ügynöksége, 1992. - P. 2.22 (54). — 89 p. - (EPA600/R-92/047). Archiválva 2021. október 21-én a Wayback Machine -nél
  15. ↑ 1 2 Akut mérgezések Archiválva : 2007. március 28. a Wayback Machine -en // Elektronikus referencia útmutató a sürgősségi orvos számára
  16. ↑ Emlős alkoholdehidrogenáz – a molekuláris orvoslás tárgya Archivált 2011. október 18. // Haladás a biológiai kémiában. 2003. V. 43. S. 3-18
  17. ↑ Ferri Fred F. Ferri klinikai tanácsadója 2017: 5 könyv az  1 -ben . - Elsevier Health Sciences , 2016. - P. 794. - ISBN 9780323448383 .
  18. ↑ Os esquecidos do metílico  (galic.)  (elérhetetlen link) . Galicia Hoxe. Letöltve: 2015. június 23. Az eredetiből archiválva : 2016. március 3.
  19. ↑ Vuelve el caso del alkohol adulterado  (spanyol) . La Voz de Vigo. Letöltve: 2016. december 20. Az eredetiből archiválva : 2020. július 27.
  20. ↑ Az illegális italok halálozása 308-ra emelkedett Dél-Indiában  //  The New York Times. - 1981. - július 10. — 3. o . Archiválva az eredetiből 2022. július 21-én.
  21. ↑ Hanumantharaya CH . The Big Hooch Tragedy , Talk Magazine (2012. december 14.). Archiválva az eredetiből 2015. január 4-én. Letöltve: 2016. december 20.
  22. ↑ Roberto Suro . Olaszország fellép a metanollal szennyezett borok értékesítésének megszüntetése érdekében  (1986. április 9.). Archiválva az eredetiből 2017. július 3-án. Letöltve: 2016. december 20.
  23. ↑ Rupert Millar. Olasz metanol-botrány . thedrinksbusiness.com (2011. augusztus 17.). Hozzáférés dátuma: 2016. december 20. Az eredetiből archiválva : 2017. július 8.
  24. ↑ 122 salvadoreños mueren tras ingerir aguardiente adulterado con metanol  (spanyol) . El País (2000. október 13.). Letöltve: 2016. december 20. Az eredetiből archiválva : 2016. augusztus 16..
  25. ↑ 10 días sin alkohol -- Ley seca en El Salvador  (spanyol) . La Nacion (2000. október 13.). Letöltve: 2016. december 20. Az eredetiből archiválva : 2016. december 20.
  26. ↑ Licor "Trueno" no contenía metanol, revela Fiscalía  (spanyol) . El Diario de Hoy (2001. augusztus 21.). Hozzáférés időpontja: 2016. december 20. Az eredetiből archiválva : 2016. augusztus 7..
  27. ↑ Csehországban a hamisított alkohollal történt tömeges mérgezés történetét vizsgálják . Letöltve: 2012. szeptember 27. Az eredetiből archiválva : 2012. november 15.
  28. ↑ A Hawthorn által megmérgezettek közül az utolsó beteg meggyógyult . RIA Novosti (2017. január 13.). Hozzáférés időpontja: 2017. január 29. Az eredetiből archiválva : 2017. február 2.
  29. ↑ Archivált másolat . Letöltve: 2020. március 28. Az eredetiből archiválva : 2020. március 28.
  30. ↑ 35-re nőtt a metanolmérgezés áldozatainak száma Orenburg régióban . Interfax.ru . Letöltve: 2021. október 16. Az eredetiből archiválva : 2021. október 16..
  31. ↑ Az uráli három város lakói haltak meg metanol-mérgezésben . Archív másolat 2021. október 17-én a Wayback Machine -nél // Regnum , 2021. október 17.
  32. ↑ 1 2 A masszív metanol mérgezés megelőzhető adalékanyagokkal. Miért nem teszik ezt meg? . - "Egy héttel később hír jelent meg a szverdlovszki régióban történt mérgezésről: metanolos vodkázás után 24 ember halt meg." Letöltve: 2021. október 29. Az eredetiből archiválva : 2021. október 29.
  33. ↑ P. Carrer. Szerves kémia tanfolyam, 1960. S. 117.
  34. ↑ Jurij L. Dorokhov, Gleb I. Kirjanov, Vjacseszlav Sz. Kosorukov, Jekatyerina V. Seshukova, Tatjana V. Komarova. A diétás metanol szabályozza az emberi génaktivitást  // PLOS One  . - Nyilvános Tudományos Könyvtár , 2014-07-17. — Vol. 9 , iss. 7 . — P. e102837 . — ISSN 1932-6203 . - doi : 10.1371/journal.pone.0102837 . Archiválva az eredetiből 2022. február 15-én.
  35. ↑ M. M. Karavaev, V. E. Leonov, I. G. Popov, E. T. Shepelev. Szintetikus metanol technológia. - Moszkva: Kémia, 1984. - 239 p.
  36. ↑ 1 2 3 4 5 E. A. Karakhanov. SZINTÉZIS-GÁZ, MINT AZ OLAJ ALTERNATÍVÁJA. rész II. A metanol és az arra épülő szintézisek // Soros Educational Journal. - 1997. - 12. sz. - S. 65-69.
  37. ↑ Yurieva T.M. et al. Aceton izopropanollá és szén-oxidok metanollá történő hidrogénezésének mechanizmusai réztartalmú oxidkatalizátorokon // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. - 1996. - 1. évf. 113. sz. 3. - S. 455-468.
  38. ↑ A.K. Manovyan. Természetes energiahordozók feldolgozásának technológiája. - Moszkva: Kémia, Kolos, 2004. - 456 p. - ISBN 5-98109-004-9 , 5-9532-0219-97.
  39. ↑ Hahn H.-D., Dämbkes G., Rupprich N., Bahl H., Frey GD Butanols // Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. – Wiley. - 2013. - doi : 10.1002/14356007.a04_463.pub3 .
  40. ↑ Az Orosz Föderáció állami főorvosának 2007.11.07-i határozata N 47
  41. ↑ Előrelépések a fémorganikus kémiában . Letöltve: 2019. november 17. Az eredetiből archiválva : 2014. szeptember 17.
  42. ↑ Biodízel (elérhetetlen link) . Orosz Nemzeti Bioüzemanyag Szövetség. Letöltve: 2010. szeptember 12. Az eredetiből archiválva : 2010. augusztus 21.. 
  43. ↑ A DKRW az ExxonMobil metanol-benzin (MTG) technológiáját választja a szén-folyadékok projekthez . Green Gas Kongresszus (2007. december 17.). Letöltve: 2019. június 14. Az eredetiből archiválva : 2018. május 21.
  44. ↑ A METANOL ÉS BENZIN ELŐÁLLÍTÁSA . Új-Zélandi Kémiai Intézet. Letöltve: 2019. június 14. Az eredetiből archiválva : 2018. január 27..
  45. ↑ Waganer K. Marikultúra a szárazföldön . – Biomassza, 1981
  46. ↑ Az etanol és az energiafüggetlenség archiválva : 2015. január 9., a Wayback Machine  - Journey to Energy Independence
  47. ↑ Pierre Duret. A motorok égetési folyamatainak új generációja a jövő számára? / 2002
  48. ↑ Belső égésű motorok, Edward F. Obert, 1973
  49. ↑ Energy Citations Database (ECD) – 6329346 számú dokumentum . Letöltve: 2009. december 10. Az eredetiből archiválva : 2012. január 12..
  50. ↑ A metanol megmenti az emberiséget a túlmelegedéstől 2021. október 24-i archív példány a Wayback Machine -en // NG, 2021.10.11.

Irodalom

Linkek

 Alkoholok
(0°)metanol
Elsődleges alkoholok (1°) etanol Propanol n- Butanol izobutanol Amil alkohol Hexanol Heptanol Zsíros alkoholok Oktanol (C8) Nonanol (C9) Dekanol (C10) Undekanol (C11) Dodekanol (C12) Tetradekanol (C14) Cetil-alkohol (C16)
Másodlagos alkoholok (2°)
Tercier alkoholok (3°)
  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák