Metanol

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 11 april 2021; verifiering kräver 91 redigeringar .
metanol
Allmän
Systematiskt
namn		 metanol
Traditionella namn Metylalkohol, träalkohol, karbinol, metylhydrat, metylhydroxid
Chem. formel CH4O _ _
Råtta. formel CH3OH _ _
Fysikaliska egenskaper
stat flytande
Molar massa 32,04 g/ mol
Densitet 0,7918 g/cm³
Dynamisk viskositet 5,9×10 −4  Pa s
Joniseringsenergi 10,84 ± 0,01 eV [3]
Termiska egenskaper
Temperatur
 •  smältning -97°C
 •  kokande 64,7°C
 • nedbrytning 320-380°C
 •  blinkar 6°C
 •  tändning 13°C
 •  spontan antändning 440°C
Explosiva gränser 6,98–35,5 %
trippelpunkt 175,45K (−97,7°C)
Kritisk punkt 513,15 K (240 °C), 7,85 MPa
Entalpi
 •  utbildning -238 kJ/mol
 •  förbränning −726,4 kJ/mol [1]
 •  smältning 3167,29 ± 0,01 J/mol
 •  kokande 37 400 J/mol
Specifik förångningsvärme 37,4 kJ/mol
Ångtryck 11,8 kPa (vid 20°C)
Kemiska egenskaper
Syradissociationskonstant ~15.5
Strukturera
Dipolmoment 1,65  D
Klassificering
Reg. CAS-nummer 67-56-1
PubChem 887
Reg. EINECS-nummer 200-659-6
LEDER   CO
InChI   InChI=1S/CH4O/cl-2/h2H,1H3OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N
RTECS PC1400000
CHEBI 17790
FN-nummer 1230
ChemSpider 864
Säkerhet
Begränsa koncentrationen 5 mg/m³ (rekommenderas)
Giftighet Registrerade preparat av metanol tillhör den 3:e klassen av fara för människor, orsakar en allmän toxisk effekt.
Kort karaktär. fara (H) H225 , H301+H311+H331 , H370
säkerhetsåtgärder. (P) P210 , P260 , P280 , P301+P310 , P311
signalord farlig
GHS-piktogram Piktogram "flamma" för CGS-systemetPiktogram "Skull and crossbones" av CGS-systemetGHS hälsofara piktogram
NFPA 704 NFPA 704 fyrfärgad diamant 3 fyra 0POI[2]
Data baseras på standardförhållanden (25 °C, 100 kPa) om inget annat anges.
 Mediafiler på Wikimedia Commons

Metanol (metylalkohol, träalkohol, karbinol, metylhydrat, metylhydroxid, CH 3 OH) är en organisk substans , den enklaste representanten för den homologa serien av envärda alkoholer . Färglös vätska med en karakteristisk lukt som inte kan skiljas från etylalkohol . Gift farligt för människor , förorenande .

Med luft i volymkoncentrationer på 6,98–35,5 % bildar den explosiva blandningar ( flampunkt 8 °C). Metanol är blandbar i alla proportioner med vatten och de flesta organiska lösningsmedel .

Historik

Metanol upptäcktes först av Boyle 1661 i torrdestillation av trä . Två århundraden senare, 1834, isolerades den i sin rena form av J. B. Dumas och E. M. Peligot . Samtidigt fastställdes den kemiska formeln för metanol. 1857 erhöll Berthelot metanol genom förtvålning av metylklorid.

Fysiska egenskaper

Metanol är en färglös vätska med en stickande lukt av etylalkohol [4] . Kokpunkt +64,7 °C.

Specifik vikt vid 0°/0° = 0,8142 ( Kopp ); vid 15°/15° = 0,79726; vid 25°/25° = 0,78941 (Perkin); vid 64,8°/4° = 0,7476 (Schiff); vid 0°/4° = 0,81015; vid 15,56°/4° = 0,79589 (Dittmar och Fawcett). Kapillärkonstant vid kokpunkten a² = 5,107 (Schiff); Kritisk temperatur 241,9° (Schmidt). Ångtryck vid 15° = 72,4 mm; vid 29,3° = 153,4 mm; vid 43° = 292,4 mm; vid 53° = 470,3 mm; vid 65,4° = 756,6 mm (D. Konovalov). Förbränningsvärmen är 170,6, bildningsvärmen är 61,4 (Shtoman, Kleber och Langbein).

Kemiska egenskaper

Metanol är blandbart i alla avseenden med vatten, etylalkohol och eter; vid blandning med vatten sker kompression och uppvärmning. Brinner med en blåaktig låga. Liksom etylalkohol är det ett starkt lösningsmedel, vilket gör att det i många fall kan ersätta etylalkohol . Vattenfri metanol, som löser upp en liten mängd kopparsulfat, får en blågrön färg, så vattenfritt kopparsulfat kan inte användas för att öppna spår av vatten i metanol; men det löser inte CuSO4 ∙5H2O ( Klepl) .

Metanol (till skillnad från etanol) bildar inte en azeotrop blandning med vatten, vilket gör att vatten-metanolblandningar kan separeras genom destillation. Kokpunkt för vattenlösningar av metanol:

Molfraktion av metanol % Kokpunkt vid 760 mm Hg. Art., °C
0 100
5 92,8
tio 88,3
femton 84,8
tjugo 82
25 80,1
trettio 78,2
35 76,8
40 75,6
45 74,5
femtio 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

Metanol ger föreningar som liknar kristallina hydrater ( solvater ) med många salter , till exempel: CuSO 4 ∙ 2CH 3 OH; LiCl ∙ 3CH3OH ; MgCl2 ∙ 6CH3OH ; _ CaCl 2 ∙ 4CH 3 OH är sexsidiga kristaller, sönderdelade av vatten, men inte förstörda genom uppvärmning upp till 100° (Kane). Anslutningen BaO ∙ 2CH 3 OH ∙ 2H 2 O erhålls i form av briljanta prismor genom att lösa BaO i vattenhaltig metanol och indunsta den resulterande vätskan i kyla vid rumstemperatur (Forkrand).

Med kaustiska alkalier bildar metanol föreningar 5NaOH ∙ 6CH 3 OH; 3KOH ∙ 5CH 3 OH (Gottig). Under inverkan av metalliskt kalium och natrium, ger det lätt alkoholater , som fäster kristallisation metanol och ibland vatten.

När metanolånga leds genom ett glödhett rör erhålls C 2 H 2 och andra produkter ( Berthelot ). När metanolånga leds över upphettad zink erhålls kolmonoxid , väte och små mängder träskgas (Jahn). Den långsamma oxidationen av metanolånga med en het platina- eller koppartråd är det bästa sättet att erhålla stora mängder formaldehyd: 2CH 3 OH + O 2 \u003d 2HCHO + 2H 2 O. Under inverkan av zinkklorid och hög temperatur ger metanol vatten och alkaner, samt små mängder hexametylbensen (Svan och Grön). Metanol uppvärmd med ammoniak i ett förseglat rör till 300° ger mono-, di- och trimetylaminer (Berthelot).

När metanolånga leds över KOH vid hög temperatur frigörs väte och formiat, acetat och slutligen kaliumkarbonat bildas successivt.

Koncentrerad svavelsyra ger metylsvavelsyra CH 3 HSO 4 , som vid ytterligare upphettning med metanol ger metylester . Under destillationen av metanol med ett överskott av svavelsyra passerar dimetylsvavelsyra (CH 3 ) 2 SO 4 in i destillationen . Under inverkan av svavelsyraanhydrid S03 , CH (OH) (SO 3 H) 2 och CH 2 (SO 3 H) 2 erhålls (se Metylen ) .

Metanol under inverkan av saltsyra , fosforpentaklorid och svavelklorid ger klormetan CH3Cl . Genom inverkan av HBr och H2SO4 erhålls metylbromid . Surgjort med 5 % svavelsyra och utsatt för elektrolys ger metanol CO 2 , CO, myrmetyleter, metylsvavelsyra och metylal CH 2 (OSH 3 ) 2 (Renard). När metanol upphettas med saltsyrasalter av aromatiska baser (anilin, xylidin, piperidin), ersätts väte i bensenringen lätt med metyl (Hoffmann, Ladenburg); reaktionen är av stor teknisk betydelse vid framställning av metylrosanilin och andra konstgjorda pigment.

Toxicitet

Metylalkohol är ett farligt gift. Det verkar främst på nerv- och kardiovaskulära systemen, har en uttalad förmåga att ackumulera [5] . LD50 för djur är från några till tio g/kg [6] . Hos människor kan intag av 5-10 ml metanol eller mer leda till allvarlig förgiftning [7] [5] , 30 ml kan orsaka döden [5] , intag av mer än 80-150 milliliter metanol (1-2 milliliter av ren metanol per kroppkilogram [8] ) är vanligtvis dödlig [9] . Den toxiska effekten av metanol utvecklas under flera timmar, och effektiva motgift kan minska skadorna [7] . Inte bara ren metanol är livsfarlig, utan även vätskor som innehåller detta gift, även i låga koncentrationer.

Även om det farligaste är intag av metanol, är förgiftning också möjlig genom inandning av dess ångor och genom kontakt av metanol med intakt hud, i synnerhet om kläderna är kraftigt förorenade med metanol. En karakteristisk manifestation av akut metanolförgiftning är synnedsättning upp till blindhet . Kronisk förgiftning påverkar hjärnans och ögonens kärl, vilket leder till degenerativa förändringar i dessa organ och åtföljs också av en försämring av synen, främst färg. Metanolförgiftning leder till dystrofiska förändringar i leverceller och, som ett resultat, till funktionell leversvikt, som kvarstår efter klinisk återhämtning [5] .

I USA är det högsta tillåtna dagliga intaget av metanol ( referensdos ), vilket betyder att det inte är förenat med några hälsoeffekter, satt till 2 mg per kg kroppsvikt (sedan 1988) [10] .

Den högsta tillåtna koncentrationen av metanol i luften i arbetsområdet är 5 mg/m³ [11] (rekommenderas). Som jämförelse, för isopropylalkohol : 10 mg / m³ [12] , för etanol  - 1000 mg / m³), ​​är MPC i luften i befolkade områden 1,0 mg / m³ 5 mg/m³ [13] Samtidigt, tröskeln för luktuppfattning för detta ämne hos individer kan nå 7800 mg/m³ [14] .

Den mildaste formen av förgiftning kännetecknas av huvudvärk, allmän svaghet, sjukdomskänsla, frossa, illamående, kräkningar, måttliga synstörningar upp till tillfällig blindhet.

Metanolens toxicitet ligger i det faktum att när det kommer in i kroppen oxiderar det med tiden till giftig formaldehyd , vilket orsakar blindhet, påverkar nervsystemet negativt och reagerar med proteiner. Den så kallade dödliga fusionen inträffar .

Den speciella faran med metanol beror på att den inte kan skiljas från etylalkohol i lukt och smak, varför det finns fall av dess intag.

Vid metanolförgiftning är motgiften etanol , som administreras intravenöst i form av 10% lösningsdropp eller 30-40% lösning oralt med en hastighet av 1-2 gram lösning per 1 kg kroppsvikt per dag [ 15] . En fördelaktig effekt i detta fall tillhandahålls av avledning av ADH I -enzymet till oxidation av exogen etanol och, som ett resultat, en minskning av hastigheten för metanoloxidation till formaldehyd [16] . Men med en otillräckligt exakt diagnos kan alkoholförgiftning, förgiftning med 1,2-dikloretan eller koltetraklorid misstas för metanolförgiftning  - i detta fall är införandet av etylalkohol farligt [15] .

Dessutom kan 4-metylpyrazol , administrerat intravenöst, fungera som ett motgift mot metanol .

Metanolförgiftning är ganska vanligt. Således, i USA under 2013, registrerades 1747 fall [17] .

Massförgiftning med metanol

Många massförgiftningar av metanol är kända. Källan till metanol kan vara förfalskade frostskyddsvätskor för bilar; förfalskade alkohol; metanol, maskerad som etylalkohol.

Förebyggande av metanolförgiftning

Genom att denaturera är det möjligt att göra metanol olämplig att dricka. Användningen av bitrex bittersubstans i metanol används i vissa delstater i USA. Förslag om denaturering av metanol i Ryska federationen 2006, 2017 och i augusti 2021 antogs inte i lag [32] .

Att vara i naturen

I det fria tillståndet [33] förekommer metylalkohol i naturen endast ibland och i mycket små mängder (till exempel i eteriska oljor), men dess derivat är ganska utbredda. Så till exempel innehåller många vegetabiliska oljor estrar av metylalkohol: gaulteriaoljor  - salicylsyrametylester C 6 H 4 (OH) COOCH 3 , jasminolja  - antranilsyra metylester C 6 H 4 (NH 2 ) COOCH 3 . Metylalkoholetrar är extremt vanliga bland naturliga ämnen, såsom naturliga färgämnen, alkaloider, etc.

Det produceras i små mängder i människokroppen. 2 källor hittade:

  1. tarmmikroflora;
  2. Metabolism av pektin [34] .

Inom industrin erhölls metylalkohol förr uteslutande genom torrdestillation av trä. Flytande axelband, den så kallade "trävinägern", tillsammans med ättiksyra (10%), aceton (upp till 0,5%), acetaldehyd , allylalkohol , metylacetat , ammoniak och aminer innehåller också 1,5-3% metylalkohol. För att separera ättiksyra passerar produkterna från torrdestillation genom en varm lösning av kalkmjölk , som håller kvar den i form av kalciumacetat . Det är mycket svårare att separera metylalkohol från aceton, eftersom deras kokpunkter är mycket nära (aceton, kokpunkt 56,5°; metylalkohol, kokpunkt 64,7°). Icke desto mindre, genom noggrann rektifiering på lämpliga kolonner, lyckas tekniken nästan helt separera metylalkohol från den medföljande acetonen. Rå metylalkohol kallas även "träsprit".

Får

Det finns flera metoder för att framställa metanol: torrdestillation av ved och lignin , termisk nedbrytning av myrsyrasalter , syntes från metan via metylklorid följt av förtvålning , ofullständig oxidation av metan och produktion från syntesgas [35] . Till en början behärskade industrin metoden att erhålla metanol genom torrdestillation av trä, men förlorade därefter sin industriella betydelse. Den moderna produktionen av metanol från kolmonoxid och väte utfördes först i Tyskland av BASF 1923. Processen genomfördes vid ett tryck av 10–35 MPa på en zink-kromkatalysator (ZnO/Cr 2 O 3 ) vid en temperatur av 320–450°C [36] . Därefter blev syntesen av metanol på kopparhaltiga katalysatorer som främjas av zink, krom etc. vid 200–300°C och ett tryck på 5–10 MPa, utvecklade i England, utbredd.

En modern industriell produktionsmetod är syntes från kolmonoxid (II) och väte på en koppar-zinkoxidkatalysator under följande förhållanden:

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

Schemat för mekanismen för den katalytiska produktionen av metanol är komplex [37] och kan sammanfattas som följande reaktion:

Synteser baserade på kolmonoxid och väte [38] :

Bearbeta Katalysator Katalysatorbärare Temperatur, °С Tryck, MPa Produkt
Syntes av metan Ni ThO2 eller MgO 250-500 0,1 Metan
Syntes av metanol ZnO , Cr2O3 , CuO — 200-400 5-30 metanol
Syntes av högre alkoholer Fe, Fe-Cr, Zn-Cr AI2O3 , NaOH _ _ 180-220,

380-490

1-3, 15-25 Metanol och högre alkoholer

Innan den industriella utvecklingen av den katalytiska metoden för att erhålla metanol erhölls genom torrdestillation av trä (därav dess namn "träsprit"). Denna metod är för närvarande inaktuell.

Molekylformel - CH 4 O eller CH 3 -OH, strukturell:

BASF har utvecklat en process för framställning av isobutylalkohol baserad på katalytisk hydrogenering av kolmonoxid och resulterar i en blandning innehållande 50 % metanol och 11-14 % 2-metylpropanol-1, samt andra produkter. BASF slutade producera isobutylalkohol med denna metod efter utvecklingen av oxosyntes och en petrokemisk väg för syntes av isobutanol [39] .

Metanolproduktion:

År USA Tyskland Världen , tusen ton Försäljningspris, $ /t
1928 24 arton 140 84,7
1936 97 93 305 88,9
1950 360 120 349 83,1
1960 892 297 3930 99,7
1970 2238 inga data 5 000 89,7
1980 3176 870 15 000 236,1
2004 3700 2000 32 000 270

Applikation

Inom organisk kemi används metanol som lösningsmedel.

Metanol används inom gasindustrin för att bekämpa hydratbildning (på grund av dess låga flytpunkt och goda löslighet). I organisk syntes används metanol för att producera formaldehyd , formalin , ättiksyra och ett antal estrar (till exempel MTBE och DME ), isopren , etc.

Dess största mängd går till produktion av formaldehyd , som används för tillverkning av polymera material - främst för produktion av urea -formaldehyd och fenol -formaldehyd , urea , melamin och andra syntetiska hartser, och på senare tid - ett nytt plastmaterial - polyformaldehyd , som kännetecknas av hög mekanisk hållfasthet, kemisk hållbarhet och enkel bearbetning.

Formaldehyd framställs kommersiellt genom katalytisk oxidation av metanol. De vanligaste katalysatorerna är metalliskt silver (i närvaro av silverkristaller) eller en blandning av oxider av järn och molybden eller vanadin. I den vanliga "formox-processen" reagerar metanol och syre vid cirka 250-400°C i närvaro av järnoxid i kombination med molybden och/eller vanadin för att producera formaldehyd enligt den kemiska ekvationen:

Den silverbaserade katalysatorn arbetar vanligtvis vid en högre temperatur, runt 650 ° C. Två kemiska reaktioner på den producerar samtidigt formaldehyd: denna reaktion visas. ovan och dehydreringsreaktion :

I princip kan formaldehyd framställas genom att oxidera metan, men denna väg är inte kommersiellt gångbar eftersom metanol är lättare att oxidera än metan.

Betydande mängder CH 3 OH används inom färg- och lackindustrin för tillverkning av lösningsmedel vid tillverkning av lacker. Dessutom används den (i begränsad omfattning på grund av hygroskopicitet och exfoliering) som tillsats till flytande bränslen för förbränningsmotorer.

På grund av det höga oktantalet , vilket gör det möjligt att öka kompressionsförhållandet upp till 16 , vilket ökar motorns specifika effekt; metanol används för att driva racingmotorcyklar och bilar. Metanol brinner i luften och när den oxideras bildas koldioxid och vatten :

I många länder används metanol som en denaturerande tillsats till etanol vid tillverkning av parfymer .

I Ryssland är användningen av metanol i konsumentprodukter begränsad på grund av dess toxicitet.

I Ryssland är användningen av metylalkohol i fordonsvårdsprodukter begränsad, liksom försäljningen till allmänheten av dessa produkter som innehåller metanol [40] .

Används i bränsleceller . Driften av bränsleceller baseras på oxidationsreaktionen av metanol på en katalysator till koldioxid . Vatten frigörs vid katoden. Protoner (H + ) passerar genom protonbytarmembranet till katoden, där de reagerar med syre och bildar vatten. Elektronerna passerar genom den externa kretsen från anoden till katoden och levererar energi till den externa belastningen.

Reaktioner:

vid anoden

Vid katoden

Vanligt för bränslecell:

En viktig konsument av metanol är den industriella syntesen av ättiksyra genom katalytisk karbonylering med kolmonoxid ( Monsanto process ) [41] , som sker enligt den formella ekvationen:

Som en katalysator i processen används rodiumsalter i kombination med jodid, vilket in situ bildar det katalytiska komplexet [Rh(CO) 2I2 ] - . En viktig egenskap hos metoden är dess höga hastighet, samt höga selektivitet (99 % för metanol och 90 % för CO).

Erhålla myrsyra genom oxidation av metanol:

Att erhålla dimetyleter genom dehydratisering av metanol vid 300–400 °C och 2–3 MPa i närvaro av heterogena katalysatorer  - aluminosilikater  - graden av omvandling av metanol till dimetyleter - 60% eller zeoliter  - processens selektivitet är nära 100 %. Dimetyleter (C 2 H 6 O) är ett miljövänligt bränsle utan svavelhalt , innehållet av kväveoxider i avgaserna är 90 % mindre än i bensin . Cetantalet för dimetyldiesel är mer än 55, medan den klassiska oljan har 38-53 .

Metyl-tert-butyleter erhålls genom att omsätta metanol med isobutylen i närvaro av sura katalysatorer (till exempel jonbytarhartser ):

Metyl-tert-butyleter (C 5 H 12 O) används som tillsats till motorbränslen som ökar oktantalet i bensin ( anti-knock ). Det maximala lagliga innehållet av MTBE i EU- bensin är 15 %, i Polen är det 5 %. I Ryssland, i den genomsnittliga sammansättningen av bensin, är innehållet av MTBE upp till 12% för AI92 och upp till 15% för AI95, AI98.

Ett separat område är användningen av metanol för omförestring av fetter vid framställning av biodiesel [42] . För att få biodiesel omförestras vegetabilisk olja med metanol vid en temperatur av 60 ° C och normalt tryck ungefär enligt följande: 1 ton olja + 200 kg metanol + kalium- eller natriumhydroxid .

Metanol till bensin

Metanol till bensin, eller Metanol-till-bensin för korta MTG, är en kemisk process för att framställa bensin från metanol.

Processen är användbar för att producera bensin från naturgas eller kol istället för olja. Processen utvecklades på 1970-talet av Mobil (numera ExxonMobil ) [43] . Kol eller naturgas omvandlas först till syngas och sedan till metanol. Metanolen dehydratiseras sedan till dimetyleter (DME). Dimetyletern dehydratiseras sedan ytterligare på en katalysator. Den kemiska reaktionen går till enligt följande:

Graden av omvandling av metanol till kolväten med fem eller fler kolatomer är 80 % [44] . Katalysatorn är vanligtvis en zeolit , såsom ZSM-5 . ZSM-5 förlorar sin aktivitet på grund av kolansamling. Katalysatorn behöver sedan regenereras genom att förbränna kolet vid 500 ° C. Antalet möjliga regenerationer är begränsat och så småningom måste katalysatorn bytas ut.

Från 1 000 ton metanol kommer processen att producera 387 ton bensin, 46 ton flytande petroleumgas, 7 ton bränslegas och 560 ton vatten, som återvinns som processvatten.

Homologering av metanol

Homologisering , det vill säga omvandlingen av en organisk förening till dess homolog genom att införa en eller flera metylengrupper, utfördes först för alkoholer 1940 - etanol  syntetiserades katalytiskt under inverkan av högt tryck på basis av metanol [36] :

Homologeringsreaktionen liknar sin mekanism hydroformylering av alkener, och för närvarande är det med hjälp av modifierade kobolt- och ruteniumkatalysatorer och tillsats av jodidjoner som promotorer möjligt att uppnå 90 % utbyte i termer av etanol [36 ] .

Den initiala metanolen erhålls också från kolmonoxid (katalysatorer baserade på koppar- och zinkoxider, tryck 5–10 MPa, temperatur 250 °C) [36] , så det allmänna schemat är som följer:

Biprodukterna från reaktionen i fallet med etanolsyntes skulle vara acetaldehyd , eten och dietyleter .

År 1940 genomfördes för första gången reaktionen av metanol med syntesgas katalyserad av koboltoxid vid ett tryck av 600 atm med bildning av etanol som huvudprodukt ... Därefter väckte denna reaktion, kallad homologering, stor intresse bland kemister. Dess attraktivitet är förknippad med möjligheten att erhålla eten från kolråvaror . Användningen av koboltkarbonyl Co2(CO)8 som katalysatorer gjorde det möjligt att sänka trycket till 250 atm, medan graden av metanolomvandling var 70 %, och huvudprodukten, etanol , bildades med en selektivitet på 40 %. Därefter föreslogs mer selektiva katalysatorer baserade på kobolt- och ruteniumföreningar med tillsatser av fosfinligander, och man fann att reaktionen kan påskyndas genom att introducera promotorer - jodidjoner. För närvarande har en selektivitet på 90 % för etanol uppnåtts. Även om mekanismen för homologering inte har fastställts helt, kan det anses vara nära mekanismen för metanolkarbonylering [36] .

Biometanol

Industriell förädling av marint växtplankton anses vara ett av de mest lovande områdena inom biobränsleproduktion [45] .

I början av 80-talet utvecklade ett antal europeiska länder gemensamt ett projekt fokuserat på att skapa industrisystem med hjälp av kustökenregioner . Genomförandet av detta projekt förhindrades av den globala nedgången i oljepriserna .

Den primära produktionen av biomassa sker genom att växtplankton odlas i konstgjorda reservoarer som skapats vid kusten.

Sekundära processer är metanjäsning av biomassa och efterföljande hydroxylering av metan till metanol.

De främsta anledningarna till att använda mikroskopiska alger är följande:

  • hög produktivitet av växtplankton (upp till 100 t/ha per år);
  • varken bördig jord eller sötvatten används i produktionen;
  • processen konkurrerar inte med jordbruksproduktionen;
  • energieffektiviteten för processen når 14 joule vid metanproduktionsstadiet och 7 joule vid metanolproduktionsstadiet;

Ur synvinkel att erhålla energi har detta biosystem betydande ekonomiska fördelar jämfört med andra metoder för att omvandla solenergi .

Metanol som bränsle

Den volymetriska och massenergiförbrukningen ( förbränningsvärme) av metanol ( specifik förbränningsvärme = 22,7 MJ / kg) är 40-50% mindre än bensin , men värmeeffekten av alkohol-luft och bensin luft-bränsleblandningar under deras förbränning i motorn skiljer sig något av denna anledning att det höga värdet av förångningsvärme av metanol hjälper till att förbättra fyllningen av motorcylindrarna och minska dess värmespänning, vilket leder till en ökning av fullständigheten av förbränningen av alkohol-luften blandning. Som ett resultat ökar motoreffekten med 7-9% och vridmomentet med 10-15%. Racerbilsmotorer som körs på metanol med högre oktantal än bensin har kompressionsförhållanden som överstiger 15:1 [46] [47] medan konventionella ICE-motorer med gnisttändning vanligtvis inte har bensinkompressionsförhållanden för blyfri Metanol kan användas både i klassiska förbränningsmotorer och i speciella bränsleceller för att generera el.

När en klassisk förbränningsmotor körs på metanol ökar indikatoreffektiviteten jämfört med dess drift på bensin. En sådan ökning orsakas av minskade värmeförluster och kan nå några procent.

Bränsle Energi densitet Luft-bränsleblandning Specifik energi för luft-bränsleblandning Specifik förångningsvärme Oktantal (RON) Oktanvärde (MON)
Bensin 32 MJ/l 14.6 2,9 MJ/kg luft 0,36 MJ/kg 91-99 81-89
Butanol-1 29,2 MJ/l 11.1 3,2 MJ/kg luft 0,43 MJ/kg 96 78
etanol 19,6 MJ/l 9,0 3,0 MJ/kg luft 0,92 MJ/kg 132 89
metanol 16 MJ/l 6.4 3,1 MJ/kg luft 1,2 MJ/kg 156 92
Brister
  • Metanol förgiftar aluminium . Problematiskt är användningen av aluminiumförgasare och insprutningssystem för att tillföra bränsle till förbränningsmotorer . Detta gäller främst råmetanol som innehåller betydande mängder myrsyra och formaldehydföroreningar. Tekniskt rent metanolhaltigt vatten börjar reagera med aluminium vid temperaturer över 50 °C, och reagerar inte alls med vanligt kolstål.
  • Hydrofilicitet . Metanol drar in vatten , vilket orsakar segregering av bensin-metanolbränsleblandningar.
  • Metanol, liksom etanol, förbättrar genomströmningen av plastångor för vissa plaster (t.ex. tät polyeten ). Denna egenskap hos metanol ökar risken för att öka utsläppen av flyktiga organiska ämnen , vilket kan leda till en minskning av ozonkoncentrationen och en ökning av solstrålningen .
  • Minskad flyktighet i kallt väder: motorer som körs på ren metanol kan ha problem med att starta vid temperaturer under +10°C och har ökat bränsleförbrukningen tills driftstemperaturen uppnås. Detta problem löses dock enkelt genom att tillsätta 10–25 % bensin till metanol.

Låga nivåer av metanolföroreningar kan användas i befintliga fordonsbränslen med hjälp av rätt korrosionsinhibitorer. T.n. Det europeiska bränslekvalitetsdirektivet tillåter användning av upp till 3 % metanol med samma mängd tillsatser i bensin som säljs i Europa. Idag använder Kina mer än 1 000 miljoner liter metanol per år som fordonsbränsle i lågnivåblandningar som används i befintliga fordon, såväl som högnivåblandningar i fordon utformade för att använda metanol som bränsle.

Förutom användningen av metanol som ett alternativ till bensin , finns det en teknik för att använda metanol för att skapa en kolslurry baserad på den, som i USA har det kommersiella namnet " metacol " (metakol [49] ). Sådant bränsle erbjuds som ett alternativ till eldningsolja , som ofta används för uppvärmning av byggnader ( brännolja ). En sådan suspension , till skillnad från vatten- kolbränsle, kräver inga speciella pannor och har en högre energiintensitet. Ur miljösynpunkt har sådana bränslen ett mindre " koldioxidavtryck " än traditionella syntetiska bränslen som härrör från kol med hjälp av processer där en del av kolet förbränns under produktionen av flytande bränslen [50] .

Använd som flyg- och raketbränsle

Under andra världskriget använde Tyskland metanol som bränsle och bränsletillsatser för Luftwaffes behov . Boostsystemet för MW 50 -flygplanets kolvmotor var en blandning av 50 % vatten och 50 % metanol som sprutades in i kompressorn till flygplansmotorer, främst på grund av dess anti-knackeffekt, vilket gjorde att mer tryck kunde skapas i cylindrarna. Dess bieffekt var den interna kylningen av motorn.

Effekten av att använda MW 50 var signifikant. Att bara slå på systemet gjorde att motorn kunde ta in mer luft, tack vare den kylande effekten, vilket ökade prestandan med cirka 100 hk. Med. för BMW 801 och DB 605 motorer . Utöver detta tillät MW-50 kompressorn att arbeta vid högre hastigheter och tryck, vilket orsakade en kombinerad ökning av motoreffekten upp till 500 hk. Med. (för Junkers Yumo 211- motorer ).

Den tyska Me-163- fighter-interceptor från andra världskriget hade en raketmotor med flytande drivmedel, som matades med 80% väteperoxid och en flytande katalysator (kaliumpermanganatlösning eller en blandning av metanol, hydrazinhydrat och vatten). I förbränningskammaren sönderdelade väteperoxid med bildandet av en stor volym av överhettad gas-ånga-blandning, vilket skapade en kraftfull strålkraft.

Se även

Anteckningar

  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-entalpi-ändringsdefinitioner
  2. ↑ Information på den engelska CDC-webbplatsen . Hämtad 11 mars 2021. Arkiverad från originalet 23 april 2009.
  3. ↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0397.html
  4. ↑ METANOL (CAS Reg. No. 67-56-1), DIREKTIV AKUTA EXPONERINGSNIVÅER (AEGLs) // EPA, 2005: "Lukt: Alkoholhaltig lukt; stickande lukt när det är rå; stickande"
  5. ↑ 1 2 3 4 Rosengart, Egorov, Berezhnoy, 1981 .
  6. ↑ http://www.epa.gov/chemfact/s_methan.txt Arkiverad 13 april 2015 på Wayback Machine B. Akut toxicitet 2. Djur - Oral LD50
  7. ↑ 1 2 Vale A. Metanol  (obestämd)  // Medicin. - 2007. - T. 35 , nr 12 . - S. 633-634 . - doi : 10.1016/j.mpmed.2007.09.014 .
  8. ↑ Översikt över metanolförgiftning . Antizol. Arkiverad från originalet den 5 oktober 2011.
  9. ↑ http://www.epa.gov/chemfact/s_methan.txt Arkiverad 13 april 2015 på Wayback Machine "Människor - Intag av 80 till 150 mL metanol är vanligtvis dödlig för människor (HSDB 1994)."
  10. ↑ Metanol (CASRN 67-56-1) . Hämtad 29 juli 2015. Arkiverad från originalet 5 december 2012.
  11. ↑ (Rospotrebnadzor) . nr 1269. Metanol (metylalkohol) // GN 2.2.5.3532-18 "Maximala tillåtna koncentrationer (MPC) av skadliga ämnen i luften i arbetsområdet" / godkänd av A.Yu. Popova . - Moskva, 2018. - S. 90. - 170 sid. - (Sanitära regler). Arkiverad 12 juni 2020 på Wayback Machine
  12. ↑ GOST 9805-84 "Isopropylalkohol. Specifikationer".
  13. ↑ Nordoc.ru - GN 2.1.6.695-98. Högsta tillåtna koncentrationer (MPC) av föroreningar i den atmosfäriska luften i befolkade områden (otillgänglig länk) . Datum för åtkomst: 24 januari 2012. Arkiverad från originalet den 17 maj 2012. 
  14. ↑ May J. Lukttrösklar för lösningsmedel för bedömning av lösningsmedelslukter i luften  (tyska)  // Staub, Reinhaltung der Luft. - Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1966. - Bd. 26 . — S. 385–389 . — ISSN 0039-0771 . Citerat i: Office of Air Quality Planning and Standards. Referensguide till lukttrösklar för farliga luftföroreningar som anges i ändringarna av Clean Air Act  1990 . - Research Triangle Park, North Carolina: United States Environmental Protection Agency, 1992. - S. 2.22 (54). — 89 sid. - (EPA600/R-92/047). Arkiverad 21 oktober 2021 på Wayback Machine
  15. ↑ 1 2 Akuta förgiftningar Arkiverad 28 mars 2007 på Wayback Machine // Elektronisk referensguide för akutläkaren
  16. ↑ Alkoholdehydrogenas från däggdjur - ett föremål för molekylär medicin Arkiverad 18 oktober 2011. // Framsteg inom biologisk kemi. 2003. V. 43. S. 3-18
  17. ↑ Ferri Fred F. Ferris kliniska rådgivare 2017: 5 böcker i  1 . - Elsevier Health Sciences , 2016. - P. 794. - ISBN 9780323448383 .
  18. ↑ Os esquecidos do metílico  (galiska)  (otillgänglig länk) . Galicia Hoxe. Hämtad 23 juni 2015. Arkiverad från originalet 3 mars 2016.
  19. ↑ Vuelve el caso del alcohol adulterado  (spanska) . La Voz de Vigo. Hämtad 20 december 2016. Arkiverad från originalet 27 juli 2020.
  20. ↑ Dödsfall från illegal sprit stiger till 308 i södra Indien  //  The New York Times. - 1981. - 10 juli. — S. 3 . Arkiverad från originalet den 21 juli 2022.
  21. ↑ Hanumantharaya CH . The Big Hooch Tragedy , Talk Magazine (14 december 2012). Arkiverad från originalet den 4 januari 2015. Hämtad 20 december 2016.
  22. ↑ Roberto Suro . Italien agerar för att upphöra med försäljningen av metanolsmittat vin  (9 april 1986). Arkiverad från originalet den 3 juli 2017. Hämtad 20 december 2016.
  23. ↑ Rupert Millar. Italiensk metanolskandal . thedrinksbusiness.com (17 augusti 2011). Datum för åtkomst: 20 december 2016. Arkiverad från originalet den 8 juli 2017.
  24. ↑ 122 salvadoreños mueren tras ingerir aguardiente adulterado con metanol  (spanska) . El País (13 oktober 2000). Hämtad 20 december 2016. Arkiverad från originalet 16 augusti 2016.
  25. ↑ 10 días sin alcohol -- Ley seca en El Salvador  (spanska) . La Nacion (13 oktober 2000). Hämtad 20 december 2016. Arkiverad från originalet 20 december 2016.
  26. ↑ Licor "Trueno" no contenía metanol, revela Fiscalía  (spanska) . El Diario de Hoy (21 augusti 2001). Tillträdesdatum: 20 december 2016. Arkiverad från originalet 7 augusti 2016.
  27. ↑ I Tjeckien undersöks historien om massförgiftning med falsk alkohol . Hämtad 27 september 2012. Arkiverad från originalet 15 november 2012.
  28. ↑ Den sista patienten från de som förgiftats av "Hawthorn" gick på bättringsvägen . RIA Novosti (13 januari 2017). Datum för åtkomst: 29 januari 2017. Arkiverad från originalet 2 februari 2017.
  29. ↑ Arkiverad kopia . Hämtad 28 mars 2020. Arkiverad från originalet 28 mars 2020.
  30. ↑ Antalet offer för metanolförgiftning i Orenburgregionen har ökat till 35 . Interfax.ru . Hämtad 16 oktober 2021. Arkiverad från originalet 16 oktober 2021.
  31. ↑ Invånare i tre städer i Ural dog av metanolförgiftning Arkivkopia daterad 17 oktober 2021 på Wayback Machine // Regnum 17 oktober 2021
  32. ↑ 1 2 En massiv metanolförgiftning kan förhindras med tillsatser. Varför görs inte detta? . - "En vecka senare dök det upp nyheter om förgiftningen i Sverdlovsk-regionen: efter att ha druckit vodka med metanol dog 24 personer." Hämtad 29 oktober 2021. Arkiverad från originalet 29 oktober 2021.
  33. ↑ P. Carrer. Kurs i organisk kemi, 1960. S. 117.
  34. ↑ Yuri L. Dorokhov, Gleb I. Kiryanov, Vyacheslav S. Kosorukov, Ekaterina V. Sheshukova, Tatiana V. Komarova. Dietary Metanol Reglerar Human Gen Activity  // PLOS One  . - Public Library of Science , 2014-07-17. — Vol. 9 , iss. 7 . — P. e102837 . — ISSN 1932-6203 . - doi : 10.1371/journal.pone.0102837 . Arkiverad från originalet den 15 februari 2022.
  35. ↑ M.M. Karavaev, V.E. Leonov, I.G. Popov, E.T. Shepelev. Syntetisk metanolteknologi. - Moskva: Kemi, 1984. - 239 s.
  36. ↑ 1 2 3 4 5 E.A. Karakhanov. SYNTES-GAS SOM ALTERNATIV TILL OLJA. Del II. Metanol och synteser baserade på det // Soros Educational Journal. - 1997. - Nr 12. - S. 65-69.
  37. ↑ Yurieva T.M. et al. Mekanismer för hydrering av aceton till isopropanol och av koloxider till metanol över kopparhaltiga oxidkatalysatorer // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. - 1996. - Vol. 113, nr. 3. - S. 455-468.
  38. ↑ A.K. Manovyan. Teknik för bearbetning av naturliga energibärare. - Moscow: Chemistry, Kolos, 2004. - 456 s. - ISBN 5-98109-004-9 , 5-9532-0219-97.
  39. ↑ Hahn H.-D., Dämbkes G., Rupprich N., Bahl H., Frey GD Butanols // Ullmanns Encyclopedia of Industrial Chemistry. — Wiley. - 2013. - doi : 10.1002/14356007.a04_463.pub3 .
  40. ↑ Resolution från Ryska federationens överläkare av 07/11/2007 N 47
  41. ↑ Framsteg inom metallorganisk kemi . Hämtad 17 november 2019. Arkiverad från originalet 17 september 2014.
  42. ↑ Biodiesel (otillgänglig länk) . Russian National Biofuel Association. Hämtad 12 september 2010. Arkiverad från originalet 21 augusti 2010. 
  43. ↑ DKRW väljer ExxonMobils metanol-till-bensin-teknik (MTG) för kol-till-vätskor-projekt . Green Gas Congress (17 december 2007). Hämtad 14 juni 2019. Arkiverad från originalet 21 maj 2018.
  44. ↑ PRODUKTIONEN AV METANOL OCH BENSIN . New Zealand Institute of Chemistry. Hämtad 14 juni 2019. Arkiverad från originalet 27 januari 2018.
  45. ↑ Waganer K. Marikultur på land . — Biomassa, 1981
  46. ↑ Etanol och energioberoende Arkiverad 9 januari 2015 på Wayback Machine  - Journey to Energy Independence
  47. ↑ Pierre Duret. Ny generation av motorförbränningsprocesser för framtiden? / 2002
  48. ↑ Internal Combustion Engines, Edward F. Obert, 1973
  49. ↑ Energy Citations Database (ECD) - Dokument #6329346 . Hämtad 10 december 2009. Arkiverad från originalet 12 januari 2012.
  50. ↑ Metanol kommer att rädda mänskligheten från överhettning Arkivkopia av 24 oktober 2021 på Wayback Machine // NG, 10/11/2021

Litteratur

Länkar

 Alkoholer
(0°)metanol
Primära alkoholer (1°) etanol Propanol n -butanol Isobutanol Amylalkohol Hexanol Heptanol Fettalkoholer Oktanol (C8) Nonanol (C9) Dekanol (C10) Undecanol (C11) Dodekanol (C12) Tetradecanol (C14) Cetylalkohol (C16)
Sekundära alkoholer (2°)
Tertiära alkoholer (3°)
  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk