Methanol

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 11. april 2021; verifikation kræver 91 redigeringer .
methanol
Generel
Systematisk
navn		 methanol
Traditionelle navne Methylalkohol, træalkohol, carbinol, methylhydrat, methylhydroxid
Chem. formel CH4O _ _
Rotte. formel CH3OH _ _
Fysiske egenskaber
Stat væske
Molar masse 32,04 g/ mol
Massefylde 0,7918 g/cm³
Dynamisk viskositet 5,9×10 −4  Pa s
Ioniseringsenergi 10,84 ± 0,01 eV [3]
Termiske egenskaber
Temperatur
 •  smeltning -97°C
 •  kogning 64,7°C
 • nedbrydning 320-380°C
 •  blinker 6°C
 •  tænding 13°C
 •  spontan antændelse 440°C
Eksplosionsgrænser 6,98-35,5 %
tredobbelt punkt 175,45K (-97,7°C)
Kritisk punkt 513,15 K (240 °C), 7,85 MPa
Entalpi
 •  uddannelse -238 kJ/mol
 •  forbrænding −726,4 kJ/mol [1]
 •  smeltning 3167,29 ± 0,01 J/mol
 •  kogning 37 400 J/mol
Specifik fordampningsvarme 37,4 kJ/mol
Damptryk 11,8 kPa (ved 20°C)
Kemiske egenskaber
Syredissociationskonstant ~15.5
Struktur
Dipol moment 1,65  D
Klassifikation
Reg. CAS nummer 67-56-1
PubChem 887
Reg. EINECS nummer 200-659-6
SMIL   CO
InChI   InChI=1S/CH4O/c1-2/h2H,1H3OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N
RTECS PC1400000
CHEBI 17790
FN nummer 1230
ChemSpider 864
Sikkerhed
Begræns koncentrationen 5 mg/m³ (anbefales)
Toksicitet Registrerede præparater af methanol tilhører 3. klasse af fare for mennesker, forårsager en generel toksisk virkning.
Kort karakter. fare (H) H225 , H301+H311+H331 , H370
Forebyggende foranstaltninger. (P) P210 , P260 , P280 , P301+P310 , P311
signalord farligt
GHS piktogrammer Piktogram "Flame" af CGS-systemetPiktogram "Skull and crossbones" af CGS-systemetGHS sundhedsfare piktogram
NFPA 704 NFPA 704 firfarvet diamant 3 fire 0POI[2]
Data er baseret på standardbetingelser (25 °C, 100 kPa), medmindre andet er angivet.
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Methanol (methylalkohol, træalkohol, carbinol, methylhydrat, methylhydroxid, CH 3 OH) er et organisk stof , den enkleste repræsentant for den homologe serie af monovalente alkoholer . Farveløs væske med en karakteristisk lugt, der ikke kan skelnes fra ethylalkohol . Gift farlig for mennesker , forurenende .

Med luft i volumenkoncentrationer på 6,98–35,5 % danner den eksplosive blandinger ( flammepunkt 8 °C). Methanol er blandbar i alle forhold med vand og de fleste organiske opløsningsmidler .

Historie

Methanol blev først opdaget af Boyle i 1661 i tør destillation af træ . To århundreder senere, i 1834, blev det isoleret i sin rene form af J. B. Dumas og E. M. Peligot . Samtidig blev den kemiske formel for methanol etableret. I 1857 opnåede Berthelot methanol ved forsæbning af methylchlorid.

Fysiske egenskaber

Methanol er en farveløs væske med en skarp lugt af ethylalkohol [4] . Kogepunkt +64,7 °C.

Vægtfylde ved 0°/0° = 0,8142 ( Kopp ); ved 15°/15° = 0,79726; ved 25°/25° = 0,78941 (Perkin); ved 64,8°/4° = 0,7476 (Schiff); ved 0°/4° = 0,81015; ved 15,56°/4° = 0,79589 (Dittmar og Fawcett). Kapillærkonstant ved kogepunktet a² = 5,107 (Schiff); Kritisk temperatur 241,9° (Schmidt). Damptryk ved 15° = 72,4 mm; ved 29,3° = 153,4 mm; ved 43° = 292,4 mm; ved 53° = 470,3 mm; ved 65,4° = 756,6 mm (D. Konovalov). Forbrændingsvarmen er 170,6, dannelsesvarmen er 61,4 (Shtoman, Kleber og Langbein).

Kemiske egenskaber

Methanol er blandbar i alle henseender med vand, ethylalkohol og ether; ved blanding med vand sker der kompression og opvarmning. Brænder med en blålig flamme. Ligesom ethylalkohol er det et stærkt opløsningsmiddel, som resulterer i, at det i mange tilfælde kan erstatte ethylalkohol . Vandfri methanol, der opløser en lille mængde kobbersulfat, får en blålig-grøn farve, så vandfrit kobbersulfat kan ikke bruges til at åbne spor af vand i methanol; men det opløser ikke CuSO 4 ∙5H 2 O (Klepl).

Methanol (i modsætning til ethanol) danner ikke en azeotrop blanding med vand, hvorved vand-methanolblandinger kan adskilles ved destillation. Kogepunkt for vandige opløsninger af methanol:

Molfraktion methanol % Kogepunkt ved 760 mm Hg. Art., °C
0 100
5 92,8
ti 88,3
femten 84,8
tyve 82
25 80,1
tredive 78,2
35 76,8
40 75,6
45 74,5
halvtreds 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

Methanol giver forbindelser svarende til krystallinske hydrater ( solvater ) med mange salte , for eksempel: CuSO 4 ∙ 2CH 3 OH; LiCl ∙ 3CH3OH ; MgCl2 ∙ 6CH3OH ; _ CaCl 2 ∙ 4CH 3 OH er sekssidede krystaller, nedbrudt af vand, men ikke ødelagt ved opvarmning op til 100° (Kane). Forbindelsen BaO ∙ 2CH 3 OH ∙ 2H 2 O opnås i form af strålende prismer ved at opløse BaO i vandig methanol og fordampe den resulterende væske i kulden ved stuetemperatur (Forkrand).

Med kaustiske alkalier danner methanol forbindelser 5NaOH ∙ 6CH 3 OH; 3KOH ∙ 5CH 3 OH (Gottig). Under påvirkning af metallisk kalium og natrium giver det let alkoholater , som vedhæfter krystallisation methanol og nogle gange vand.

Når methanoldamp ledes gennem et rødglødende rør, opnås C 2 H 2 og andre produkter ( Berthelot ). Når methanoldamp ledes over opvarmet zink, opnås kulilte , brint og små mængder sumpgas (Jahn). Den langsomme oxidation af methanoldamp med en varm platin- eller kobbertråd er den bedste måde at opnå store mængder formaldehyd på: 2CH 3 OH + O 2 \u003d 2HCHO + 2H 2 O. Under påvirkning af zinkchlorid og høj temperatur giver methanol vand og alkaner, samt små mængder hexamethylbenzen (Swan og Green). Methanol opvarmet med ammoniak i et forseglet rør til 300° giver mono-, di- og trimethylaminer (Berthelot).

Når methanoldamp ledes over KOH ved høj temperatur, frigives brint, og der dannes successivt formiat, acetat og til sidst kaliumcarbonat.

Koncentreret svovlsyre giver methylsvovlsyre CH 3 HSO 4 , som ved yderligere opvarmning med methanol giver methylester . Under destillationen af ​​methanol med et overskud af svovlsyre passerer dimethylsvovlsyre (CH 3 ) 2 SO 4 ind i destillationen . Under påvirkning af svovlsyreanhydrid opnås S03 , CH (OH) (SO 3 H) 2 og CH 2 (SO 3 H) 2 (se Methylen ) .

Methanol under påvirkning af saltsyre , phosphorpentachlorid og svovlchlorid giver chlormethan CH 3 Cl. Ved indvirkning af HBr og H2S04 opnås methylbromid . Forsuret med 5 % svovlsyre og udsat for elektrolyse giver methanol CO 2 , CO, myremethylether, methylsvovlsyre og methylal CH 2 (OSH 3 ) 2 (Renard). Når methanol opvarmes med saltsyresalte af aromatiske baser (anilin, xylidin, piperidin), erstattes hydrogen i benzenringen let med methyl (Hoffmann, Ladenburg); reaktionen er af stor teknisk betydning ved fremstilling af methylrosanilin og andre kunstige pigmenter.

Toksicitet

Methylalkohol er en farlig gift. Det virker hovedsageligt på nerve- og kardiovaskulære systemer, har en udtalt evne til at akkumulere [5] . LD50 for dyr er fra nogle få til ti g/kg [6] . Hos mennesker kan indtagelse af 5-10 ml methanol eller mere føre til alvorlig forgiftning [7] [5] , 30 ml kan forårsage død [5] , indtagelse af mere end 80-150 milliliter methanol (1-2 milliliter af ren methanol pr. legemskilogram [8] ) er normalt dødelig [9] . Methanols toksiske virkning udvikler sig over flere timer, og effektive modgifte kan reducere skaden [7] . Ikke kun ren methanol er livstruende, men også væsker, der indeholder denne gift, selv i lave koncentrationer.

Selvom det farligste er indtagelse af methanol, er forgiftning også mulig ved indånding af dets dampe og ved kontakt af methanol med intakt hud, især hvis tøjet er stærkt forurenet med methanol. En karakteristisk manifestation af akut methanolforgiftning er synsnedsættelse op til blindhed . Kronisk forgiftning påvirker hjernens og øjnenes kar, hvilket fører til degenerative ændringer i disse organer og er også ledsaget af en forringelse af synet, primært farve. Methanolforgiftning fører til dystrofiske ændringer i leverceller og som følge heraf til funktionel leversvigt, som fortsætter efter klinisk bedring [5] .

I USA er det maksimalt tilladte daglige indtag af methanol ( referencedosis ), hvilket betyder, at det ikke er forbundet med nogen sundhedseffekt, sat til 2 mg pr. kg kropsvægt (siden 1988) [10] .

Den maksimalt tilladte koncentration af methanol i luften i arbejdsområdet er 5 mg/m³ [11] (anbefalet). Til sammenligning, for isopropylalkohol : 10 mg / m³ [12] , for ethanol  - 1000 mg / m³), ​​er MPC i luften i befolkede områder 1,0 mg / m³ 5 mg/m³ [13] På samme tid, lugtopfattelsestærsklen for dette stof hos individer kan nå op på 7800 mg/m³ [14] .

Den mildeste form for forgiftning er karakteriseret ved hovedpine, generel svaghed, utilpashed, kulderystelser, kvalme, opkastning, moderate synsforstyrrelser op til midlertidig blindhed.

Methanolens toksicitet ligger i, at når det kommer ind i kroppen, oxiderer det over tid til giftigt formaldehyd , hvilket forårsager blindhed, påvirker nervesystemet negativt og reagerer med proteiner. Den såkaldte dødelige fusion opstår .

Den særlige fare ved methanol skyldes, at det ikke kan skelnes fra ethylalkohol i lugt og smag, hvorfor der er tilfælde af dets indtagelse.

I tilfælde af methanolforgiftning er modgiften ethanol , som indgives intravenøst ​​i form af et 10% opløsningsdryp eller 30-40% opløsning oralt med en hastighed på 1-2 gram opløsning pr. 1 kg legemsvægt pr. dag [ 15] . En gavnlig effekt i dette tilfælde er tilvejebragt ved afledning af ADH I -enzymet til oxidation af eksogen ethanol og som følge heraf et fald i methanoloxidationshastigheden til formaldehyd [16] . Men med en utilstrækkelig præcis diagnose kan alkoholforgiftning, forgiftning med 1,2-dichlorethan eller kulstoftetrachlorid forveksles med methanolforgiftning  - i dette tilfælde er introduktionen af ​​ethylalkohol farlig [15] .

Også 4-methylpyrazol , administreret intravenøst, kan fungere som en modgift mod methanol .

Methanolforgiftning er ret almindelig. I USA blev der således i 2013 registreret 1747 tilfælde [17] .

Masseforgiftning med methanol

Mange methanolforgiftninger er kendte. Kilden til methanol kan være forfalskede frostvæsker til biler; forfalsket alkohol; methanol, maskeret som ethylalkohol.

Forebyggelse af methanolforgiftning

Ved at denaturere er det muligt at gøre methanol uegnet til at drikke. Brugen af ​​bitrex bitterstof i methanol bruges i nogle amerikanske stater. Forslag om denaturering af methanol i Den Russiske Føderation i 2006, 2017 og i august 2021 blev ikke vedtaget ved lov [32] .

At være i naturen

I fri tilstand [33] forekommer methylalkohol i naturen kun lejlighedsvis og i meget små mængder (f.eks. i æteriske olier), men dens derivater er ret udbredte. Så for eksempel indeholder mange vegetabilske olier estere af methylalkohol: gaultheria-olier  - salicylsyre-methylester C 6 H 4 (OH) COOCH 3 , jasminolie  - anthranilsyre-methylester C 6 H 4 (NH 2 ) COOCH 3 . Methylalkoholethere er ekstremt almindelige blandt naturlige stoffer, såsom naturlige farvestoffer, alkaloider osv.

Det produceres i små mængder i menneskekroppen. 2 kilder fundet:

  1. intestinal mikroflora;
  2. Metabolisme af pektin [34] .

I industrien blev methylalkohol tidligere udelukkende fremstillet ved tør destillation af træ. Flydende skulderremme, den såkaldte "træeddike", indeholder sammen med eddikesyre (10%), acetone (op til 0,5%), acetaldehyd , allylalkohol , methylacetat , ammoniak og aminer også 1,5-3% methylalkohol. For at adskille eddikesyre ledes produkterne fra tør destillation gennem en varm opløsning af kalkmælk , som tilbageholder det i form af calciumacetat . Det er meget vanskeligere at adskille methylalkohol fra acetone, da deres kogepunkter er meget tæt på (acetone, kp 56,5°; methylalkohol, kp 64,7°). Ikke desto mindre, ved omhyggelig rektifikation på passende søjler, lykkes teknikken næsten fuldstændigt at adskille methylalkohol fra den medfølgende acetone. Rå methylalkohol kaldes også "træsprit".

Henter

Der er flere metoder til fremstilling af methanol: tør destillation af træ og lignin , termisk nedbrydning af myresyresalte , syntese fra metan via methylchlorid efterfulgt af forsæbning , ufuldstændig oxidation af metan og produktion fra syntesegas [35] . I første omgang mestrede industrien metoden til at opnå methanol ved tørdestillation af træ, men efterfølgende mistede den sin industrielle betydning. Den moderne produktion af methanol fra kulilte og brint blev først udført i Tyskland af BASF i 1923. Processen blev udført ved et tryk på 10-35 MPa på en zink-chrom-katalysator (ZnO/Cr 2 O 3 ) ved en temperatur på 320-450°C [36] . Efterfølgende blev syntesen af ​​methanol på kobberholdige katalysatorer fremmet af zink, krom osv. ved 200-300°C og et tryk på 5-10 MPa, udviklet i England, udbredt.

En moderne industriel produktionsmetode er syntese fra carbonmonoxid (II) og brint på en kobber-zinkoxidkatalysator under følgende betingelser:

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

Skemaet for mekanismen for den katalytiske produktion af methanol er kompleks [37] og kan opsummeres som følgende reaktion:

Synteser baseret på carbonmonoxid og hydrogen [38] :

Behandle Katalysator Katalysatorbærer Temperatur, °C Tryk, MPa Produkt
Syntese af metan Ni ThO2 eller MgO 250-500 0,1 Metan
Syntese af methanol ZnO , Cr203 , CuO — 200-400 5-30 methanol
Syntese af højere alkoholer Fe, Fe-Cr, Zn-Cr AI2O3 , NaOH _ _ 180-220,

380-490

1-3, 15-25 Methanol og højere alkoholer

Før den industrielle udvikling af den katalytiske metode til at opnå methanol blev opnået ved tør destillation af træ (deraf navnet "træalkohol"). Denne metode er i øjeblikket forældet.

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

BASF har udviklet en proces til fremstilling af isobutylalkohol baseret på katalytisk hydrogenering af carbonmonoxid og resulterer i en blanding indeholdende 50 % methanol og 11-14 % 2-methylpropanol-1, samt andre produkter. BASF holdt op med at producere isobutylalkohol ved denne metode efter udviklingen af ​​oxosyntese og en petrokemisk vej til syntese af isobutanol [39] .

Methanol produktion:

År USA Tyskland Verden , tusind tons Salgspris, $ /t
1928 24 atten 140 84,7
1936 97 93 305 88,9
1950 360 120 349 83,1
1960 892 297 3930 99,7
1970 2238 ingen data 5000 89,7
1980 3176 870 15.000 236,1
2004 3700 2000 32000 270

Ansøgning

I organisk kemi bruges methanol som opløsningsmiddel.

Methanol bruges i gasindustrien til at bekæmpe hydratdannelse (på grund af dets lave flydepunkt og gode opløselighed). Ved organisk syntese bruges methanol til fremstilling af formaldehyd , formalin , eddikesyre og en række estere (f.eks. MTBE og DME ), isopren mv.

Dens største mængde går til produktion af formaldehyd , som bruges til fremstilling af polymere materialer - hovedsageligt til fremstilling af urinstof -formaldehyd og phenol -formaldehyd , urinstof , melamin og andre syntetiske harpikser, og for nylig - et nyt plastmateriale - polyformaldehyd , som er kendetegnet ved høj mekanisk styrke, kemisk holdbarhed og let forarbejdning.

Formaldehyd fremstilles kommercielt ved katalytisk oxidation af methanol. De mest almindelige katalysatorer er metallisk sølv (i nærværelse af sølvkrystaller) eller en blanding af oxider af jern og molybdæn eller vanadium. I den almindeligt anvendte "formox-proces" reagerer methanol og oxygen ved ca. 250-400°C i nærvær af jernoxid i kombination med molybdæn og/eller vanadium for at producere formaldehyd ifølge den kemiske ligning:

Den sølvbaserede katalysator fungerer normalt ved en højere temperatur, omkring 650 ° C. To kemiske reaktioner på den producerer samtidig formaldehyd: denne reaktion er vist. ovenstående og dehydrogeneringsreaktion :

I princippet kan formaldehyd fremstilles ved at oxidere metan, men denne vej er ikke kommercielt levedygtig, fordi methanol lettere oxideres end methan.

Betydelige mængder CH 3 OH anvendes i maling- og lakindustrien til fremstilling af opløsningsmidler ved fremstilling af lakker. Derudover bruges det (i begrænset omfang på grund af hygroskopicitet og eksfoliering) som et additiv til flydende brændstoffer til forbrændingsmotorer.

På grund af det høje oktantal , som gør det muligt at øge kompressionsforholdet op til 16 , hvilket øger motorens specifikke effekt; methanol bruges til at brænde racermotorcykler og biler. Methanol brænder i luften, og når det oxideres, dannes kuldioxid og vand :

I mange lande bruges methanol som et denaturerende tilsætningsstof til ethanol ved fremstilling af parfume .

I Rusland er brugen af ​​methanol i forbrugerprodukter begrænset på grund af dets toksicitet.

I Rusland er brugen af ​​methylalkohol i bilplejeprodukter begrænset, såvel som salget til offentligheden af ​​disse produkter, der indeholder methanol [40] .

Anvendes i brændselsceller . Driften af ​​brændselsceller er baseret på oxidationsreaktionen af ​​methanol på en katalysator til kuldioxid . Vand frigives ved katoden. Protoner (H + ) passerer gennem protonudvekslingsmembranen til katoden, hvor de reagerer med ilt og danner vand. Elektronerne passerer gennem det eksterne kredsløb fra anoden til katoden og leverer energi til den eksterne belastning.

Reaktioner:

ved anoden

Ved katoden

Fælles for brændselscelle:

En vigtig forbruger af methanol er den industrielle syntese af eddikesyre ved katalytisk carbonylering med carbonmonoxid ( Monsanto - processen ) [41] , som sker ifølge den formelle ligning:

Som katalysator i processen anvendes rhodiumsalte i kombination med iodid, der in situ danner det katalytiske kompleks [Rh(CO)2I2 ] - . Et vigtigt træk ved metoden er dens høje hastighed, samt høje selektivitet (99% for methanol og 90% for CO).

At opnå myresyre ved oxidation af methanol:

At opnå dimethylether ved dehydrering af methanol ved 300–400 °C og 2–3 MPa i nærvær af heterogene katalysatorer  - aluminosilicater  - graden af ​​omdannelse af methanol til dimethylether - 60% eller zeolitter  - processens selektivitet er tæt på 100 %. Dimethylether (C 2 H 6 O) er et miljøvenligt brændstof uden svovlindhold , indholdet af nitrogenoxider i udstødningsgasser er 90 % mindre end i benzin . Cetantallet for dimethyldiesel er mere end 55, mens den klassiske olie har 38-53 .

Methyl-tert-butylether opnås ved at omsætte methanol med isobutylen i nærværelse af sure katalysatorer (for eksempel ionbytterharpikser ):

Methyl-tert-butylether (C 5 H 12 O) bruges som et additiv til motorbrændstoffer , der øger oktantallet i benzin ( anti-banke ). Det maksimale lovlige indhold af MTBE i EU- benzin er 15 %, i Polen er det 5 %. I Rusland, i den gennemsnitlige sammensætning af benzin, er indholdet af MTBE op til 12% for AI92 og op til 15% for AI95, AI98.

Et særskilt område er brugen af ​​methanol til transesterificering af fedtstoffer i produktionen af ​​biodiesel [42] . For at opnå biodiesel interesterificeres vegetabilsk olie med methanol ved en temperatur på 60°C og normalt tryk ca. som følger: 1 ton olie + 200 kg methanol + kalium- eller natriumhydroxid .

Methanol til benzin

Methanol til benzin, eller Methanol-to-Gasoline for kort MTG, er en kemisk proces til fremstilling af benzin ud fra methanol.

Processen er nyttig til fremstilling af benzin fra naturgas eller kul i stedet for olie. Processen blev udviklet i 1970'erne af Mobil (nu ExxonMobil ) [43] . Kul eller naturgas omdannes først til syngas og derefter til methanol. Methanolen dehydreres derefter til dimethylether (DME). Dimethyletheren dehydreres derefter yderligere på en katalysator. Den kemiske reaktion forløber som følger:

Graden af ​​omdannelse af methanol til kulbrinter med fem eller flere kulstofatomer er 80 % [44] . Katalysatoren er sædvanligvis en zeolit , såsom ZSM-5 . ZSM-5 mister sin aktivitet på grund af kulstofakkumulering. Katalysatoren skal derefter regenereres ved at brænde kulstoffet af ved 500 ° C. Antallet af mulige regenereringer er begrænset, og til sidst skal katalysatoren udskiftes.

Fra 1.000 tons methanol vil processen producere 387 tons benzin, 46 tons flydende gas, 7 tons brændselsgas og 560 tons vand, som genanvendes som procesvand.

Homologering af methanol

Homologisering , det vil sige omdannelsen af ​​en organisk forbindelse til dens homolog ved at indføre en eller flere methylengrupper, blev først udført for alkoholer i 1940 - ethanol  blev syntetiseret katalytisk under påvirkning af højt tryk på basis af methanol [36] :

Homologeringsreaktionen ligner i sin mekanisme hydroformylering af alkener, og på nuværende tidspunkt er det muligt ved hjælp af modificerede kobolt- og rutheniumkatalysatorer og tilsætning af iodidioner som promotorer at opnå 90 % udbytte i form af ethanol [36 ] .

Den oprindelige methanol opnås også fra kulilte (katalysatorer baseret på kobber- og zinkoxider, tryk 5-10 MPa, temperatur 250 °C) [36] , så det generelle skema er som følger:

Biprodukterne fra reaktionen i tilfælde af ethanolsyntese ville være acetaldehyd , ethylen og diethylether .

I 1940 blev reaktionen mellem methanol og syntesegas katalyseret af koboltoxid ved et tryk på 600 atm for første gang udført med dannelsen af ​​ethanol som hovedprodukt ... Efterfølgende vakte denne reaktion, kaldet homologering, stor interesse blandt kemikere. Dens tiltrækningskraft er forbundet med muligheden for at opnå ethylen fra kulråmaterialer.Anvendelsen af ​​cobaltcarbonyl Co2(CO)8 som katalysatorer gjorde det muligt at sænke trykket til 250 atm, mens graden af ​​methanolomdannelse var 70 %, og den hovedproduktet, ethanol , blev dannet med en selektivitet på 40%. Efterfølgende blev der foreslået mere selektive katalysatorer baseret på kobolt- og rutheniumforbindelser med tilsætning af phosphinligander, og det viste sig, at reaktionen kan accelereres ved at indføre promotorer - jodidioner. På nuværende tidspunkt er der opnået en selektivitet på 90 % for ethanol. Selvom mekanismen for homologering ikke er blevet fuldt etableret, kan det anses for, at den er tæt på mekanismen for methanolcarbonylering [36] .

Biomethanol

Industriel opdræt af marint planteplankton anses for at være et af de mest lovende områder inden for biobrændstofproduktion [45] .

I begyndelsen af ​​80'erne udviklede en række europæiske lande i fællesskab et projekt med fokus på skabelsen af ​​industrielle systemer ved hjælp af kystørkenregioner . Gennemførelsen af ​​dette projekt blev forhindret af det globale fald i oliepriserne .

Den primære produktion af biomasse udføres ved at dyrke planteplankton i kunstige reservoirer skabt ved kysten.

Sekundære processer er methanfermentering af biomasse og efterfølgende hydroxylering af metan til methanol.

De vigtigste grunde til at bruge mikroskopiske alger er som følger:

  • høj produktivitet af fytoplankton (op til 100 t/ha pr. år);
  • hverken frugtbar jord eller ferskvand bruges i produktionen;
  • processen konkurrerer ikke med landbrugsproduktionen;
  • processens energieffektivitet når 14 joule på metanproduktionsstadiet og 7 joule på stadiet af methanolproduktion;

Med hensyn til at opnå energi har dette biosystem betydelige økonomiske fordele sammenlignet med andre metoder til konvertering af solenergi .

Methanol som brændstof

Det volumetriske og masseenergiforbrug ( forbrændingsvarme) af methanol ( specifik forbrændingsvarme = 22,7 MJ/kg) er 40-50 % mindre end benzin , men varmeafgivelsen fra alkohol-luft og benzin luft-brændstofblandinger under deres forbrændingen i motoren afviger lidt af denne grund, at den høje værdi af fordampningsvarmen af ​​methanol hjælper med at forbedre fyldningen af ​​motorcylindrene og reducere dens varmespænding, hvilket fører til en stigning i fuldstændigheden af ​​forbrændingen af ​​alkohol-luften blanding. Som et resultat stiger motoreffekten med 7-9% og drejningsmomentet med 10-15%. Racerbilsmotorer , der kører på methanol med et højere oktantal end benzin, har kompressionsforhold på over 15:1 [46] [47], mens konventionelle gnisttændings -ICE'er typisk ikke har benzinkompressionsforhold for blyfri Methanol kan bruges både i klassiske forbrændingsmotorer og i specielle brændselsceller til at generere elektricitet.

Når en klassisk forbrændingsmotor kører på methanol, øges indikatoreffektiviteten sammenlignet med dens drift på benzin. En sådan stigning er forårsaget af et fald i varmetab og kan nå et par procent.

Brændstof Energitæthed Luft-brændstof blanding Specifik energi af luft-brændstofblanding Specifik fordampningsvarme Oktantal (RON) Oktantal (MON)
Benzin 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
ethanol 19,6 MJ/l 9,0 3,0 MJ/kg luft 0,92 MJ/kg 132 89
methanol 16 MJ/l 6.4 3,1 MJ/kg luft 1,2 MJ/kg 156 92
Fejl
  • Methanol forgifter aluminium . Problematisk er brugen af ​​aluminiumskarburatorer og indsprøjtningssystemer til at levere brændstof til forbrændingsmotorer . Dette gælder hovedsageligt for rå methanol, der indeholder betydelige mængder myresyre og formaldehyd-urenheder. Teknisk rent methanolholdigt vand begynder at reagere med aluminium ved temperaturer over 50 °C, og reagerer slet ikke med almindeligt kulstofstål.
  • Hydrofilicitet . Methanol suger vand ind , hvilket forårsager adskillelse af benzin-methanolbrændstofblandinger.
  • Methanol forbedrer ligesom ethanol plastdampgennemstrømningen for nogle plasttyper (f.eks. tæt polyethylen ). Denne egenskab ved methanol øger risikoen for at øge emissionen af ​​flygtige organiske stoffer , hvilket kan føre til et fald i ozonkoncentrationen og en stigning i solstrålingen .
  • Reduceret flygtighed i koldt vejr: motorer, der kører på ren methanol, kan have problemer med at starte ved temperaturer under +10°C og har øget brændstofforbrug, indtil driftstemperaturen er nået. Dette problem løses dog let ved at tilsætte 10-25% benzin til methanol.

Lave niveauer af methanol-urenheder kan bruges i eksisterende køretøjsbrændstoffer ved at bruge de korrekte korrosionsinhibitorer. T.n. Det europæiske brændstofkvalitetsdirektiv tillader brug af op til 3 % methanol med en tilsvarende mængde additiver i benzin, der sælges i Europa. I dag bruger Kina mere end 1.000 millioner gallons methanol om året som køretøjsbrændstof i lavniveaublandinger, der bruges i eksisterende køretøjer, såvel som højniveaublandinger i køretøjer designet til at bruge methanol som brændstof.

Udover brugen af ​​methanol som et alternativ til benzin , findes der en teknologi til at bruge methanol til at skabe en kulslam baseret på det, som i USA har det kommercielle navn " metacol " (metakul [49] ). Sådant brændstof tilbydes som et alternativ til brændselsolie , som er meget udbredt til opvarmning af bygninger ( fyrbrændselsolie ). En sådan suspension , i modsætning til vand -kulstofbrændstof, kræver ikke specielle kedler og har en højere energiintensitet. Ud fra et miljøsynspunkt har sådanne brændstoffer et mindre " carbon footprint " end traditionelle syntetiske brændstoffer, der stammer fra kul ved hjælp af processer, hvor en del af kullet afbrændes under produktionen af ​​flydende brændstoffer [50] .

Brug som fly- og raketbrændstof

Under Anden Verdenskrig brugte Tyskland methanol som brændstof og brændstoftilsætningsstoffer til Luftwaffes behov . Boostsystemet i MW 50 -flystempelmotoren var en blanding af 50 % vand og 50 % methanol, der blev sprøjtet ind i flymotorernes supercharger, hovedsageligt på grund af dens anti-banke-effekt, hvilket gjorde det muligt at skabe mere tryk i cylindrene. Dens bivirkning var den interne køling af motoren.

Effekten af ​​at bruge MW 50 var signifikant. Blot at tænde for systemet gjorde det muligt for motoren at suge mere luft ind, takket være den kølende effekt, og derved øge ydelsen med omkring 100 hk. Med. til BMW 801 og DB 605 motorer . Ud over dette tillod MW-50 kompressoren at fungere ved højere hastigheder og tryk, hvilket forårsagede en kombineret stigning i motoreffekt op til 500 hk. Med. (til Junkers Yumo 211 motorer ).

Den tyske Me-163 jager-interceptor fra Anden Verdenskrig havde en flydende drivmiddel raketmotor, som blev fodret med 80% hydrogenperoxid og en flydende katalysator (kaliumpermanganatopløsning eller en blanding af methanol, hydrazinhydrat og vand). I forbrændingskammeret nedbrydes brintoverilte med dannelsen af ​​et stort volumen af ​​overophedet gas-dampblanding, hvilket skaber en kraftig strålekraft.

Se også

Noter

  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-ændringsdefinitioner
  2. ↑ Information på det engelske CDC-websted . Hentet 11. marts 2021. Arkiveret fra originalen 23. april 2009.
  3. ↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0397.html
  4. ↑ METHANOL (CAS Reg. No. 67-56-1), MIDDELIGE AKUTTE EKSPONERINGSRETNINGSLINJER (AEGLs) // EPA, 2005: "Lugt: Alkoholisk lugt; skarp lugt, når det er råt; stikkende"
  5. ↑ 1 2 3 4 Rosengart, Egorov, Berezhnoy, 1981 .
  6. ↑ http://www.epa.gov/chemfact/s_methan.txt Arkiveret 13. april 2015 på Wayback Machine B. Akut toksicitet 2. Dyr - Oral LD50
  7. ↑ 1 2 Vale A. Methanol  (ubestemt)  // Medicin. - 2007. - T. 35 , nr. 12 . - S. 633-634 . - doi : 10.1016/j.mpmed.2007.09.014 .
  8. ↑ Oversigt over methanolforgiftning . Antizol. Arkiveret fra originalen den 5. oktober 2011.
  9. ↑ http://www.epa.gov/chemfact/s_methan.txt Arkiveret 13. april 2015 på Wayback Machine "Mennesker - Indtagelse af 80 til 150 ml methanol er normalt dødelig for mennesker (HSDB 1994)."
  10. ↑ Methanol (CASRN 67-56-1) . Hentet 29. juli 2015. Arkiveret fra originalen 5. december 2012.
  11. ↑ (Rospotrebnadzor) . nr. 1269. Methanol (methylalkohol) // GN 2.2.5.3532-18 "Maksimal tilladte koncentrationer (MPC) af skadelige stoffer i luften i arbejdsområdet" / godkendt af A.Yu. Popova . - Moskva, 2018. - S. 90. - 170 s. - (Sanitære regler). Arkiveret 12. juni 2020 på Wayback Machine
  12. ↑ GOST 9805-84 "Isopropylalkohol. Specifikationer".
  13. ↑ Nordoc.ru - GN 2.1.6.695-98. Maksimalt tilladte koncentrationer (MPC) af forurenende stoffer i den atmosfæriske luft i befolkede områder (utilgængelig forbindelse) . Dato for adgang: 24. januar 2012. Arkiveret fra originalen den 17. maj 2012. 
  14. ↑ May J. Lugttærskler for opløsningsmidler til vurdering af opløsningsmiddellugte i luften  (tysk)  // Staub, Reinhaltung der Luft. - Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1966. - Bd. 26 . — S. 385–389 . — ISSN 0039-0771 . Citeret i: Office of Air Quality Planning and Standards. Referencevejledning til lugtgrænser for farlige luftforurenende stoffer, der er opført i ændringerne til Clean Air Act af  1990 . - Research Triangle Park, North Carolina: United States Environmental Protection Agency, 1992. - S. 2.22 (54). - 89 sider. - (EPA600/R-92/047). Arkiveret 21. oktober 2021 på Wayback Machine
  15. ↑ 1 2 Akutte forgiftninger Arkiveret 28. marts 2007 på Wayback Machine // Elektronisk referencevejledning til akutlægen
  16. ↑ Pattedyralkoholdehydrogenase - et objekt for molekylær medicin Arkiveret 18. oktober 2011. // Fremskridt i biologisk kemi. 2003. V. 43. S. 3-18
  17. ↑ Ferri Fred F. Ferri's Clinical Advisor 2017: 5 bøger i  1 . - Elsevier Health Sciences , 2016. - S. 794. - ISBN 9780323448383 .
  18. ↑ Os esquecidos do metílico  (galisk.)  (utilgængeligt link) . Galicia Hoxe. Hentet 23. juni 2015. Arkiveret fra originalen 3. marts 2016.
  19. ↑ Vuelve el caso del alcohol adulterado  (spansk) . La Voz de Vigo. Hentet 20. december 2016. Arkiveret fra originalen 27. juli 2020.
  20. ↑ Dødsfald fra ulovlig spiritus stiger til 308 i det sydlige Indien  //  The New York Times. - 1981. - 10. juli. — S. 3 . Arkiveret fra originalen den 21. juli 2022.
  21. ↑ Hanumantharaya CH . The Big Hooch Tragedy , Talk Magazine (14. december 2012). Arkiveret fra originalen den 4. januar 2015. Hentet 20. december 2016.
  22. ↑ Roberto Suro . Italien handler for at afslutte salget af methanol-plettet vin  (9. april 1986). Arkiveret fra originalen den 3. juli 2017. Hentet 20. december 2016.
  23. ↑ Rupert Millar. Italiensk methanol-skandale . thedrinksbusiness.com (17. august 2011). Dato for adgang: 20. december 2016. Arkiveret fra originalen 8. juli 2017.
  24. ↑ 122 salvadoreños mueren tras ingerir aguardiente adulterado con metanol  (spansk) . El País (13. oktober 2000). Hentet 20. december 2016. Arkiveret fra originalen 16. august 2016.
  25. ↑ 10 días sin alcohol -- Ley seca en El Salvador  (spansk) . La Nacion (13. oktober 2000). Hentet 20. december 2016. Arkiveret fra originalen 20. december 2016.
  26. ↑ Licor "Trueno" uden indhold af methanol, revela Fiscalía  (spansk) . El Diario de Hoy (21. august 2001). Dato for adgang: 20. december 2016. Arkiveret fra originalen 7. august 2016.
  27. ↑ I Tjekkiet bliver historien om masseforgiftning med forfalsket alkohol undersøgt . Hentet 27. september 2012. Arkiveret fra originalen 15. november 2012.
  28. ↑ Den sidste patient fra dem, der blev forgiftet af "Hawthorn" gik i bedring . RIA Novosti (13. januar 2017). Dato for adgang: 29. januar 2017. Arkiveret fra originalen 2. februar 2017.
  29. ↑ Arkiveret kopi . Hentet 28. marts 2020. Arkiveret fra originalen 28. marts 2020.
  30. ↑ Antallet af ofre for methanolforgiftning i Orenburg-regionen er steget til 35 . Interfax.ru . Hentet 16. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 16. oktober 2021.
  31. ↑ Beboere i tre byer i Ural døde af methanolforgiftning Arkivkopi dateret 17. oktober 2021 på Wayback Machine // Regnum , 17. oktober 2021
  32. ↑ 1 2 Massiv methanolforgiftning kan forebygges med tilsætningsstoffer. Hvorfor bliver dette ikke gjort? . - "En uge senere dukkede nyheder op om forgiftningen i Sverdlovsk-regionen: efter at have drukket vodka med methanol døde 24 mennesker." Hentet 29. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 29. oktober 2021.
  33. ↑ P. Carrer. Kursus i organisk kemi, 1960. S. 117.
  34. ↑ Yuri L. Dorokhov, Gleb I. Kiryanov, Vyacheslav S. Kosorukov, Ekaterina V. Sheshukova, Tatiana V. Komarova. Methanol i kosten regulerer menneskelig genaktivitet  // PLOS One  . - Public Library of Science , 2014-07-17. — Bd. 9 , iss. 7 . — P. e102837 . — ISSN 1932-6203 . - doi : 10.1371/journal.pone.0102837 . Arkiveret fra originalen den 15. februar 2022.
  35. ↑ M.M. Karavaev, V.E. Leonov, I.G. Popov, E.T. Shepelev. Syntetisk methanol teknologi. - Moskva: Kemi, 1984. - 239 s.
  36. ↑ 1 2 3 4 5 E.A. Karakhanov. SYNTESEGAS SOM ET ALTERNATIV TIL OLIE. Del II. Methanol og synteser baseret på det // Soros Educational Journal. - 1997. - Nr. 12. - S. 65-69.
  37. ↑ Yurieva T.M. et al. Mekanismer til hydrogenering af acetone til isopropanol og af carbonoxider til methanol over kobberholdige oxidkatalysatorer // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. - 1996. - Bd. 113, nr. 3. - S. 455-468.
  38. ↑ A.K. Manovyan. Teknologi til behandling af naturlige energibærere. - Moskva: Kemi, 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 fra overlægen i Den Russiske Føderation af 07/11/2007 N 47
  41. ↑ Fremskridt i organometallisk kemi . Hentet 17. november 2019. Arkiveret fra originalen 17. september 2014.
  42. ↑ Biodiesel (utilgængeligt link) . Russisk National Biobrændstofforening. Hentet 12. september 2010. Arkiveret fra originalen 21. august 2010. 
  43. ↑ DKRW vælger ExxonMobils Methanol-to-Gasoline (MTG) teknologi til kul-til-væske-projekt . Grøn Gas Kongres (17. december 2007). Hentet 14. juni 2019. Arkiveret fra originalen 21. maj 2018.
  44. ↑ PRODUKTIONEN AF METHANOL OG BENZIN . New Zealand Institute of Chemistry. Hentet 14. juni 2019. Arkiveret fra originalen 27. januar 2018.
  45. ↑ Waganer K. Marikultur på land . - Biomasse, 1981
  46. ↑ Ethanol og energiuafhængighed Arkiveret 9. januar 2015 på Wayback Machine  - Journey to Energy Independence
  47. ↑ Pierre Duret. Ny generation af motorforbrændingsprocesser til fremtiden? / 2002
  48. ↑ Internal Combustion Engines, Edward F. Obert, 1973
  49. ↑ Energy Citations Database (ECD) - Dokument #6329346 . Hentet 10. december 2009. Arkiveret fra originalen 12. januar 2012.
  50. ↑ Methanol vil redde menneskeheden fra overophedning Arkivkopi af 24. oktober 2021 på Wayback Machine // NG, 10/11/2021

Litteratur

Links

 Alkoholer
(0°)methanol
Primære alkoholer (1°) ethanol Propanol n -butanol Isobutanol Amyl alkohol Hexanol Heptanol Fedt alkoholer Oktanol (C8) Nonanol (C9) Decanol (C10) Undecanol (C11) Dodecanol (C12) Tetradecanol (C14) Cetylalkohol (C16)
Sekundære alkoholer (2°)
Tertiære alkoholer (3°)
  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier