Hvordan er metanol gjort på industriell skala?

 

Introduksjon

Det enkleste elementet i en klasse av organiske forbindelser som kalles 'alkoholer', metanol (CH4O), brukes i stor grad som en byggestein i organisk kjemi og til og med som drivstoff eller et løsningsmiddel. Giftig til det menneskelige nervesystemet i store mengder, er metanol produsert i industriell skala ved å føre karbonmonoksid (CO) og hydrogengass (H2) over en katalysator under høyt trykk og temperatur.

Steammetanreformering (SMR)

Naturgass er en blanding av flyktige fossile brenselforbindelser, som vanligvis dannes i lommer over overflaten av underjordiske petroleumsreserver eller kullsenger. Metan (CH4) omfatter imidlertid ca. 92 prosent av denne blandingen. Når CH4 er kombinert med damp (H2O) oppvarmet til 850 grader C, legges under 15 atmosfærer av trykk og føres gjennom en nikkelkatalysator, produseres syngas (en blanding av karbonmonoksid (CO) og hydrogengass (H2)). < h2> Likestilling Fordi karbonmonoksid er et meget reaktivt molekyl, vil det reagere med vannmolekyler, og produsere karbondioksid og hydrogen. Nettoresultatet er en kjemisk likevekt av CO2, CO, H20 og H2.

Vann-gass-skiftreaksjon

På molekylær nivå dannes metanol når et karbonmonoksydmolekyl reagerer med 2 hydrogengassmolekyler. For å oppnå dette forholdet 2: 1 pumpes ekstra karbondioksid inn i den gassformige blanding. Dette fører til at likevekten kompenseres ved å skifte til høyre, noe som reduserer forholdet mellom H2 og CO fra 3: 1 ned til 2: 1.

Samtidig økes temperaturen og trykket til henholdsvis 250 grader C og 100 atm. Når disse betingelsene er nådd, blir blandingen eksponert for en katalysator fremstilt av en legering av kobber, sinkoksid og aluminiumoksyd, hvilket forårsaker at CO og H2 reagerer og permanent danner CH3OH (dvs. metanol).

For å rense metanolen blir reaktor-gassblandingen avkjølt til 50 grader C, hvilket får dampen til å kondensere til vann. I mellomtiden får gassformet metanol strømme opp i et annet kammer hvor det trykkes og injiseres i gassktanker for frakt.