Hvordan er Metanol gjort på industriell skala?

Introduksjon

Den enkleste element i en klasse av organiske forbindelser som kalles "alkoholer", metanol (CH4O) er mye brukt som en byggesten i organisk kjemi, og av og til som brensel eller et oppløsningsmiddel. Giftig for den menneskelige nervesystem i store mengder, er metanol fremstilt i industriell målestokk ved å føre karbonmonoksid (CO) og hydrogengass (H2) over en katalysator under høyt trykk og temperatur.

Steam metan reforming (SMR)

Naturgass er en blanding av flyktige fossilt brensel-forbindelser, vanligvis dannes i lommer over overflaten av underjordiske petroleumsreserver eller kull-lag. Imidlertid metan (CH4) omfatter omtrent 92 prosent av denne blanding. Når CH4 kombineres med damp (H2O) ble oppvarmet til 850 ° C, satt under 15 atmosfærers trykk og ført gjennom en nikkelkatalysator, blir syntesegass (en blanding av karbonmonoksyd (CO) og hydrogengass (H2)) fremstilt.

Equilibrium

Fordi karbonmonoksyd er et meget reaktivt molekyl, vil det reagere med vannmolekyler så vel som produserer karbondioksyd og hydrogen. Nettoresultatet er en kjemisk likevekt av CO2, CO, H20 og H2.

Vann-gass skiftreaksjon

På molekylært nivå, metanol dannes når karbonmonoksid molekyl reagerer med to hydrogengassmolekyler. For å oppnå dette forholdet 2: 1, blir ekstra karbondioksid som pumpes inn i gassblandingen. Dette fører til at likevekten til å kompensere ved å skifte til høyre, noe som senker forholdet mellom H2 til CO fra 3: 1 ned til 2: 1.

Samtidig blir temperaturen og trykket øket til 250 ° C og 100 atm, respektivt. Når disse betingelser er nådd, blir blandingen utsatt for en katalysator fremstilt av en legering av kobber, sinkoksid og aluminiumoksid, slik at CO og H2 for å reagere og danne permanent CH3OH (dvs. metanol).

For å rense metanolen blir reaktoren gassblandingen avkjølt til 50 ° C, noe som fører dampen til å kondensere i vann. Samtidig er gassformet metanol tillates å flyte opp i et annet kammer hvor det er trykksatt og injisert inn i gasstanker for frakt.