CC BY
45ХИМИЧЕСКИЕ НАУКИ
ИЗУЧЕНИЕ МЕТОДОВ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ВЫСОКООКТАНОВЫХ
БЕНЗИНОВ Муродова Ю.М.1, Муродов М.Н.2, Тиллоев Л.И.3, Сатторов М.О.4
1Муродова Юлдуз Маликжон кизи - студент;
Муродов Маликжон Негмуродович - доцент, кандидат технических наук;
3Тиллоев Лочин Исматиллоевич - преподаватель;
4Сатторов Мирвохид Олимович - старший преподаватель, факультет технологии нефти и газа, Бухарский инженерно-технологический институт, г. Бухара, Республика Узбекистан
Аннотация: в статье изучены методы получения метанола для производства высокооктановых бензинов, топлива для электростанций, как сырья для синтеза белка и т.д. Ключевые слова: синтез-газ, метанол, эфир, топливо, катализатор, монооксид.
Метанол, один из основных продуктов многотоннажной химии, широко используется для получения множества ценных химических веществ: формальдегида, сложных эфиров, аминов, растворителей, уксусной кислоты. Мировое производство метанола превышает 20 млн. т в год, и спрос на него постоянно растет, что связано с наметившейся тенденцией использовать метанол в новых областях, например для получения высокооктановых бензинов, топлива для электростанций, как сырья для синтеза белка и т.д. [1].
С этапами изучения химии метанола связаны имена величайших химиков. Впервые метанол был обнаружен еще в середине XVII века Робертом Бойлем при изучении продуктов перегонки дерева, однако в чистом виде метиловый спирт, или древесный, получаемый этим способом, был выделен только через 200 лет: тогда впервые удалось очистить его от примесей сопутствующих веществ,
4
прежде всего уксусной кислоты и ацетона. В 1857 году Марселен Бертло получил метанол омылением хлористого метила. Процесс сухой перегонки древесины долгое время оставался, пожалуй, единственным способом производства метанола. Сейчас он полностью вытеснен каталитическим синтезом из оксида углерода и водорода. Получение метанола из синтез - газа впервые было осуществлено в Германии в 1923 году фирмой BASF.Процесс проводился под давлением 100-300 атм. на оксидных цинк-хромовых катализаторах (7пО-Сг2О3) в интервале температур 320-4000С, производительность первой промышленной установки доходила до 20 т/сутки. Интересно, что в 1927 году в США был реализован промышленный синтез метанола, основанный не только на монооксиде, но и на диоксиде углерода. В настоящее время в результате развития и усовершенствования процесса получения метанола из синтез - газа используются реакторы большой мощности с производительностью до 2000 т метанола в сутки. Разработаны более активные катализаторы на основе оксидов цинка и меди, которые позволили смягчить условия синтеза -снизить давление до 50-100 атм., а температуру - до 2500С[2].
Суммарная реакция образования метанола:
СО + 2Н2 ^ СН3ОН
является сильно экзотермичной. Поскольку реакция протекает с уменьшением объема, повышение давления способствует увеличению конверсии синтез - газа.
Было предложено несколько механизмов образования метанола. Один из них предполагает ряд последовательных стадий гидрирования хемосорбированного на катализаторе монооксида углерода, при этом образуются промежуточные поверхностные соединения:
Рис. 1. Первый механизм образования метанола
Второй механизм предполагает образование поверхностного гидрида, внедрение монооксида углерода в связь металл-водород с образованием поверхностного формильного производного, дальнейшее гидрирование которого приводит к образованию гидроксиметиленового производного, аналогичного приведенному в предыдущей схеме:
Рис. 2. Второй механизм образования метанола
Согласно третьему механизму, СО внедряется в поверхностный гидроксил, при этом образуются
промежуточные соединения, связанные с поверхностью
катализатора через кислородный мостик. Последующее
гидрирование образующегося формата и дегидратация приводят к метанолу:
Рис. 3. Третий механизм образования метанола
Следует отметить еще один экспериментально обоснованный механизм синтеза, согласно которому метанол образуется при восстановлении диоксида углерода. Монооксид углерода является лишь источником CO2:
га + H2O = га2+ ^ га2+ зн2= cнз0н + н2o
Как и во многих других случаях, однозначное установление истинных механизмов химических реакций представляет значительную трудность, и до сих пор в синтезе метанола имеются неразгаданные моменты.
Список литературы
1. Лапидус А.Л. Газохимия. М. ЦентрЛитНефтеГаз, 2008. 357 с.
2. Шарипов К.К., Аслонов Ш.К. Физико-химические характеристики автомобильного бензина Аи-80. Журнал «Научный аспект». № 4, 2017. Том 1. С. 152-154.
