ТЕГИ
Метанол М-450 строительствo производства проект Щекиноазота
Щекиноазот проект строительствo производства метанола М-450
В 2007 году компания «Щекиноазот» приступила к реализации самого крупного проекта стратегической программы развития предприятия – строительству нового производства метанола М-450. Партнером щекинских химиков стала датская компания HALDOR TOPSOE, обладатель одной из лучших в мире технологий производства данного продукта. Пуск в промышленную эксплуатацию установки мощностью 450 тыс. тонн позволит не только значительно увеличить объемы производства метанола, повысить его рентабельность, но и серьезно сократить себестоимость продукции, снизив расходные нормы сырья и энергоресурсов. Новое производство метанола на щекинском «Азоте» станет самым современным в Российской Федерации.
В нашей стране такое крупномасштабное производство строится впервые за последние тридцать лет. До этого новые по оснащенности производства были построены за Уралом около трех десятков лет назад, в Томске и Губахе, Пермской области. С тех пор «с нуля» производства в стране не строились, лишь проводились модернизация, совершенствование действующих мощностей. Реактор синтеза метанола прибыл на промышленную площадку «Щекиноазот» без опозданий. Здесь его уже ждали, ведь строительство нового производства шло полным ходом. — Уникальное крупногабаритное оборудование, применяющееся на М-450, при его доставке, разгрузке и монтаже потребовало от подрядчиков высокого профессионализма и соответствующей техники, — рассказывает заместитель генерального директора ОАО «Щекиноазот» Олег Макаров. — Вес реактора синтеза, незагруженного катализаторами и средами, составляет 258 тонн. Общая грузоподъемность двух кранов, использовавшихся при разгрузке на площадке, составила около 900 тонн.
Более семисот тонн составила грузоподъемность двух кранов, применявшихся при монтаже. В России это был первый опыт перевозки такого крупнотоннажного оборудования, не подлежащего транспортировке по частям. Агрегат по выпуску метанола, который возводит «Щекиноазот», уникален тем, что каждый год добавляется некое ноу-хау в технологию. Себестоимость продукции понижается в связи с применением более экономичных материалов, более современных катализаторов. Агрегат совершенствуется в процессе своего создания, и соответственно, станет выпускать продукцию лучшего качества, в соответствии с мировыми и российскими параметрами и с меньшими расходными нормами сырья, материалов, энергоресурсов
Метанол М-450 уникален
М-450 уникален еще и тем, что затраты на выпуск метанола электроэнергии, тепла и природного газа – на уровне теоретических, идеальных для химических реакций, идущих при конверсии природного газа и при синтезе метанола. Потери, безусловно, есть, обусловленные физикой процессов, но они невелики. Стройка ведется параллельно с проектированием, что позволяет значительно сократить сроки реализации проекта. В четвертом квартале текущего года планируется завершить основной монтаж оборудования. Вместо обычных 6-8 лет строительство займет максимум 4 года. Строительно-монтажные работы на площадке «Щекиноазота» ведет генеральный подрядчик ВНЗМ – «Востокнефтезаводмонтаж» – фирма из Уфы, Башкирия. Компания известна в своей отрасли как один из лучших специалистов по монтажу нефтехимического и химического оборудования. За плечами у них более чем тридцатилетний опыт строительства в Башкирии, в Сибири, по всей стране, серьезная ресурсная база, квалифицированный персонал.
С завершением строительства нового метанола не закончится модернизация на предприятии. Впереди – новые проекты. Однако именно метанол М-450 даст «Щекиноазоту» серьезные конкурентные преимущества и позволит встать в один ряд с ведущими предприятиями отрасли не только в России, но и зарубежом.
— Перспективы очень серьезные, потому что сейчас тот ценовой тренд, который объявлен правительством Российской Федерации на газ и энергетику, говорит о жестких, тяжелых условиях для всех старых производств, — уверен президент ОАО «Щекиноазот» Борис Сокол. — Новые, высокоэффективные, энергоэффективные мощности – единственный шанс на выживание для предприятия. Для компании «Щекиноазот» строительство данного производства – крайне важно, так как даст возможность резко сократить потребление электроэнергии и газа, выпускать конкурентоспособную продукцию. Метанол станет сырьем для новых производств с высокой добавленной стоимостью, которые будут построены на этой же площадке. Считаю, что данный проект достаточно важен для Тульской области. Сумма инвестиций в М-450 – более 150 млн. евро, это крупный проект, по которому здесь будет построен самый современный, высокоэффективный завод в России.
Гидроксид метила — метанол метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат
Метанол (метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) — CH3OH, простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость. Метанол — это первый представитель гомологического ряда одноатомных спиртов.
С воздухом образует взрывоопасные смеси (температура вспышки 11 °C). Метанол смешивается в любых соотношениях с водой и большинством органических растворителей.
Получение
До 1960-х годов метанол синтезировали только на цинкхромовом катализаторе при температуре 300—400 °C и давлении 25—40 МПа (= 250—400 Бар = 254,9—407,9 кгс/см²). Впоследствии распространение получил синтез метанола на медьсодержащих катализаторах (медьцинкалюмохромовом, медь-цинкалюминиевом или др.) при 200—300 °C и давлении 4—15 МПа (= 40—150 Бар = 40,79—153 кгс/см²).
Современный промышленный метод получения — каталитический синтез из оксида углерода(II) (CO) и водорода (2H2) при следующих условиях:
- температура — 250 °C,
- давление — 7МПа (= 70 Бар = 71,38 кгс/см²),
- катализатор — смесь ZnO (оксид цинка) и CuO (оксид меди(II)):
До промышленного освоения каталитического способа получения метанол получали при сухой перегонке дерева (отсюда его название «древесный спирт»). В данное время этот способ имеет второстепенное значение.
Также известны схемы использования с этой целью отходов нефтепереработки, коксующихся углей.
CO2 + 3H2 <--> CH3OH + H2O + 49.53 кДж/моль
H2O + CO <--> CO2 + H2 + 41.2 кДж/моль
Молекулярная формула — CH4O или CH3—OH, а структурная: Methanol structure simple.png В настоящее время метиловый спирт получают синтетическим способом из монооксида углерода и водорода при температуре 300—400 °C и давления 300—500 атм в присутствии катализатора — смеси оксидов цинка, хрома и др. Сырьем для синтеза метанола служит синтез-газ (CO + H2), обогащенный водородом: :CO + 2 H2 → CH3OH[2]
(1) mathrm{CH}_4 + mathrm{H}_2mathrm{O} rightleftharpoons mathrm{CO} + 3 ; mathrm{H}_2 ; Delta H (300 ; mathrm{K}) = 206 ; mathrm{kJ}/mathrm{mol},
(2) mathrm{CO} + mathrm{H}_2mathrm{O} rightleftharpoons mathrm{CO}_2 + mathrm{H}_2 ; Delta H (300 ; mathrm{K}) = -41{,}2 ; mathrm{kJ}/mathrm{mol}.
Производство метанола (в тыс. тон):
Применение
В органической химии метанол используется в качестве растворителя.
Метанол используется в газовой промышленности для борьбы с образованием гидратов (из-за низкой температуры замерзания и хорошей растворимости). В органическом синтезе метанол применяют для выпуска формальдегида и формалина, уксусной кислоты, ряда эфиров (например, МТБЭ и ДМЭ), изопрена и др.
Наибольшее его количество идёт на производство формальдегида, который используется для производства фенолформальдегидных смол. Значительные количества CH3OH используют в лакокрасочной промышленности для изготовления растворителей при производстве лаков. Кроме того, его применяют (ограниченно из-за гигроскопичности и отслаивания) как добавку к жидкому топливу для двигателей внутреннего сгорания. Используется в топливных элементах.
Благодаря высокому октановому числу,что позволяет увеличить степень сжатия до 16 и большей на 20% энергетической мощностью заряда на основе метанола и воздуха,метанол используется для заправки гоночных мотоциклов и автомобилей. Метанол горит в воздушной среде и при его окислении образуется двуокись углерода и вода:
2CH_3OH + 3O_2 to 2CO_2 + 4H_2O
Для получения биодизеля растительное масло переэтерифицируется метанолом при температуре 60 °C и нормальном давлении приблизительно так: 1 т масла + 200 кг метанола + гидроксид калия или натрия.
Во многих странах метанол применяется в качестве денатурирующей добавки к этанолу при производстве парфюмерии. В России использование метанола в потребительских товарах запрещено.
При добыче газа гидраты могут образовываться в стволах скважин, промысловых коммуникациях и магистральных газопроводах. Отлагаясь на стенках труб, гидраты резко уменьшают их пропускную способность. Для борьбы с образованием гидратов на газовых промыслах вводят в скважины и трубопроводы различные ингибиторы (метиловый спирт, гликоли).
Работа топливных элементов основаны на реакции окисления метанола на катализаторе в диоксид углерода. Вода выделяется на катоде. Протоны (H+) проходят через протонообменную мембрану к катоду где они реагируют с кислородом и образуют воду. Электроны проходят через внешнюю цепь от анода к катоду снабжая энергией внешнюю нагрузку.
Реакции:
На аноде CH3OH + H2O → CO2 + 6H+ + 6e-
На катоде 1.5O2 + 6H+ + 6e- → 3H2O
Общая для топливного элемента: CH3OH + 1,5O2 → CO2 + 2H2O
Получение муравьиной кислоты окислением метанола:
Получение диметилового эфира дегидратацией метанола при 300—400 °C и 2-3 МПа в присутствии гетерогенных катализаторов — алюмосиликатов — степень превращения метанола в диметиловый эфир — 60 % или цеолитов — селективность процесса близка к 100 %. Диметиловый эфир (C2H6O) — экологически чистое топливо без содержания серы, содержание оксидов азота в выхлопных газах на 90 % меньше, чем у бензина. Цетановое число диметилового дизеля более 55, при том что у классического нефтяного 38-53.
Метил-трет-бутиловый эфир получается при взаимодействии метанола с изобутиленом в присутствии кислых катализаторов (например, ионообменных смол). Methyl tert-butyl ether synthesis.svg
Метил-трет-бутиловый эфир (C5H12O) применяется в качестве добавки к моторным топливам, повышающей октановое число бензинов (антидетонатор). Максимальное законодательное содержание МТБЭ в бензинах Европейского союза — 15 %, в Польше — 5 %. В России в среднем составе бензинов содержание МТБЭ составляет до 12 % для АИ92 и до 15 % для АИ95, АИ98.
Гомологизация метанола
Гомологизация, то есть превращение органического соединения в свой гомолог путём внедрения одной или нескольких метиленовых групп, для спиртов была впервые осуществлена в 1940 году — на основе метанола каталитическим путём под воздействием высокого давления был синтезирован этанол:
{CH_3OH+CO+2H_2} xrightarrow{Co_2(CO)_8} mathsf{CH_3CH_2OH+H_2O}
Реакция гомологизации по своему механизму близка реакции гидроформилирования алкенов и в настоящее время с помощью модифицированных катализаторов кобальта и рутения и добавления йодид-ионов в качестве промоторов удаётся добиться 90 % выхода по этанолу[3].
Исходный метанол также получают из окиси углерода (катализаторы на основе оксидов меди и цинка, давление 5-10 МПа, температура 250 °C)[3], так что общая схема выглядит следующим образом:
mathsf{C+H_2O}rightarrowmathsf{CO+H_2}rightarrowmathsf{CH_3OH} xrightarrow[- H_2O]{CO + H_2} mathsf{CH_3CH_2OH}
Побочными продуктами реакции в случае синтеза этанола будут ацетальдегид, этилен и диэтиловый эфир.
В 1940 году впервые была осуществлена катализируемая оксидом кобальта при давлении 600 атм реакция метанола с синтез-газом с образованием в качестве основного продукта этанола… Впоследствии эта реакция, названная гомологизацией, вызвала огромный интерес у химиков. Ее привлекательность связана с возможностью получения этилена из угольного сырья Применение в качестве катализаторов карбонила кобальта Со2(СО)8 позволило понизить давление до 250 атм, при этом степень превращения метанола составила 70%, а основной продукт — этанол образовывался с селективностью 40%. …В дальнейшем были предложены более селективные катализаторы на основе соединений кобальта и рутения с добавками фосфиновых лигандов и было установлено, что реакцию можно ускорить с помощью введения промоторов — иодид-ионов. В настоящее время удалось достичь селективности по этанолу 90%. Хотя механизм гомологизации до конца не установлен, можно считать, что он близок к механизму карбонилирования метанола.
Биометанол
Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива.
В начале 80-х рядом европейских стран совместно разрабатывался проект, ориентированный на создание промышленных систем с использованием прибрежных пустынных районов. Осуществлению этого проекта помешало общемировое снижение цен на нефть.
Первичное производство биомассы осуществляется путём культивирования фитопланктона в искусственных водоёмах, создаваемых на морском побережье.
Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола.
Основными доводами в пользу использования микроскопических водорослей являются следующие:
- высокая продуктивность фитопланктона (до 100 т/га в год);
- в производстве не используются ни плодородные почвы, ни пресная вода;
- процесс не конкурирует с сельскохозяйственным производством;
- энергоотдача процесса достигает 14 на стадии получения метана и 7 на стадии получения метанола;
С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.
Заготовка раздела
Этот раздел не завершён.
Вы поможете проекту, исправив и дополнив его.
Метанол в качестве топлива
При применении метанола в качестве топлива следует отметить, что объемная и массовая энергоемкость (теплота сгорания) метанола на 40-50 % меньше, чем бензина, однако при этом теплопроизводительность спиртовоздушных и бензиновых топливовоздушных смесей при их сгорании в двигателе различается незначительно по той причине, что высокое значение теплоты испарения метанола способствует улучшению наполнения цилиндров двигателя и снижению его теплонапряженности, что приводит к повышению полноты сгорания спиртовоздушной смеси. В результате этого рост мощности двигателя повышается на 10-15 %. Двигатели гоночных автомобилей работающих на метаноле с более высоким октановым числом чем бензин имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 10.1:1. Метанол может использоваться как в классических двигателях внутреннего сгорания, так и в специальных топливных элементах для получения электричества.
Недостатки:
- метанол травит алюминий. Проблемным является использование алюминиевых карбюраторов и инжекторных систем подачи топлива в ДВС.
- гидрофильность. Метанол втягивает воду, что является причиной засорения систем подачи топлива в виде желеобразных ядовитых отложений.
- метанол, как и этанол, повышает пропускную способность пластмассовых испарений для некоторых пластмасс (например плотного полиэтилена). Эта особенность метанола повышает риск увеличения эмиссии летучих органических веществ, что может привести к уменьшению концентрации озона и усилению солнечной радиации.
- уменьшенная летучесть при холодной погоде: Моторы, работающие на метаноле могут иметь проблемы с запуском и отличатся повышенным расходом топлива до достижения рабочей температуры.
- метанол может сравнительно быстро попасть в источники питьевой воды и отравить её. Этот сценарий исследован пока недостаточно, но к сожалению существует опыт утечки Метил-трет-бутилового эфира и загрязнения воды.
Низкий уровень примесей метанола может быть использован в топливе существующих транспортных средств с использованием надлежащих ингибиторов коррозии. Т. н. европейская директива качества топлива (European Fuel Quality Directive) позволяет использовать до 3 % метанола с равным количеством присадок в бензине, продаваемoм в Европе. Сегодня в Китае используется более 1000 миллионов галлонов метанола в год в качестве транспортного топлива в смесях низкого уровня, используемых в существующих транспортных средств, а также высоко- уровеневые смеси в транспортных средства, предназначенных для использование метанола в качестве топлива. Помимо применения метанола в качестве альтернативы бензина существует технология применения метанола для создания на его базе угольной суспензии которая в США имеет коммерческое наименование «метакол» . Такое топливо предлагается как альтернатива мазута широко используемого для отопления зданий (Топочный мазут). Такая суспензия в отличие от водоуглеродного топлива не требует специальных котлов и имеет более высокую энергоемкость. С экологической точки зрения такое топливо имеет меньший «углеродный след», чем традиционные варианты синтетического топлива получаемого из угля с использованием процессов где часть угля сжигается во время производства жидкого топлива.
Свойства метанола и его реакции
Метанол — бесцветная жидкость с запахом, напоминающим запах этилового спирта. Температура кипения 66,78° (Renault); 64,8° (Vincent и Delachanal); 65,75-66,25° (Grodzki и Krämer); 65,8-66° (Perkin); 64,96° при 760 мм (Dittmar и Fawsitt); 64,8° при 763 мм ( Шифф). Удельный вес при 0°/0° = 0,8142 ( Копп); при 15°/15° = 0,79726; при 25°/25° = 0,78941 (Perkin); при 64,8°/4° = 0,7476 (Шифф); при 0°/4° = 0,81015; при 15,56°/4° = 0,79589 (Dittmar и Fawsitt). Капиллярная постоянная при температуре кипения a ² =5,107 (Шифф); Критическая температура 241,9° (Шмидт). Упругость пара при 15° = 72,4 мм; при 29,3° = 153,4 мм; при 43° = 292,4 мм; при 53° = 470,3 мм; при 65,4° = 756,6 мм (Д. Коновалов). Теплота горения равна 170,6, теплота образования 61,4 (Штоман, Клебер и Лангбейн).
Метанол смешивается во всех отношениях с водой, этиловым спиртом и эфиром; при смешении с водой происходит сжатие и разогревание. Горит синеватым пламенем. Подобно этиловому спирту — сильный растворитель, вследствие чего во многих случаях может заменять этиловый спирт. В крепких водных растворах метанол, принятый внутрь, ядовит. Безводный метанол, растворяя небольшое количество медного купороса, приобретает голубовато-зеленое окрашивание, поэтому безводным медным купоросом нельзя пользоваться для открытия следов воды в метаноле; но он не растворяет CuSO4.7H2O (Клепль).
Метанол дает со многими солями соединения, подобные кристаллогидратам, например: CuSO 4.2СН 3 ОН; LiCl.3СН 3 ОН; MgCl 2.6СН 3 ОН; CaCl 2.4СН 3 ОН представляет собой шестисторонние таблицы, разлагаемые водой, но не разрушаемые нагреванием до 100° (Kane). Соединение ВаО.2СН 3 ОН.2Н 2O получается в виде блестящих призм при растворении ВаО в водном Метаноле и испарении на холоде полученной жидкости при комнатной температуре (Форкранд). С едкими щелочами метанол образует соединения 5NaOH.6СН 3 ОН; 3KOH.5СН 3 OH (Геттиг). При действии металлических калия и натрия легко дает алкоголяты, присоединяющие к себе кристаллизационный метанол и иногда воду. При пропускании паров метанола через докрасна накаленную трубку получается C 2H2 и др. продукты (Бертло). При пропускании паров метанола над накаленным цинком получается окись углерода, водород и небольшие количества болотного газа (Jahn). Медленное окисление паров метанола при помощи раскаленной платиновой или медной проволоки представляет лучшее средство для получения больших количеств формальдегида: 2СН 3 ОН+О 2 =2НСНО+2Н 2 О. При действии хлористого цинка и высокой температуры метанол дает воду и углеводороды формулы С n Н 2n+2, а также небольшие количества гексаметилбензола (Лебедь и Грин). Метанол, нагретый с нашатырем в запаянной трубке до 300°, дает моно-, ди- и триметиламины (Бертло). С белильной известью не дает хлороформа (Гольдберг). При пропускании паров метанола над едким кали при высокой температуре выделяется водород и образуются последовательно муравьинокислый, щавелевокислый и, наконец, углекислый калий; концентрированная серная кислота дает метилсерную кислоту CH 3HSO4, которая при дальнейшем нагревании с Метанолом дает метиловый эфир (см.). При перегонке метанола с избытком серной кислоты в отгон переходит диметилсерная кислота (CH 3)2SO4. При действии серного ангидрида SO 3 получается CH(OH)(SO 3H)2 и CH 2(SO3H)2 (см. Метилен). Метанол при действии соляной кислоты, пятихлористого фосфора и хлористой серы дает хлористый метил СН3Cl. Действием HBr и H 2SO4 получают бромистый метил. Подкисленный 5%-й серной кислотой и подвергнутый электролизу, метанол дает СО 2, СО, муравьинометиловый эфир, метилсерную кислоту и метилаль СН 2 (ОСН 3)2 (Ренар). При нагревании метанола с хлористо-водородными солями ароматических оснований (анилином, ксилидином, пиперидином) легко происходит замещение водорода в бензольном ядре метилом (Гофман, Ладенбург); реакция имеет большое техническое значение при приготовлении метилрозанилина и других искусственных пигментов.
Метанол и Здравоохранение
Метанол — сильнейший яд, действующий на нервную и сосудистую системы. Токсическое действие метанола обусловлено так называемым «летальным синтезом» — метаболическим окислением в организме до очень ядовитого формальдегида.
Кроме того, метанол обладает кумулятивными свойствами, т.е. имеет свойство накапливается в организме.
Приём внутрь 5—10 мл метанола приводит к тяжёлому отравлению (одно из последствий — слепота), а 30 мл и более — к смерти. Предельно допустимая концентрация метанола в воздухе равна 5 миллиграмм на кубический метр (то есть в 2 раза ниже, чем у этанола и изопропилового спирта — 10)[[8] Наиболее легкая форма отравления характеризуется наличием головной боли, общей слабостью, недомоганием, ознобом, тошнотой, рвотой. Поэтому опасен для жизни не только метанол, но и жидкости, содержащие этот яд даже в сравнительно небольшом количестве.
Особая опасность метанола связана с тем, что по запаху и вкусу он неотличим от этилового спирта, из-за чего и происходят случаи употребления метанола внутрь.
Однако есть способ, с помощью которого в домашних условиях можно отличить метиловый спирт от этилового. Из толстой медной проволоки сворачивается спираль. Спираль накаляется на огне до свечения. При опускании спирали в метанол следует выделение очень резкого запаха формальдегида. Этанол такого эффекта не дает.
Как указано в электронном справочном руководстве для врача скорой медицинской помощи, при отравлении метанолом антидотом является этанол, который вводится внутривенно в форме 10 % раствора капельно или 30—40 % раствора перорально из расчёта 1—2 грамма раствора на 1 кг веса в сутки.[9] Полезный эффект в этом случае обеспечивается отвлечением АДГ I на окисление экзогенного этанола.[10]
Следует учесть, что при недостаточно точном диагнозе за отравление метанолом можно принять алкогольную интоксикацию, отравление дихлорэтаном или четырёххлористым углеродом — в этом случае введение дополнительного количества этилового спирта опасно.
Интересные факты
Изабелла — американский сорт винограда. В последнее время, под предлогом о повышенном содержании метанола в винах, получаемых из данного сорта, запрещен к использованию в коммерческом виноделии в США и странах Евросоюза. Вероятная причина запрета — очень дешевые в производстве вина по сравнению с винами из винограда столовых сортов.
— Гидрат метана
— Экономика метанола
— Железо- Комплексы железа, встречаются, в ферменте метан-моноксигеназе, окисляющем метан в метанол, в важном ферменте рибонуклеотид-редуктазе, который участвует в синтезе ДНК.
— Мессершмитт Ме.163 Комета — немецкий ракетный истребитель-перехватчик времён Второй мировой войны. Me-163 имел жидкостный ракетный двигатель, в который подавалась 80-процентная перекись водорода и жидкий катализатор (раствор перманганата калия либо смесь метанола, гидразин-гидрата и воды). В камере сгорания перекись водорода разлагалась с образованием большого объёма перегретой парогазовой смеси, создавая мощную реактивную тягу
