Метиловый спирт из чего делают


Метанол (метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) — CH3OH, простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость, контаминант. Метанол — это первый представитель гомологического ряда одноатомных спиртов.

С воздухом в объёмных концентрациях 6,98—35,5 % образует взрывоопасные смеси (температура вспышки 8 °C). Метанол смешивается в любых соотношениях с водой и большинством органических растворителей.

История

Метанол был впервые обнаружен Бойлем в 1661 году в продуктах сухой перегонки древесины. Через два столетия, в 1834 году, его выделили в чистом виде Ж. Б. Дюма и Э. М. Пелиго. Тогда же была установлена химическая формула метанола. В 1857 году Бертло получил метанол омылением метилхлорида.

Получение

Известно несколько способов получения метанола: сухая перегонка древесины и лигнина, термическое разложение солей муравьиной кислоты, синтез из метана через метилхлорид с последующим омылением, неполное окисление метана и получение из синтез-газа.


рвоначально в промышленности был освоен метод получения метанола сухой перегонкой древесины, но впоследствии он потерял своё промышленное значение. Современное производство метанола из монооксида углерода и водорода впервые было осуществлено в Германии компанией BASF в 1923 году. Процесс проводился под давлением 10—35 МПа на цинк-хромовом катализаторе (ZnO/Cr2O3) при температуре 320—450 °C. Впоследствии распространение получил синтез метанола на медьсодержащих катализаторах, промотированных цинком, хромом и др., при 200—300 °C и давлении 5-10 МПа, разработанный в Англии.

Современный промышленный метод получения — синтез из оксида углерода(II) и водорода на медь-цинковом оксидном катализаторе при следующих условиях:

  • температура — 250 °C,
  • давление — 7 МПа (= 69,08 атм = 70 Бар = 71,38 кгс/см²)

Схема механизма каталитического получения метанола сложна и суммарно может быть представлена в виде реакции:

 CO↑ + 2H2↑→ CH3OH 

До промышленного освоения каталитического способа получения метанол получали при сухой перегонке дерева (отсюда его название «древесный спирт»). В настоящее время этот способ неактуален.

Молекулярная формула — CH4O или CH3—OH

Производство метанола (в тыс. тонн):


год США Германия Мир Цена продажи($/т)
1928 24 18 140 84,7
1936 97 93 305 88,9
1950 360 120 349 83,1
1960 892 297 3930 99,7
1970 2238 нет данных 5000 89,7
1980 3176 870 15000 236,1
2004 3700 2000 32000 270

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, формалина, уксусной кислоты и ряда эфиров (например, МТБЭ и ДМЭ), изопрена и др.

Наибольшее его количество идёт на производство формальдегида, который используется для производства карбамидоформальдегидных и 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.


Благодаря высокому октановому числу, позволяещему увеличить степень сжатия до 16, увеличивая тем самым удельную мощность двигателя; метанол используется для заправки гоночных мотоциклов и автомобилей. Метанол горит в воздушной среде, и при его окислении образуется двуокись углерода и вода:

 2CH3OH + 3O2↑→ 2CO2↑ + 4H2O

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. В России запрещено использование метилового спирта в средствах по уходу за автотранспортом, а также продажа населению указанных средств, содержащих метанол.

Используется в топливных элементах. Работа топливных элементов основана 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 → 3H2 

Общая для топливного элемента:

 CH3OH + 1,5O2↑→ CO2↑ + 2H2O

Получение муравьиной кислоты окислением метанола:

Метиловый спирт из чего делают

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):

Метиловый спирт из чего делают

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.


Отдельным направлением является использование метанола для переэтерификации жиров в производстве биодизеля.

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:

 CH3OH + CO↑ + 2H2↑ →Co2(CO)8 CH3CH2OH + H2O

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.

Исходный метанол также получают из окиси углерода (катализаторы на основе оксидов меди и цинка, давление 5—10 МПа, температура 250 °C), так что общая схема выглядит следующим образом:

  Метиловый спирт из чего делают

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. Её 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 (чего?) на стадии получения метана и 7 (чего?) на стадии получения метанола;

С точки зрения получения энергии данная биосистема имеет существенные экономические преимущества по сравнению с другими способами преобразования солнечной энергии.

Источник: chem.ru

Строение молекулы

Для того чтобы выяснить строение метилового спирта, нужно вспомнить, какой вид имеет молекула простейшего предельного углеводорода – метана. Она выражается формулой CH4 и содержит один атом карбона, связанный с помощью простых сигма-связей с атомами водорода.

Если один из них заместить на гидроксильную группу –OH, получим формулу CH3OH. Это метанол. Валентный угол, построенный направлением связи C-O-H, составляет примерно 110⁰, поэтому молекулы одноатомных спиртов имеют угловую форму. Вследствие того, что электроотрицательность кислорода (3,5 эВ) больше, чем карбона (2,5 эВ), связь кислород – углерод очень поляризована, а гидроксогруппа играет роль заместителя, имеющего отрицательный индуктивный эффект. Таким образом, метанол – это спирт, у которого дипольный момент равен 1,69D.

История


Метанол был впервые обнаружен Бойлем в 1661 году в продуктах сухой перегонки древесины. Через два столетия, в 1834 году, его выделили в чистом виде Ж. Б. Дюма и Э. М. Пелиго. Тогда же была установлена химическая формула метанола. В 1857 году Бертло получил метанол омылением метилхлорида.

Номенклатура

Рассмотрим три способа образования названия вещества, имеющего формулу CH3OH. Исторически оно образуется от названия углеводородного радикала, к которому присоединилась гидроксильная группа. Радикал CH3 – это метил, поэтому спирт CH3OH именуют метиловым. По Женевской номенклатуре, к названию соответствующего углеводорода – алкана – прибавляют суффикс –ол.

Нахождение в природе

В свободном состоянии[9] метиловый спирт встречается в природе лишь изредка и в очень небольших количествах (например в эфирных маслах), но производные его распространены довольно широко. Так, например, многие растительные масла содержат сложные эфиры метилового спирта: масла гаултерии — метиловый эфир салициловой кислоты С6H4(OH)COOCH3, масло жасмина — метиловый эфир антраниловой кислоты С6H4(NH2)COOCH3. Простые эфиры метилового спирта чрезвычайно часто встречаются среди природных веществ, например природных красителей, алкалоидов и т. п.


В промышленности метиловый спирт раньше получали исключительно путём сухой перегонки дерева. В жидких погонах, так называемом «древесном уксусе», наряду с уксусной кислотой (10 %), ацетоном (до 0,5 %), ацетальдегидом, аллиловым спиртом, метилацетатом, аммиаком и аминами содержится также 1,5-3 % метилового спирта.

Из чего делают метиловый спирт

Для отделения уксусной кислоты продукты сухой перегонки пропускают через горячий раствор известкового молока, задерживающий её в виде уксуснокислого кальция. Значительно труднее отделить метиловый спирт от ацетона, так как температуры кипения их очень близки (ацетон, т.кип.56,5°; метиловый спирт, т.кип. 64,7°).

В свободном состоянии[18] метиловый спирт встречается в природе лишь изредка и в очень небольших количествах (например в эфирных маслах), но производные его распространены довольно широко. Так, например, многие растительные масла содержат сложные эфиры метилового спирта: масла гаултерии — метиловый эфир салициловой кислоты С6H4(OH)COOCH3, масло жасмина — метиловый эфир антраниловой кислоты С6H4(NH2)COOCH3. Простые эфиры метилового спирта чрезвычайно часто встречаются среди природных веществ, например природных красителей, алкалоидов и т. п.

В небольших количествах вырабатывается в организме человека. Обнаружено 2 источника: Микрофлора кишечника и метаболизм пектина. [19]

1) Микрофлора кишечника;
2) Метаболизм пектина.


В промышленности метиловый спирт раньше получали исключительно путём сухой перегонки дерева. В жидких погонах, так называемом «древесном уксусе», наряду с уксусной кислотой (10 %), ацетоном (до 0,5 %), ацетальдегидом, аллиловым спиртом, метилацетатом, аммиаком и аминами содержится также 1,5—3 % метилового спирта.

Из чего делают метиловый спирт

Для отделения уксусной кислоты продукты сухой перегонки пропускают через горячий раствор известкового молока, задерживающий её в виде уксуснокислого кальция. Значительно труднее отделить метиловый спирт от ацетона, так как температуры кипения их очень близки (ацетон, т.кип. 56,5°; метиловый спирт, т.кип. 64,7°).

Токсичность

Метанол — яд, действующий на нервную и сосудистую системы. Токсическое действие метанола обусловлено так называемым «летальным синтезом» — метаболическим окислением в организме до очень ядовитого формальдегида.

Приём внутрь 5—10 мл метанола приводит к тяжёлому отравлению (одно из последствий — слепота), а 30 граммов и более — к смерти. Предельно допустимая концентрация метанола в воздухе равна 1 мг/м³ (у изопропилового спирта 10 мг/м³[10], у этанола – 5 мг/м³)[11].

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 его употребления внутрь. В домашних условиях метанол можно отличить следующим способом: свернуть из толстой медной проволоки спираль и накалить ее на огне до красного свечения;

при опускании спирали в метанол происходит его каталитическое окисление с выделением формальдегида, обладающего весьма резким запахом; этанол же такого эффекта не дает (будет напоминать запах прелых яблок). Второй способ – йодоформная реакция: с этиловым спиртом выпадет йодоформ желтого цвета, а с метанолом ничего не выпадает (реакция не подходит для определения содержания метанола в растворе этанола)[12].

Как указано в 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.[13] Полезный эффект в этом случае обеспечивается отвлечением АДГ I на окисление экзогенного этанола.[14]

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.[13]

Метанол — опаснейший яд[20], приём внутрь порядка 10 мл метанола может приводить к тяжёлому отравлению (одно из последствий — слепота)[21], попадание в организм более 80-150 миллилитров метанола (1-2 миллилитра чистого метанола на килограмм тела[22]) обычно смертельно[23]. [24]LD50 для животных — от единиц до десятка г/кг[25].

В США максимальное допустимое суточное употребление метанола (референтная доза), подразумевая несвязанное с какими-либо эффектами на здоровье, установлено в размере 2 мг на кг веса тела (с 1988 года)[26].

Предельно допустимая концентрация метанола в воздухе рабочей зоны равна 15 мг/м³ (максимально-разовая) и 5 мг/м³ (среднесменная)[27]. Для сравнения, у изопропилового спирта: 10 мг/м³[28], у этанола — 1000 мг/м³), ПДК в воздухе населенных мест равна 1,0 мг/м³ (у изопропилового спирта 0,6 мг/м³, у этанола — 5 мг/м³[29].

В то же время, по данным[30] порог восприятия запаха этого вещества может достигать ~ 1600 мг/м³; и даже 8940 мг/м³[31]. А у отдельных людей он может быть значительно больше приведённых средних (в группе участнико исследования) значений. Поэтому можно ожидать, что использование широко распространённых фильтрующих СИЗОД в сочетании с “заменой фильтров по появлении запаха под маской” (как это почти всегда рекомендуется в РФ поставщиками) приведёт к чрезмерному воздействию паров метанола на, по крайней мере, часть работников – из-за запоздалой замены противогазных фильтров. Поэтому для защиты от метанола следует использовать более эффективные изменение технологии и средства коллективной защиты.

Наиболее легкая форма отравления характеризуется наличием головной боли, общей слабостью, недомоганием, ознобом, тошнотой, рвотой.

Токсичность метанола состоит в том, что при попадании в организм он с течением времени окисляется до ядовитого формальдегида, который вызывает слепоту, вредно влияет на нервную систему, вступает в реакции с белками. Происходит так называемый летальный синтез.

Особая опасность метанола связана с тем, что по запаху и вкусу он неотличим от этилового спирта, из-за чего и происходят случаи его употребления внутрь. Йодоформная реакция: с этиловым спиртом выпадет йодоформ жёлтого цвета, а с метанолом ничего не выпадает (реакция не подходит для определения содержания метанола в растворе этанола)[32].

Из чего делают метиловый спирт

Как указано в 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[33]. Полезный эффект в этом случае обеспечивается отвлечением фермента АДГ I на окисление экзогенного этанола[34].

Следует учесть, что при недостаточно точном диагнозе за отравление метанолом можно принять алкогольную интоксикацию, отравление 1,2-дихлорэтаном или четырёххлористым углеродом — в этом случае введение дополнительного количества этилового спирта опасно[33].

Отравления метанолом довольно часты. Так, в США в течение 2013 года зафиксировано 1747 случаев[35].

Известно множество массовых отравлений метанолом. Источником метанола могут быть фальсифицированные незамерзающие жидкости для автомобилей[36], контрафактный алкоголь[37], метанол, выдаваемый за этиловый спирт.

  • Массовое отравление метанолом в Испании[en] в начале 1963 года; официальное число погибших 51 человек, однако существуют оценки в диапазоне от 1000 до 5000 человек[38][39].
  • Массовое отравление метанолом в Бангалоре[en] (Индия) в июле 1981 года. Число погибших — 308 человек[40][41].
  • Массовое отравление вином с добавкой метанола[it] в Италии весной 1986 года; погибли 23 человека[42][43].
  • Массовое отравление метанолом в Сальвадоре в октябре 2000 года вызвало смерть 122 человек[44]. Власти подозревали теракт[45], поскольку в спиртных напитках на заводах-производителях метанол при расследовании инцидента не был выявлен[46].
  • Массовое отравление метанолом 9—10 сентября 2001 года в городе Пярну (Эстония); 68 человек погибли.
  • Массовое отравление метанолом в Чехии[en], Польше и Словакии в сентябре 2012 года; 51 человек погиб[37].
  • Массовое отравление метанолом 17—20 декабря 2016 года в Иркутске (Россия). Число погибших — 78 человек[47].

Металлорганический синтез

Если на органические вещества с карбонильной группой в составе молекул подействовать магнийорганическими соединениями, можно получить одноатомные спирты. Металлоорганические реагенты добывают при взаимодействии магниевых металлических стружек и бромсодержащих производных алканов в среде сухого диэтилового эфира. Из муравьиного альдегида данной реакцией можно получить не только метанол, применение которого ограничено, но и другие первичные предельные спирты.

Химическая характеристика

2CH3OH 2Na = 2CH3ONa H2.

CH3COOH CH3OH{amp}lt;–(H2SO4)–{amp}gt;CH3COOCH3 H2O.

Приведенная выше реакция именуется этерификацией и имеет важное практическое значение.

Отравление метиловым спиртом

После приема внутрь метанол даже в минимальной дозе приводит к отравлению человека. Если 5–10 мл этого спирта вызывает слепоту, то доза в 30 грамм становится смертельной. Но для каждого человека количество пагубной дозы разнится, поэтому точно сказать о ней невозможно. Длительность действия на организм длится от 6 часов до 10 суток, что также зависит от особенностей человека.

После приема вещество пагубно действует на нервную и сосудистую систему. Человек умирает в результате нарушения работы дыхательных органов, что приводит к отечности легких и головного мозга.

Отравления метиловым спиртом классифицируют на такие виды:

  1. Быстропротекающее отравление возникает при одновременном приеме достаточно большой дозы древесного спирта. У человека очень быстро наблюдается глухота, потеря сознания, коллапс. Летальный исход может произойти уже через 2 часа.
  2. Замедленный вид интоксикации может иметь легкую, среднюю и более тяжелую форму отравления.

К симптоматике легкой степени относят такие признаки:

  • острая боль в голове;
  • общая слабость, вялость или недомогание;
  • тошнота и рвота;
  • озноб.

Но реакция может быть разной. Она очень схожа с признаками отравления этилом. И во многих случаях их путают. Человек на первых этапах отравления может и не догадываться о том, что употребил яд, а свое состояние воспринимает как реакцию на опьянение. Но при отравлении метиловым спитом во многих случаях тревожные симптомы нарастают.

Метил разрушает сосуды, нервные клетки, приводит к потере остроты зрения и слепоты. Человеку после отравления метилом необходима срочная квалифицированная помощь медицинских работников.

При этом опасность для человека составляет не только чистый метил, но и применение смесей, в которых даже в минимальных дозах содержится  этот компонент.

Отравление организма человека может происходить не только в результате попадания его в пищеварительный тракт, но и при вдыхании паров метанола, которые проникают через легкие. Метил имеет способность впитываться через кожные покровы.

После попадания внутрь он всасывается тканями, распределяясь по всему организму. Наибольшее его количество концентрируется в почках, желудке, кишечнике, а наименьшее его – в мышцах и жировой ткани, мозге.

У человека, который отравился метанолом, концентрация вещества в крови находится в пределах от 74 до 100 мг/куб. дм. Если отравление метанолом привело к смертельному исходу, то количество метанола в сыворотке крови составляет более 100 мг/куб.дм. Но такие показатели не являются догмой, так как смерть наступала и при других значительно меньших показателях, что, возможно, связано с прошествием времени, с момента потребления токсического вещества.

Потребление яда может быть целенаправленным или непредумышленным. Сегодня все чаще можно услышать, что люди отравились после потребления водки. После исследований продукта выяснилось, что это фальсификат, и в его состав добавлен метиловый спирт.

При первых проявлениях отравления метилом, должна быть быстрая реакция, направленная на очистку желудка от остатков не всосавшегося спирта путем искусственного вызывания рвоты.

Отравившемуся нужны кислородные ингаляции. В домашних условиях, при отсутствии кислородной маски, его нужно вывести на свежий воздух. Прием активированного угля в этом случае оказывается не эффективный. Также очень важно быстро обратиться в медицинское учреждение для промывания и назначения лечения.

Терапия таких больных проводится двумя антидотными средствами:

  • этиловый спирт (не применяйте в домашних условиях!) действует как нейтрализатор метанола, не позволяя ему метаболизироваться в печени;
  • метилпиразол – алкогольдегидрогиназ.

Этиловый спирт, разведенный с глюкозой, при отравлении метиловым спиртом назначают внутривенно в более тяжелых стадиях интоксикации. При этом придерживаются определенной дозировки, которая назначается в соответствии с состоянием пациента. Первая доза вводится внутрь через зонд или дается выпить, если пострадавший в сознании.

Метиловый спирт используют в качестве ингибитора гидратов, образующихся в газовых трубопроводах, так как важные свойства метанола – это хорошая растворимость в воде и низкая температура замерзания. Основной объем метилового спирта используется в производстве фенолформальдегидных смол. Высокое октановое число, характерное для карбинола, позволяет применять его в качестве экологически чистого топлива для автомобилей. В лакокрасочной промышленности карбинол используют в качестве растворителя.

Описание продукта и его использование в жизнедеятельности человека

Древесный спирт абсолютно непригоден для использования в качестве алкогольного напитка, так как является сильнейшим токсическим веществом. Попав в желудочно-кишечный тракт, он начинает окисляться до муравьиной кислоты и муравьиного альдегида. Продукты окисления поражают зрительные нервы и сетчатку глаза, содержащую рецепторы.

В нашей статье мы ознакомились со свойствами, применением и способами получения метанола.

Сегодня продукт получают путем каталитического синтеза при 2500С из водорода и ОН, используя давление 7 мПа и определенных катализаторах (оксид цинка, меди). До начала второй половины ХХ столетия метиловый спирт получали путем сухой перегонки древесины.

На сегодняшний день такой «древесный» способ считается второстепенным и практически не используется. А с целью производства более дешевого продукта используют нефтеперегонные отходы.

Внешние характеристики метанола:

  • жидкость, не имеющая цвета;
  • запах схож с этиловым спиртом, но не так ярко выраженный.

Эфиры, этанол, а также вода могут легко смешиваться с ним в любых пропорциях. Метиловый спирт имеет свойство разогреваться и сжиматься при соединении с водой. При смешивании медного купороса и чистого метанола образуется жидкость с голубоватым оттенком. Отличается низкой температурой закипания – 64,50С. Метанол легко воспламеняется, а огонь имеет бледно-голубоватый с оттенком зеленого цвет.

У метанола есть несколько способов использования. В химической отрасли его применяют для производства пластмассы. Это одна из составляющих антифризов и растворителей.

Он используется и в качестве топлива. Особенно часто его применяют в спортивных автомобилях. Некоторые крупные автогиганты выпустили даже экспериментальные автомодели, которые работали на этом виде топлива.

В газовой промышленности  метанол применяют в борьбе с образованием гидратов.

Метанол хоть и является одним из видов алкоголя, но потреблять его внутрь строго воспрещается. Даже в небольшом количестве он может негативно повлиять на человека. Это опасное и ядовитое вещество.

Источник: alcoslave.ru

Итак, вся правда про «незамерзайку» в России

На данный момент существует 3 вида стеклоомывающих жидкостей:

1) на основе этилового спирта;

2) на основе метилового спирта;

3) на основе изопропилового спирта.

Теперь подробнее о каждом.

Этиловый спирт (этанол)

Этиловый спирт (этанол), который используют для производства стеклоомывающих жидкостей – это фактически обычный алкоголь, в который добавляются денатурирующие добавки (с резким неприятным запахом и/или вкусом), которые исключают возможность его употребления внутрь. Учитывая наше строгое законодательство в сфере оборота алкоголе-содержащей продукции и цену сырья, включая акцизы, работу в рамках ЕГАИС и так далее, какой-либо практический смысл в производстве в России стеклоомывающих жидкостей на основе этилового спирта отсутствует полностью, поэтому подобных «омываек» на нашем рынке нет. Возможно, кто-то где-то их производит и продаёт, но быстрый поиск в интернете ничего не дал. Говорят, цены на такую продукцию начинаются от 400-500 рублей.

Плюсы «омывайки» на основе этанола:

– совершенно безопасна для здоровья;

– нейтральна к ЛКП и пластику автомобиля;

– хорошо очищает стекло.

Минусы:

– цена;

– при длительном использовании в дороге и при отсутствии приточной вентиляции салона могут появиться признаки слабого алкогольного опьянения.

P.S. Запах этилового спирта напоминает отдалённо запах метанола, который радикально ядовит (вернее, наоборот, конечно же – запах метанола похож на запах алкоголя). Большинство массовых отравлений в России в первую очередь связаны именно с этим – когда дорогой этиловый спирт полностью либо частично подменяют во время производства (в первую очередь – нелегального) значительно более дешёвым метиловым спиртом, о котором речь пойдёт ниже.

Метиловый спирт (метанол)

«Незамерзайка» на основе метилового спирта (метанола) – самая дешёвая и потому самая распространённая. Именно её продают в дешёвой упаковке на трассах и почти во всех небольших магазинах. Продаётся «незамерзайка» на основе метанола примерно по 100-150 руб. за 5-тилитровую бутыль (-30ºС) и её производство самое выгодное – от 100 до 300% наценки, в зависимости от концентрации, присадок и розничной цены.

Производство «незамерзайки» на основе метилового спирта официально запрещено в России с 2000 года, когда, руководствуясь невероятно трогательной «заботой» о жизни и здоровье долбоёбов, которые часто пьют всё, что горит, и оттого периодически мрут пачками, в том числе употребляя метиловый спирт, главный санитарный врач России товарищ Онищенко сообщил, заранее благодарным за любые законодательные нововведения россиянам, буквально следующее: «Использование стеклоомывающих жидкостей (прим.: на основе метанола) по назначению не оказывает вредного воздействия на здоровье человека, что подтверждается многолетней практикой применения их за рубежом и отсутствием отравлений в нашей стране. Вместе с тем, учитывая низкий уровень культуры и гигиенического образования части населения, пренебрежение к факторам, наносящим вред здоровью, и соблюдению санитарных требований в области гигиены труда, увеличение в последнее время «социально сниженных лиц» без определенного места жительства и руководствуясь статьей 51 Федерального закона «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения», постановляю: запретить организациям и предприятиям с 01.07.2000 производство и реализацию стеклоомывающих жидкостей, содержащих метанол» (Постановление Минздрава России № 4 от 23.05.2000 года «О запрещении использования стеклоомывающих жидкостей, содержащих метиловый спирт (метанол)»)

…Откровенно говоря, я ещё не читал раньше более тупого и противоречивого нормативно-правового акта. Это какой-то просто невероятно нелепый и со всех точек зрения поразительно безграмотный документ… Нет слов.

Следуя идиотской логике главного врача России, странно, что у нас не запретили, например, клей или средство для мытья ванн…

Знающие люди нашли объяснение странному запрету в том, что единственный адекватный конкурент метанола – изопропиловый спирт, производится на одном единственном предприятии в России (ЗАО «Завод синтетического спирта» г. Орск), тогда как метиловый спирт производят целых девять…

Кстати, стеклоомывающая жидкость на основе метилового спирта широко применяется в Европе, Канаде и в США. Я вообще так и не нашёл другой страны, кроме России и Беларуси, где запретили бы «омывайку» из метанола. Возможно, что мы и здесь пошли своим особенным путём.

Плюсы «омывайки» на основе метанола:

– почти не имеет запаха;

– дешёвая (100-150 рублей за канистру 5 литров и -30ºС);

– прекрасно очищает стекло.

Минусы:

– метиловый спирт – это яд. При попадании внутрь организма даже небольших доз метанола, происходит тяжелейшее отравление, вызывающее слепоту и смерть (иногда достаточно 50-100 грамм для летального исхода);

– метиловый спирт – это, в некотором смысле, растворитель, и при обильном его применении может происходить ухудшение качеств пластика и лако-красочного покрытия (ЛКП) автомобиля.

P.S. Вместе с тем, надо отметить, что во время всех экспериментов было установлено, что вредные для водителя пары метанола начинают незначительно превышать допустимые значения только при особенно длительном использовании «омывайки» без нормального доступа свежего воздуха в салон автомобиля, что на практике почти невозможно или маловероятно… Кстати, учитывая, что во многих городах у нас годами в атмосфере содержатся вредные примеси, многократно превышающие ПДК (предельно-допустимые концентрации), которые совершенно точно, без всяких инсинуаций и допущений, негативно влияют на всё поголовно население таких городов, и никто эти города и их вредные производства запрещать или закрывать пока не собирается, то можно предположить, что шарово-вакуумная ситуация гипотетического вреда водителям от метанола более чем притянута за уши. Про вред для алкоголиков, употребляющих любой мозго-туманящий денатурат, здесь и говорить, мне кажется, смысла нет… Впрочем, ниже мы ещё вернёмся к теме сравнения вреда от разного вида «омываек».

Предыдущий абзац я специально написал для тех, кто периодически визжит в интернете про вред «незамерзаек» из метанола, и для кого не авторитетно мнение Главного санитарного врача России, который прямо указывает в своём Постановлении № 4 от 23.05.200 года «О запрещении использования стеклоомывающих жидкостей, содержащих метиловый спирт (метанол)», и ещё раз дублирует позже (Постановление № 47 от 11.07.2007 года), в которых в обоих прямо указывается, что единственным основанием для запрета метанола является его схожесть по запаху и вкусу с этиловым спиртом, что провоцирует его употребление в качестве суррогата алкоголя неадекватными гражданами…

Изопропиловый спирт

Изопропиловый спирт – это фактически единственный продукт, на основе которого в России выпускается вся легальная стеклоомывающая жидкость. При этом, главная особенность изопропила – он очищает стекло хуже обоих вышеперечисленных средств (этанол и метанол) и при этом ужасно воняет. Для борьбы с неприятным запахом применяются присадки, которые, чаще всего, ещё дополнительно снижают очищающие свойства такой «омывайки». При этом, себестоимость продукта на основе изопропила значительно выше, чем у метанола, и каждая присадка её ещё более увеличивает, что, конечно же, сказывается на цене конечного продукта – 300-350 рублей за канистру (-30ºС).

Высокая цена порождает естественную реакцию: производители (сам руководитель предприятия либо его сотрудники) пытаются сэкономить и частично или полностью подменяют более дорогой изопропил метанолом. Кстати, именно в этот момент некоторые тупорылые работники такого предприятия, готовые употреблять внутрь либо продавать для этой же цели, хотя и не сильно ядовитый, но всё же явно вредный изопропил, могут смертельно отравиться сами либо отравить кого-то, если выпьют или передадут кому-либо опять же для употребления вовнутрь метанол, считая, что это изопропил.

P.S. Кстати, класс опасности у изопропила ровно такой же, как и у метанола. Хотя, говорят, что некоторое его количество можно пить практически без каких-либо заметных вредных последствий.

Плюсы «омывайки» на основе изопропила:

– относительно безопасна при попадании внутрь (интересно, это кого-то волнует?);

– чаще всего имеет симпатичную упаковку – плотную качественную канистру (есть такие, кому это важно?!).

Минусы:

– сильный запах;

– хуже всех очищает стекло (проблема решается путём добавления других ядовитых и/или дорогих присадок);

– высокая цена;

– очень много подделок с запрещённым метанолом вместо заявленного изопропила, но по цене в 2-3 раза выше, чем могла бы быть.

В финале краткого курса по разъяснению особенностей российского рынка «незамерзаек», забывая про сам факт неадекватного, и вызывающего только вопросы, запрета использования метилового спирта, хочется отметить, что, как может заметить любой автолюбитель, производство и продажа запрещённой и якобы крайне вредной метаноловой «незамерзайки» поставлено в России на поток, судя по тому, настолько повсеместно её можно приобрести. Вместе с тем, имея в виду некоторые факты (например, изложенные в этой статье – «Правовая реальность, опричники нэпман» — про то, как планомерно полицейские ищут, находят и изымают оборудование, на котором производят «незамерзайку» из метанола, и как потом это оборудование и всё прочее сырьё, вместе с готовой продукцией, загадочно исчезают, чуть позже снова всплывая на прилавках), а также учитывая существенный размер маржи такого производства, можно предположить, что производство всей «омывайки» на основе метанола поставлено под соответствующий контроль и вся прибыль идёт в один только определённый карман, а все прочие конкуренты-производители контрафакта жёстко и неотвратимо караются. Если пойти дальше и задуматься… Впрочем, предоставлю вам возможность сложить два и два самостоятельно.

И напоследок: а какую «незамерзайку» покупаете вы? По 100 рублей или по 350?

Отсюда

Источник: pikabu.ru

Получение метанола

 

Для улучшения антиденатационных свойств метанол стали использовать с 80-х годов прошлого века, — в качестве 15%-й добавки к бензинам низких сортов.

Краткие сведения о метаноле. Метанол, метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, СН3ОН — простейший алифатический спирт, бесцветная жидкость со слабым запахом, напоминающим запах этилового спирта. Температура кипения +64,5°C, температура замерзания —97,8°C, плотность — 792 г/л. Пределы взрывоопасных концентраций в воздухе 6,7—36% по объему. Октановое число больше 110. Температура воспламенения 467°C, Теплота сгорания 24000 кдж/кг — меньше, чем у бензина (44000 кдж/кг), поэтому расход метанола (в литрах) будет выше примерно в два раза. Как топливо применяется в гоночных машинах, например в «Формуле-1».

МЕТИЛОВЫЙ СПИРТ смешивается в любых концентрациях с водой, органическими растворителями и ЯДОВИТ, выпитые 30 миллилитров метанола могут быть СМЕРТЕЛЬНЫ, если не принять срочных мер! Пары также ядовиты!

Традиционно метанол получали возгонкой древесины. Но более перспективен способ получения метанола — из природного газа. В дальнейшем по мере совершенствования этой технологии возможны и другие источники сырья, например биомасса(навоз). Промышленные способы получения метилового спирта пока недостаточно эффективны для использования метанола в качества топлива, но в ближайшие десятилетия цена на нефть будет только подниматься и ситуация может изменится в пользу спиртового топлива (особенно при использовании автомобилей на топливных ячейках). Природный газ, как известно, почти на 100% состоит из метана — СН4. Ни в коем случае не надо его путать с баллонным газом пропан-бутаном, последний является продуктом крекинга нефти и используется напрямую в качестве автомобильного топлива. Впрочем, это и делают многие автомобилисты, устанавливая соответствующее оборудование. А при использовании метанола никакого дополнительного оборудования не требуется. Мы подробно опишем, как, используя метанол в качестве топлива, как можно существенно повысить мощность двигателя. Пока же только скажем, что это достигается увеличением диаметра главных жиклеров или уменьшением количества воздуха в топливной смеси. Метан при неполном окислении превращается в окись углерода и водорода, реакция эта выглядит следующим образом: 2СН4+О2—>2СО+4Н2+16,1 ккал. Более простой технологически способ проходит по реакции конверсии метана с водяным паром: СН4+Н20—>СО+ЗН2 — 49ккал. В первом уравнении стоит +16,1 ккал. Это означает, что реакция идет с выделением тепла. Во втором — с поглощением. Тем не менее, мы остановимся на втором способе получения окиси углерода и водорода. При наличии этих двух компонентов уже можно напрямую синтезировать метанол. Реакция идет по следующей формуле: СО+2Н2<=>СН3ОН.

Сложность в том, что конечный продукт получается лишь при высоком давлении и высокой температуре (Р>20 атм., Т=350 градусов), но при наличии катализатора этот процесс смещается вправо и при низком давлении. Полученный метанол выводится из реакции охлаждением до конденсации, а не сконденсировавшие газы будем сжигать. При правильном сжигании остатков водорода и СО никаких вредных веществ не выделяется (отходы СО2 и Н20 — безвредны), так что никаких вытяжных устройств не требуется. Дальше метанол заливается через трубку, обязательно с герметизацией (!), в канистру. Как видите, химический процесс очень прост, он основывается на двух реакциях. Сложности есть только технологические и по мерам безопасности. Мы ведь имеем здесь дело с сильно горючими и ядовитыми веществами. Нужно опасаться как взрыва, так и утечки этих газов. Поэтому — необходимо строжайше соблюдать технологию и правила обращения, которые мы будем описывать. Для сборки установки нужно будет приобрести: лист нержавеющей стали (1мм), трубку из «нержавейки» бесшовную, наружным диаметром 6—8 мм, толщиной стенок не менее 1 мм и длиной около 2 метров, компрессор от любого бытового холодильника (можно со свалок, но рабочий). Ну и само собой разумеется нужна будет аргоновая электросварка.

ТЕПЛООБМЕННИКИ

Получение метанола в домашних условиях

Теплообменники обычно состоят из трубок, окруженных охлаждающей средой. В обиходе их называют «змеевиками». Для жидкостей, теплопроводность которых велика, такой теплообменник может быть приемлем. Но с газами ситуация совершенно другая. Дело в том, что на небольших скоростях поток газа движется ламинарно и практически не обменивается теплом с окружающей средой. Посмотрите на дымок, подымающийся от горящей сигареты. Эта стройная струйка дыма и есть ламинарный поток. Сам факт. что дымок поднимается вверх, говорит о его высокой температуре. А то, что он остается цельным прутком примерно на высоту до 20 сантиметров подъема, свидетельствует о сохранении им тепла. То есть на этом расстоянии даже при совсем малых скоростях поток газа не успевает охладиться, обменяться теплом с воздухом. Именно вследствие ламинарности потока газовые теплообменники приходится конструировать громоздкими. Внутри их трубок появляются «сквозняки», которые даже на десятках метров практически не дают теплообмена.Это хорошо известно тем, кто когда-либо гнал самогон. (Всякий опыт полезен!) Длинная, интенсивно охлаждаемая трубка, из неё вытекает конденсат, но при этом обязательно идет и пар. Значит, теплообмен недостаточно эффективен. Проблема, однако, имеет решения и оно может быть несложным. Наполнить трубку, например, медным порошком (см. рис.1). Для производительности 10 л/час теплообменник может быть длиной 600 мм, а для 3 л/час должно хватить и 200 мм, высота h — 20 мм. Размеры частиц могут варьироваться, оптимум где-то в пределах 0,5—1 мм. Учитывая задачи теплообмена, материалом корпуса могут быть и железо, и медь, и алюминий, материалом набивки — медь, алюминий, — что найдется.

 Тогда вокруг каждой частички металла струйка газа будет образовывать завихрения. Тем самым сразу ликвидируются сквозняки и поток становится турбулентным. Ну и одновременно увеличивается в огромной степени контакт газа с охлаждаемой поверхностью. Набитый в трубку порошок меди постоянно принимает или отдает тепло стенкам, и поскольку теплопроводность меди примерно в 100 тысяч раз выше теплопроводности газа, то газ сравнительно быстро примет температуру стенок, если мы будем их интенсивно охлаждать. Нужно учесть, что с уменьшением размеров частиц и увеличением их количества растет также и сопротивление газовому потоку. Поэтому вряд ли удастся использовать для теплообменника частицы мельче 0,5—1 мм. Проточную охлаждающую воду, конечно, целесообразно пропускать навстречу потоку газа. Это дает возможность в каждый точке теплообменника иметь свою определенную температуру. Поскольку тепловой контакт у нас близок к идеальному, температура на выходе конденсируемой жидкости будет равна температуре охлаждающей жидкости. Вот каков по идее обсуждаемый здесь теплообменник. Приведенный эскиз есть не что иное, как дистиллятор, он же самогонный аппарат, он же теплообменник. Производительность такого дистиллятора прикидочно 10 литров в час.
 Его также можно применять практически в любых целях, включая установку для получения обычного этилового спирта (см.»Приоритет» № 1’91г и № 1-2’92г). Такие теплообменники при огромной производительности в сотни раз меньше существующих.

 КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НАСОС (РЕАКТОР, см.рис.2)

Получение метанола в домашних условиях

В существующих химических газовых процессах обычный катализатор идет в гранулах довольно значительного размера от 10 до 30 мм. Площадь контакта газа с такими шариками в тысячи раз меньше, чем если бы мы использовали частицы в 1—1000 микрон. Но тогда проходимость газа весьма затруднится. Кроме того, мельчайшие частицы катализатора довольно скоро выйдут из строя вследствие поверхностного загрязнения. Нами найден способ увеличить площадь контакта газа с катализатором, не затрудняя проходимости его в реакторе, и одновременно непрерывно производить очистку от так называемого «отравления» самого катализатора. Делается это следующим образом. Порошковый катализатор смешивается с ферромагнитными частицами — железным либо ферритовым порошком, который можно получить, разбивая магниты от неисправных громкоговорителей (прим.- ферриты теряют магнитные свойства при температуре выше 150 град.С), а так как ферриты очень твёрдое вещество — это их полезное свойство пригодится вдальнейшем (читайте ниже — чтобы специально не добавлять абразивный порошок).

Смесь ферромагнитного порошка с катализатором помещается в немагнитную трубку, например, из стекла, керамики, можно и в алюминиевую или медную. Теперь смотрите, какая может быть схема. Снаружи трубки идут обмотки катушек. Каждая из них включена через диоды, так, например, как дано на рис.3.

Получение метанола в домашних условиях

При включении в сеть переменного тока обмотки включаются поочередно с частотою 50 Гц. При этом ферромагнитный порошок непрерывно сжимает и расширяет катализатор, обеспечивая пульсирующую проходимость газа. Если же включать электромагниты в трехфазною сеть (см. рис.4), то в этом случае обеспечивается поступательная пульсация сжатий, и за счет этого непрерывно газ будет сжиматься в продольном направлении вперед. Таким образом, система работает, как насос. При этом — многократно перемешивая газ, сжимая и расширяя его и тысячекратно увеличивая интенсивность процесса на катализаторе. Попутно частички катализатора трутся друг о друга и о ферритовый абразивный порошок, что приводит к их очистке от загрязняющих пленок.

Схема работает следующим образом:
с частотой 50 Гц происходит смена полярности на питании. Ток попеременно проходит по обмотке 1,3 и 2,4 (см. рис. 2). При этом в них появляется магнитное поле, которое намагничивает ферромагнитные частицы и заставляет их взаимодействовать друг с другом, вовлекая в движение частицы катализатора. Таким образом попеременно возникает для газа проходимость сквозь мелкие частицы, сменяемая большим сопротивлением, оказываемым сдавленной массой частиц. И самое главное: активность катализатора, сжимающего и разжимающего реагирующий газ, по еще не изученным причинам повышается дополнительно в 20—50 раз. Работа описанного каталитического реактора эквивалентна реактору размером метров в 20—30. Увеличить производительность реактора можно, включая обмотки в трехфазную сеть. При этом система работает не как клапаны, а как активный насос, совмещая все положительные эффекты первой схемы и дополнительно принуждая газ перемещаться в направлении смещения сдвига фаз. При таком включении важно правильно выбрать фазировку. Итак, в реакторе, приведенном здесь, работают следующие положительные факторы:
 1. Увеличение площади катализатора в 300—1000 раз за счет уменьшения размеров частиц.
 2. Происходит постоянная очистка катализатора от поверхностного загрязнения.
 3. Постоянные пульсации давления реагирующих газов между частицами катализатора, а во второй схеме дополнительно происходит еще и перекачки газа внутри самого реактора.

Получение метанола в домашних условиях

 Недостаток этого реактора — повышенное сопротивление потоку газа — устраняется попеременным уплотнением — освобождением частиц внутри четных—нечетных катушек. Одна важная деталь: необходимо теплоизолировать катушки от корпуса реактора. В связи с этим, а также из практических соображений автором сайта были внесены следующие изменения (см.рис.справа):

 Из болванки (бронзы или латуни) диаметром 50 мм, выточим корпус реактора. Размеры можно взять прежние — 160 мм общая длина, рабочая реакторная длина около 140мм, внут. диаметр 33 мм, толщина стенок приблизительно 5…8 мм, т.е. внешний диаметр около 50 мм и того же диаметра — заглушки, их толщина по 20 мм и на каждой нарезана резьба М36х1,0мм и длиной по 10мм. Всё это должно быть сделано из одного и того же материала! К заглушкам в отверстия вставляются и привариваются переходные штуцера или просто соединительные бесшовные стальные трубки с внутренним диаметром 6…8 мм и толщиной стенок около 2 мм. Данную конструкцию необходимо снаружи теплоизолировать листовым асбестом и разделить по всей длине на четыре секции с помощью пяти перегородок, также вырезанных из листового асбеста. Для фиксации перегородок, — можно промазать их силикатным клеем, после просушки наматавается медная проволока (d=0,15мм) в каждую секцию. Сопротивление, измеренное омметром, для каждой секции должно быть около 1200_Ом. Обмотки влючаются по схеме рис.3 через регулятор напряжения (напр: лабораторный трансформатор — ЛАТР), чтобы избежать перегрева обмоток, их надо охлаждать, для этого можно проложить под обмотки стеклянные трубочки диаметром 6…8мм, возможен принудительный обдув катушек, с контролем температуры внутри реактора.

 Следует отметить, что подобная схема реактора(рис.2) была заявлена на патент (автор — Г.Н. Вакс), она может работать в любых каталитических газовых процессах. Поэтому для химиков — это не домашняя разработка, а принципиально новый, еще не совсем изученный, но эффективный реактор. По всей видимости, эффекты усилятся при подаче прямоугольных импульсов или колебаний высокой частоты.

ПРОИЗВОДСТВО СИНТЕЗ—ГАЗА.

Получение метанола в домашних условиях

СИНТЕЗ—ГАЗОМ называется смесь H2 и СО, необходимая для производства метанола. Поэтому вначале рассмотрим технологию синтез-газа. Традиционные методы получения СО и H2 из метана (CH4) состоят в том, что метан смешивается с водяным паром и в нагретом состоянии поступает в реактор, где к паро-метанной смеси добавляется дозированное количество кислорода. При этом происходят следующие реакции:[1] СН4 + 202 <—> СО2 + 2Н2О + 890 кдж ;
 [2] СН4 + Н20 <—> СО + ЗН2 — 206кдж ;
 [3] СН4 + СО2 <—> 2СО + ЗН2 — 248кдж ;
 [4] 2Н2 + 02 <—> 2Н2О + 484 кдж ;
 [5] СО2 + Н2 <—> СО + Н20 — 41,2кдж.

Как видно, некоторые реакции эндотермические — с поглощением тепла — а некоторые экзотермические — с выделением. Наша задача создать такой баланс, чтобы реакции шли с контролируемым выделением тепла. Итак, вначале требуется дозированное смешение Н2О и СН4. Традиционные методы ведения этого процесса сложны и громоздки. Мы будем насыщать метан водяными парами путем пропускания пузырьков этого газа через нагретую до 100 градусов Цельсия воду, а чтобы пузырьки активно разбивались, размещаем на их пути твердые ферритовые частички размером 1—2 мм. Но в этой массе рано или поздно пузырьки находят дорогу и затем, практически не разбиваясь, проходят по образовавшемуся каналу. Чтобы этого не происходило, частички из феррита и смесительную камеру ставим в соленоид с подачей переменного тока. В этом существенное отличие нашего диспергатора (см.рис 5). Под действием вибрации частиц феррита в пульсирующем магнитном поле пузырьки метана постоянно разбиваются, проходят сложный зигзагообразный путь и насыщаются парами воды. К соленоиду жестких требований нет, поскольку запитывается он от ЛАТРа или от регулятора света (в продаже имеются). Регулировка напряжения на соленоиде необходима, чтобы, изменяя магнитное поле, одновременно изменять и степень насыщения метана парами воды. О цели этих изменений будет сказано ниже. Количество витков в катушке может быть от 500 до 1000. Диаметр провода 0,1— 0,3мм. Труба диспергатора берется из неферромагнитного металла, поэтому в переменном магнитном поле она будет разогреваться. Кроме того, и метан поступает в воду разогретым. Поэтому специального нагревателя для воды не требуется (прим.- ошибочное мнение! Воду предварительно надо нагреть до кипения, например газовой грелкой, иначе не получить нужного количества водяного пара). Ещё необходим бачок для подпитки водой, поскольку она непрерывно расходуется на образование паро-метановой смеси, для этой цели подойдет сливной бачок от стандартного унитаза, чьё сливное отверстие закрывается стальной пластиной, с приваренной сливной трубкой, конец этой трубки вставляется в диспергатор и изгибается вниз на 180°(см.рис.5), делается это с целью безопасности, чтобы исключить попадание газа-метана в бачок.

Получение метанола в домашних условиях

 ВНИМАНИЕ: необходимо расположить бачок таким образом, чтобы уровень воды в смесителе—диспергаторе не поднимался выше 150 мм, т.е. до половины его высоты, это связано с величиной давления в газовой сети (=150 мм водного столба!), иначе вода будет препятствовать проходу газа-метана в диспергатор. Также воду перед подачей в бачок необходимо очистить от примесей хлора. С этим справятся стандартные средства очистки воды для бытовых целей.

 Готовая паро-метановая смесь разогревается до температуры 550—600 градусов в ТЕПЛООБМЕННИКЕ. Устройство теплообменника(рис.6) уже достаточно подробно было описано выше (см. рис.1). Поэтому приведем только уточнение размеров. Теплообменник изготавливается из нержавеющей стали, обязательно варится в среде инертного газа. Трубки из нержавеющей стали крепятся к корпусу только сваркой. Наполнитель теплообменника изготовляется из 1—2 миллиметровых частиц керамики. Это может быть, например, дробленая фарфоровая посуда. Наполнять емкость надо достаточно плотно, с обязательным встряхиванием. Возможная ошибка: при недостаточном наполнении теплообменника частицами керамики газ найдет себе дорогу, и потоки будут ламинарными, чем ухудшается теплообмен.
 ВНИМАНИЕ:ВСЯ СИСТЕМА ДОЛЖНА БЫТЬ ГЕРМЕТИЧНА. Никаких утечек! В теплообменнике 3.2 (см.рис.10) температуры высокие! Никакие уплотнители не применять — только аргонная сварка.

САМЫМ СЛОЖНЫМ И ОТВЕТСТВЕННЫМ УЗЛОМ УСТАНОВКИ ЯВЛЯЕТСЯ КОНВЕРТОР-РЕАКТОР (см. рис.7), где происходит конверсия метана (превращение его в синтез—газ).

Получение метанола в домашних условиях

Конвертор состоит из кислород-паро-метанового смесителя и реакционных каталитических колонн. Вообще, реакция идет с выделением тепла. Однако в нашем случае, чтобы процесс начался, на подводящих трубках проводим нагрев, поскольку мы осуществляем конверсию метана по реакции [2]: СН4 + Н2О <—> СО + ЗН2 — 206 кдж , с потерей тепла, а значит нужно обязательно подводить тепло в конвертор. Для этого паро-метановый газ мы пропускаем через трубки, обогреваемые горелками. Конвертор работает следующим образом:
 Паро-метановая смесь поступает в камеру, в которой вварены трубки из нержавеющей стали. Количество трубок может быть от 5 до 20 в зависимости от желательной производительности конвертора. Пространство верхней камеры должно быть обязательно плотно набито крупнозернистым песком или дробленой керамикой или крошкой нержавейки, размеры частиц 0,5—1,5 мм. Это необходимо для лучшего перемешивания газов, а самое главное — для пламягашения. При соединени воздуха с горячим метаном может произойти загорание. Поэтому в верхней камере набивка осуществляется с обязательным встряхиванием и досыпкой. Трубки и сборная камера (на рис7.-нижняя), как раз и набиваются частицами, содержащими катализатор — окись никеля.

 Массовая доля никеля в катализаторе при пересчете на NiO, должна составлять не менее 7,5±1,5%. Остаточное содержание метана при конверсии с водяным паром природного газа (соотношение пар:газ=2:1), при температуре 500° — 38,5%, а при 800° — не более 1,5%. Массовая доля «вредной» серы в пересчете на SОз, должна быть не более 0,005%.

 Изготовить такой катализатор можно самому (но всё же лучше найти готовый, промышленный катализатор). Для этого нужно на воздухе прокалить частицы никеля. Если чистого никеля нет, то можно его приготовить из никель-содержащих 10—15—20-копеечных монет СССР. Сотрите их на грубом абразивном круге или мелкой фрезой. Попадание абразива в набивку допускается. Полученный порошок прокалите и смешайте в пропорции 1/3 объема порошка с 2/3 объема молотой керамики (0,5 мм) или чистого грубозернистого песка.

 Промежуток между верхними частями трубок заполняются на 10 см любым высокотемпературным теплоизолятором. Это делается, чтобы не перегревать верхнюю камеру. Есть простой способ получения такого теплоизолятора. Обычный канцелярский силикатный клей смешивают с 10—15 весовыми процентами тонкомолотого мела или талька или глины. Перемешивают тщательно. Наливают смесь тонким слоем и сразу же прижигают огнем паяльной лампы. Вскипевшая в клее вода образует пемзообразную белую массу. Когда она остынет, опять наливают на нее слой клея с мелом и опять обрабатывают пламенем. И так повторяют до тех пор, пока не получат, необходимый слой теплоизолятора. После окончания сборки конвертора его помещают в стальной короб, которой обязательно теплоизолируют материалом, выдерживающим температуру до 1000 градусов, например, асбестом. Горелки инжекционного типа, могут быть любые, от 5 штук до 8. Чем их больше, тем равномернее нагрев. Возможна также система, использующая одну горелку. Пламя ее имеет несколько выходов через отверстия в трубе. Газовые горелки есть в продаже, например, те, что используются для обработки лыж. Есть в продаже также газовые паяльные лампы, поэтому мы даем только общую схему. Горелки должны соединяться параллельно и регулироваться стандартным газовым краном, например, от газовой плиты, но лучше взять автоматический регулятор от бытовой газовой плиты — дороговат, но надёжен и удобен — с его помощью можно задать нужную температуру внутри конвертора-реактора, повысив тем самым степень автономности установки вцелом.

ЕЩЁ ОДИН ИЗ ОТВЕТСТВЕННЫХ УЗЛОВ — это эжекторный смеситель подачи воздуха и метана в камеру конвертора (см.рис.8.) Эжекторный смеситель воздуха и метана состоит из двух сопел одно подает метан, насыщенный парами воды, а другое — эжектор воздуха. Воздух поступает от компрессора , количество его регулируется клапаном давления (Рис.9.). Компрессор может быть практически от любого бытового холодильника, давление регулируется от «нуля» до необходимого, которое будет не на много выше давления в газовой магистрали (т.е. =>150 мм.вод.ст.).

Получение метанола в домашних условиях

 Необходимость подачи воздуха (кислорода) в конвертор обусловлена тем, что по реакции [5] часть водорода должна быть поглощена с выделением СО, тем самым увеличивается количество окиси углерода до пропорции СО:Н2 == 1:2, т.е. число молей (объемов) водорода должно быть в два раза большим объемов окиси углерода (прим.- наличие избыточного воздуха приведёт к синтезу побочных продуктов — кислот, высших спиртов — «сивухи» и прочих вредных компонентов) . Но возникновение CO2произойдет по реакции [1] с выделением большого количества тепла. Поэтому вначале процесса компрессор мы не включаем и винт держим вывернутым. Воздух не подаем. И по мере разогрева камеры и включении всей системы будем постепенно, включив компрессор и вворачивая винт клапана давления, увеличивать подачу воздуха и одновременно уменьшать пламя на горелках, Контроль будем вести по количеству излишков водорода на выходе из конденсатора метанола (теплообменник 3. и 3.1) через фитиль(13-см.рис.10), сокращая его. Фитиль для дожига излишка синтез—газа представляет собой 8-миллиметровую трубку, длиной 100 мм, набитую медным проводом по всей длине,- чтобы пламя не пошло вниз, в канистру с метанолом. Мы разобрали все узлы установки получения метанола. Как ясно из предыдущего, вся установка состоит из двух основных узлов: конвертора для создания синтез—газа (конверсия метана) и синтезатора метанола. Синтезатор (каталитический насос,см.рис.2) достаточно хорошо описан выше. Единственно, что следует добавить — это необходимость установки теплоизолятора между трубой и катушкой. Как изготовить теплоизолятор, мы сообщали при описании изготовления конвертора (см.рис.7).

 ПЕРЕЙДЕМ К ОБЩЕЙ СХЕМЕ УСТАНОВКИ. Работа общей схемы: из газовой магистрали метан поступает через вентиль (14) в теплообменник (3.1), разогревается до 250—300°C, затем поступает в фильтрующий реактор (15), который работает по принципу каталитического насоса (см.рис.2-только диаметр трубы=8см), содержит в себе окись цинка — для очистки газа от примесей серы и лишь затем газ поступает в смеситель—диспергатор (2), где насыщается парами воды. Вода (дистиллированная) добавляется в диспергатор непрерывно из бачка (1). Вышедшая газовая смесь поступает в теплообменник (3.2), где разогревается до 500—600°C и идет в конвертор (4). На NiO — катализаторе (см.ГИАП-16) при температуре 800°C происходит реакция [2]. Для создания этой температуры работают горелки (12). После установления температурных режимов включается компрессор (5) и постепенно подается воздух в смеситель (11). Повышение давления осуществляется путем вворачивания винта в клапане (8). Одновременно уменьшаем пламя на горелках (12) при помощи вентиля (14.2). Полученный на выходе синтез—газ поступает в теплообменники (3.1; 3.2), где охлаждается до температуры 320—350°. Затем синтез—газ поступает в синтезатор метанола (6), где на катализаторе из смеси однинакового количества ZnO, CuO, CoO (напр.-СМС-4; К-140) происходит превращение его в метанол СН3ОН. Смесь газообразных продуктов на выхода охлаждается в теплообменнике (3.3). который описан выше (см.рис.1) и поступает в накопительный бачок (10). В верхней его части находится трубка — фитиль (13), где дожигаются продукты, которые не прореагировали в процессах. Поджигание необходимо, обязательно!

 Получение метанола в домашних условиях

НЕСКОЛЬКО СОВЕТОВ. Катализаторы можно готовить самому путем прокаливания порошковых металлов на воздухе. Измерение температуры можно осуществлять при помощи термоиндикаторных красок, которые в настоящее время достаточно распространены. Измерение нужно проводить на входных и выходных трубках. Если термокрасок вы не достанете, можно изготовить сплав олово — свинец — цинк. При определенных, найденных экспериментально пропорциях смешения они будут иметь необходимую температуру плавления. Нанося полученные сплавы на трубки и следя за их плавлением, можно с некоторой погрешностью контролировать температуру. Если вы не допустили образования газовых карманов (т.е. полностью заполнены все полости соответствующей крошкой), если устранили утечки и самое главное — своевременно зажжен и постоянно горит фитиль (11), то установка будет абсолютно безопасна. Подбирая катализаторы можно повышать тепловой КПД, увеличить процент выхода метанола. Для достижения оптимума здесь требуются эксперименты. Они проводятся во многих институтах разных стран. В России к числу таких НИИ относится, например, ГИАП(Государственный институт азотной промышленности). Следует иметь в виду, что получение метанола из природного газа в компактных установках — новое дело, и многие процессы еще недостаточно изучены. В то же время метанол — одно из самых экологически чистых и практически идеальных топлив. И, самое главное, получение его основано на безграничных и возобновляемых ресурсах — метане.

 

 По материалам автора-изобретателя Г.Вакса.

Источник: eurosamodelki.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.