Метанол из метана

форум для специалистов в области органической химии
organic chemistry issues discussion for professional scientists
Ответить
Cherep
Сообщения: 23458
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Метанол из метана

Сообщение Cherep » Пн авг 08, 2005 2:25 am

Steiner писал(а): Миром правят деньги и... рациональное их использование. :wink: Метанол из метана делается повсеместно и исключительно так уже многие десятилетия (смесь метана с воздухом на катализаторах). Патентов сам видел сколько - за один раз не унесёшь. :D Конверсия прекрасная, стоит процесс копейки. Зачем изобретать велосипед?
Опа. "А мужики и не знают" ©
Я ничего не путаю? Не из синтез-газа, а из метана? В одну стадию?

Аватара пользователя
ChemNavigator
Сообщения: 2137
Зарегистрирован: Пт янв 28, 2005 3:02 am

Сообщение ChemNavigator » Пн авг 08, 2005 12:25 pm

Метан можно окислить кислородом воздуха до формальдегида, а последний уже восстановить в метанол.
А вот про прямой метод я тоже что-то не слышал.

Аватара пользователя
slavert
Сообщения: 6688
Зарегистрирован: Сб янв 17, 2004 12:28 am

Сообщение slavert » Пн авг 08, 2005 12:43 pm

Вот есть патенты про это. Только слово "давно" - неуместно патенты очень свежие

http://v3.espacenet.com/textdoc?DB=EPOD ... 558353&F=0


http://v3.espacenet.com/textdoc?DB=EPOD ... 558557&F=0

Еще статья

Industrial & Engineering Chemistry Research (1994), 33(4), 784-9

Аватара пользователя
Steiner
совсем хулиган
совсем хулиган
Сообщения: 465
Зарегистрирован: Ср май 12, 2004 10:24 pm

Re: Метанол из метана

Сообщение Steiner » Пн авг 08, 2005 3:50 pm

Cherep писал(а):
Steiner писал(а): Миром правят деньги и... рациональное их использование. :wink: Метанол из метана делается повсеместно и исключительно так уже многие десятилетия (смесь метана с воздухом на катализаторах). Патентов сам видел сколько - за один раз не унесёшь. :D Конверсия прекрасная, стоит процесс копейки. Зачем изобретать велосипед?
Опа. "А мужики и не знают" ©
Я ничего не путаю? Не из синтез-газа, а из метана? В одну стадию?
Что такое синтез-газ и как он получается? Есть единственная на сегоднешний день разумная и рентабельная технология, которой пользуются (я не говорю о школьных учебниках и т.п.), состоит в следующем. Природный газ (т.е. метан) смешивается с недостатком воздуха и прогоняется через катализаторы. При этом одновременно получается этот самый "синтез-газ" + выделяется тепло, поддерживающее реакцию синтеза. В результате варьирования катализаторов, соотношения газа и воздуха и температур делают этим способом метанол, формальдегид, высшие спирты, жидкие углеводороды (синтетический бензин) и прочее (включая этанол). Сам по себе "синтез газ" готовить иначе просто накладно было бы.
Патентов видел кипу неимоверную (бумажных) только наших.
-=Jedem das Seine=-

Cherep
Сообщения: 23458
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Сообщение Cherep » Вт авг 09, 2005 9:47 am

Господа, господа! Патент != процесс.
Не будем забывать про реакцию Шилова почти 40-калетней давности, в конце концов. Какой-то выход метанола там был. Но какая тому метанолу цена? :)

Slavert, посмотри статейку. Там селективность по метанолу мерзкая.

Но, кажется, мы пришли к консенсусу, что в промышленности метанол производится именно из синтез-газа. :D

А синтез-газ из метана (или природного газа). И температуры там о-го-го. Да и давление не слабое (в некоторых установках). Метанол-то, дешёвый, конечно, но бактерии ж метанол производят при не столь высокой температуре и давление там ни о-го-го. И прямо из метана. Вот любопытно же, а. А мы не могём.

И комуто от этого не сидится. Они деньги переводят. Может и зря? А может и не зря. Это тока будущее покажет.

Cherep
Сообщения: 23458
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Re: Метанол из метана

Сообщение Cherep » Вт авг 09, 2005 10:21 am

Steiner писал(а):Природный газ (т.е. метан) смешивается с недостатком воздуха и прогоняется через катализаторы. При этом одновременно получается этот самый "синтез-газ" + выделяется тепло, поддерживающее реакцию синтеза.
Тут есть одна тонкость. Раньше синтез-газ получали из метана и воды. Но эта реакция эндотермична и требовала существенного подогрева. Потом стали добавлять кислород, при этом часть метана сгорает благополучно в СО (и СО2) и воду, выделяя тепло, необходимое для реакции метана с водой.
А основной, всё-таки остаётся реакция с водой в ходе которой получается второй компонент синтез-газа - водород.
Да, при частичном окислении углеводородов водород тож образуется, но при иных условиях. Кроме того, без воды не будет необходимого соотношения СО к водороду.

Аватара пользователя
Steiner
совсем хулиган
совсем хулиган
Сообщения: 465
Зарегистрирован: Ср май 12, 2004 10:24 pm

Re: Метанол из метана

Сообщение Steiner » Вт авг 09, 2005 9:18 pm

Cherep писал(а):
Steiner писал(а):Природный газ (т.е. метан) смешивается с недостатком воздуха и прогоняется через катализаторы. При этом одновременно получается этот самый "синтез-газ" + выделяется тепло, поддерживающее реакцию синтеза.
Тут есть одна тонкость. Раньше синтез-газ получали из метана и воды. Но эта реакция эндотермична и требовала существенного подогрева. Потом стали добавлять кислород, при этом часть метана сгорает благополучно в СО (и СО2) и воду, выделяя тепло, необходимое для реакции метана с водой.
А основной, всё-таки остаётся реакция с водой в ходе которой получается второй компонент синтез-газа - водород.
Да, при частичном окислении углеводородов водород тож образуется, но при иных условиях. Кроме того, без воды не будет необходимого соотношения СО к водороду.
Уф... Соотношение СО и Н можно менять в зависимости от исходного соотношения метана с водородом в широких пределах. Реакция имеет положительный тепловой болланс за счет окисления! Синтез-газ больше никак (!) не делают ибо откуда брать СО (надеюсь, все промолчат про доменный процесс, хотя бы... :D ).
Cherep писал(а):Но, кажется, мы пришли к консенсусу, что в промышленности метанол производится именно из синтез-газа. :D

А синтез-газ из метана (или природного газа). И температуры там о-го-го. Да и давление не слабое (в некоторых установках). Метанол-то, дешёвый, конечно, но бактерии ж метанол производят при не столь высокой температуре и давление там ни о-го-го. И прямо из метана. Вот любопытно же, а. А мы не могём.

И комуто от этого не сидится. Они деньги переводят. Может и зря? А может и не зря. Это тока будущее покажет.
Тут есть 2 важных пункта. Пункт первый заключается в основном законе технологии: "всегда проще нагреть, нежели охладить и всегда проще увеличить давление, нежели создать вакуум". :wink: Температура и давление - это ничего не значащие копейки. И есть пункт 2, о котором часто забывается, когда говорят о промышленности, но всегда помнят химики-практики в лаборатории: провести реакцию, это легко и просто. Гораздо труднее выделить продукт. Как предлагается выделять метанол из воды в тех концентрациях, в которых он будет в ней содержаться? Ректификацией? - Тогда мы говорим о теплозатратах куда более высокого рода, чем в процессе термокаталитического синтеза. :wink:
-=Jedem das Seine=-

Cherep
Сообщения: 23458
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Re: Метанол из метана

Сообщение Cherep » Ср авг 10, 2005 2:21 am

Steiner писал(а): Уф... Соотношение СО и Н можно менять в зависимости от исходного соотношения метана с водородом в широких пределах. ... Синтез-газ больше никак (!) не делают ибо откуда брать СО (надеюсь, все промолчат про доменный процесс, хотя бы... :D ).
То есть вы хотите теперь сказать, что синтез-газ получают сжиганием смеси метана с водородом? :o И только так?

Steiner писал(а): Тут есть 2 важных пункта. ... Как предлагается выделять метанол из воды в тех концентрациях, в которых он будет в ней содержаться? Ректификацией? - Тогда мы говорим о теплозатратах куда более высокого рода, чем в процессе термокаталитического синтеза. :wink:
Тут есть другие важные пункты. Во-первых, нет понимания самого процесса работы метан-оксигеназы. Во-вторых, даже еслиб оно и было, никто не предлагает барботировать метан в водную суспензию бактерий чтоб получать метанол (и даже еслиб не было этого понимания - никто не предлагает). В третьих, даже еслиб и не предлагали этот барботаж, а подумали о неком биомиметическом катализаторе, то нашлись бы умные головы, которые б немного подумали о рентабельном дизайне промышленного процесса. Только и биомиметического катализатора то нет.
Никакого эффективного катализатора одностадийного селективного окисления метана в метанол нет.

В сухом остатке: предмет вашей критики отсутствует - так я не пойму чего вы критикуете. Идею биомиметического катализа чтоли? Ну я уже понял, что эта идея лично вам не нравится (в соседней теме).

Аватара пользователя
Steiner
совсем хулиган
совсем хулиган
Сообщения: 465
Зарегистрирован: Ср май 12, 2004 10:24 pm

Re: Метанол из метана

Сообщение Steiner » Ср авг 10, 2005 9:30 am

Cherep писал(а):То есть вы хотите теперь сказать, что синтез-газ получают сжиганием смеси метана с водородом? :o И только так?
Практически так. Возможно, где-то ещё и стоят газогенераторы на угле, хотя они, как думается, менее экономически выгодны (теплота там тоже за счет частичного горения угля выделяется). Видел я даже патенты о конверсии керосина в синтез-газ... но при цене 18р/л керосина 2 года назад я расцениваю данные патенты, как черный юмор. :lol:
Я просто отметил, что для приготовления синтез-газа не используют сторонний СО, как часто говорят учебные книжки.
Cherep писал(а):В сухом остатке: предмет вашей критики отсутствует - так я не пойму чего вы критикуете. Идею биомиметического катализа чтоли? Ну я уже понял, что эта идея лично вам не нравится (в соседней теме).
Да и критики-то, собственно, не было. В той теме я отметил нерациональность СИНТЕЗА биокатализаторов. Только и всего. А эту тему про метанол не я открывал... 8)
Просто меня жизнь научила тому, что когда идёт речь о какой-нибудь великой и прекрасной идее, готовой преобразить Мир... руки непроизвольно тянутся к калькулятору. :lol:
-=Jedem das Seine=-

Cherep
Сообщения: 23458
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Re: Метанол из метана

Сообщение Cherep » Ср авг 10, 2005 10:40 am

Steiner писал(а):
Cherep писал(а):То есть вы хотите теперь сказать, что синтез-газ получают сжиганием смеси метана с водородом? :o И только так?
Практически так.
Что-то очень не верится мне. Метан (с водой) - он и так источник водорода, и вдруг ктото ещё со стороны водород туда будет подавать.
Steiner писал(а): А эту тему про метанол не я открывал
Вернёмся к началу.
Steiner писал(а): Миром правят деньги и... рациональное их использование. Wink Метанол из метана делается повсеместно и исключительно так уже многие десятилетия (смесь метана с воздухом на катализаторах). Патентов сам видел сколько - за один раз не унесёшь. Very Happy Конверсия прекрасная, стоит процесс копейки. Зачем изобретать велосипед?
Я ещё раз повторюсь, что строго говоря там смесь метана, кислорода и воды. Может и есть какието установки, где зачемто гробят водород, сжигая его, как вы говорите (см выше).

Когда вы написали это без воды, то я подумал, что вы имеете ввиду какойто процесс где метан СЕЛЕКТИВНО окисляется в метанол, что АФАИК (пока) несбыточная мечта. Вот я и обратил внимание местной общественности на такое дело, что мечта уже десятилетия как реализована.

Потом мы выяснили, что вы имели ввиду процесс с промежуточным образованием синтез-газа. ОК. :)
Steiner писал(а): В той теме я отметил нерациональность СИНТЕЗА биокатализаторов.
Ну вобщем, никто там не предлагал синтезировать биокатализаторы химически в колбе. Речь шла о биомиметических катализаторах - о том, чтобы синтезировать некую модель активного центра, например тойже самой метаноксигеназы. И это не обязательно белок. Белки в колбах варить както несподручно (у меня тож калькулятор есть).

Свяжу две мысли воедино (причём тут метан).

1) На местах нефтедобычи сжигается огромное количество природного газа, в основном метана. Несжиженый газ транспортировать труднее, нежели жидкую нефть. Если немного точнее, то по трубопроводам течёт ссмесь пропан-бутан, а метан... метан в основном сжигают.

2) Очевидно, что утилизировать этот попутный газ во чтото жидкое, типа тогоже метанола не столь лёгкая задача на современном этапе развития химической технологии. Всё таки это большие капитальные затраты - процессы требуют высокого давления и температуры. Цифрами я не владею - какая там себистоимость этого метанола (или другого жидкого топлива). Но знаю, что себистоимость синтетического бензина, получаемого из тогоже синтез-газа (была) гораздо выше того бензина, что гонят из нефти. Хотя нынче нефть у нас дорогая, такчто кто его знает.

Хотя тут и утверждают,
Steiner писал(а): Конверсия прекрасная, стоит процесс копейки. Зачем изобретать велосипед?
но в Сибири и на Аляске такого вродебы и не строят. А если и строят, то мало. Факелов то полно.

3) Газа конечно полно (пока), но сжигать его както стыдно. Мне лично. Дело даже не в том количестве диоксида углерода (и другой гадости), которое выбрасывается в атмосферу.
Д. И. Менделеев писал(а): Топить можно и ассигнациями
4) Есть мнение, что газ можно превратить в нечто жидкое и перегнать по трубопроводу с Уренгоя в Москву, например. Но это не так просто. См пункт 2. И не надо пугать количеством патентов. Патенты - вещь в себе. Жгут газ за просто так.

5) Нужны (скорее неплохо было бы иметь. сгорит весь газ - ну и чёрт с ним, да после нас хоть потоп) новые технологии для "ожижения" метана химическим способом, не требующие больших капитальных затрат.

6) Есть фермент метанмонооксигеназа. Она катализирует селективное окисление метана в метанол.

7) Есть группа научных коллективов которые заняты решением проблемы понимания принципов работы этого фермента.

8 ) Если принципы работы будут понятны, тогда можно будет рассуждать, а можно ли приготовить некий несложный по химическому строению катализатор, который будет эффективным миметиком этой метанмонооксигеназы.

9) Потом можно будет рассуждать, можно ли иметь рентабельный промышленный процесс. (Взять калькуляторы)

З. Ы. Сказать apriori, что это полная чушь и такого не может быть (взяв зачемто калькулятор и чтото пока неизвестное посчитав) я не могу. В конце концов когдато не верили, что самолёт полетит. Ан нет, разобрались и появилась наука аэродинамика.
В конце-концов, каталитический асимметрический синтез хоть и с грехом пополам, но осваивается в промышленности, а хиральные лиганды дорогие.

З. З. Ы. Конечно, могут быть и иные способы, нежили разработка биомиметического катализатора на основе метанмонооксигеназы.

Аватара пользователя
Steiner
совсем хулиган
совсем хулиган
Сообщения: 465
Зарегистрирован: Ср май 12, 2004 10:24 pm

Сообщение Steiner » Ср авг 10, 2005 10:31 pm

Цитировать не стану, уже тяжко такие объёмы редактировать.
Скажу просто по пунктам, да на этом, пожалуй, и остановлюсь. :roll:
1. Я опечатался: не водород, конечно, а воздух имелся в виду.
2. Я сомневаюсь, что сама по себе "активная область" фермента без той "байды,которая на неё навешана", как было сказано, будет активна. Хотя от ситуации зависит. Но, активная область эта, как правило, имеет определённую конформацию и трёхмерную структуру, а процесс реакции на ферментах - это далеко не просто матричный синтез. Я к чему говорю-то всё это? - вовсе не потому, что это неразумно и не представляет определённой "красоты", а только то, что очень дорого и трудно будет это делать.
3. Не надо говорить, что по трубам течет пропан-бутановая смесь! По ним идёт именно метан (природный газ). Сжигается газ в двух случаях. Либо это т.н. "попутные газы", при нефтедобычи, либо отходы НПЗ - в основном, процесса реформинга. В первом случае газ часто сжигается в факелах, особенно в тех случаях, когда его немного и транспортировка или утилизация просто нерентабельны (кстати, в нек. странах сжигание в факелах запрещено). Во втором случае нельзя говорить о метане, вообще, ибо это смесь углеводородов, водорода (его там очень много) и прочего "добра". В этом случае газы либо сжигают в факелах, либо в топках котлов, работающих на нужды предприятия.
4. В целом идея-то сама по себе очень неплохая, тем более, если есть группа энтузиастов и опытная база. Только есть очень много технологических трудностей, даже помимо самого катализатора, в этом процессе. Ферменты, к примеру, крайне селективны и избирательны - придётся тщательно очищать метан. И ещё много-много всего.
-=Jedem das Seine=-

Cherep
Сообщения: 23458
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Re: Метанол из метана

Сообщение Cherep » Пт авг 12, 2005 11:27 am

Steiner писал(а):1. Я опечатался: не водород, конечно, а воздух имелся в виду.
Ну в производстве аммиака так точно воздух.
Но, главное, про воду не забывайте.

Я тут почесал репу и почитал кой-чаго.
Cherep писал(а): 1) На местах нефтедобычи сжигается огромное количество природного газа, в основном метана.
Steiner писал(а):Сжигается газ в двух случаях. Либо это т.н. "попутные газы", при нефтедобычи,
Вобщемто про попутные газы я и написал тогда, только назвал их неправильно.
И вот какую цифирь я нашёл на 48ой странице первого тома "Справочника Нефтехимика" под редакцией С. К. Огородникова 1978 года, правда, издания. Но другого нет.
В тех случаях, когда система сбора газа на вновь вступающих в эксплуотацию промыслах не подготовлена, газ сжигается на факелах. Коэффициент переработки газа (отношение количества газа поданого на переработку, к количеству добытого газа)... в период 1959-1970 гг. увеличился с 0.317 до 0.47, а в 1970-75 гг. с 0.47 до 0.6.
Достиг ли этот коэфициент хотябы 5 %? Но в общем сжигалось почём зря очень много. Кстати, на той же страницы написано, что содержание газа в нефтях 95-112 м3\ т нефти.

Cherep писал(а):Несжиженый газ транспортировать труднее, нежели жидкую нефть. Если немного точнее, то по трубопроводам течёт ссмесь пропан-бутан, а метан... метан в основном сжигают.
Steiner писал(а):Не надо говорить, что по трубам течет пропан-бутановая смесь! По ним идёт именно метан (природный газ).
Что метан не подаётся по трубопроводам - тут я глупость написал. Но пропан-бутан только цистернами перевозят чтоли? Тоже течёт.

Но сдаётся мне что капитальные вложения в газопроводы выше чем в трубопроводы для жикой нефти. Всё-таки он должен быть под жутким давлением (гдето я видел цифру 55 атм). И трубы эти метрового диаметра если не больше. Чтоб больше газа прокачивать. Плюс газокомпрессорные станции. Следовательно, у этих сооружений большой срок окупаемости и не к каждому месторождению такой трубопровод станут подводить. К томуже капиталисты возят нефть в танкерах и мне любопытно, окупится ли такой способ перевозки газа (под большим давлением). В данном случае речь уже о природном газе а не о попутном.
Cherep писал(а):Но знаю, что себистоимость синтетического бензина, получаемого из тогоже синтез-газа (была) гораздо выше того бензина, что гонят из нефти. Хотя нынче нефть у нас дорогая, такчто кто его знает.
Как оказалось барыгуют нынче и синтетическим топливом. Одно из них называется Sasol. То ли процесс Фишера-Тропша довели до ума, то ли нефть жутко дорогая.

И в довесок ссылка на альтернативные (метанольному) методы для удобства транспортировки.

Аватара пользователя
Steiner
совсем хулиган
совсем хулиган
Сообщения: 465
Зарегистрирован: Ср май 12, 2004 10:24 pm

Сообщение Steiner » Пт авг 12, 2005 6:58 pm

Cherep
---------------------------------
В целом, всё так. :wink:
На самом деле, проблема рациональной утилизации газа есть именно на небольших нефтяных месторождениях, где транспортировка нерентабельна, а в использовании теплоты его сжигания нет необходимости.
-=Jedem das Seine=-

downcast
Сообщения: 11
Зарегистрирован: Вс авг 14, 2005 7:50 am

Re: Метанол из метана

Сообщение downcast » Вс авг 14, 2005 8:25 am

Steiner писал(а):Что такое синтез-газ и как он получается? Есть единственная на сегоднешний день разумная и рентабельная технология, которой пользуются (я не говорю о школьных учебниках и т.п.), состоит в следующем. Природный газ (т.е. метан) смешивается с недостатком воздуха и прогоняется через катализаторы. При этом одновременно получается этот самый "синтез-газ" + выделяется тепло, поддерживающее реакцию синтеза.
Метан при подогреве даже в недостатке воздуха будет гореть, сэр. Фирма "Shell" разрабатывала этот процесс - он проводится при температурах порядка 1300 цельсий. Без катализатора. Единственный завод в Малайзии, на котором этот процесс пытались реализовать, в настоящее время не работает. А если вы это дело будете проводить над каталитическим слоем, то за сутки работы поверхность катализатора закоксуется так, что вы устанете ее регенерировать.
Что касается синтез-газа, то в настоящее время его получают в двух процессах:
1. Конверсия метана водяным паром на никеле CH4 + H2O -> CO + 3H2, delta H>0
2. Конверсия метана углекислотой на никеле и его интерметаллидах, в основном на никелиде алюминия CH4 + CO2 -> 2CO + 2H2. Этот процесс в настоящее время еще детально не изучен. У меня этим коллеги занимаются. Забудьте про парциальное окисление метана.

Ответить

Вернуться в «органическая химия / organic chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: Bing [Bot] и 21 гость