Obrázek 4 Společnost Stena Line přestavuje svou flotilu lodí na pohon metanolem, aby snížila znečištění, ke kterému dochází při spalování topného oleje, což je zvláště důležité v Baltském moři. Loď Stella Germanica, zde ve švédském Göteborgu, která se připravuje na plavbu do německého Kielu, prošla rozsáhlými námořními zkouškami na metanol, než bylo rozhodnuto o přestavbě více než 20 dalších lodí.
S laskavým svolením Marcusroos (Wikimedia Commons).
(c) K výrobě paliv
(i) Proces MTG
Syntetický plyn lze přeměnit na kapalná paliva. Jedním ze způsobů je použití procesu Mobil MTG (methanol na benzín).
Methanol se převádí na alkany a aromatické uhlovodíky vhodné pro benzín (uhlovodíky s 5 až 8 atomy uhlíku), a to průchodem par přes oxid hlinitý při teplotě cca 600 K. Vzniká rovnovážná směs methanolu, dimethyletheru (DME) a páry, která obsahuje asi 25 % methanolu:
.jpg)
Tato směs plynů pak prochází přes lože zeolitu v kyselé formě, HZSM-5, zahřátého na teplotu asi 650 K, za vzniku směsi uhlovodíků (s 5 až 10 atomy uhlíku) pro použití jako benzin.
DME lze použít jiným způsobem. Ačkoli je při okolní teplotě plyn, lze jej snadno zkapalnit pod tlakem a je považován za atraktivní alternativní palivo k motorové naftě. Vozidla potřebují kompresní zážehový motor s palivovým systémem speciálně vyvinutým pro provoz na DME. V Evropě a USA proběhla řada demonstrací vozidel na DME, včetně jedné, při níž zákazník provozoval 10 vozidel po dobu 750 000 mil. Emisní normy pro pevné částice lze splnit bez použití filtrů. Stejně jako u vozidel s konvenční naftou lze emise oxidů dusíku (NOx) snížit obvyklým způsobem pomocí roztoku močoviny.
DME se také mísí s kapalným ropným plynem (LPG) jako palivo pro použití v domácnostech. Jeho hlavní využití v současné době je však jako aerosolový pohon.
První závod na výrobu MTG byl postaven na Novém Zélandu a nyní se staví nové závody, které budou reagovat také na poptávku po metanolu a amoniaku, které potřebují syntézní plyn.
Tyto procesy mohou poskytnout cestu k výrobě chemických látek z biomasy. Biomasa se přeměňuje na syntézní plyn, pak na metanol a odtud na kapalná paliva.
(ii) K výrobě kyslíkatých látek
Dalším důležitým využitím metanolu je výroba metyl-t-butyl-éteru (MTBE) a t-amyl-metyl-éteru (TAME), přísad do benzinu, které zvyšují jeho oktanové číslo.
Ukázalo se však, že MTBE je vážnou škodlivinou a při úniku se dostává do vodních toků. Jeho používání se v USA a dalších zemích postupně ukončuje.
Roční produkce metanolu
| Světová | 70 milionů tun1,2 |
| Asie | 44 milionů tun3 |
| Blízký východ | 9 milionů tun3 |
| USA | 2 miliony tun4 |
1. M Alvarado, Methanol, 2016, IHS
2. Očekává se, že v roce 2016 se bude blížit 80 milionům tun a v roce 2020 100 milionům tun
3. Methanol Market Services Asia, 2016. Odhad údajů za rok 2015
4. 2015 Guide to the Business of Chemistry, American Chemistry Council, 2016
V roce 2000 se Čína podílela na světové spotřebě metanolu přibližně 12 %, zatímco Severní Amerika a Evropa spotřebovaly 33 %, resp. 22 %. V roce 2015 Čína spotřebovala 54 %, zatímco Severní Amerika 11 % a Evropa 10 %.
Výroba metanolu
(a) Výroba syntézního plynu
(i) Tradiční metody
Metanol se vyrábí ze syntézního plynu, což je směs oxidu uhelnatého a vodíku.
Základní surovinou byla v posledních 40 nebo více letech ropa nebo zemní plyn. Zejména v Číně se jako surovina používá spíše uhlí než zemní plyn nebo ropa.
(ii) „Zelený“ metanol
Došlo k významnému rozvoji výroby metanolu, který je do značné míry „zelený“.
K výrobě syntézního plynu lze použít jakoukoli pevnou biomasu, včetně například zemědělského, městského a průmyslového odpadu, a to podobnými technikami jako při jeho výrobě z uhlí.
Mezi nejnovější vývoj patří závod v Nizozemsku, který k výrobě plynu využívá kapalný propan-1,2,3-triol (glycerol), vedlejší produkt při výrobě bionafty z živočišných tuků a rostlinných olejů.
Další „zelenou“ cestou je využití odpadního oxidu uhličitého. Ačkoli první takové zařízení je spojeno s geotermální energií, mohlo by být použito k přeměně odpadního oxidu uhličitého například z vápenných pecí a výroby oceli na metanol.
(b) Syntéza metanolu
Syntetický plyn se katalyticky přeměňuje na metanol za zvýšených teplot a tlaků v reaktoru s pevným ložem. Katalyzátorem je peleta oxidu hlinitého pokrytá oxidy mědi a zinku.
Hlavní reakci syntézy methanolu lze zapsat:
.jpg){kind=small}
Z úvahy o energetice reakcí vyplývá, že výtěžek methanolu je zvýhodněn vysokými tlaky a nízkými teplotami. Nízkotlaký proces vznikl objevem katalyzátoru na bázi mědi, který je aktivní při teplotách 475-575 K, a umožňuje tak ekonomické konverze při 40-100 atm. Jedno zařízení například pracuje při 525-575 K a 100 atmosférách. Nakonec dosahuje 97% konverze reaktantů.
Skutečný mechanismus vzniku methanolu je aktivní oblastí výzkumu. Pomocí radioaktivního 14CO2 se předpokládá, že většina, ne-li veškerý metanol, vzniká prostřednictvím CO2.
.jpg)
Obrázek 4 Konvertor, v němž se ze syntézního plynu vyrábí metanol.
S laskavým svolením společnosti Johnson Matthey.
.