4. ábra A Stena Line azért állítja át hajóflottáját metanolüzemre, hogy csökkentse a fűtőolaj elégetésekor keletkező szennyezést, amely különösen a Balti-tengeren jelent gondot. A Stella Germanica, itt a svédországi Göteborgban, amely a németországi Kielbe készül, kiterjedt tengeri próbákon esett át metanol használatával, mielőtt döntés született több mint 20 másik hajó átállításáról.
A Marcusroos (Wikimedia Commons) szíves engedélyével.
c) Üzemanyagok előállítása
(i) Az MTG eljárás
Szintetikus gáz folyékony üzemanyaggá alakítható. Ennek egyik módja a Mobil MTG (metanolból benzin) eljárás.
A metanolt úgy alakítják át benzinhez alkalmas alkánokká és aromás szénhidrogénekké (5-8 szénatomos szénhidrogénekké), hogy a gőzt kb. 600 K-en timföldön vezetik át. Metanol, dimetil-éter (DME) és gőz egyensúlyi keveréke keletkezik, amely kb. 25% metanolt tartalmaz:
.jpg)
Ezt a gázkeveréket ezután egy savas formájú zeolit (HZSM-5) ágyon vezetik át, kb. 650 K-ra hevítve, hogy a benzinként használható szénhidrogének (5-10 szénatomos) keveréke keletkezzen.
A DME más módon is felhasználható. Bár környezeti hőmérsékleten gáz, nyomás alatt könnyen cseppfolyósítható, és a gázolaj vonzó alternatív üzemanyagának tekintik. A járművekhez kompressziós gyújtású motorra van szükség, amelynek üzemanyagrendszerét kifejezetten a DME-vel való működéshez fejlesztették ki. Európában és az Egyesült Államokban már számos DME-jármű bemutatót tartottak, köztük egy olyat, amelyben egy ügyfél 10 járművet üzemeltetett 750 000 mérföldön keresztül. A részecskékre vonatkozó kibocsátási előírások szűrők használata nélkül is teljesíthetők. A hagyományos dízelüzemű járművekhez hasonlóan a nitrogén-oxidok (NOx) kibocsátása a szokásos módon, karbamidoldattal csökkenthető.
A DME-t folyékony petróleumgázzal (LPG) is keverik, mint háztartási üzemanyagot. Jelenleg azonban elsősorban aeroszolhajtóanyagként használják.
Az első MTG-üzem Új-Zélandon épült, és most új üzemek épülnek, amelyek a metanol és az ammónia iránti keresletet is kielégítik, mivel mindkettőhöz szintézisgázra van szükség.
Ezek az eljárások lehetőséget biztosíthatnak a biomasszából származó vegyi anyagok előállítására. A biomassza átalakul szintézisgázzá, majd metanollá, és onnan folyékony üzemanyaggá.
(ii) Oxigenátumok előállítása
A metanol másik fontos felhasználási területe a metil-t-butil-éter (MTBE) és a t-amil-metil-éter (TAME) előállítása, amelyek a benzin oktánszámának növelésére szolgáló adalékanyagok.
Az MTBE azonban súlyos szennyezőanyagnak bizonyult, és ha kiömlik, a vízfolyásokba kerül. Használatát az USA-ban és más országokban fokozatosan megszüntetik.
A metanol éves termelése
| Világ | 70 millió tonna1,2 |
| Ázsia | 44 millió tonna3 |
| Közel-Kelet | 9 millió tonna3 |
| USA | 2 millió tonna4 |
1. M Alvarado, Methanol, 2016, IHS
2. 2016-ban várhatóan megközelíti a 80 millió tonnát, 2020-ban pedig a 100 millió tonnát
3. Methanol Market Services Asia, 2016. A 2015-re becsült adatok
4. 2015 Guide to the Business of Chemistry, American Chemistry Council, 2016
2000-ben Kína a világ metanolfogyasztásának mintegy 12%-át adta, míg Észak-Amerika és Európa 33%-át, illetve 22%-át. 2015-re Kína 54%-ot, míg Észak-Amerika és Európa 11%-ot, illetve 10%-ot fogyasztott.
Metanol előállítása
(a) Szintézisgáz előállítása
(i) Hagyományos módszerek
A metanolt szén-monoxid és hidrogén keverékéből, a szintézisgázból állítják elő.
A nyersanyag az elmúlt legalább 40 évben kőolaj vagy földgáz volt. A szén, különösen Kínában a szén, nem pedig a földgáz vagy a kőolaj az alapanyag.
(ii) “Zöld” metanol
A metanol előállítására jelentős fejlesztések történtek, amelyek nagyrészt “zöld” metanol előállítására irányulnak.
Minden szilárd biomassza, beleértve például a mezőgazdasági, városi és ipari hulladékot, felhasználható a szénből történő előállításhoz hasonló technikákkal szintézisgáz előállítására.
A legújabb fejlesztések közé tartozik egy hollandiai üzem, amely folyékony propán-1,2,3-triolt (glicerin) használ a gáz előállításához, amely a biodízel előállításának mellékterméke, állati zsírokból és növényi olajokból.
Egy másik “zöld” út a hulladék szén-dioxid felhasználása. Bár az első ilyen üzem a geotermikus energiához kapcsolódik, a például mészégető kemencékből és acélgyártásból származó szén-dioxid-hulladékot metanollá lehetne alakítani.
(b) Metanol szintézise
A szintézisgázt katalitikus úton, magas hőmérsékleten és nyomáson, rögzített ágyas reaktorban metanollá alakítják. A katalizátor egy réz- és cink-oxidokkal bevont alumínium-oxid pellet.
A metanol szintézis fő reakciója felírható:
.jpg){kind=small}
A reakciók energetikáját figyelembe véve látható, hogy a metanol kinyerésének kedvez a magas nyomás és az alacsony hőmérséklet. Az alacsony nyomású eljárás egy olyan rézalapú katalizátor felfedezésével jött létre, amely 475-575 K hőmérsékleten aktív, így 40-100 atmoszféra mellett is gazdaságos konverziót tesz lehetővé. Az egyik üzem például 525-575 K-en és 100 atmoszférán működik. Végül a reaktánsok 97%-os konverzióját éri el.
A metanol képződésének tényleges mechanizmusa aktív kutatási terület. A radioaktív 14CO2 felhasználásával úgy vélik, hogy a metanol nagy része, ha nem is az összes, a CO2-n keresztül származik.
.jpg)
4. ábra A konverter, amelyben metanolt állítanak elő a szintézisgázból.
A Johnson Matthey szíves engedélyével.