Figure 4 Stena Line社は、バルト海で特に懸念される重油燃焼による公害を減らすために、メタノールで走る船隊に改造している。 スウェーデンのヨーテボリでドイツのキールに向かうステラ・ゲルマニカ号は、他の20隻以上の船の改造が決定される前に、メタノールを使った大規模な海上試験を行った。
(c) 燃料を作るには
(i) MTGプロセス
合成ガスを液体燃料に変換することができます。 メタノールは、約600Kのアルミナ上を蒸気が通過することにより、ガソリンに適したアルカンと芳香族炭化水素(炭素原子数5から8の炭化水素)に変換される。 メタノール、ジメチルエーテル(DME)、蒸気の平衡混合物が生成され、約25%のメタノールが含まれます。
この気体の混合物を次に、約650Kに加熱した酸形態のゼオライトHZSM-5のベッドに通過させて、ガソリンとして使用する(5~10の炭素原子の)混合炭化水素を製造します。 常温では気体であるが、加圧すると容易に液化することができ、軽油に代わる魅力的な燃料と考えられている。 車両には、DMEで運転するために特別に開発された燃料システムを持つ圧縮着火エンジンが必要である。 欧州や米国では、10台の車両を75万マイル走行させるなど、多くのDME車両の実証実験が行われている。 粒子状物質については、フィルターを使用せずに排出ガス規制をクリアすることができる。 窒素酸化物(NOx)については、従来のディーゼル車と同様に尿素水溶液で低減することができる。
最初のMTGプラントはニュージーランドに建設され、現在、合成ガスを必要とするメタノールとアンモニアの需要に対応する新しいプラントが建設中である。 バイオマスは合成ガスに変換され、次にメタノールに変換され、さらに液体燃料に変換される。
(ii) 酸素添加剤を作る
メタノールのもう一つの重要な用途は、オクタン価を上げるためにガソリンに添加するメチル t-ブチルエーテル(MTBE)と t-アミルメチルエーテル(TAME)を作ることである。 米国や他の国々では、その使用を段階的に減らしている。
メタノールの年間生産量
世界 | |
アジア | 4400 トン3 |
中東 | 900 トン3 |
米国 | 200 トン4 |
1.日本
2. 2016年に8000万トン、2020年に1億トンに近づくと予想
3. Methanol Market Services Asia, 2016. データは2015年
4.2015 Guide to the Business of Chemistry, American Chemistry Council, 2016
2000年、中国は世界のメタノール消費量の約12%を占め、北米と欧州はそれぞれ33%と22%であった。 2015年には、中国が54%を消費する一方、北米は11%、欧州は10%を消費した
メタノールの製造
(a) 合成ガスの製造
(i) 従来の方法
メタノールは一酸化炭素と水素の混合である合成ガスから製造されている
過去40数年間、原料は石油または天然ガスであった。
(ii) 「グリーン」メタノール
大部分が「グリーン」なメタノールを生産するための大きな開発が行われています。
たとえば農業、都市、産業廃棄物を含むあらゆる固体バイオマスは、石炭からの生産と同様の技術を使用して合成ガスを作ることができます。
最近では、オランダのプラントが、動物性脂肪や植物性油からバイオディーゼルを生産する際の副産物である液体プロパン-1,2,3-トリオール(グリセロール)を使って、ガスを生産しています。 このような最初のプラントは地熱エネルギーに関連しているが、たとえば石灰窯や鉄鋼製造から出る二酸化炭素の廃棄物をメタノールに変換するために使用することができる。 触媒は銅と亜鉛の酸化物でコーティングされたアルミナペレットである。
主なメタノール合成反応は次のように書かれる:
反応のエネルギー論を考えると、メタノールの収率は高い圧力と低い温度で有利であることがわかる。 低圧プロセスは、475-575 Kで活性を示す銅ベースの触媒の発見によってもたらされ、その結果、40-100 atmで経済的な変換が可能になった。 例えば、あるプラントでは、525〜575K、100気圧で運転している。 7370>
メタノール生成の実際のメカニズムは、活発な研究分野であった。 放射性物質である14CO2を用いることで、すべてではないにしても、メタノールの大部分はCO2を経由して生成されると考えられている。