Produzione del Metanolo, Processi chimici

Il metanolo

Introduzione

MTBE è un antidetonante per benzine e viene usato come anticongelante nel gas naturale per evitare la formazione di idrati in presenza di H₂O.

Fonti

• Gas naturale
• Legno/materiali umidi
• Immondizia della raccolta municipale

Tutte le fonti sono usate sia con fermentazione che con gassificazione.

Termodinamica

La somma di 1. e 2. ci dà 3., che quindi non è una equazione indipendente. Attenzione: 1. usa la CO₂ come reagente! Di solito è difficilissimo usarla perché è estremamente stabile.

Catalizzatori

ΔG=0 per T=180°C circa. Le reazioni avvengono con diminuzione di moli, quindi sono favorite a P alta. Catalizzatore in massa in cui l’allumina funge da disperdente e non da supporto (?).

Catalizzatore zinco-cromo: è resistente al Cl e S derivanti dal carbone. Quando si è passati a cariche più leggere come il gas si sono sostituiti i catalizzatori con qualcosa di più performante.

Catalizzatore zinco-rame: dà problemi a T alta a causa della crescita non controllata dei grani. Si usa ossido di allumina per evitare la coalescenza per sinterizzazione.

È possibile la deposizione di Fe(CO)₅ e Ni(CO)₄ che vanno a modificare la selettività del catalizzatore.

Meccanismo

Il meccanismo è studiato tramite gli intermedi sulle superfici del catalizzatore. Il punto cruciale è arrivare al metossido da cui il metanolo si produce velocemente. Il passaggio da formile a metossido è molto rapido in presenza di H₂ e CO₂. Il passaggio da formiato a metossido è invece molto lento. Il formiato, quindi, inibisce la formazione del metossido (?).

Il formiato però si produce velocemente se è presente CO₂. Se sulla superficie è presente troppa CO₂, ho formazione di troppo formiato che fa fatica a diventare metossido, causando inibizione della produzione. Questo fenomeno è piuttosto evidente a T bassa.

Le reazioni in realtà sono molte di più. Le più importanti sono:

• Stadio lento dello shift (g)
• Reazione da formiato a metossido, stadio lento del metanolo (m)

Condizioni

2 − 2 = 2 è il modulo che viene controllato (è simile al rapporto steam/carbon). + 22 è il valore stechiometrico. In genere si preferisce un gas ricco di H₂ e quindi con un modulo >2.

Sottoprodotti

La reazione è piuttosto selettiva, in particolare i gas ricchi di CO₂ danno maggiore selettività.

Reazioni parassite

• Metanazione: favorita dalle condizioni in cui si lavora (T bassa, P alta).
• Deidrogenazione del