Produzione del Metanolo, Processi chimici

IL METANOLO (MTBE antidetonante per benzine)

(Anticongelante nel gas naturale per evitare che

formi idrati se è presente H2O)

Fonti:

1) Gas naturale

2) Legno/materiali umidi

3) Immondizia della raccolta municipale

Tutte le fonti sono usate sia con fermentazione

che con gassificazione.

Termodinamica:

La somma di 1. e 2. ci da 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:

DeltaG=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 dispecer 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: da 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 for-

mazione 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. Ho inibizione della produ-

zione.

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 è quello che viene controllato (è simile al rapporto steam/carbon).

+ 2

2 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:

1) Metanazione: favorita dalle condizioni in

cui lavoro (T bassa, P alta)

2) Deidrogenazione del metanolo: favorita

da catalisi acida

3) Formazione alcoli superiori: favorita da

catalisi basica

4) Formazione del metil formiato

Sono tutte ESO.

È importante che il catalizzatore sia neutro per

evitare le reazioni 2 e 3.

Produzione:

Parto dal syngas, lo comprimo, lo riscaldo e lo

mando al reattore.

Il reattore è con quench quindi lungo l’altezza ci

sono iniezioni di reagente freddo.

Raffreddo il tutto uscito dal reattore.

Mando a condensare separando H2, CO2 e gas (?) da

tutto il resto.

Mando al separatore da cui ottengo metano grezzo

e del gas che viene in parte spurgato in parte ricirco-

lato.

I reattori più usati sono quelli a strati quasi adiabatici

(con quench) o i reattori ad acqua bollente. Il reattore ad acqua bollente è usato nel processo

Lurgi ed è un reattore quasi isotermo in cui T non

varia molto. Ha inoltre un ottimo scambio termico.

Questo reattore lavora in pressione cosicché H2O

abbia la T di ebollizione che preferisco (in questo

caso Teb=225°C). all’entrata del reattore mi trovo

comunque con T più alta a causa della quantità di

reagenti freschi presenti.

Quando il cata-

lizzatore nel

reattore invec-

chia per poter

mantenere la

stessa conver-

sione si preferi-

sce andare ad

aumentare P. Il

processo Lurgi

ha delle conversioni piuttosto alte ma lo svantag-

gio è che non c’è economia di scala, non posso

quindi ingrandir troppo questi reattori.