Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

ПРОИЗВОДСТВО, ПОЖАРООПАСНОСТЬ И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАНОЛА

Баркаев М.Р. 1 Адамян В.Л. 1
1 Донской государственный технический университет
В статье приводится анализ производства и применения метанола на международном рынке. Приводятся уравнения реакций превращения "водяного газа" при различных катализаторах и условиях реакции. Метанол, являясь сильно отравляющим веществом, находит широкое применение в различных отраслях промышленности в качестве высокооктановой добавки к моторному топливу, растворителя для очистки бензина от меркаптанов, реагент в борьбе с гидратообразованием в газовой промышленности, для синтеза протеина (белково-витаминного концентрата). На сегодняшний день рынок метанола напрямую зависит от мировой конъюнктуры, которая пока остается весьма благоприятной ввиду относительной дешевизны российского природного газа и электроэнергии. На внутреннем рынке РФ отраслевая структура потребления метанола характеризуется следующими данными (%): производство формальдегида - 53,6; катализаторов 20,3; других продуктов - 26,1. Отечественные поставщики видят перспективы роста спроса как на внутреннем рынке, так и на рынках Европы и Азии в использовании метанола как добавки к топливу. Хотя Россия занимает четвертое место по объему производства метанола, по плану Минпромторга с 1 июля 2020 года будет ужесточен контроль за рынком метанола в связи с трагедией в Иркутске в 2016 году, когда более 70 человек погибли, отравившись жидкостью для ванн, содержащих метанол
метанол
структура мирового спроса потребители
синтез
катализатор
Формальдегид
конкурентоспособность
каменноугольный газ
1. Адамян В.Л. Теория горения и взрыва: Учебное пособие. - СПб.: Издательство "Лань", 2018. - 116 с.
2. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. Учебное пособие для с.-х. вузов. - М.: Высшая школа, 1974. — 504 с.
3. Справочник химика, ред. Никольский Б.П., изд. Химия, М.-Л., 1966.
4. Итоги конференции "Метанол 2018" (тезисы, графики, прогнозы). https://mplast.by/novosti/2018-06-07-itogi-konferentsii-metanol-2018/ (дата обращения 24.09.2018 г).
5. Метанолу готовят систему отслеживания |Статьи| Известия. https://iz.ru/706766/evgeniia-pertceva/metanolu-gotoviat-sistemu-otslezhivaniia (дата обращения 24.09.2018 г).

Метанол (метиловый спирт) иначе справедливо носит название древесного спирта, так как впервые был обнаружен Робертом Бойлем в 1661 году в продуктах сухой перегонки древесины [3].

Современный промышленный метод получения был осуществлен впервые в 1923 году в Германии компанией BASF. Немецкий химик Франц Фишер совместно с Ганс Тропшем открыл реакцию взаимодействия оксида углерода с водородом в присутствии железных и кобальтовых катализаторов. В зависимости от условий реакции и используемого катализатора образуется широкая гамма различных газообразных и жидких продуктов. В присутствии никелевого катализатора при температуре 250 0С основным продуктом реакции является метан и другие алканы [2]:

При использовании цинк-хромового катализатора (ZnO/Cr2O3) с добавками солей щелочных металлов получили метанол с селективным выходом и высокой конверсией монооксида углерода:

Побочными продуктами реакции являются формальдегид, ацетон, бутанолы и высшие спирты:

В СССР производство метанола началось в 1934 году объемом 30 тонн в сутки на Новомосковском химическом комбинате. Сырьем для получения спирта служил водяной газ, полученный газификацией кокса.

В настоящие время действующими способами получения метанола:

- неполном окислении метана и его го­мологов, при гидролизе хлористого метила, а также из смеси С02 и Н2:

- из отходов нефтепереработки, коксующихся углей:

- многостадийный процесс совместного получения метанола и аммиака, так как азото-водородная смесь содержит 1 — 5% окиси углерода:

Реагенты и продукты производства метанола - горючие вещества, и объекты данного производства представляют собой пожароопасность.

Пожароопасные свойства веществ и материалов определяются такими параметрами, как температура плавления, кипения, разложения, вспышки, воспламенения, самовоспламенения, нижний и верхний концентрационные и температурные пределы воспламенения [1].

В таблице 1 приводятся пожароопасные свойства веществ, используемых в производстве метанола.

Таблица 1 - Пожароопасные свойства веществ и материалов, используемых в производстве метанола

Название

компонента

Метанол

Оксид углерода(II)

Водород

Молекулярная формула

CH3OH

СО

H2

Агрегатное состояние

Жидкость

Газ

Газ

Температура плавления, 0С

-97

-205

-259,2

Температура кипения, 0С

64.7

-191,5

-253

окончание таблицы 1

Температура разложение, 0С

320-380

-

-

Температура вспышки, 0С

11

-

-

Температура воспламенение, 0С

467

630 -810

-

Температура самовоспламенение, 0С

436

-

500-571

НКПВ, %

6,7

-

4

ВКПВ, %

34,7

-

75

НТПВ, %

7

-

-

ВТПВ, %

39

-

-

 

Главные сферы применения метанола: производство формальдегида (участвующего в синтезе различных пластмасс) и высокооктановой добавки к моторному топливу. Метанол используется в производстве синтетических каучуков, уксусной кислоты, метилметакрилата, пластмасс, растворителей.

Крупнейшие нетто-экспортеры метанола – Латинская Америка (основной рынок сбыта – США), Ближний Восток (основной рынок сбыта – Европа и Азия) и страны СНГ (рынок сбыта – Европа).

В 2013 году производство метанола в США не превышало 2 млн.тонн, а к 2019 году оно будет достигать 8 млн.тонн благодаря «сланцевой революции».

В структуре мирового спроса на метанол доля стран Азии имеет 50%. В странах Европы потребляется не более 20 % метанола, в Северной Америке - не более 18 %. В Африке объем потребления самый минимальный - составляет 0,3 % от совокупного.

Управляющий директор по Европе MMSA Вольфганг Зойзер в ходе конференции "Метанол 2018" сообщил, что к 2027 году прогнозируется мировой спрос на метанол 135 млн. тонн [4] .

В настоящее время основным потребителем метанола на мировом рынке является Китай, который стремится восполнить дефицит с помощью ввода новых производственных мощностей.

Крупнейшими потребителями метанола в России являются: ОАО «Нижнекамскнефтехим», ООО «Тольяттикаучук» и газодобывающие предприятия ОАО «Газпром», в частности применяющие метанол как вещество, препятствующее образованию гидратных пробок при добыче и транспортировке газа.

В нефтеперерабатывающей промышленности метанол используется в качестве растворителя для очистки бензина от меркаптанов, а также при выделении толуола.

Метанол широко применяется в газовой промышленности как реагент в борьбе с гидратообразованием и, частично, как реагент для осушки природного газа.

Важной областью потребления метанола в последнее время становится производство биодизельного горючего, получаемого переэтерификацией с CH3OH рапсового масла.

Перспективно использование метанола в производстве олефинов (этилена и пропилена) полимеризационной чистоты, спрос на которые во всем мире ежегодно возрастает.

Кроме того, метанол применяется в качестве высокооктановой добавки к топливу, которая повышает мощность двигателя, резко снижая при этом количество выхлопных газов; для синтеза протеина (белково-витаминного концентрата), в производстве диметилтерефталата, ядохимикатов, химических средств защиты растений, для производства уксусной и муравьиной кислот (последняя используется при коагуляции латексов, как дубитель кожи, консервант пищевых продуктов и для силосования кормов).

Огромную долю выпускаемого метанола (75%) потребляет химическая промышленность для производства формалина, уротропина, уксусной кислоты и продуктов метилирования. В нефтехимической промышленности основные потребители - производства изопрена и метилтретбутилового эфира (МТБЭ).

На сегодняшний день этот рынок напрямую зависит от мировой конъюнктуры, которая пока остается весьма благоприятной ввиду относительной дешевизны российского природного газа и электроэнергии.

Согласно данным аналитики внутренний рынок метанола в 2014 году составил 2106 тыс. тонн, в 2015 году возрос до 2386 тыс. тонн, а в 2016 году из-за снижения спроса со стороны газодобывающих предприятий, поставки российским потребителям снизились на 195 тыс. тонн и составили 1 млн. 490 тыс. тонн. В 2017 году внутренний рынок метанола по сравнению с 2016 годом не изменился. Однако, хотя коэффициент использования метанола по России уменьшается, мощности по производству метанола расширяются за счет ввода новых, а также реконструкции действующих установок. Темпы роста производства метанола в России в период 2008-2017 год показано на рисунке 1 [4].

В настоящее время РФ является одним из наиболее крупных игроков на мировом рынке метанола, занимая 4-е место по объемам его выпуска.
Несмотря на экспортную направленность, многие российские производители метанола в последние годы стали больше внимания уделять глубине переработки продукта.

Переработка метанола в последующие продукты экономически более выгодна, чем продажа его в чистом виде.

На внутреннем рынке РФ отраслевая структура потребления метанола характеризуется следующими данными (%): производство формальдегида - 53,6; катализаторов 20,3; других продуктов - 26,1.

Рисунок 1. Производство метанола в РФ в 2008-2017 году

Отечественные поставщики видят перспективы роста спроса как на внутреннем рынке, так и на рынках Европы и Азии в использовании метанола как добавки к топливу. Хотя Россия занимает четвертое место по объему производства метанола, по плану Минпромторга с 1 июля 2020 года будет ужесточен контроль за рынком метанола в связи с трагедией в Иркутске в 2016 году, когда более 70 человек погибли, отравившись жидкостью для ванн, содержащих метанол [5].


Библиографическая ссылка

Баркаев М.Р., Адамян В.Л. ПРОИЗВОДСТВО, ПОЖАРООПАСНОСТЬ И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАНОЛА // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 5.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=19222 (дата обращения: 23.09.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074