مقدمه

متانول با فرمول شیمیایی  CH3OH الکلی از نوع اول بوده و وجود پیوندهای قوی CH و OH  وهمچنین گروه OH نقش متمایزی به این ماده شیمیایی داده است و چون قبلا از تقطیر چوب به دست می امده است به ان الکل چوب نیز می گویند. متانول از فعالیت بی‌هوازی گونه‌های زیادی ازباکتریها تولید می‌شود و در نتیجه مقدار اندکی از بخار متانول وارد جو می‌شود و پس از چندین روز به‌وسیله اکسیژن و با کمک نور خورشید اکسید شده به آب و دی اکسید کربن تبدیل می‌گردد.متانول مایعی بی رنگ و شفاف و با قابلیت اشتعال بسیار بالاست شعله سوختن متانول بی‌رنگ است و باید مراقب باشیم تا با شعله آن دچار سوختگی نشویم. اماازنظرپزشکی مشکلات بسیارجدی درکشورماایجادنموده که تقریباًدرهمه مواردبه مصرف ناآگاهانه آن مربوط میشودازمخلوط متانول بااتانول وسایرالکلهای موجودبرای ساخت الکل صنعتی که به اتانول صنعتی معروف است استفاده میشودوبرای جلوگیری ازشرب آن مواد تلخ وبدمزه مانند بیترکس اترکیب که  رنگ وبدبود مانند بنفش متیل به آن اضافه میکنند درکارخانه های الکلسازی هموار همقداری متانول دراتانولهای طبیعی قابل عرضه درداروخانه هاوجوددارد ازطرف دیگرمتانول به عنوان یک فرآورده ناخواسته جانبی درهنگام تهیه اتانول درروشهای سنتی یا نیمه صنعتی وارد محصول نهایی میشود ویکی از دلایل استفاده متانول ارزان بودن قیمت آن است.

درتهیه  مشروبات خانگی نیز مورداستفاده قرارمی‌گیردوعوارض وخیمی مانندکوری ونارسایی کلیوی ریوی ومغزی ویا ودرنهایت باعث مرگ میشودوازجمله راههای شناسایی متانول ویااندازه گیری مستقیم آن میتوان روش‌های کروماتوگرافی گازی وکروماتوگرافی مایع باکارهای بالا روش طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه وتزریق جریان انتخابی وروش آنزیمی اشاره کرد به دلیل گران بودن دستگاههادرآزمایشگاه های عمومی امکان پذیر نمیباشد و همچنین متانول یک ماده شیمیایی بسیارمهم است که طی یک فرایندکاتالیستی ازگازسنتزتهیه می‌شودودرصنایع شیمیایی مختلف کاربرددارد کاتالیست سنتزمتانول روش هم رسوبی تهیه میشودیکی ازروشهای ساخت کاتالیست عموماً به تهیه یک جامدازیک محلول مایع گفته میشود در این روش محلولی از اجزای سازنده کاتالیست بایک محلول دیگرکه به آن رسوب تشکیل میدهد تیترمیشود

برای توسعه کاتالیستهای سنتزمتانول ازروش ۱_ بهبود شرایط ساخت ۲_اصلاح فرمولاسیون روش ساخت کاتالیست ۳_ افزایش ارتقادهنده هااستفاده شده است

تمام ارتقادهنده های به کاررفته منگنز برپایداری کاتالیست معناداراست

سزیم بیشترین اثروباریم وکروم کمترین اثررا برپایداریکاتالیست گذاشته اند

حضورارتقادهنده های سزیم وزیرکونیوم ومنیزیم به ترتیب باعث میزان افزایش پایداری کاتالیست میشود درحالیکه تنگستن ومنگنز  باعث کاهش پایداری کاتالیست میشوند برای توسعه وبهینه سازی کاتالیست اثرشش متغییرموثرکیفیت کاتالیست درفرایندرسوبگیری به روش طراحی آزمایشها همزمان بررسی می‌شود متغیرهای مهم وموثر درساخت این کاتالیستها درمرحله رسوب گیری ترکیب درصد اجزای سازنده وکاتالیست سرعت دور همزن مکانیکی درطی رسوبگیری ودما وزمان پیرسازی وسرعت رسوبگیری هستندکه با توجه به اطلاعات موجود انتخاب وبهینه سازی میشوند.

.جرم ملکولی این ماده ۳۲gr/mol است و وزن مخصوص ان در دمای ۲۵درجه حدود/۷۸۷  و نقطه جوش ان ۷/۶۴ درجه سانتیگراد  و نقطه انجماد ان حدود -۹۸ است.

فرایند تولید متانول:

۱-آماده سازی خوراک-۲  تولید گاز سنتز۳- سنتز متانول ۴- تراکم گاز سنتز ۵- تصفیه متانول ۶-سیستم بخار و کندانس ۷- ذخیره و بارگیری

۱*واحد آماده سازی خوراک:

گاز طبیعی و دی اکسید کربن در فشارهای مختلف به کمپرسور ها وارد میشوند و تا فشار مورد نظر فرآیند در کمپرسورها متراکم و مخلوط میگردند. که این واحد شامل سیستم های متراکم کننده و تصفیه گاز خوراک به شرح زیر است:

۱-تراکم گاز طبیعی:که گاز در دو مرحله از فشار ۴/۱۱ تا ۴۵ بار متراکم می شود که این سیستم شامل کمپرسور و خنک کننده و مخازن آبگیری است.۲- تراکم دی اکسید کربن:که در فشار اتمسفر وارد کمپرسور می شود و برای رسیدن به فشار۴۵ بار به کمپرسور ۳ مرحله ای وارد میشود و سیستم آن همانند تراکم گاز طبیعی است که به آن خنک کننده ی گاز برگشتی اضافه شده است.۳- تصفیه گاز خوراک:پس از آنکه گاز طبیعی و دی اکسید کربن به فشار ۴۵ بار رسیدند برای حذف ناخالصی هایی که شامل هیدروزن سولفوره و ترکیبات گوگردی و…است پس از رسیدن به دمای ۳۵۰ درجه سانتیگراد به رآکتورهای  هیدرو دی سولفوریزاسیون و رآکتورهای دی کلریناسیون و رآکتور های جذب H2S وارد میشود.

۲*واحد ریفرمینگ(تولید گاز سنتز)

با عبور مخلوط آب و گاز از بستر کاتالیست اکسید نیکل واکنش ریفرمینگ سنتز گاز صورت میگیرد که شامل مراحل۱- اشباع سازی: در این قسمت بیشتر گاز خوراک خروجی از رآکتورهای گوگرد زدایی در یک برج با آب مجاور شده و در نتیجه انتقال جرم  ان بخار آب موجود در گاز تا حد اشباع افزایش میابد که واحد اشباع سازی شامل برج اشباع سازی و پمپ سیر کولاسیون آب است که بخشی از  بخار آب مورد نیاز ریفرمینگ  در قسمت اشباع سازی تامین شده و مابقی از طریق بخار تزریق میگردد.

۱-۲ ریفرمینگ اولیه:

مخلوط گاز و بخار خروجی از واحد اشباع سازی پس از اینکه گرم شد و به دمای ۵۰۰ درجه رسید که این عمل به وسیله گرمکن صورت میگیرد که در بخش بازیافت حرارت ریفورمر قرار دارد. به تیوپ های ریفورمر اولیه ک حاوی کاتالیست است وارد میشود که واکنش ها گرماگیر بوده و به وسیله مشعل های ریفورمر اولیه تامین می شود که فشار عملیاتی آن ۳۷ و دمای خروجی آن۸۰۰ است و دود حاصل از این مشعل ها به قسمت حرارت ریفورمر هدایت میگردد.

۲-۲ ریفرمینگ ثانویه:

گاز خروجی از ریفورمر اول پس از مخلوط شدن با گازهای مختلف از قسمتگوگرد زدایی به ریفرمر دوم می رسد و اکسیزن خالص تولید شده در دستگاه تولید اکسیزن خالص  پس از گرم شدن به ریفرمر دوم می رود و در اثر مخلوط شدن اکسیزن و گاز عمل احتراق صورت میگیرد که  دما در بالای ریفرمر دوم به ۱۵۰۰ درجه میرسد و مخلوط گرم مورد نظر از بستر کاتالیست اکسید نیکا عبور میکند.

دما و فشار خروجی از ریفرمر دوم به ترتیب ۱۰۲۰ و ۳۵ بار است که برای سرد شدن به سیستم حرارت گاز ریفرمر میرود و در نهایت به ۵۰ درجه سانتیگراد کاهش میابد که این فرآیند در درآم آبگیر و کولر نهایی صورت میگیرد و گاز خروجی از درآم آبگیر جهت افزایش تراکم تا ۷۳ بار به کمپرسور گریز از مرکز وارد میشود.

۳*ترآکم گاز سنتز:

گاز سنتز خروجی از درآم آبگیر جهت تراکم به کمپرسور گریز از مرکز گاز سنتز هدایت میشود و نیروی محرکه این کمپرسور از بخار آب تامین میگردد

۴*واحد چرخه سنتز متانول:

سنتز متانول در مجاورت کاتالیست های مس و روی و در فشار ۷۰ و دمای۲۲۰ درجه صورت میگیرد.که این واکنش تعادلی است که فقط بخشی وارد واکنش می شود و مابقی از رآکتور خارج میشود و برای افزایش تولید متانول باید مقداری متانول را از گاز خروجی جدا کرده و مابقی را به رآکتور بازگردانیم که برای همین کار از چرخه سنتز متانول استفاده میکنیم که شامل رآکتور های سنتز و سیرکولاتور و کولر های هوایی و خنک کننده های آبی و درآم های جداکننده متانول خام و پیش گرمکن های آب سیستم اشباع و مبدل های گازی گرم کننده خوراک رآکتور میتوان نام برد.و همچنین گاز خروجی از کمپرسور سنتز  به ۲ بخش تفکیک میگردد که پس از مخلوط شدن با گاز خروجی از درآم ابگیر و گرم شدن در مبدل به رآکتور هدایت میشود و گاز خروجی از رآکتور سنتز خنک شده و به دمای ۴۵ درجه سانتیگراد میرسد که طی آن متانول مایع میشود و در درآم جداکننده متانول خام از گاز جدا میگردد که این متانول خام جداشده پس از کاهش فشار تا۷ بار به برج تقطیر هدایت میشود که بخاطر کاهش فشار co2 حل شده در آن آزاد میگردد.

۵*واحد تصفیه متانول:

متانول جدا شده از ترکیبات به برج تقطیر هدایت میشود که انرزی مورد نیاز این واحد توسط ریبویلر گازی و بخار تامین میگردد و متانول که در این قسمت ترکیبات سبک آن جدا شده برای جداسازی آب موجود درآن و رسیدن به خلوص ۹/۹۹ به برج تخلیص در فشار ۵/۷ وارد میشود.

۶* واحد سیستم کندانس و بخار:

بخار مورد نیاز واحد متانول در فشار ۱۱۴ بار در مبدل‌های بازیافت حرارتی و بویلرهای کمکی تولید می‌شود. بخار ۱۱۴ بار جهت رانش توربین و توربین کمپرسور هوای واحد تولید اکسیژن مصرف می‌شود.

۶* واحد ذخیره سازی و بارگیری:

متانول خام تولیدی پس از جداسازی  CO2به مخزن ذخیره متانول خام وارد شده و توسط پمپ‌های متانول خام به پیش گرمکن متانول خام بازگردانده می‌شود.

متانول خالص تولیدی پس از خنک شدن وارد مخازن تولید متانول شده و از طریق پمپ انتقال محصول به مخازن ذخیره اصلی هدایت می‌گردد. بارگیری محصول ذخیره شده در مخازن اصلی در کشتی توسط پمپ‌های بارگیری متانول و بازوهای بارگیری انجام می‌پذیرد.

کاربرد متانول:

متانول به عنوان سوخت در موتورهایی با سیستم احتراق داخلی استفاده می شود. متانول تولید شده از چوب و سایر ترکیبات آلی را متانول آلی یا بیو الکل می نامند که می تواند جایگزین مشتقات نفت خام شود. با این حال، نمی توان از بیو الکل در ماشین های دیزلی بدون ایجاد تغییر در موتور استفاده کرد. متانول به عنوان حلال، ضدیخ و در تهیه سایر ترکیبات شیمیایی استفاده می شود. ۴۰درصد از متانول تولیدی برای تهیه فرمالدئید استفاده می شود که در تهیه پلاستیک، تخته سه لایه، رنگ و مواد منفجره استفاده می شود و همچنین در تولید بردهای پلیمری کاربرد دارد مانند plywood  و  .   osd دی‌متیل‌اتر از مشتقات متانول است که به جای CFCها در افشانه‌های آتروسل به عنوان پیشرانه استفاده می‌شود. و پس از   فرمالدهید mtbe   با۱۶ درصد مصرف متانول در جایگاه دوم قرار دارد  که کشور آمریکا در رابطه با این موضوع در رده اول قرار دارد که  mtbe ماده ای است که برای افزایش عدد اکتان بنزین مورد استفاده قرار میگیرد که از جمله مضرات آن نفوذ در آبهای زیر زمینی است.

پس از فرمالدهید و  mtbe اسیداستیک با مصرف ۱۱ درصد در رده سوم قرار دارد که به عنوان مثال برای حلال در تولید اسید ترفالیک کاربرد دارد.

کاربرد سوختی متانول:

متانول در سال‌های اخیرا به علت محدودیت های قوانین زیست محیطی، علاوه بر استفاده در تولید MTBE و TAME (برای بالا بردن عدد اکتان) به طریق دیگر نیز در تولید سوخت به کار برده می‌شود که در ذیل به آنها اشاره شده است:

• تولید مستقیم بنزین از متانول (MTG)
• ماده افزودنی به بنزین
• بنزینM85
• پیل‌های سوختی
• دیزل وDMA

 تولید مستقیم بنزین از متانول(MTG):

متانول را میتوان به وسیله فرآیند کاتالیستی خاص به بنزین با عدد اکتان بالا تبدیل کرد که فقط یک واحد در نیوزیلند این عمل را انجام میدهد.

ماده افزود نی به بنزین:

متانول را میتوان برای افزایش عدد اکتان به بنزین افزود که برای این کار ابتدا برای افزایش حلالیت باید آن را با  TBA به نسبت برابر مخلوط کرد که با ورود  MTBE دچار افت شدید شده است

بنزین M85 :

که متشکل از ۸۵ درصد متانول و ۱۵ درصد بنزین بدون سرب است

پیل سوختی:

از متانول در باطری دستگاههای الکترونیکی همانند تلفن همراه استفاده میشود و همچنین به علت پایین بودن قیمت آن و پاک بودن احتراقش و همچنین وجود اتم هیدروزن در ترکیب خود در اروپا و در زاپن در بعضی واحد ها برای تولید هیدروزن نیز کاربرد دارد

دیزل و DME :

متانول را میتوان برای افزایش بهبود سوخت دیزل با این سوخت ترکیب کرد و و با آب گیری از آن میتوان دی متیل اتر تولید کرد که میتواند در آینده از این ماده به عنوان سوخت استفاده کرد به دلیل اینکه این ماده عاری از آلاینده های سوخت های جاری و همچنین عددستان بالایی دارد و میتواند جایگزین مناسبی برای دیزل باشد و چون که محصول احتراق این ماده فقط آب و دی اکسید کربن میباشد نام این سوخت را سوخت سبز گذاشته اند.

متانول و بازار آینده آن:

متانول محصولی است که بالاترین حجم مبادلات شیمیایی رادارد ودرسال‌های اخیرظرفی تتولید این محصول دردنیارشدچشمگیری پیداکرده است بیشترین رشد توان تولیددرکشورهای خاورمیانه وآمریکای جنوبی وچین بوده است بخش بزرگ کارخانه های تولید متانول ازگازطبیعی تغذیه میشوند درحالیکه درکشورچین اززغالسنگ به عنوان ماده اولیه استفاده میشود وهمین مسئله باعث شده است که بهرهوری کارخانه‌های کشورچین حداکثرمعادل ۶۰ درصد بهرهوری کارخانه های خاورمیانه باشد. چین بزرگترین تولیدکننده متانول دردنیااست وباتوجه به سرمایه گذاری های کلانیکه درجهت ایجادظرفیتهای تازه تولید انجام میدهند توان تولید این کشوررشد بیشتری خواهدداشت این کشور ۵۴ درصدازظرفیت تولیدمتانول دردنیا رادارد و ۴۳ درصد ازمتانول دنیا راتولید میکندازسال ۲۰۰۷ میلادی تاکنون متوسط نرخ رشدظرفیت تولیدمتانول درجهان برابربا ۳.۱۴ درصد درهرسال بوده است درحالیکه نرخ رشد تقاضا دراین بازه زمانی معادله شیش وهشت دهم درصد گزارش شده است. ولی با توجه به سرمایه گذاری های کلان انجام شده دراین صنعت وپیشبینی بهرهبرداری ازکارخانه های تازه تولیدمتانول تاسال ۲۰۲۲ میلادی چین برای  تامین نیازداخلی به واردات وابسته نخواهد بود بنابراین جایگاه اول این هم درتولید متانول وهم درمصرف آن تاحدی باعث شده است که این کشورآسیایی بتواند تأثیرگذاری بیشتری روی این صنعت داشته باشد.

تاریخچه تولید واحدهای متانول درایران:

تاسال ۱۳۶۹ کشورما فاقد واحدتولیدمتانول بود ومتانول باکشتی وارد میشودوپس ازانقلاب اسلامی یک واحدباظرفیت بالادرکنارمجتمع پتروشیمی شیرازاحداث شد بعدازطراحی مراحل مهندسی ونصب از اردیبهشت ماه ۱۳۶۹ تولیدخودراآغازکرداین واحدکه ظاهراًقراربوده است درجزیره خارک اجراشود باتصمیم معقولی به شیرازمنتقل شد

تولیدمتانول درایران

درکشورمابه دلیل فراوانی منابع گازپس ازبهره برداری ازمنابع پارس جنوبی دراواخردهه ۱۳۷۰ تبدیل گازوموادشیمیایی مطرح گردیدودرحال حاضر ۵ واحدمتانول باظرفیت ۵ میلیون تن ایجادگردیده طراحی واحدهای متانول به دوروش صورت می‌گیرد یکی ازروش سنتی ازریفرمینگ گازطبیعی گازسنتزمتانول تولیدمیشود گازسنتزپس ازفشردن باکمپرسوردرراکتورمتانول تبدیل به متانول خام می‌شودودرواحدتقطیرمتانول خالص تولیدمیشوداین روش درمجتمعهای پتروشیمی شیراز  خارک وفناوران به کارگرفته شده است روش دوم که برای ایجادواحدهای بزرگ طراحی می‌شودبخش عمده ازفرمینگ گازسنتزدرراکتوراول انجام میشودوبرای اینکارنیازبه گازاکسیژن است که مستقیماًهمراه باگازهای خروجی ریفرمراول به رآکتوردوم تزریق می‌شودوبه دلیل حرارت بالادرراآکتوردوم بخارآب نسبتاً زیادی تولیدمیشودکه به خارج ازواحدمتانول میرود

خصوصیات:

محدودیت‌های انفجار:۳۶%

دمای خودآتشگیری: ۳۸۵ °C

نقطه اشتعال: ۱۱–۱۲ °C

طبقه‌بندی ئی‌یو

 F T

گرانروی۵٫۹×۱۰^−۴ Pa s (at 20 °C):

لحظهٔ دوقطبی : ۱٫۶۹ D

فرمول مولکولی:CH3OH

جرم مولی: ۳۲٫۰۴ g mol^−۱

چگالی: ۰٫۷۹۱۸ g cm^−۳

دمای ذوب:

−۹۸ تا −۹۷ درجه سلسیوس (−۱۴۴ تا −۱۴۳ درجه فارنهایت; ۱۷۵ تا ۱۷۶ کلوین)

دمای جوش: ‎۶۵ °C, 338 K, 149 °F

فشار بخار: ۱۳٫۰۲ kPa (at 20 °C)

شناسایی خطرات:

۱-تماس با پوست:ایجاد خشکی از بین رفتن چربی پوست و تحریک و سوزش ملایم و همچنین میتواند از طریق پوست جذب شده و روی سیستم اعصاب اثر بگذارد وسبب کاهش کارایی آن شود و موجب کوری و حتی مرگ میشود.

۲-استنشاق:بخار متانول سبب سوزش چشم بینی و گلو  و دستگاه تنفس میشود.همچنین کارایی دستگاه اعصاب مرکزی را کاهش میدهد و باعث کوری می شود.بخار متانول میتواند به راحتی در هوا منتشر شود و مشتعل گردد و تولید co و co2 میکند.دزر صورت وجود غلظت کافی در متانول در اثر منابع احتراق حرق و انفجار حادث میشود.

۳-نگهداری و انبار:از عوامل اکسید کننده اسیدها و قلیاها و نور مستقیم خورشید و گرما یا شعله و مواد غذایی به دور باشد.ظروف حاوی متانول باید برچسب خورده باشند و همچنین به زمین ارت شوند.اغلب ظروف فلزی و پلاستیکی به استثنای ظروف سربی و منیزیمی برای نگهداری مناسب هستند.که مخازن جدید از فولاد ضد زنگ ساخته میشوند.

تماس باچشم :درابتدا لکه های تیره ای دیده میشود وبعدکوررنگی اتفاق می افتد درادامه کوری چشم رابه دنبال دارد همچنین سبب ورم والتهاب غشای چشم می‌شود

حریق:بخارات آن به راحتی درهوا پخش وباکوچکترین شعله مشتعل شده وتولیدگازهای منواکسیدکربن ودی اکسیدکربن میکند

اثرات زیست محیطی:

بسیارماده خطرناکی است که اگراجازه داده شود این ماده وارد آبهای زیرزمینی شوددرغلظت‌های بالابرآبزیان خطرناک است وموجب مرگ ماهیهامیشود درخاک وهوابه مرورزمان تجزیه می‌شود ازمتانول به عنوان سوخت افزودنی به اتومبیل برای افزایش عدداکتان وهمچنین درباتریهای اتومبیل به عنوان پیل سوختی استفاده میشود وبایدازورود آن به هوا و به زمین خودداری کرد

اقدامات ایمنی

تماس باچشم:

چشمها رابه مدت ۲۰ دقیقه باآب شستشودهید ودرصورت لنز داشتن آن راخارج کنید

تماس باپوست:

فورا لباس های آلوده رادرآورده وموضع راباآب وصابون شسته شو دهید

تنفس:

فردمصدوم رابه هوای آزادبرده ودرصورت قطع تنفس تنفس مصنوعی بدهید وسریع به پزشک مراجعه کنید

منابع

www.google.com

www.sid.ir

www.tebyan.ir

www.civilica.com

www.wikipedia.org

بانک نشریات علمی فارسی