Презентация на тему: «Основные аспекты метанольной экономики»

Работу выполнила магистрант 1 года обучения, направления «Химия», программы «Зеленая химия», группы МДЗХ-15 Фадеева М.В. Работу проверил: д.х.н., декан ХФ, профессор кафедры органической, неорганической и фармацевтической химии Тырков А.Г. «Основные аспекты метанольной экономики»

При сжигании углеводородов образуются углекислый газ и вода. заманчивым для метанольной экономики является разработка эффективного и экономически обоснованного варианта обратного процесса - получение углеводородного топлива из СО2 и Н2О. Актуальность

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

В основу этой метанольной экономики положены процессы эффективного прямого превращения природного газа, запасы которого все еще значительны, в метанол или этиловый эфир. Актуальность Также существует возможность получения этих соединений путем химической переработки СО2, содержащегося в отходящих газах тепловых электростанций, которые работают на ископаемом топливе, и в других промышленных отходах. В конечном счете используя, каталитические и электрохимические методы, можно найти пути утилизации даже атмосферного диоксида углерода.

Метанол и диметиловый эфир сами по себе являются высококачественными моторными топливами для двигателей внутреннего сгорания. Метанол также зарекомендовал в качестве энергоносителя в топливных элементах, поскольку при взаимодействии метанола с атмосферным кислородом (воздухом) возникает электрический ток. Топливные элементы представляют собой удобный, эффективный источник электроэнергии. Следует подчеркнуть, что концепция метанольной экономики не направлена на производство энергии. Однако жидкий метанол является более удобной и безопасной формой хранения энергии по сравнению с легколетучим газообразным водородом, на применении которого основана водородная экономика.

Метанол является самым подходящим материалом для хранения энергии и высокоэффективным моторным топливом, а к тому же с помощью катализаторов он легко превращается в этилен и пропилен. Эти непредельные углеводороды служат строительными блоками при синтезе углеводородов и продуктов их переработки, которые в настоящее время получаются за счет исчезающих запасов нефти и газа.

Экономика метанола В 2005 году лауреат нобелевской премии Джордж Олах (George Andrew Olah) опубликовал свою книгу «Oil and Gas: The Methanol Economy, в которой обсудил шансы и возможности экономики метанола. В книге он предоставляет аргументы против водородной модели и обозначает возможность синтеза метанола из углекислого газа (CO2) или метана.

Метанол, его свойства Метано́л (метиловый спирт, древесный спирт, карбинол, метилгидрат, гидроксид метила) — CH3OH, простейший одноатомный спирт, бесцветная ядовитая жидкость. С воздухом образует взрывоопасные смеси (температура вспышки 11 °C). Метанол — нервно-сосудистый яд, который способен длительное время удерживаться в организме человека.

Производство метанола До 1960-х годов метанол синтезировали только на цинкхромовом катализаторе при температуре 300—400 °C и давлении 25—40 МПа (= 250—400 Бар = 254,9—407,9 кгс/см²). Впоследствии распространение получил синтез метанола на медьсодержащих катализаторах (медьцинкалюмохромовом, медь-цинкалюминиевом или др.) при 200—300 °C и давлении 4—15 МПа (= 40—150 Бар = 40,79—153 кгс/см²).

Производство метанола Сегодня метанол в основном синтезируется из природного газа. В идеале в этом процессе может использоваться углекислый газ из атмосферы и возобновляемая энергия. Таким образом производство метанола будет частью нейтрального круговорота. Гидроксид калия и карбонат кальция предлагаются как возможные, но не идеальные вещества (по причине накладного извлечения из них углекислого газа). По всей видимости для этого должны быть разработаны улучшенные материалы (этаноламины). Из за малой концентрации углекислого газа в атмосфере, этот способ сегодня самый дорогой. В перспективе окончания запасов ископаемых энергоносителей этот путь является единственным для получения углекислого газа. Она предлагает абсорбцию углекислого газа из атмосферы с помощью подходящих носителей, из которых можно затем получить этот газ в концентрированной форме.

Биометанол Промышленное культивирование и биотехнологическая конверсия морского фитопланктона рассматривается как одно из наиболее перспективных направлений в области получения биотоплива. В начале 1980-х рядом европейских стран совместно разрабатывался проект, ориентированный на создание промышленных систем с использованием прибрежных пустынных районов. Осуществлению этого проекта помешало общемировое снижение цен на нефть.

Биометанол Первичное производство биомассы осуществляется путём культивирования фитопланктона в искусственных водоёмах, создаваемых на морском побережье. Вторичные процессы представляют собой метановое брожение биомассы и последующее гидроксилирование метана с получением метанола.

Основные доводы в пользу использования микроскопических водорослей: - высокая продуктивность фитопланктона (до 100 т/га в год), в производстве не используются ни плодородные почвы, ни пресная вода, - процесс не конкурирует с сельскохозяйственным производством, - энергоотдача процесса достигает 14 на стадии получения метана и 7 на стадии получения метанола.

Применение Автомобиль Mercedes Benz Necar-3 с силовой установкой на Прямом метанольном топливном элементе. 2006 год. Метанол может использоваться как в классических двигателях внутреннего сгорания, так и в специальных топливных элементах для получения электричества. Таким образом может быть обеспечен плавный переход к экологическому использованию энергии.

Предлагается использовать метанол как удобный хранителъ энергии, легко транспортируемое и используемое топливо, включая применение в топливных элементах, и как заменитель синтетическим углеводородам и их продуктам, включая полимеры и простые белки (Могут быть использованы в пищу животным и/или человеку). Источником углекислого газа в итоге будет воздух, который принадлежит всем и каждому, в то время как необходимая энергия будет поступать из альтернативных источников, включая ядерную энергию. George A. Olah Beyond Oil and Gas: The Methanol Economy, S. 170

Метанол в качестве топлива При применении метанола в качестве топлива следует отметить, что объемная и массовая энергоемкость (теплота сгорания) метанола на 40-50 % меньше, чем бензина, однако при этом теплопроизводительность спиртовоздушных и бензиновых топливовоздушных смесей при их сгорании в двигателе различается незначительно по той причине, что высокое значение теплоты испарения метанола способствует улучшению наполнения цилиндров двигателя и снижению его теплонапряженности, что приводит к повышению полноты сгорания спиртовоздушной смеси. В результате этого рост мощности двигателя повышается на 10-15 %. Двигатели гоночных автомобилей работающих на метаноле с более высоким октановым числом чем бензин имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 10.1:1.

Теоретические преимущества Преимущества метанола перед водородом: - более энергоёмкий энергоноситель чем водород (в сравнении по объёму и весу), особенно если принимать во внимание, что для хранения водорода необходимы сосуды, выдерживающие высокое давление. - инфраструктура для водорода может оказаться весьма дорогой, в то время как для метанола достаточно имеющейся бензиновой инфраструктуры. - метанол можно смешивать с бензином использовать метанол удобнее водорода (которому необходимы специальные сосуды) - метанол можно использовать в химической индустрии как базовый материал Преимущества перед этанолом: - метанол можно создать из любого органического материала с помощью синтеза Фишера-Тропша.

Теоретические недостатки - высокие энергетические затраты производство водорода и синтез метанола - производство само по себе не является экологически абсолютно чистым - на данный момент производство синтез-газа зависит от ископаемых энергоносителей (несмотря на то, что в теории возможно использование любых источников энергии) - энергетическая плотность (по объёму или весу) в половину меньше бензиновой метанол травит алюминий. гидрофильность. метанол, как и спирт, повышает пропускную способность пластмассовых испарений для некоторых пластмасс (например плотного полиэтилена). уменьшенная летучесть при холодной погоде: Моторы, работающие на метаноле, могут иметь проблемы с запуском и отличаются повышенным расходом топлива до достижения рабочей температуры. метанол очень ядовит! метанол — легковоспламеняющаяся жидкость. метанол может сравнительно быстро попасть в источники питьевой воды и отравить её. Этот сценарий исследован пока недостаточно, но существует опыт утечки метил-трет-бутилового эфира и загрязнения воды.

Список используемой литературы 1. A discussion of the Methanol Economy with George Olah Recording of a program broadcast on NPR. 2. Methanol statt Wasserstoff, Interview mit George Olah,Technology Review 3. M. Specht und A. Band, «Der Methanolkreislauf» , Themen 98/99 «Nachhaltigkeit der Energie», Forschungsverbund Sonnenenergie, S. 59, Köln, 1999 4. Methanolwirtschaft auf energieinfo.de 5. Die Mär vom Wasserstoff, Die Zeit 42/2004 6. глава о книге «Вне нефти и газа» Angew. Chem. 2005, 117 (18), страница 2692 7. Buchbesprechung:Beyond Oil and Gas Jürgen O. Metzger, Universität Oldenburg 8. L. Bromberg and W.K. Cheng (2010) Methanol as an alternative transportation fuel in the US: Options for sustainable and/or energy-secure transportation 9. Новое в жизни, науке и технике. Издательство Знание. Москва, 2012 г.

Спасибо за внимание