Metanol

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metanol
General

Nombre sistemático		 metanol
nombres tradicionales Alcohol metílico, alcohol de madera, carbinol, hidrato de metilo, hidróxido de metilo
química fórmula CH4O _ _
Rata. fórmula CH 3 OH
Propiedades físicas
Estado líquido
Masa molar 32,04 g/ mol
Densidad 0,7918 g/cm³
Viscosidad dinámica 5,9×10 −4  Pa·s
Energía de ionización 10,84 ± 0,01 eV [3]
Propiedades termales
La temperatura
 •  fusión -97°C
 •  hirviendo 64,7°C
 • descomposición 320-380°C
 •  parpadea 6ºC
 •  encendido 13°C
 •  encendido espontáneo 440°C
Límites explosivos 6,98-35,5%
triple punto 175,45 K (−97,7 °C)
Punto crítico 513,15 K (240 °C), 7,85 MPa
entalpía
 •  educación -238 kJ/mol
 •  combustión −726,4 kJ/mol [1]
 •  fusión 3167,29 ± 0,01 J/mol
 •  hirviendo 37 400 J/mol
Calor específico de vaporización 37,4 kJ/mol
Presion de vapor 11,8 kPa (a 20 °C)
Propiedades químicas
Constante de disociación ácida ~15,5
Estructura
Momento bipolar 1,65D  _
Clasificación
registro número CAS 67-56-1
PubChem 887
registro Número EINECS 200-659-6
SONRISAS   CO
InChI   InChI=1S/CH4O/c1-2/h2H,1H3OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N
RTECS PC1400000
CHEBI 17790
un numero 1230
ChemSpider 864
La seguridad
Concentración límite 5 mg/m³ (recomendado)
Toxicidad Las preparaciones registradas de metanol pertenecen a la 3ra clase de peligro para los humanos, causan un efecto tóxico general.
Carácter breve. peligro (H) H225 , H301+H311+H331 , H370
medidas de precaución. (PAGS) P210 , P260 , P280 , P301+P310 , P311
palabra clave peligroso
Pictogramas SGA Pictograma "Llama" del sistema CGSPictograma "Calavera y tibias cruzadas" del sistema CGSPictograma de peligro para la salud GHS
NFPA 704 Diamante de cuatro colores NFPA 704 3 cuatro 0punto de interés[2]
Los datos se basan en condiciones estándar (25 °C, 100 kPa) a menos que se indique lo contrario.
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El metanol (alcohol metílico, alcohol de madera, carbinol, hidrato de metilo, hidróxido de metilo, CH 3 OH) es una sustancia orgánica , el representante más simple de la serie homóloga de los alcoholes monohídricos . Líquido incoloro de olor característico indistinguible del alcohol etílico . Veneno peligroso para los humanos , contaminante .

Con aire en concentraciones de volumen de 6.98–35.5%, forma mezclas explosivas ( punto de inflamación 8 °C). El metanol es miscible en cualquier proporción con agua y la mayoría de los solventes orgánicos .

Historia

El metanol fue descubierto por primera vez por Boyle en 1661 en la destilación seca de la madera . Dos siglos más tarde, en 1834, fue aislado en su forma pura por J. B. Dumas y E. M. Peligot . Al mismo tiempo, se estableció la fórmula química del metanol. En 1857, Berthelot obtuvo metanol por saponificación de cloruro de metilo.

Propiedades físicas

El metanol es un líquido incoloro con un olor acre a alcohol etílico [4] . Punto de ebullición +64,7 °C.

Gravedad específica a 0°/0° = 0,8142 ( Kopp ); a 15°/15° = 0,79726; a 25°/25° = 0,78941 (Perkin); a 64,8°/4° = 0,7476 (Schiff); a 0°/4° = 0,81015; a 15,56°/4° = 0,79589 (Dittmar y Fawcett). Constante capilar en el punto de ebullición a² = 5,107 (Schiff); Temperatura crítica 241,9° (Schmidt). Presión de vapor a 15° = 72,4 mm; a 29,3° = 153,4 mm; a 43° = 292,4 mm; a 53° = 470,3 mm; a 65,4° = 756,6 mm (D. Konovalov). El calor de combustión es 170,6, el calor de formación es 61,4 (Shtoman, Kleber y Langbein).

Propiedades químicas

El metanol es miscible en todos los aspectos con agua, alcohol etílico y éter; cuando se mezcla con agua, se produce compresión y calentamiento. Arde con llama azulada. Al igual que el alcohol etílico, es un disolvente fuerte, por lo que en muchos casos puede sustituir al alcohol etílico . El metanol anhidro, al disolver una pequeña cantidad de sulfato de cobre, adquiere un color verde azulado, por lo que el sulfato de cobre anhidro no se puede usar para abrir rastros de agua en el metanol; pero no disuelve CuSO 4 ∙5H 2 O (Klepl).

El metanol (a diferencia del etanol) no forma una mezcla azeotrópica con agua, por lo que las mezclas de agua y metanol pueden separarse por destilación. Punto de ebullición de soluciones acuosas de metanol:

Fracción molar de metanol % Punto de ebullición a 760 mm Hg. Arte, °C
0 100
5 92.8
diez 88.3
quince 84.8
veinte 82
25 80.1
treinta 78.2
35 76.8
40 75,6
45 74.5
cincuenta 73.5
55 72.4
60 71.6
sesenta y cinco 70.7
70 69.8
75 68,9
80 68
85 67.1
90 66.3
95 65.4
100 64.6

El metanol da compuestos similares a los hidratos cristalinos ( solvatos ) con muchas sales , por ejemplo: CuSO 4 ∙ 2CH 3 OH; LiCl ∙ 3CH 3 OH; MgCl2 ∙ 6CH3OH ; _ CaCl 2 ∙ 4CH 3 OH es un cristal de seis caras, descompuesto por agua, pero no destruido por calentamiento hasta 100° (Kane). La conexión BaO ∙ 2CH 3 OH ∙ 2H 2 O se obtiene en forma de prismas brillantes disolviendo BaO en metanol acuoso y evaporando el líquido resultante en frío a temperatura ambiente (Forkrand).

Con álcalis cáusticos, el metanol forma compuestos 5NaOH ∙ 6CH 3 OH; 3KOH ∙ 5CH 3 OH (Gottig). Bajo la acción del potasio y el sodio metálicos, da fácilmente alcoholatos , a los que se une la cristalización del metanol y, a veces, del agua.

Cuando se pasa vapor de metanol a través de un tubo al rojo vivo, se obtienen C 2 H 2 y otros productos ( Berthelot ). Cuando se pasa vapor de metanol sobre zinc calentado, se obtienen monóxido de carbono , hidrógeno y pequeñas cantidades de gas de pantano (Jahn). La oxidación lenta del vapor de metanol con un alambre de platino o cobre caliente es la mejor manera de obtener grandes cantidades de formaldehído: 2CH 3 OH + O 2 \u003d 2HCHO + 2H 2 O. Bajo la acción del cloruro de zinc y la alta temperatura, el metanol da agua y alcanos, así como pequeñas cantidades de hexametilbenceno (Swan y Green). El metanol calentado con amoníaco en un tubo sellado a 300° da mono-, di- y trimetilaminas (Berthelot).

Cuando el vapor de metanol se pasa sobre KOH a alta temperatura, se libera hidrógeno y se forman sucesivamente formiato, acetato y finalmente carbonato de potasio.

El ácido sulfúrico concentrado da ácido metilsulfúrico CH 3 HSO 4 , que, al calentarse más con metanol, da éster metílico . Durante la destilación de metanol con un exceso de ácido sulfúrico, el ácido dimetilsulfúrico (CH 3 ) 2 SO 4 pasa a la destilación . Bajo la acción del anhídrido sulfúrico SO 3 , se obtienen CH (OH) (SO 3 H) 2 y CH 2 (SO 3 H) 2 (ver Metileno ).

El metanol bajo la acción del ácido clorhídrico , el pentacloruro de fósforo y el cloruro de azufre da clorometano CH 3 Cl. Por la acción de HBr y H 2 SO 4 se obtiene bromuro de metilo. Acidificado con ácido sulfúrico al 5% y sometido a electrólisis, el metanol da CO 2 , CO, éter metílico fórmico, ácido metilsulfúrico y metilal CH 2 (OSH 3 ) 2 (Renard). Cuando se calienta metanol con sales clorhídricas de bases aromáticas (anilina, xilidina, piperidina), el hidrógeno del anillo bencénico se reemplaza fácilmente por metilo (Hoffmann, Ladenburg); la reacción es de gran importancia técnica en la preparación de metilrosanilina y otros pigmentos artificiales.

Toxicidad

El alcohol metílico es un veneno peligroso. Actúa principalmente sobre los sistemas nervioso y cardiovascular, tiene una pronunciada capacidad de acumulación [5] . LD50 para animales es de unos pocos a diez g/kg [6] . En humanos , la ingestión de 5-10 ml de metanol o más puede provocar una intoxicación grave [7] [5] , 30 ml pueden causar la muerte [5] , la ingestión de más de 80-150 mililitros de metanol (1-2 mililitros de metanol puro por kilogramo corporal [8] ) suele ser fatal [9] . El efecto tóxico del metanol se desarrolla durante varias horas y los antídotos eficaces pueden reducir el daño [7] . No solo el metanol puro es peligroso para la vida, sino también los líquidos que contienen este veneno, incluso en bajas concentraciones.

Aunque el más peligroso es la ingestión de metanol, también es posible la intoxicación por inhalación de sus vapores y por contacto del metanol con la piel intacta, en particular, si la ropa está muy contaminada con metanol. Una manifestación característica de la intoxicación aguda por metanol es la discapacidad visual hasta la ceguera . El envenenamiento crónico afecta los vasos del cerebro y los ojos, lo que conduce a cambios degenerativos en estos órganos y también se acompaña de un deterioro de la visión, principalmente del color. El envenenamiento por metanol conduce a cambios distróficos en las células hepáticas y, como resultado, a insuficiencia hepática funcional, que persiste después de la recuperación clínica [5] .

En los EE. UU., la ingesta diaria máxima permitida de metanol ( dosis de referencia ), lo que significa que no está asociada con ningún efecto sobre la salud, se establece en 2 mg por kg de peso corporal (desde 1988) [10] .

La concentración máxima permitida de metanol en el aire del área de trabajo es de 5 mg/m³ [11] (recomendado). A modo de comparación, para alcohol isopropílico : 10 mg / m³ [12] , para etanol  - 1000 mg / m³), ​​MPC en el aire de áreas pobladas es 1,0 mg / m³ 5 mg/m³ [13] Al mismo tiempo, el umbral de percepción del olor de esta sustancia en los individuos puede alcanzar los 7800 mg/m³ [14] .

La forma más leve de intoxicación se caracteriza por dolor de cabeza, debilidad general, malestar general, escalofríos, náuseas, vómitos, alteraciones visuales moderadas hasta ceguera temporal.

La toxicidad del metanol radica en el hecho de que cuando ingresa al cuerpo, se oxida con el tiempo a formaldehído tóxico , que causa ceguera, afecta negativamente al sistema nervioso y reacciona con las proteínas. Se produce la llamada fusión letal .

La especial peligrosidad del metanol se debe a que es indistinguible del alcohol etílico en olor y sabor, por lo que se dan casos de su ingestión.

En caso de intoxicación por metanol , el antídoto es el etanol , que se administra por vía intravenosa en forma de goteo de solución al 10% o solución al 30-40% por vía oral a razón de 1-2 gramos de solución por 1 kg de peso corporal por día [ 15] . Un efecto beneficioso en este caso lo proporciona la desviación de la enzima ADH I hacia la oxidación de etanol exógeno y, como resultado, una disminución en la tasa de oxidación de metanol a formaldehído [16] . Sin embargo, con un diagnóstico insuficientemente preciso, la intoxicación por alcohol, el envenenamiento con 1,2-dicloroetano o tetracloruro de carbono puede confundirse con el envenenamiento por metanol  ; en este caso, la introducción de alcohol etílico es peligrosa [15] .

Además, el 4-metilpirazol , administrado por vía intravenosa, puede actuar como antídoto contra el metanol .

La intoxicación por metanol es bastante común. Así, en Estados Unidos durante 2013 se registraron 1747 casos [17] .

Envenenamiento masivo con metanol

Se conocen muchas intoxicaciones masivas por metanol. La fuente de metanol puede ser fluidos anticongelantes falsificados para automóviles; alcohol falsificado; metanol, disfrazado de alcohol etílico.

Prevención del envenenamiento por metanol

Mediante la desnaturalización es posible hacer que el metanol no sea apto para beber. El uso de la sustancia amarga bitrex en metanol se usa en algunos estados de EE. UU. Las propuestas para la desnaturalización del metanol en la Federación Rusa en 2006, 2017 y agosto de 2021 no fueron aprobadas por ley [32] .

Estar en la naturaleza

En estado libre [33] , el alcohol metílico se encuentra en la naturaleza solo ocasionalmente y en cantidades muy pequeñas (por ejemplo, en los aceites esenciales), pero sus derivados están bastante extendidos. Entonces, por ejemplo, muchos aceites vegetales contienen ésteres de alcohol metílico: aceites de galteria  - éster metílico del ácido salicílico C 6 H 4 (OH) COOCH 3 , aceite de jazmín  - éster metílico del ácido antranílico C 6 H 4 (NH 2 ) COOCH 3 . Los éteres de alcohol metílico son extremadamente comunes entre las sustancias naturales, como tintes naturales, alcaloides, etc.

Se produce en pequeñas cantidades en el cuerpo humano. 2 fuentes encontradas:

  1. microflora intestinal;
  2. Metabolismo de la pectina [34] .

En la industria, el alcohol metílico solía obtenerse exclusivamente por destilación seca de la madera. Las correas de hombro líquidas, el llamado "vinagre de madera", junto con ácido acético (10%), acetona (hasta 0,5%), acetaldehído , alcohol alílico , acetato de metilo , amoníaco y aminas también contienen 1,5-3% de alcohol metílico. Para separar el ácido acético, los productos de la destilación seca se pasan por una solución caliente de lechada de cal , que lo retiene en forma de acetato de calcio . Es mucho más difícil separar el alcohol metílico de la acetona, ya que sus puntos de ebullición son muy cercanos (acetona, pe 56,5°; alcohol metílico, pe 64,7°). Sin embargo, mediante una rectificación cuidadosa en columnas apropiadas, la técnica logra separar casi por completo el alcohol metílico de la acetona que lo acompaña. El alcohol metílico crudo también se llama "alcohol de madera".

Conseguir

Hay varios métodos para producir metanol: destilación seca de madera y lignina , descomposición térmica de sales de ácido fórmico , síntesis a partir de metano a través de cloruro de metilo seguido de saponificación , oxidación incompleta de metano y producción a partir de gas de síntesis [35] . Inicialmente, la industria dominó el método de obtención de metanol por destilación seca de la madera, pero posteriormente perdió su importancia industrial. La producción moderna de metanol a partir de monóxido de carbono e hidrógeno fue realizada por primera vez en Alemania por BASF en 1923. El proceso se llevó a cabo a una presión de 10–35 MPa sobre un catalizador de zinc-cromo (ZnO/Cr 2 O 3 ) a una temperatura de 320–450 °C [36] . Posteriormente, se generalizó la síntesis de metanol sobre catalizadores que contienen cobre promovidos por zinc, cromo, etc., a 200-300°C y una presión de 5-10 MPa, desarrollada en Inglaterra.

Un método de producción industrial moderno es la síntesis a partir de monóxido de carbono (II) e hidrógeno en un catalizador de óxido de cobre-zinc en las siguientes condiciones:

  • temperatura - 250 ° C;
  • presión - 7 MPa (= 69,08 atm = 70 bar = 71,38 kgf / cm²).

El esquema del mecanismo de producción catalítica de metanol es complejo [37] y puede resumirse como la siguiente reacción:

Síntesis basadas en monóxido de carbono e hidrógeno [38] :

Proceso Catalizador Portador de catalizador Temperatura, °C Presión, MPa Producto
Síntesis de metano Ni ThO2 o MgO 250-500 0.1 Metano
Síntesis de metanol ZnO , Cr2O3 , CuO — 200-400 5-30 metanol
Síntesis de alcoholes superiores. Fe, Fe-Cr, Zn-Cr Al 2 O 3 , NaOH 180-220,

380-490

1-3, 15-25 Metanol y alcoholes superiores

Antes del desarrollo industrial del método catalítico de obtención de metanol se obtenía por destilación seca de la madera (de ahí su nombre “alcohol de madera”). Este método está actualmente desactualizado.

Fórmula molecular - CH 4 O o CH 3 -OH, estructural:

BASF ha desarrollado un proceso para la producción de alcohol isobutílico basado en la hidrogenación catalítica de monóxido de carbono y que da como resultado una mezcla que contiene un 50% de metanol y un 11-14% de 2-metilpropanol-1, además de otros productos. BASF dejó de producir alcohol isobutílico por este método después del desarrollo de la oxosíntesis y una ruta petroquímica para la síntesis de isobutanol [39] .

Producción de metanol:

Año EE.UU Alemania Mundo , mil toneladas Precio de venta, $ /t
1928 24 Dieciocho 140 84.7
1936 97 93 305 88,9
1950 360 120 349 83.1
1960 892 297 3930 99.7
1970 2238 sin datos 5000 89.7
1980 3176 870 15000 236.1
2004 3700 2000 32000 270

Aplicación

En química orgánica, el metanol se utiliza como disolvente.

El metanol se utiliza en la industria del gas para combatir la formación de hidratos (debido a su bajo punto de fluidez y buena solubilidad). En síntesis orgánica, el metanol se utiliza para producir formaldehído , formalina , ácido acético y una serie de ésteres (por ejemplo, MTBE y DME ), isopreno , etc.

Su mayor cantidad se destina a la producción de formaldehído , que se utiliza para la producción de materiales poliméricos -principalmente para la producción de urea -formaldehído y fenol -formaldehído , urea , melamina y otras resinas sintéticas, y más recientemente -un nuevo material plástico- poliformaldehído , que se caracteriza por una alta resistencia mecánica, durabilidad química y facilidad de procesamiento.

El formaldehído se produce comercialmente por oxidación catalítica de metanol. Los catalizadores más comunes son la plata metálica (en presencia de cristales de plata) o una mezcla de óxidos de hierro y molibdeno o vanadio. En el "proceso formox", comúnmente utilizado, el metanol y el oxígeno reaccionan a aproximadamente 250-400°C en presencia de óxido de hierro en combinación con molibdeno y/o vanadio para producir formaldehído de acuerdo con la ecuación química:

El catalizador a base de plata generalmente opera a una temperatura más alta, alrededor de 650 ° C. Dos reacciones químicas producen formaldehído simultáneamente: esta reacción se muestra. anterior y reacción de deshidrogenación :

En principio, el formaldehído se puede producir mediante la oxidación del metano, pero esta ruta no es comercialmente viable porque el metanol se oxida más fácilmente que el metano.

Cantidades significativas de CH 3 OH se utilizan en la industria de pinturas y barnices para la fabricación de disolventes en la producción de barnices. Además, se utiliza (en forma limitada debido a la higroscopicidad y la exfoliación) como aditivo de combustibles líquidos para motores de combustión interna.

Debido al alto índice de octanaje , que permite aumentar la relación de compresión hasta 16 , aumentando así la potencia específica del motor; El metanol se utiliza para alimentar motocicletas y automóviles de carreras. El metanol se quema en el aire, y cuando se oxida, se forman dióxido de carbono y agua :

En muchos países, el metanol se utiliza como aditivo desnaturalizante del etanol en la fabricación de perfumes .

En Rusia , el uso de metanol en productos de consumo está limitado debido a su toxicidad.

En Rusia, el uso de alcohol metílico en productos para el cuidado de vehículos está limitado, así como la venta al público de estos productos que contienen metanol [40] .

Utilizado en celdas de combustible . El funcionamiento de las pilas de combustible se basa en la reacción de oxidación del metanol sobre un catalizador a dióxido de carbono . El agua se libera en el cátodo. Los protones (H + ) pasan a través de la membrana de intercambio de protones al cátodo, donde reaccionan con el oxígeno y forman agua. Los electrones pasan por el circuito externo desde el ánodo hasta el cátodo, suministrando energía a la carga externa.

Reacciones:

en el ánodo

en el cátodo

Común para la pila de combustible:

Un importante consumidor de metanol es la síntesis industrial de ácido acético por carbonilación catalítica con monóxido de carbono ( proceso Monsanto ) [41] , que se produce según la ecuación formal:

Como catalizador en el proceso, se utilizan sales de rodio en combinación con yoduro, formando in situ el complejo catalítico [Rh(CO) 2 I 2 ]-. Una característica importante del método es su alta velocidad, así como su alta selectividad (99% para metanol y 90% para CO).

Obtención de ácido fórmico por oxidación de metanol:

Obtención de dimetil éter por deshidratación de metanol a 300–400 °C y 2–3 MPa en presencia de catalizadores heterogéneos  - aluminosilicatos  - el grado de conversión de metanol en dimetil éter - 60% o zeolitas  - la selectividad del proceso es cercana a 100%. El dimetil éter (C 2 H 6 O) es un combustible ecológico sin contenido de azufre , el contenido de óxidos de nitrógeno en los gases de escape es un 90% menor que el de la gasolina . El número de cetano del dimetil diesel es superior a 55, mientras que el aceite clásico tiene 38-53.

El metil terc-butil éter se obtiene haciendo reaccionar metanol con isobutileno en presencia de catalizadores ácidos (por ejemplo, resinas de intercambio iónico ):

El metil terc-butil éter (C 5 H 12 O) se utiliza como aditivo para los combustibles de motor que aumenta el octanaje de la gasolina ( antidetonante ). El contenido máximo legal de MTBE en la gasolina de la Unión Europea es del 15%, en Polonia es del 5%. En Rusia, en la composición promedio de la gasolina, el contenido de MTBE es de hasta el 12 % para AI92 y hasta el 15 % para AI95, AI98.

Un área separada es el uso de metanol para la transesterificación de grasas en la producción de biodiesel [42] . Para obtener biodiesel , se interesterifica aceite vegetal con metanol a una temperatura de 60°C y presión normal aproximadamente de la siguiente manera: 1 tonelada de aceite + 200 kg de metanol + hidróxido de potasio o sodio .

Metanol a gasolina

Metanol a gasolina, o metanol a gasolina para abreviar MTG, es un proceso químico para producir gasolina a partir de metanol.

El proceso es útil para producir gasolina a partir de gas natural o carbón en lugar de petróleo. El proceso fue desarrollado en la década de 1970 por Mobil (ahora ExxonMobil ) [43] . El carbón o el gas natural se convierte primero en gas de síntesis y luego en metanol. Luego, el metanol se deshidrata a dimetil éter (DME). El éter dimetílico se deshidrata luego sobre un catalizador. La reacción química procede de la siguiente manera:

El grado de conversión del metanol en hidrocarburos con cinco o más átomos de carbono es del 80 % [44] . El catalizador suele ser una zeolita , como ZSM-5 . ZSM-5 pierde su actividad debido a la acumulación de carbono. Luego, el catalizador debe regenerarse quemando el carbón a 500 ° C. El número de posibles regeneraciones es limitado y, finalmente, el catalizador debe reemplazarse.

A partir de 1.000 toneladas de metanol, el proceso producirá 387 toneladas de gasolina, 46 toneladas de gas licuado de petróleo, 7 toneladas de gas combustible y 560 toneladas de agua, que se recicla como agua de proceso.

Homologación de metanol

La homologación , es decir, la transformación de un compuesto orgánico en su homólogo mediante la introducción de uno o más grupos metileno, se llevó a cabo por primera vez para alcoholes en 1940 : el etanol  se sintetizó catalíticamente bajo la influencia de alta presión a base de metanol [36] :

La reacción de homologación es similar en su mecanismo a la hidroformilación de alquenos, y en la actualidad, con la ayuda de catalizadores modificados de cobalto y rutenio y la adición de iones yoduro como promotores , es posible alcanzar un rendimiento del 90% en términos de etanol [36]. ] .

El metanol inicial también se obtiene a partir del monóxido de carbono (catalizadores a base de óxidos de cobre y zinc, presión 5-10 MPa, temperatura 250 °C) [36] , por lo que el esquema general es el siguiente:

Los subproductos de la reacción en el caso de la síntesis de etanol serían acetaldehído , etileno y éter dietílico .

En 1940, por primera vez, se llevó a cabo la reacción de metanol con gas de síntesis catalizada por óxido de cobalto a una presión de 600 atm con formación de etanol como producto principal... Posteriormente, esta reacción, denominada homologación, suscitó gran interés entre los químicos. Su atractivo está asociado a la posibilidad de obtener etileno a partir de materias primas del carbón , el uso de cobalto carbonil Co2(CO)8 como catalizadores permitió bajar la presión a 250 atm, mientras que el grado de conversión de metanol fue del 70%, y el El producto principal, el etanol , se formó con una selectividad del 40%. Posteriormente, se propusieron catalizadores más selectivos basados ​​en compuestos de cobalto y rutenio con adiciones de ligandos de fosfina, y se encontró que la reacción se puede acelerar introduciendo promotores: iones de yoduro. En la actualidad se ha alcanzado una selectividad del 90% para el etanol. Aunque el mecanismo de homologación no ha sido completamente establecido, se puede considerar que es cercano al mecanismo de carbonilación del metanol [36] .

Biometanol

La cría industrial de fitoplancton marino se considera una de las áreas más prometedoras en el campo de la producción de biocombustibles [45] .

A principios de los años 80, varios países europeos desarrollaron conjuntamente un proyecto centrado en la creación de sistemas industriales utilizando regiones costeras desérticas. La implementación de este proyecto se vio impedida por la caída mundial de los precios del petróleo .

La producción primaria de biomasa se realiza mediante el cultivo de fitoplancton en embalses artificiales creados en la costa.

Los procesos secundarios son la fermentación de metano de la biomasa y la subsiguiente hidroxilación del metano a metanol.

Las principales razones para utilizar algas microscópicas son las siguientes:

  • alta productividad de fitoplancton (hasta 100 t/ha por año);
  • no se utilizan suelos fértiles ni agua dulce en la producción;
  • el proceso no compite con la producción agrícola;
  • la eficiencia energética del proceso alcanza los 14 julios en la etapa de producción de metano y los 7 julios en la etapa de producción de metanol;

Desde el punto de vista de la obtención de energía, este biosistema presenta importantes ventajas económicas frente a otros métodos de conversión de la energía solar .

Metanol como combustible

El consumo volumétrico y másico de energía (calor de combustión) del metanol ( calor específico de combustión = 22,7 MJ/kg) es 40-50% menor que el de la gasolina , sin embargo, la producción de calor de las mezclas alcohol-aire y gasolina-aire-combustible durante su la combustión en el motor difiere ligeramente por lo que el alto valor del calor de evaporación del metanol ayuda a mejorar el llenado de los cilindros del motor y a reducir su estrés térmico, lo que conduce a un aumento en la integridad de la combustión del alcohol-aire mezcla. Como resultado, la potencia del motor aumenta entre un 7 y un 9 % y el par entre un 10 y un 15 %. Los motores de autos de carrera que funcionan con metanol con un octanaje más alto que la gasolina tienen relaciones de compresión superiores a 15:1 [46] [47] mientras que los motores de combustión interna de encendido por chispa convencionales generalmente no tienen gasolinarelaciones de compresión para la El metanol se puede utilizar tanto en motores de combustión interna clásicos como en pilas de combustible especiales para generar electricidad.

Cuando un motor de combustión interna clásico funciona con metanol, la eficiencia del indicador aumenta en comparación con su funcionamiento con gasolina. Tal aumento es causado por una disminución en las pérdidas de calor y puede alcanzar un pequeño porcentaje.

Combustible Densidad de energia Mezcla aire-combustible Energía específica de la mezcla aire-combustible Calor específico de vaporización Número de octano (RON) Índice de octanaje (MON)
Gasolina 32 MJ/l 14.6 2,9 MJ/kg aire 0,36 MJ/kg 91-99 81-89
Butanol-1 29,2 MJ/l 11.1 3,2 MJ/kg aire 0,43 MJ/kg 96 78
etanol 19,6 MJ/l 9.0 3,0 MJ/kg de aire 0,92 MJ/kg 132 89
metanol 16 MJ/l 6.4 3,1 MJ/kg aire 1,2 MJ/kg 156 92
Defectos
  • El metanol envenena el aluminio . Problemático es el uso de carburadores de aluminio y sistemas de inyección para suministrar combustible a los motores de combustión interna . Esto se aplica principalmente al metanol crudo que contiene cantidades significativas de impurezas de ácido fórmico y formaldehído. El agua que contiene metanol técnicamente puro comienza a reaccionar con el aluminio a temperaturas superiores a 50 °C y no reacciona en absoluto con el acero al carbono común.
  • Hidrofilia . El metanol atrae agua , lo que provoca la segregación de las mezclas de combustible de gasolina y metanol.
  • El metanol, al igual que el etanol, mejora el rendimiento de los vapores de plástico para algunos plásticos (p. ej., polietileno denso ). Esta característica del metanol aumenta el riesgo de aumentar la emisión de sustancias orgánicas volátiles , lo que puede provocar una disminución de la concentración de ozono y un aumento de la radiación solar .
  • Volatilidad reducida en climas fríos: los motores que funcionan con metanol puro pueden tener problemas para arrancar a temperaturas inferiores a +10 °C y han aumentado el consumo de combustible hasta alcanzar la temperatura de funcionamiento. Sin embargo, este problema se resuelve fácilmente agregando 10 a 25 % de gasolina al metanol.

Se pueden usar niveles bajos de impurezas de metanol en los combustibles para vehículos existentes usando los inhibidores de corrosión adecuados. T. n. La Directiva Europea de Calidad del Combustible permite el uso de hasta un 3 % de metanol con la misma cantidad de aditivos en la gasolina que se vende en Europa. En la actualidad, China utiliza más de 1000 millones de galones de metanol al año como combustible para vehículos en mezclas de bajo nivel utilizadas en vehículos existentes, así como mezclas de alto nivel en vehículos diseñados para utilizar metanol como combustible.

Además del uso del metanol como alternativa a la gasolina , existe una tecnología de uso del metanol para crear un lodo de carbón a base del mismo, que en Estados Unidos tiene el nombre comercial de “ metacol ” (methacoal [49] ). Dicho combustible se ofrece como una alternativa al fuel oil , que se usa ampliamente para calentar edificios ( fuel oil para hornos ). Tal suspensión , a diferencia del combustible de agua y carbón, no requiere calderas especiales y tiene una mayor intensidad energética. Desde un punto de vista medioambiental, estos combustibles tienen una " huella de carbono " menor que los combustibles sintéticos tradicionales derivados del carbón mediante procesos en los que parte del carbón se quema durante la producción de combustibles líquidos [50] .

Uso como combustible de aviación y cohetes

Durante la Segunda Guerra Mundial, Alemania usó metanol como combustible y aditivos de combustible para las necesidades de la Luftwaffe . El sistema de refuerzo del motor de pistón de la aeronave MW 50 era una mezcla de 50% de agua y 50% de metanol que se rociaba en el sobrealimentador de los motores de las aeronaves, principalmente debido a su efecto antidetonante, lo que permitía crear más presión en los cilindros. Su efecto secundario fue el enfriamiento interno del motor.

El efecto de usar MW 50 fue significativo. Simplemente encender el sistema permitió que el motor tomara más aire, gracias al efecto de enfriamiento, aumentando así el rendimiento en aproximadamente 100 hp. Con. para motores BMW 801 y DB 605 . Además de esto, el MW-50 permitió que el supercargador operara a velocidades y presiones más altas, lo que provocó un aumento combinado en la potencia del motor de hasta 500 hp. Con. (para motores Junkers Yumo 211 ).

El caza-interceptor alemán Me-163 de la Segunda Guerra Mundial tenía un motor cohete de combustible líquido, que se alimentaba con peróxido de hidrógeno al 80% y un catalizador líquido (solución de permanganato de potasio o una mezcla de metanol, hidrato de hidracina y agua). En la cámara de combustión, el peróxido de hidrógeno se descompuso con la formación de un gran volumen de mezcla de gas y vapor sobrecalentado, creando un poderoso chorro de propulsión.

Véase también

  • Economía del metanol
  • Los complejos de hierro se producen en la enzima metano monooxigenasa, que oxida el metano a metanol, en la importante enzima ribonucleótido reductasa, que participa en la síntesis de ADN .

Notas

  1. ↑ https://sites.google.com/site/ellesmerealevelchemistry/module-3-periodic-table-energy/3-2-physical-chemistry-1/3-2-1-enthalpy-changes/3-2-1 -d-entalpía-cambio-definiciones
  2. ↑ Información en el sitio web de los CDC en inglés . Consultado el 11 de marzo de 2021. Archivado desde el original el 23 de abril de 2009.
  3. ↑ http://www.cdc.gov/niosh/npg/npgd0397.html
  4. ↑ METANOL (CAS Reg. No. 67-56-1), NIVELES GUÍA DE EXPOSICIÓN AGUDA PROVISIONAL (AEGL) // EPA, 2005: "Olor: olor alcohólico; olor acre cuando está crudo; acre"
  5. ↑ 1 2 3 4 Rosengart, Egorov, Berezhnoy, 1981 .
  6. ↑ http://www.epa.gov/chemfact/s_methan.txt Archivado el 13 de abril de 2015 en Wayback Machine B. Toxicidad aguda 2. Animales - Oral LD50
  7. ↑ 1 2 Vale A. Metanol  (indefinido)  // Medicina. - 2007. - T. 35 , N º 12 . - S. 633-634 . -doi : 10.1016/ j.mpmed.2007.09.014 .
  8. ↑ Descripción general del envenenamiento por metanol . Antizol. Archivado desde el original el 5 de octubre de 2011.
  9. ↑ http://www.epa.gov/chemfact/s_methan.txt Archivado el 13 de abril de 2015 en Wayback Machine "Humanos: la ingestión de 80 a 150 ml de metanol suele ser fatal para los humanos (HSDB 1994)".
  10. ↑ Metanol (CASRN 67-56-1) . Consultado el 29 de julio de 2015. Archivado desde el original el 5 de diciembre de 2012.
  11. ↑ (Rospotrebnadzor) . No. 1269. Metanol (alcohol metílico) // GN 2.2.5.3532-18 "Concentraciones máximas permisibles (MPC) de sustancias nocivas en el aire del área de trabajo" / aprobado por A.Yu. Popova . - Moscú, 2018. - S. 90. - 170 p. - (Normas sanitarias). Archivado el 12 de junio de 2020 en Wayback Machine .
  12. ↑ GOST 9805-84 “Alcohol isopropílico. Especificaciones".
  13. ↑ Nordoc.ru - GN 2.1.6.695-98. Concentraciones máximas permisibles (MPC) de contaminantes en el aire atmosférico de áreas pobladas (enlace inaccesible) . Fecha de acceso: 24 de enero de 2012. Archivado desde el original el 17 de mayo de 2012. 
  14. ↑ May J. Umbrales de olor de solventes para la evaluación de olores de solventes en el aire  (alemán)  // Staub, Reinhaltung der Luft. - Düsseldorf: VDI-Verlag GmbH, 1966. - Bd. 26 . — S. 385–389 . — ISSN 0039-0771 . Citado en: Oficina de Normas y Planificación de la Calidad del Aire. Guía de referencia de umbrales de olor para contaminantes peligrosos del aire enumerados en las enmiendas a la Ley de Aire Limpio de  1990 . - Research Triangle Park, Carolina del Norte: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, 1992. - P. 2.22 (54). — 89p. - (EPA600/R-92/047). Archivado el 21 de octubre de 2021 en Wayback Machine .
  15. ↑ 1 2 Intoxicaciones agudas Archivado el 28 de marzo de 2007 en Wayback Machine // Guía de referencia electrónica para el médico de urgencias
  16. ↑ Alcohol deshidrogenasa de mamíferos: un objeto de medicina molecular . Archivado el 18 de octubre de 2011. // Avances en química biológica. 2003. V. 43. S. 3-18
  17. ↑ Ferri Fred F. Ferri's Clinical Advisor 2017: 5 libros en  1 . - Elsevier Health Sciences , 2016. - P. 794. - ISBN 9780323448383 .
  18. ↑ Os esquecidos do metílico  (galic.)  (enlace inaccesible) . Galicia Hoxe. Consultado el 23 de junio de 2015. Archivado desde el original el 3 de marzo de 2016.
  19. ↑ Vuelve el caso del alcohol adulterado  (Español) . La Voz de Vigo. Consultado el 20 de diciembre de 2016. Archivado desde el original el 27 de julio de 2020.
  20. ↑ Las muertes por licor ilegal aumentan a 308 en el sur de la India  //  The New York Times. - 1981. - 10 de julio. — Pág. 3 . Archivado desde el original el 21 de julio de 2022.
  21. ↑ Hanumantharaya CH . The Big Hooch Tragedy , Revista Talk (14 de diciembre de 2012). Archivado desde el original el 4 de enero de 2015. Consultado el 20 de diciembre de 2016.
  22. ↑ Roberto Suro . Italia actúa para poner fin a la venta de vino contaminado con metanol  (9 de abril de 1986). Archivado desde el original el 3 de julio de 2017. Consultado el 20 de diciembre de 2016.
  23. ↑ Rupert Millar. Escándalo del metanol en Italia . thedrinksbusiness.com (17 de agosto de 2011). Fecha de acceso: 20 de diciembre de 2016. Archivado desde el original el 8 de julio de 2017.
  24. ↑ 122 salvadoreños mueren tras ingerir aguardiente adulterado con metanol  (español) . El País (13 de octubre de 2000). Consultado el 20 de diciembre de 2016. Archivado desde el original el 16 de agosto de 2016.
  25. ↑ 10 días sin alcohol -- Ley seca en El Salvador  (español) . La Nación (13 de octubre de 2000). Consultado el 20 de diciembre de 2016. Archivado desde el original el 20 de diciembre de 2016.
  26. ↑ Licor "Trueno" no contenía metanol, revela Fiscalía  (Español) . El Diario de Hoy (21 de agosto de 2001). Fecha de acceso: 20 de diciembre de 2016. Archivado desde el original el 7 de agosto de 2016.
  27. ↑ En la República Checa, se investiga la historia del envenenamiento masivo con alcohol falsificado . Consultado el 27 de septiembre de 2012. Archivado desde el original el 15 de noviembre de 2012.
  28. ↑ El último paciente de los envenenados por "Hawthorn" se recuperó . RIA Novosti (13 de enero de 2017). Fecha de acceso: 29 de enero de 2017. Archivado desde el original el 2 de febrero de 2017.
  29. ↑ Copia archivada . Consultado el 28 de marzo de 2020. Archivado desde el original el 28 de marzo de 2020.
  30. ↑ El número de víctimas de envenenamiento por metanol en la región de Oremburgo ha aumentado a 35 . Interfax.ru . Consultado el 16 de octubre de 2021. Archivado desde el original el 16 de octubre de 2021.
  31. ↑ Residentes de tres ciudades de los Urales murieron por envenenamiento con metanol Copia de archivo fechada el 17 de octubre de 2021 en Wayback Machine // Regnum , 17 de octubre de 2021
  32. ↑ 1 2 La intoxicación masiva por metanol se puede prevenir con aditivos. ¿Por qué no se está haciendo esto? . - "Una semana después, aparecieron noticias sobre el envenenamiento en la región de Sverdlovsk: después de beber vodka con metanol, 24 personas murieron". Consultado el 29 de octubre de 2021. Archivado desde el original el 29 de octubre de 2021.
  33. ↑ P. Carrer. Curso de química orgánica, 1960. S. 117.
  34. ↑ Yuri L. Dorokhov, Gleb I. Kiryanov, Vyacheslav S. Kosorukov, Ekaterina V. Sheshukova, Tatiana V. Komarova. El metanol dietético regula la actividad de los genes humanos  // PLOS One  . - Biblioteca Pública de Ciencias , 2014-07-17. — vol. 9 , edición. 7 . — Pág. e102837 . — ISSN 1932-6203 . -doi : 10.1371 / journal.pone.0102837 . Archivado desde el original el 15 de febrero de 2022.
  35. ↑ M. M. Karavaev, V. E. Leonov, I. G. Popov, E. T. Shepelev. Tecnología de metanol sintético. - Moscú: Química, 1984. - 239 p.
  36. ↑ 1 2 3 4 5 EA Karakhanov. SÍNTESIS-GAS COMO ALTERNATIVA AL PETRÓLEO. Parte II. Metanol y síntesis basadas en él // Soros Educational Journal. - 1997. - Nº 12. - S. 65-69.
  37. ↑ Yurieva TM et al. Mecanismos para la hidrogenación de acetona a isopropanol y de óxidos de carbono a metanol sobre catalizadores de óxido que contienen cobre // Journal of Molecular Catalysis A: Chemical. - 1996. - vol. 113, núm. 3.- S. 455-468.
  38. ↑ AK Manovyan. Tecnología de procesamiento de portadores de energía natural. - Moscú: Química, Kolos, 2004. - 456 p. - ISBN 5-98109-004-9 , 5-9532-0219-97.
  39. ↑ Hahn H.-D., Dämbkes G., Rupprich N., Bahl H., Frey GD Butanols // Enciclopedia de química industrial de Ullmann. —Wiley. - 2013. - doi : 10.1002/14356007.a04_463.pub3 .
  40. ↑ Resolución del médico jefe estatal de la Federación Rusa del 11/07/2007 N 47
  41. ↑ Avances en Química Organometálica . Consultado el 17 de noviembre de 2019. Archivado desde el original el 17 de septiembre de 2014.
  42. ↑ Biodiesel (enlace inaccesible) . Asociación Nacional Rusa de Biocombustibles. Consultado el 12 de septiembre de 2010. Archivado desde el original el 21 de agosto de 2010. 
  43. ↑ DKRW selecciona la tecnología de conversión de metanol en gasolina (MTG) de ExxonMobil para el proyecto de conversión de carbón en líquidos . Congreso Green Gas (17 de diciembre de 2007). Consultado el 14 de junio de 2019. Archivado desde el original el 21 de mayo de 2018.
  44. ↑ LA PRODUCCIÓN DE METANOL Y GASOLINA . Instituto de Química de Nueva Zelanda. Consultado el 14 de junio de 2019. Archivado desde el original el 27 de enero de 2018.
  45. ↑ Waganer K. Maricultura en tierra . — Biomasa, 1981
  46. ↑ Etanol e independencia energética Archivado el 9 de enero de 2015 en Wayback Machine  - Journey to Energy Independence
  47. ↑ Pierre Duret. ¿Nueva generación de procesos de combustión de motores para el futuro? / 2002
  48. ↑ Motores de combustión interna, Edward F. Obert, 1973
  49. ↑ Base de datos de citas de energía (ECD) - Documento n.º 6329346 . Consultado el 10 de diciembre de 2009. Archivado desde el original el 12 de enero de 2012.
  50. ↑ El metanol salvará a la humanidad del sobrecalentamiento Copia de archivo del 24 de octubre de 2021 en Wayback Machine // NG, 11/10/2021

Literatura

Enlaces

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