متانول چیست؟ 8 منبع تولید متانول

در این مقاله، از سری مقالات علمی سایت مهرادکو می پردازیم به :

متانول، جلوه ویژه یک الکل پرکاربرد در علم و صنعت:

• متانول چیست؟ متانول یک الکل ساده است که از اتصال یک اتم کربن به سه اتم هیدروژن و یک اتم اکسیژن تشکیل شده است و به عنوان یک حلال کارآمد در فرآیندهای شیمیایی و صنعتی و ماده اولیه در تولید بسیاری از محصولات شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• متانول به عنوان یک سوخت پاک و چندمنظوره از منابع تجدیدپذیرشناخته می‌شود که تأثیرات زیست‌محیطی کمتری نسبت به برخی سوخت‌های فسیلی دارد و در جهت کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای و حفظ محیط زیست، به عنوان یک گزینه پایدار در نظر گرفته می‌شود.

8 منبع متانول:

1. چوب و بیومس: میکروب‌ها و ارگانیسم‌های بیولوژیکی مثل باکتری های بی هوازی و فیتوپلانکتون ها می‌توانند مواد آلی و بیومس (Biomass) مانند چوب، شاخ و برگ درختان، ساقه ذرت و سایر مواد گیاهی را تخریب کرده و متانول را به عنوان یک محصول ثانویه تولید کنند. این فرآیند به عنوان تولید بیومتانول نیز مشهور است. در گذشته، چوب منبع اصلی تولید متانول بوده است.
2. زغال سنگ: ذغال سنگ توسط فرآیند گازیفیکاسیون (Gasification) به گازهایی از جمله کربن منوکسید (CO) و هیدروژن (H₂) تبدیل می‌شود. سپس گازها از طریق فرآیندی به نام فیشر-تروپش
   (Fisher-Tropsch)، به متانول تبدیل می‌شوند.
3. گاز طبیعی: یکی از راهکارهای اصلی تولید متانول، استفاده از گاز طبیعی (متشکل از متان) به عنوان ماده اولیه است. این فرآیند به نام فرآیند تبدیل نفت به متانول (Methanol to Olefins – MTO) معروف است.
4. گازهای خنثی: گازهای خنثی مانند گاز کنودین، که از فرآیندهای صنعتی مختلف مانند تولید کک، استخراج فلزات و پالایش زباله حاصل می‌شود، می‌توانند به متانول تبدیل شوند.
5. گازهای صنعتی: گازهای صنعتی مانند دی‌اکسید کربن و هیدروژن نیز می‌توانند به عنوان منابعی برای تولید متانول به کار روند.
6. زباله شهری: متانول می‌تواند در فرآیند گازسازی بخش ارگانیک زباله شهری (مانند مواد غذایی) به صورت جانبی تولید شود.
7. آب و دی‌اکسید کربن: در فرآیند متانولیز (Methanolysis)، آب و دی‌اکسید کربن به همراه انرژی خورشیدی یا انرژی حرارتی به متانول تبدیل می‌شوند.
8. آبزیان دریایی: برخی تحقیقات نشان می‌دهد که میکروب‌های خاصی که در آبزیان دریایی زندگی می‌کنند می‌توانند متانول تولید کنند. این فرآیند ممکن است برای تبدیل کردن دی‌اکسید کربن به محصولات فعال اقتصادی مورد استفاده قرار گیرد.

تولید صنعتی متانول:

روش متداول و اصلی صنعتی برای تولید متانول از فرآیند فیشر-تراپش (Fischer-Tropsch) استفاده می‌شود.
فرآیند فیشر-تراپش یک فرآیند شیمیایی است که گاز سنتز (H₂ و CO) را به هیدروکربن ها تبدیل می‌کند و به تولید سوخت‌ها و مواد شیمیایی کمک می‌کند. این فرآیند کاتالیزورها و دما و فشار خاص خود را می‌طلبد. خروجی این فرآیند شامل محصولاتی مانند گازوئیل و متانول است. در واقع این فرآیند یک فرآیند شیمیایی است که از مواد اولیه گاز سنتز (سنتز گاز) به متانول منتهی می‌شود. در اینجا به طور خلاصه فقط چند مرحله اصلی این فرآیند ذکر شده است:

1. تولید گاز سنتز:
   گاز طبیعی (متان) و گازکربنیک خوراک اولیه واحد تولید متانول است که طی فرآیند Gasification به گاز سنتز تبدیل می‌شود. گاز سنتز شامل هیدروژن (H₂) و دی‌اکسید کربن (CO) است.
   این خوراک پس از گوگرد زدایی به همراه بخار آب وارد ریفرمر شده و در دمای حدود ۹۰۰ درجه سانتیگراد تبدیل به گاز سنتز حاوی هیدروژن، منو اکسید کربن و گاز کربنیک می گردد.
2. تصفیه گاز سنتز:
   گاز سنتز از آلودگی‌ها و مواد جانبی تصفیه می‌شود. تصفیه شامل جداسازی دی‌اکسید کربن، آب، و سایر اجزا است.
3. تبدیل گاز سنتز به متانول (فرآیند Fischer-Tropsch):
   گاز سنتز تولیدی پس از سرد شدن فشرده می‌شود. سپس در راکتورهای بخش سنتز تحت تأثیر کاتالیزورها به متانول خام تبدیل می گردد.این فرآیند شیمیایی در دما و فشارهای خاص انجام می‌شود.
4. تصفیه متانول:
   متانول تولید شده نیاز به تصفیه دارد تا از آلودگی‌ها و مواد جانبی جدا شود.
   این مرحله ممکن است شامل فرآیندهای گسیل، جداسازی، و تصفیه باشد. به عنوان مثال جدا سازی آب و دی اکسید کربن موجود در متانول، تصفیه ایزوبوتان و دیگر ناخالصی‌ها ترکیب شده با متانول طی فرآیندهای تقطیر، جداسازی فازی، فشرده سازی، فرآیندهای جذب یا فیلتراسیون.
5. تصفیه نهایی:
   در این مرحله، متانول به صورت نهایی تصفیه شده و آماده برای استفاده یا عرضه به بازار می‌شود. این مرحله شامل کنترل کیفیت، تصفیه اضافی و هر گونه فرآیند پایانی دیگر است.

8 کاربرد متانول:

1. تولید فرآورده های شیمیایی:
   بیشترین کاربرد متانول به عنوان ماده اولیه در زمینه ساخت سایر مواد شیمیایی است.
   قسمت اعظم متانول تولیدی در جهان صرف تولید فرمالدئیدها و اسید استیک و MTBE می‌شود.
   حدود 40 درصد متانول به فرمالدئید تبدیل می شود و از آنجا به محصولات متنوعی مثل پلاستیک، تخته سه لا، رنگ، مواد منفجره، منسوجات و… تبدیل می شود.
   اسید استیک برای تولید VAM و استات سلولز در صنایع نساجی به کار می‌رود و MTBE جهت ارتقاء درجه آرام سوزی بنزین است.
   سایر مشتقات شیمیایی متانول شامل اتیلن گلایکول، پروپیلن، متیل استات و دی متیل اتر است. پلاستیک هایی که از متانول تولید می‌شوند شامل:
   • پلی‌متیلن (Polyethylene) که یک نوع پلاستیک با خصوصیات ضدضربه و بازیافت‌پذیر است.
   • پلی‌اتیلن ترفتالات (PET) که برای ساخت بطری‌ها و بسته‌بندی‌های غذایی و نوشیدنی استفاده می‌شود.
   • پلی‌وینیل کلراید (PVC) که پلاستیکی چندکاره در صنایع مختلف از جمله ساخت لوله‌ها، کابل‌ها و محصولات ساختمانی است.
   • پلی‌پروپیلن (Polypropylene) پلاستیکی با خصوصیات مقاومت در برابر حرارت و سختی است.
   • اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS) که یک نوع پلاستیک مقاوم با خصوصیات ضدضربه و چندکاره است.
   • رزین‌ها و پلیمرهای پایه پلاستیک که به عنوان پوشش‌ها، چسب‌های صنعتی، و مواد پلیمری در صنایع مختلف به کار می‌روند.

     

2. سوخت:
   متانول به عنوان یک منبع انرژی قابل سوخت می‌تواند در تولید برق به کار رود. موتورها و سلول‌های سوختی که از متانول به عنوان سوخت استفاده می‌کنند، می‌توانند انرژی الکتریکی تولید کرده و به شبکه برق تامین کنند. متانول همچنین  میتواند به عنوان یک جایگزین سوخت فسیلی استفاده ‌شود. البته به شرط ایجاد تغییراتی در موتورها و سیستم‌های سوخت‌رسانی موتورهای احتراق داخلی. مثلا در خودروهای هیدروژنی، هواپیماهای مدل رادیویی کنترل شده یا اتوموبیل های مسابقه‌های درگ با تغییرات ایجاد شده در سیستم ها از متانول به عنوان سوخت استفاده می‌کنند.
   با توجه به کمبود قابل پیش بینی منابع انرژی در آینده، مصرف مستقیم متانول به عنوان سوخت پاک و یا در تولید هیدروژن مصرفی پیل های سوختی، بسیار مورد توجه است.
3. صنعت حفاری نفت:
   متانول به عنوان یک محلول آبی آنتی‌فریز در حفاری چاه های نفتی در محیط‌های سرد و یخ‌زده، مانند مناطق قطبی یا عمق دریاها استفاده می‌شود تا جلوی یخ زدن در لوله‌ها و تجهیزات حفاری را بگیرد. همچنین با افزودن متانول به مایع حفاری، دمای آن افزایش می‌یابد و این افزایش دمای منطقه حفاری باعث کنترل هیدرات ها و ایجاد یخ در سیستم‌های حفاری می‌شوند.
4. صنایع الکترونیک:
   متانول به عنوان حلال در تولید جوهر مایع برای پرینترهای جوهرافشان و در فرآیندهای تولید مدارهای الکترونیکی و صفحات نمایش (Display Technology) و سلول‌های خورشیدی استفاده می‌شود.
5. تصفیه آب:
   متانول به عنوان یک ماده ضدیخ در فرایند تصفیه آب برای جلوگیری از تشکیل یخ در سیستم‌های لوله‌کشی و تجهیزات مختلف می‌باشد. در برخی از تصفیه خانه های فاضلاب، مقدار کمی متانول به فاضلاب اضافه می شود تا منبع غذایی کربن برای باکتری های نیترات زدایی که نیترات ها را به نیتروژن تبدیل می کنند، فراهم کند.
6. پزشکی:
   متانول در برخی ترکیبات دارویی به عنوان حلال یا حتی به عنوان یک ماده اصلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال در محلول‌های آنتی‌سپتیک دست برای ضدعفونی کردن یا در محلول‌های میکسچر (محلول‌هایی که داروها در آنها حل می‌شوند) به عنوان یک حلال مؤثر.
   همچنین به عنوان یک حلال آزمایشگاهی به کار می‌رود به ویژه برای طیف سنجی HPLC.
7. صنایع آرایشی و غذایی:
   چون متانول ماده ای بسیار سمی و خطرناک است، استفاده از آن در صنایع غذایی بسیار محدود است و به عنوان یک الکل سمی، در برخی از موارد خاص به کار می‌رود. متخصصین به دقت بر مقادیر استفاده شده و نحوه به کار رفتن آن طبق استانداردها نظارت دارند.
   با رعایت موارد ایمنی و استاندارهای بین المللی متانول به عنوان یک حلال در تولید برخی از محصولات غذایی مانند میوه‌ها و سبزیجات کنسانتره استفاده می‌شود.
   در صنعت تولید عطر و اسانس، متانول به عنوان حلال برای استخراج مواد از گیاهان و عصاره استفاده می‌شود.
8. نانوتکنولوژی:
   متانول به عنوان یک محیط حمل و انتقال برای نانوذرات در فرآیندهای سنتز یا تهیه نانوذرات به کار می‌رود. این ویژگی متانول در انتقال نانوذرات به محیط‌های مختلف به دلیل خواص حلالیت و استابیلیت آن مرتبط است.
   همچنین متانول به عنوان یک حلال مورد استفاده در نانوساختارها مانند نانوسلولز، نانوفیبر، یا نانوکپسول‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
   علاوه بر این ها متانول در ساخت نانوکامپوزیت‌ها و کاتالیزور راکتورهای نانوساختار به عنوان یک حلال و یا منبع کربنی (یک ترکیب کربنی) مورد استفاده قرار می‌گیرد.

5 تفاوت متانول و اتانول:

1. ساختار شیمیایی: 
   در تعداد کربن با هم تفاوت دارند. متانول (CH3OH) از یک مولکول متان (CH4) به دست می‌آید که یک هیدروژن از آن با یک گروه هیدروکسیل (-OH) جایگزین شده است و دارای گروه متیل است. 
   اما اتانول (C2H5OH) از یک مولکول اتان (C2H6) به دست می‌آید که یک هیدروژن از آن با یک گروه هیدروکسیل (-OH) جایگزین شده است و دارای گروه اتیل است.
2. خواص:
   اتانول یک اسید ضعیف است اما متانول قدرت اسیدیته بالاتری دارد.
   نقطه جوش اتانول نیز از متانول بیشتر است.
   اتانول بوی سنگین و سوزاننده ای دارد و موقع سوختن از خود شعله آبی روشن ساطع می کند اما متانول بوی مشخصی دارد که از اتانول ملایم تر و شیرین تر است و هنگام سوختن شعله بی رنگ ایجاد می کند.
3. سمیت: 
   اتانول به عنوان الکل موجود در نوشیدنی‌ها مشهور است و سمیت کمتری نسبت متانول دارد اما متانول بسیار سمی و کشنده است و نوشیدنی نیست و موجب کوری، کما و حتی مرگ می‌شود.
4. منشأ:
   متانول معمولاً از فرآیند تبدیل گاز طبیعی یا سنتز گاز خنثی به دست می‌آید. همچنین ممکن است در تولید چوب، زباله، و سایر فرآورده‌ها نیز تولید شود.
   اما اتانول عمدتاً از فرآیند گندزدایی ساکاروز (قندهای گیاهی) توسط میکروب‌ها یا از تبدیل نشاسته به دست می‌آید.
5. کاربردها: 
   متانول به عنوان سوخت، حلال صنعتی، و در صنایع شیمیایی استفاده می‌شود. همچنین، در تولید فرآورده‌های شیمیایی، رنگ‌ها، و پلاستیک‌ها نیز به کار می‌رود.
   اتانول به عنوان مشروبات الکلی برای مصرف انسانی و نوشیدنی و در صنایع الکل، به عنوان حلال در صنعت و به عنوان سوخت و انرژی نیز استفاده می‌شود.

سوالات متداول FAQs: 

1. علائم مسمومیت با متانول چیست؟
   پاسخ: افراد نه تنها از طریق بلع و تماس با پوست، بلکه حتی با استنشاق و تنفس بخارات متانول نیز مسموم می‌شوند. اولین علامت کاهش سطح هوشیاری و تاری دید است.
   سایر علائم شامل: اختلالات عصبی: سردرد، سرگیجه، ضعف، خواب آلودگی، تشنج و اختلالات گوارشی: تهوع، استفراغ، درد شکم و اختلالات دید: تاری دید یا دید مبهم، احساس نور زیاد در چشم‌ها (حساسیت به نور) و اختلالات تنفسی: تنگی نفس، تنفس نامنظم، غش و مشکلات قلبی: افت فشار خون، افزایش ضربان قلب است و در موارد شدید نابینایی، کما و حتی مرگ است.
2. چه مقدار متانول باعث کوری و مرگ می‌شود؟
   پاسخ: دوز کشنده متانول از 30 تا 240 میلی لیتر یا 1 گرم در کیلوگرم است.
   آسیب بینایی دائمی ممکن است با مصرف حداقل 30 میلی لیتر رخ بدهد.
   نوشیدن مقدار ۱۰ میلی لیتر متانول، منجر به کوری، نارسایی کلیوی و پایین آمدن سطح هوشیاری شده و نوشیدن بیشتر از ۳۰ میلی لیتر باعث مرگ خواهد شد.
3. تشخیص متانول از اتانول در مشروبات چگونه است؟
   پاسخ: اتانول در نور مرئی سبزرنگ است، در حالی که متانول در نور مرئی بی‌رنگ است. این روش به عنوان یک روش سریع و ساده مورد استفاده قرار می‌گیرد. سایر روش ها شامل: استفاده از تجهیزات آزمایشگاهی یا کیت های تشخیص میدانی متانول و الکل سنج ها که بر اساس آزمون های شیمیایی هستند.
4. متانول را از کجا تهیه کنیم؟
   پاسخ: برای خرید متانول در کیفیتی مطابق با استانداردها و قیمت رقابتی با شرکت مهراد تجارت میلان در تماس باشید.
   شرکت مَهرادکو از سال 1393 تا کنون به عنوان تامین کننده ی تخصصی متانول با پتروشیمی ها، پالایشگاه ها، کارخانجات و صنایع مختلف همکاری داشته است. 
   متانول پتروشیمی شیراز، متانول پتروشیمی کاوه، متانول پتروشیمی زاگرس، متانول پتروشیمی مرجان، متانول پتروشیمی بوشهر و متانول پتروشیمی فناوران از جمله محصولاتی است که توسط شرکت مهرادکو به دو صورت حواله های ۲۵ تنی تحویل درب پتروشیمی و بشکه های ۱۷۰ کیلوگرمی تحویل انبار شور آباد تهران به کارخانه های مختلف عرضه می شود.
5. متانول سنج یا الکل سنج یا کیت تشخیص متانول چیست؟
   پاسخ: جهت تشخیص و اندازه‌گیری متانول، معمولاً از تجهیزات و دستگاه‌های خاص شیمیایی استفاده می‌شود. یکی از ابزارهای ساده برای این منظور کیت‌های تشخیص متانول است. این کیت‌ها به صورت آزمایشگاهی یا قابل حمل برای مصارف میدانی طراحی شده‌اند.لازم به ذکر است که دقت و قابلیت اندازه‌گیری این کیت‌ها بسته به نوع و برند آن‌ها متغیر است. هر کیت شامل موارد زیر است:
   • یک راهنما و دستورالعمل برای شرح روند اجرای آزمون تشخیص.
   • ترکیب‌های شیمیایی خاصی که با متانول واکنش داده و تغییر رنگ یا دیگر ویژگی‌ها را نشان می‌دهند.
   • دستگاه‌های اندازه‌گیری که ابزارها و وسایل لازم برای اندازه‌گیری تغییرات یا واکنش‌های شیمیایی است.
   • مخزن‌ها یا ظروف نمونه‌برداری برای گرفتن نمونه از محیط و تست کردن آن با ترکیب‌های شیمیایی.
6. روش های شیمیایی تشخیص متانول چیست؟
   پاسخ: برای تشخیص و اندازه‌گیری متانول تجهیزات آزمایشگاهی و دستگاه‌های دقیق شیمیایی مختلفی وجود دارد. برخی از این تجهیزات عبارتند از:

• کروماتوگرافی گازی (GC): این روش بر پایه جداسازی و تفکیک ترکیبات گازی می‌باشد. در این روش، نمونه گازی با استفاده از کروماتوگرافی جدا شده و تشخیص متانول از طریق دتکتورهای مختلف انجام می‌شود. این روش به تفکیک و اندازه‌گیری مقادیر کم متانول در نمونه‌ها می‌پردازد.
• طیف‌سنجی جذب اتمی (AA): این روش بر پایه جذب اتم‌های فلزی می‌باشد. در تجزیه و تحلیل نمونه، متانول جذب اتم‌های فلزی می‌شود و اندازه‌گیری جذب اتم‌ها به تعیین مقدار متانول منجر می‌شود.
• طیف‌سنجی جذب اشعه ماورا بنفش (UV-Visible Spectroscopy): این روش بر پایه جذب اشعه ماورا بنفش (UV) یا نور قابل دید (Visible) می‌باشد. متانول می‌تواند در این محدوده از طیف اشعه جذب نشان دهد و اندازه‌گیری این جذب برای تعیین غلظت متانول استفاده می‌شود.
• سنسورهای الکتروشیمیایی: سنسورهای خاص الکتروشیمیایی می‌توانند تغییرات الکترودها در اثر واکنش با متانول را اندازه‌گیری کنند و اطلاعاتی درباره غلظت متانول فراهم کنند.
• طیف‌سنجی نوری (NIR): در این روش، اندازه‌گیری نزدیک به ماورا بنفش نور (NIR) برای تحلیل ترکیبات شیمیایی انجام می‌شود. متانول ممکن است در این محدوده از طیف اشعه جذب داشته باشد.