Methanolsynthese 1 Methanol (Methylalkohol - veraltet:Holzgeist) H3OH

Methanolsynthese

1 Methanol (Methylalkohol - veraltet:Holzgeist) CH3OH

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1.1 Eigenschaften:

Methanol hat einen brennenden Geschmack. Die Flüssigkeit und die Dämpfe verursachen Schädigungen im Zentralnervensystem. Durch die Aufnahme von Methanol kann es zu einer Schädigung der Sehnerven mit Erblindung kommen. Nieren, Herz, Leber und andere Organe werden ebenfalls geschädigt. Die Vergiftungssymptome äußern sich zunächst in Bauchkrämpfen, Schwindel, Kopfschmerzen, Übelkeit und Schwächeanfällen, später treten Sehstörungen, Atemnot und Bewusstlosigkeit auf. Die tödliche Dosis liegt zwischen 5 und 100ml Methanol.

Methanol ist der einfachste, ein wertige Alkohol, er besitzt nur eine OH-Gruppe, bzw. Hydroxylgruppe. Er ist leicht brennbar, mit Luft bilden sich explosionsfähige Gemische.

Aufgrund der Polarität der Hydroxylgruppe ist Methanol sehr gut wasserlöslich, wobei er Benzin nicht löst. Er verbrennt mit bläulicher Flamme zu Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf.

Methanol lässt sich zu Formaldehyd (Methanal) oder Ameisensäure (Methansäure) oxidieren, z.B. mit Kupferoxid. Mit Ammoniak (NH3) erhält man Methylamin (CH3-NH2), einem wichtigen Rohstoff zur Herstellung von Farbstoffen, Medikamenten und Pflanzenschutzmitteln:

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1.2 Verwendung:

- Herstellung von Formaldehyd (Methanal) und Ether, sowie andere organische Produkte
- Lösungsmittel für Lacke und Firnisse (schnell trocknende Abschlussschicht ohne Pigmente)
- Füllung von Brennstoffzellen
- Desinfektion
- Treibstoff und Benzinersatz

2 Herstellung - Methanolsynthese

2.1 früher (17.Jh.) Gewinnung durch die trockene Destillation von Holz

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- bei der trockenen Destillation werden feste Stoffe wie Kohle oder Holz unter völligem Luftabschluß erhitzt und anschließend die dabei freigesetzten gasförmigen Zersetzungsprodukte aufgefangen.

2.2 heute erfolgt die Gewinnung hauptsächlich in einer exothermen Gleichgewichtsreaktion aus Synthesegas:

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- Methanolsynthese ist eine katalytisch, exotherm verlaufende Gleichgewichtsreaktion (mehr dazu später)

Reaktionsapparat

- Bei der Methanolsynthese wird von einem Synthesegas ausgegangen.
- Sie ist abhängig von Druck und Temperatur: Je niedriger die Temperatur und je höher der Druck sind, desto höher ist der Volumenanteil der Methanolausbeute.(Prinzip ,,le chatelier")
- Bei der Synthesegaserzeugung wird Wasserdampf über glühende Kohle geleitet, wobei folgende Reaktionen ablaufen:

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] endotherme Reaktion

[Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten] exotherme Reaktion

- da bei der endotherm verlaufenden Reaktion Energie erzeugt und bei der exotherm verlaufenden Reaktion Energie benötigt wird, laufen diese Reaktionen gekoppelt ab
- zu diesem Verfahren werden verkupferte Reaktoren benutzt, da Stahl zu schnell rostete
- diesen wird das Synthesegas zugeführt, und ein Druck von 250 bis 300 bar wird erzeugt
- mit Hilfe von Katalysatoren, meist einem Zink- und Chromoxidgemisch, reagiert das Synthesegas zu einem Vielstoffgemisch, in dem auch Methanol enthalten ist
- nach dieser Reaktion wird das Gasgemisch einem Wärmetauscher zum Abführen der wiederverwendbaren Reaktionsenergie zugeführt, bevor es in den Kühler geleitet wird, wo Wasserdampf und Wasser es kühlen.
- das Gasgemisch ist damit verflüssigt worden, und nur 15% davon bestehen aus Methanol
- da es sich bei der Methanolsynthese um eine Gleichgewichtsreaktion handelt, liegen sowohl die Ausgangsstoffe (CO und H2), als auch die Endprodukte (u.a.Methanol) gleichzeitig vor
- das Gemisch wird deswegen weitergeleitet in den sogenannten Abscheider, der Kohlenmonoxid und Wasserstoff vom Gemisch der Endprodukte trennt und beides in den Kreislaufverdichter führt, um es erneut auf den hohen Druck und - durch eine Verbindung mit dem Wärmeaustauscher - auf etwa 400°C zu bringen
- das restliche Gemisch hingegen wird in einem Ventil entspannt, wodurch der Druck sich senkt, weiter wird es in die erste Destillationskolone geleitet, wo sich eine Heizung befindet und sich jedes Nebenprodukt, das eine niedrigere Temperatur als Methanol hat, also als etwa 60°C, sich verflüchtigt. Auch in der zweiten Destillationskolone ist eine Heizung, die das übriggebliebene Gemisch kurz erwärmt, weshalb Methanol sich nun verflüchtigt. Es wird kondensiert, aufgefangen und nochmals gekühlt, bevor es zu 99,9%!! rein in einem Tank gesammelt wird. Eventuell kann man es durch nochmalige Säuberung verfeinern.