Технические науки / 5. Энергетика

Д.т.н. Р.Г. Сафин, к.т.н. А.Р. Садртдинов, асп. Т.Х. Галеев

Казанский национальный исследовательский технологический университет, Россия

Перспективный метод получения метанола из биомассы

Альтернативные виды топлива на сегодняшний день привлекают все большее внимание в результате сокращения запасов нефти, увеличения затрат на нефтедобычу и потребность уменьшить загрязнение окружающей среды. Самые распространенные альтернативные виды топлива, из существующих на сегодняшний день: этанол, метанол или биодизель могут быть произведены в процессе ферментации продовольственных культур (таких как сахарный тростник, кукуруза, зерновые и т.д.) или из древесной биомассы.

На данный момент, несмотря на то, что доля метанола, используемого в топливно-энергетических целях еще невелика, его применение весьма перспективно. Это обусловлено возможностью получения метанола практически из любого углесодержащего сырья, которое имеет неограниченные запасы. Мировой спрос на метанол составляет около 35 млн. тонн ежегодно, а по прогнозам на 2015 год спрос на метанол в мире возрастет до 45 млн. тонн в год. Крупнейшим потребителем и производителем метанола является США (см. рис. 1 и 2).

Рис.1. Крупнейшие регионы, потребляющие метанол

Рис.2.Производства, потребляющие метанол.

Широкое развитие в промышленности получил метод синтеза метанола из смеси окиси углерода и водорода, являющиеся основными компонентами синтез-газа, который можно получить различными путями: паровой конверсией метана, газификацией биомассы и т.д [1].

В ФГБОУ ВПО «КНИТУ» был разработан метод получения метанола из синтез-газа полученного путем газификации биомассы. Процесс получения метанола имеет ряд особенностей и представляет собой следующую технологическую цепочку.

Биомасса → Пиролиз → Газификация → Синтез-газ → Метанол

Как видно из представленной технологической последовательности процессу газификации предшествует процесс пиролиза, который в данном случае является этапом предварительной обработки биомассы. Такая обработка позволяет повысить содержание углерода в биомассе, так как известно, что синтез-газ с наибольшим содержанием водорода образуется при паровой газификации древесного угля, который получают в процессе пиролиза.

Метанол на стадии синтеза образуется в соответствие с реакцией [2]:

СО+2Н₂=CH₃OH (1)

В исходном газе соотношение водорода к окиси углерода должно составлять 2:1, т.к. состав газовой смеси существенно влияет на степень превращения сырья и производительность катализатора [3]. В представленном способе соотношение Н:СО находится в пределах от 0,7 до 1, что упрощает технологический процесс преобразования биомассы в метанол.

Представленный способ получения метанола перспективен, но требует проведения дополнительных теоретических и экспериментальных исследований по изучению влияния предварительной обработки биомассы процессом пиролиза на технологические параметры процесса газификации и как следствие на компонентный состав получаемого при этом синтез-газа, а также влияние на протекание всего процесса получения метанола в целом.

Нужно отметить, что в мире ведутся интенсивные исследования в области переработки синтез-газа в метанол, являющиеся сырьем для получения ряда важных промышленных продуктов. Это обуславливает большой спрос на метанол в мире. При определенных условиях предложенный вариант переработки сырья в химическую продукцию становится экономически целесообразным и выгодным и тем самым еще раз подтверждает актуальность предложенного способа переработки биомассы.

Литература

1. Тимербаев, Н.Ф. Разработка технологии получения метанола из древесных отходов/ Н.Ф. Тимербаев, Р.Г. Сафин, Т.Х. Галеев // Вестник Казанского технологического университета. – 2013. – №3. – С.168-170.

2. Паушкин, Я.М. Технология нефтехимического синтеза, в двух частях. Ч. I. Углеводородное сырье и продукты его окисления / Я.М. Паушкин, С.В. Адельсон, Т.П. Вишнякова. – М.: «Химия», 1973. – 448 с.

3. Рид, Р. Свойства газов и жидкостей / Р. Рид, Т. Шервуд. – Л.: Химия, 1971. – 704 с.