Метанол: формула. Структурная формула метанола

Метанол - простейший представитель спиртов с уникальными свойствами, широко используемый в промышленности и быту. Однако неосведомленное обращение с этим веществом может привести к трагическим последствиям. Давайте разберемся в формуле и структуре метанола, чтобы безопасно применять его с максимальной пользой.

Физико-химические свойства метанола

Метанол имеет молекулярную формулу CH3OH. Структурная формула метанола выглядит следующим образом:

Это бесцветная летучая жидкость с характерным резким запахом, напоминающим этиловый спирт. Основные физико-химические характеристики метанола:

• Температура кипения: +64,7°C
• Температура плавления: -97,8°C
• Плотность: 0,79 г/см3
• Растворимость в воде: полная
• Теплота сгорания: 22,7 МДж/кг

В отличие от своего ближайшего гомолога, формула которого C2H5OH, метанол обладает более высокой токсичностью, но меньшей теплотой сгорания в расчете на массу. Рассмотрим некоторые физико-химические особенности метанола на практических примерах.

Растворимость и смешиваемость

Метанол полностью смешивается с водой, этанолом, ацетоном, хлороформом и многими другими полярными и неполярными растворителями. Это свойство широко используется в промышленных технологиях и лабораторной практике.

Горючесть

Пары метанола образуют с воздухом взрывоопасные смеси в концентрациях 6,7-36 объемных %. При нагревании метанол легко воспламеняется и горит характерным голубоватым пламенем без копоти. Это свойство используют в спиртовых горелках.

2. Получение метанола

Исторически первым методом получения метаноластала сухая перегонка древесины. В 1661 году Роберт Бойль впервые описал этот процесс:

Как впервые был обнаружен метанол? Бойлем в 1661 году в продуктах сухой перегонки древесины.

Современное промышленное производство метанола основано на каталитическом синтезе из синтез-газа. Этот процесс был впервые запатентован в 1923 году компанией BASF:

Современное производство метанола из монооксида углерода и водорода впервые было осуществлено в Германии компанией BASF в 1923 году.

Реакция протекает следующим образом:

Крупнейшим мировым производителем метанола является канадская корпорация Methanex с 11 заводами в разных странах.

Крупнейшим мировым производителем метанола является канадская корпорация Methanex с 11 заводами в разных странах.

Технологический процесс

Процесс производства метанола из синтез-газа включает следующие основные стадии:

1. Получение синтез-газа путем паровой конверсии или парциального окисления углеводородного сырья
2. Очистка синтез-газа от примесей, вредных для катализатора
3. Синтез метанола на медно-цинковом катализаторе при давлении 5-10 МПа и температуре 250-400°C
4. Выделение и очистка метанола из реакционной смеси

Наиболее ответственный этап - синтез на катализаторе. От его активности и селективности зависит выход целевого продукта.

Структурная формула катализатора

В промышленности чаще всего используется медно-цинковый катализатор со структурной формулой метанола.

Побочные реакции

Помимо основной реакции синтеза метанола, на катализаторе протекают и побочные процессы, снижающие выход целевого продукта:

• Реакция синтеза диметилового эфира
• Реакция синтеза высших спиртов и углеводородов
• Реакция разложения метанола до оксида углерода и водорода

Выделение метанола

Для выделения метанола используют ректификацию реакционной смеси. Чистота получаемого метанола составляет 99,85%.

Транспортировка и хранение

Метанол транспортируют железнодорожным, автомобильным и водным транспортом в стальных цистернах или барабанах. Температурный режим транспортировки от -40 до +50°C.

Хранят метанол в стальных резервуарах под азотной подушкой для предотвращения контакта с воздухом. Срок хранения - до 1 года.

Применение метанола

Основные области использования метанола:

1. Производство формальдегида для синтеза пластмасс и других органических соединений
2. Получение метил-трет-бутилового эфира (MTBE) - высокооктановой добавки к бензину
3. Производство биодизельного топлива методом переэтерификации растительных масел

Перспективы

Перспективным направлением является конверсия метанола в олефины - процесс MTO (methanol-to-olefins). Это позволит получать этилен и пропилен для нефтехимии.

Экономика

Мировые мощности по производству метанола превышают 100 млн тонн в год и продолжают расти. Крупнейший производитель - Китай (более 50% мирового производства).

Экологические аспекты

Метанол относится к веществам 3-го класса опасности - умеренно опасные. При попадании в окружающую среду подвергается биоразложению.

ПДК метанола в воздухе рабочей зоны - 5 мг/м3, в атмосферном воздухе - 1 мг/м3. Предельно допустимый сброс в водоемы - 5 мг/л.

Меры безопасности

При работе с метанолом обязательно использование средств индивидуальной защиты - перчаток, очков, респираторов. Необходимо исключить контакт с открытым пламенем.

Производственные помещения должны быть оснащены принудительной вентиляцией и сигнализаторами загазованности.

Пожаровзрывобезопасность

Метанол относится к легковоспламеняющимся жидкостям. Температура вспышки - 12°C. Для тушения пожаров применяют воду, пену, порошки.

Токсикология

Метанол высокотоксичен, относится к 1 классу опасности. Попадание внутрь организма даже небольшого количества вызывает слепоту и летальный исход.

Необходим контроль содержания метанола в организме работников, контактирующих с ним.