Methanol -- Chemie- Und Eneigierohstoff: Die Mobilisation Der Kohle

ISBN-13: 9783642707643 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 407 str.

Friedrich Asinger

Opis

Methanol wurde vor 62 Jahren im Leunawerk der BASF erstmals im techni schen MaBstab produziert. Es diente anstelle des "Holzgeistes" praktisch aus schlieBlich der chemischen Industrie als Ausgangsmaterial. Der Weltbedarf betragt heute aHein fUr dies en Zweck 14 Mio. Tonnen im Jahr. Das Methanol wurde damals ausschlieBlich tiber Synthesegas (CO + 2H ) 2 auf Basis von Koks, spater von Braunkohle, hergesteHt. Die Kohle wurde nach dem zweiten Weltkrieg von Erdgas und Erd6l als Rohstoffverdrangt. Sie wer den aHotherm (Erdgas) oder autotherm (Erd6lri.ickstande) zu Synthesegas ver arbeitet. In den vergangenen 15-20 Jahren haben zahlreiche Innovationen Metha nol in den Vordergrund des Interesses geriickt. Sowohl die Herstellung als auch die chemische Weiterverarbeitung von Methanol und die energiewirt schaftliche Nutzung dieses Stoffes wurden wesentlich verbessert und weiter entwickelt. 1m vorliegenden Buch wird versucht, das Gesamtgebiet der Synthese sowie der chemischen und energetischen Verwertung des Methanols im Zusammen hang darzustellen. Besondere Beachtung verdienen die Umsetzungen des Me thanols zu Olefinen, Aromaten, hochoktanigen Benzinen usw. Die Entwick lung von Verfahren zum Aufbau von aliphatisch-chemischen GroBchemika lien wie Essigsaure, Essigsaureanhydrid, Vinylidendiacetat, Vinylacetat, Glykol usw. geben einen Einblick. in die vieifl.iltigen Reaktions-und Einsatz m6glichkeiten des Methanols. Die seit Beginn der synthetischen Methanol produktion industrieH durchgefUhrten chemischen Umsetzungen des Metha nols zu Formaldehyd, Aminen, Methylhalogeniden, Estern und andere klassische Synthesen, tiber die im Abstand weniger Jahre immer wieder aus gezeichnete Darstellungen erschienen sind, werden im vorliegenden Buch nicht behandelt."

Spis treści

1 Methanol - Chemie- und Energierohstoff.- 2 Herstellung von Synthesegas.- 2.1 Rohstoffe für Synthesegas.- 2.1.1 Kohle: Weltförderung, Handel und Veredelung.- 2.1.2 Erdgas als Rohstoff zur Synthesegasherstellung.- 2.1.3 Torf als Rohmaterial für die Methanolsynthese.- 2.1.4 Schweröle und Ölrückstände als Rohmaterialien für die Methanolsynthese.- 2.1.5 Holz als Rohstoff für die Methanolsynthese.- 2.1.6 Verwendung von Müll und Klärschlamm zur Methanolherstellung.- 2.1.7 Kohlensäure als Methanolrohstoff.- 2.2 Prozesse zur Synthesegasherstellung (CO+2H2) auf Kohle-Basis.- 2.2.1 Das Lurgi-Druckgas-Verfahren.- 2.2.2 Das HTW-Verfahren (Hochtemperatur-Winkler-Verfahren).- 2.2.3 Das Koppers-Totzek-Flugstaub-Verfahren.- 2.2.4 Die Kohlevergasung im Eisenbad (Molten-Iron-Prozeß).- 2.2.5 Das Texaco-Vergasungsverfahren unter Druck in der Ruhrchemie/Ruhrkohle-Variante.- 3 Die Methanolsynthese.- 3.1 Die Lurgi-Methanolsynthese.- 3.2 Methanolsyntheseanlagen, Größe, Kosten, Methanolbedarf und Verbrauch.- 3.3 Die Wärmeabführung bei der Methanolsynthese.- 3.4 Die Katalysatoren der Methanolsynthese.- 3.5 Zum Reaktionsmechanismus der Methanolsynthese.- 3.6 Der Transport von Methanol.- 3.7 Zur Giftigkeit von Methanol.- 4 Methanol als alternativer Kraftstoff.- 4.1 Methanol in Benzin.- 4.1.1 Sicherheitsvorkehrungen beim Einsatz von M15 und M100.- 4.1.2 Das Formaldehyd-Problem.- 4.2 Das Fuel-Methanol.- 4.2.1 Sauerstoffhaltige Verbindungen als hochoktanige Komponenten zur Erhaltung der Oktanzahl von Benzinen.- 4.2.2 Die Wassertoleranz von Alkohol-Benzin-Mischungen.- 4.2.3 Charakteristik der als Benzin-Mischkomponenten möglichen Alkohole und Ether.- 4.2.4 Der Heizwert der Alkohole.- 4.2.5 Die Verdampfungswärme der Alkohole.- 4.2.6 Der Dampfdruck von Alkoholen und von Alkohol-Benzingemischen ..- 4.3 Die Herstellung des Fuel-Methanol.- 4.3.1 Die Isobutylölsynthese.- 4.3.2 Der Prozeß des IFP zur gemeinsamen Herstellung von Methanol und Alkoholen C2—C6.- 4.3.3 Der „MAS“-Prozeß von Snamprogetti-Topsøe-Anic (Mixed Alkohol Solvents).- 4.3.4 Die Synthese von Fuel-Methanol ohne Wasserbildung, Verfahren der Lurgi-Kohle- und Mineralöltechnik GmbH.- 4.3.5 Die gemeinsame Herstellung von Methanol und höheren Alkoholen nach dem Verfahren der Chem Systems.- 4.3.6 Das französische Carburol-Programm.- 4.3.7 Das Texaco-Verfahren zur Herstellung von Alkohol-Ester-Gemischen aus Synthesegas als Mischkomponenten für Benzin.- 4.4 Die Überführung von Methanol in den Methyl-tert.-Butylether (MTBE).- 4.5 Der Ersatz von Dieselöl durch Methanol.- 5 Das Energiemethanol.- 5.1 Energiemethanol nach dem Verfahren der Wentworth-Brothers Inc.- 5.1.1 Die Katalysatoren beim Verfahren der Wentworth-Brothers Inc.- 5.2 Methanol als Brennstoff für Gasturbinen.- 5.3 Methanol als Brennstoff zur Wärmeerzeugung (Overfiring-Concept).- 6 Die Überführung von Methanol in Gemische von Paraffinkohlenwasserstoffen, Olefinen und von Aromaten.- 6.1 Die Überführung von Methanol bzw. Dimethylether in Benzin durch den MTG-Prozeß der Mobil Oil Corp.- 6.1.1 Der MTG-Prozeß als Festbett-Verfahren.- 6.1.2 Der MTG-Prozeß als Wirbelschichtverfahren.- 6.1.3 Der MTG-Prozeß als Fließbettverfahren im Pilot-Maßstab.- 6.2 Die Überführung von Methanol bzw. Dimethylether in Olefine mit dem MTO-Verfahren der Mobil Oil Corp.- 6.2.1 Der Einfluß von Wasser auf die Olefinbildung beim MTO-Verfahren.- 6.2.2 Der Einsatz von dotierten ZSM-5-Katalysatoren für die Olefmherstellung mit dem MTO-Verfahren.- 6.3 Die Überführung von Methanol bzw. Dimethylether in aromatische Kohlenwasserstoffe mit dem MTA-Verfahren.- 6.4 Die Herstellung von Dieselöl über Olefine auf Basis von Methanol (Verfahrensweg der Lurgi GmbH).- 6.5 Die ZSM-5-Katalysatorenfamilie.- 6.6 Zum Reaktionsmechanismus der Umwandlung von Methanol in Benzin, Olefine und Aromaten.- 7 Die Überführung von Methanol in technische Gase.- 7.1 Herstellung von reinem Wasserstoff aus Methanol.- 7.2 Methanol zur Gaserzeugung in Stadtgasanlagen.- 7.3 Die Herstellung von Synthesegas (CO+2H2) aus Methanol.- 7.4 Die Herstellung von Oxosynthesegas aus Methanol.- 7.5 Die Herstellung von CO aus Methanol.- 7.6 Erzeugung gasförmiger Spaltprodukte aus Methanol zum Einsatz als Motorkraftstoffe.- 7.7 Der Betrieb von Verbrennungsturbinen mit Methanolspaltgasen.- 7.8 Die Erzreduktion mit Reforminggas aus Methanol.- 7.9 Die Herstellung von synthetischem Erdgas (SNG) aus Methanol.- 8 Andere Verfahren der Kohleveredlung als Alternativen zum Methanol.- 8.1 Die direkte Hydrierung der Kohle.- 8.1.1 Die Sumpfphase-Hydrierung.- 8.1.2 Der Gasphaseprozeß.- 8.1.3 Synthetisches Erdgas durch direkte Hydrierung von Kohle (SNG).- 8.2 Die Fischer-Tropsch-Synthese - indirekte Hydrierung der Kohle.- 8.3 Herstellung maximaler Mengen von Dieselkraftstoffen aus den Produkten der Arge-Synthese.- 8.4 Der G-B-Prozeß von Gulf-Badger.- 8.5 Die direkte und indirekte Kohlehydrierung als Grundlage für die Erzeugung von Grundchemikalien für die chemische Industrie.- 8.5.1 Die konkurrierende Herstellung von Aromaten (BTX) und niedermolekularen Oleflnen aus Kohle und Mineralöl.- 8.5.2 Olefine aus der indirekten Hydrierung der Kohle (FT-Synthese).- 8.5.3 Arbeiten zur gezielten, direkten Herstellung niedermolekularer Olefine durch die Fischer-Tropsch-Synthese.- 8.6 Arbeiten zur direkten Umsetzung von Synthesegas in Essigsäure.- 9 Die industrielle Herstellung von organischen Chemikalien aus Methanol.- 9.1 Essigsäureanhydrid durch Carbonylierung von Methylacetat.- 9.2 Herstellung des Vinylacetat-Monomer (VAM) auf Basis von Synthesegas über Methylacetat durch katalytische Hydrocarbonylierung.- 9.3 Ethylenglykol auf Basis von Syngas.- 9.3.1 Die direkte Glykol-Synthese 2CO + 3H2?HO—CH2—CH2—OH.- 9.3.2 Die indirekte Überführung von Synthesegas in Glykol über Formaldehyd durch Hydrocarbonylierung zu Glykolaldehyd und dessen Hydrierung.- 9.3.3 Die indirekte Überführung von Synthesegas in Glykol über Formaldehyd durch Carbonylierung zu Glykolsäure und deren anschließende Hydrierung.- 9.4 Die Herstellung von Methylformiat und seine technisch interessanten Reaktionen.- 9.4.1 Methylformiat durch Carbonylierung von Methanol.- 9.4.2 Methylformiat durch Dehydrierung von Methanol.- 9.4.3 Methylformiat als Zwischenstufe bei der getrennten Erzeugung von CO und H2 aus Methanol.- 9.4.4 Die Umsetzung des Methylformiats mit Paraformaldehyd oder Trioxan zu Glykolsäuremethylester.- 9.4.5 Isomerisierung von Methylformiat zu Essigsäure.- 9.5 Ameisensäure.- 9.6 Kohlenoxid für organische Synthesen..- 9.7 Die Homologisierung von Methanol zu Ethylalkohol.- 9.7.1 Der Reaktionsmechanismus der Homologisierung.- 9.8 Die Homologisierung von Methanol zu Acetaldehyd.- 9.9 Die Herstellung von Essigsäure aus Methanol und Kohlenmonoxid.- 10 Eiweiß durch bakterielle Umsetzung von Methanol (SCP = Single-Cell-Protein).