همه چیز درباره متانول و ۹ کاربرد اصلی این ماده

۱۴ دی ۱۳۹۹

آخرین بروزرسانی در: خرداد ۲۸ام, ۱۴۰۲

۱۴ دی ۱۳۹۹

خواندن

فهرست مطالب

- ۰.۰.۱ متانول چیست| روش‌های تولید، ویژگی‌ها و کاربردهای آن

۱ نگاهی به تاریخچه متانول
۲ روش‌های تولید متانول
- ۲.۱ ۱-روش تولید متانول از گازهای سنتزی
- ۲.۲ ۲-روش تولید متانول از طریق بیوسنتز (سنتز زیستی)
۳ خواص و کاربردهای متانول
۴ شرایط نگهداری متانول
- ۴.۱ وضعیت بازار و خرید و فروش متانول

متانول چیست| روش‌های تولید، ویژگی‌ها و کاربردهای آن

برای اینکه بدانید متانول چیست ابتدا بهتر است با تعریفی از این ماده آشنا شوید. متانول که به آن “متیل الکل” نیز گفته می‌شود، یک ماده شیمیایی با فرمول CH3OH (یک گروه متیل متصل به یک گروه هیدروکسیل است که عموماً به اختصار MeOH نامیده می‌شود) است. این ترکیب، ساده ترین نوع الکل است. این ترکیب، مایعی سبک، فرار، بی‌رنگ و قابل اشتعال است که دارای بوی الکلی، متمایز اما شبیه بوی اتانول (اتیل الکل) است.

متیل الکل به عنوان یک حلال قطبی، به نام “الکل چوب” نیز شناخته می‌شود زیرا در زمان‌های گذشته، اکثراً توسط تقطیر و تجزیه چوب تولید می‌شد.

امروزه متیل الکل به طور عمده توسط هیدروژناسیون مونوکسیدکربن به صورت صنعتی تولید می‌شود. در روش‌های تولید متانول، در این باره بیشتر صحبت می‌کنیم.

متانول از یک گروه متیل متصل به یک گروه هیدروکسیل تشکیل شده است. متیل الکل با تولید بیش از ۲۰ میلیون تن در سال، به عنوان ترکیب اولیه در سنتز سایر مواد شیمیایی از جمله فرمالدئید، اسید استیک، متیل ترشیو بوتیل اتر و همچنین تعداد زیادی از مواد شیمیایی ویژه دیگر هم استفاده می‌شود.

نگاهی به تاریخچه متانول

تاریخچه ترکیب متانول، شنیدنی و جالب است. مصریان باستان برای مومیایی کردن مردگان از مخلوطی از مواد از جمله متیل الکل را که در اثر تجزیه چوب به دست می‌آوردند، استفاده می‌کردند.

متانول چیست؟ متانول خالص، اولین بار در سال ۱۶۶۱ توسط رابرت بویل، جداسازی شد. در سال ۱۸۳۴، شیمی دانان فرانسوی Jean-Baptiste Dumas و Eugene Peligot ترکیب اساسی آن را تعیین کردند. این دو دانشمند، نام کلمه “متیلن” را به شیمی آلی معرفی کردند. علت اصلی این نامگذاری، استخراج آن از چوب است.

“متیلن” یک ساختار “رادیکالی” است که حدود ۱۴٪ وزنی، دارای هیدروژن است و یک اتم کربن دارد. متیلن با ساختار –CH2 نشان داده می‌شود.

سپس این دانشمندان، الکل چوب را “بی هیدرات متیلن” نامیدند. آن‌ها تصور می‌کردند که فرمول این ترکیب، C4H8O4 است.

اصطلاح “متیل” در حدود سال ۱۸۴۰ مجدداً از “متیلن” گرفته شد و سپس برای توصیف “متیل الکل” استفاده شد. این نام در سال ۱۸۹۲ توسط کنفرانس بین المللی نامگذاری شیمیایی به “متانول” تغییر نام داد.

در سال ۱۹۲۳، شیمیدانان آلمانی، آلوین میتاش و ماتیاس پیر، ابزاری را برای تبدیل گاز سنتزی (مخلوطی از مونوکسیدکربن، دی اکسید کربن و هیدروژن) به متانول ابداع کردند.

در این فرآیند از کاتالیزور اکسید کروم و منگنز در شرایط بسیار سخت استفاده شد؛ فشار فرآیند از ۵۰ تا ۲۲۰ اتمسفر و دمای حداکثر ۴۵۰ درجه سانتیگراد برای این کار تنظیم شد.

تولید متیل الکل به روش جدید با استفاده از کاتالیزورها (معمولاً مس) که قادر به عملکرد در فشارهای پایین هستند، کارآمدتر شده بود.

استفاده از متیل الکل به عنوان سوخت موتور در بحران نفتی دهه ۱۹۷۰ مورد توجه قرار گرفت. در اواسط دهه ۱۹۹۰، بیش از ۲۰۰۰۰ از این ماده در وسایل نقلیه چندگانه سوز که قادر به کار با متیل الکل یا بنزین بودند، در ایالات متحده معرفی شد.

علاوه بر این، مقادیر کم از متیل الکل در اروپا در دهه ۱۹۸۰ و اوایل دهه ۱۹۹۰ به کار می‌رفت. خودروسازان ساخت مخازن خودروها با مصرف سوخت متانول را در اواخر دهه ۱۹۹۰ متوقف کردند و توجه خود را به خودروهای مبتنی بر سوخت اتانول معطوف کردند.

در حالی که این برنامه‌ها یک موفقیت فنی محسوب می‌شد، افزایش قیمت متیل الکل در اواسط و اواخر دهه ۱۹۹۰ در یک دوره، استقبال از این نوع سوخت‌ها را کاهش داد.

در اوایل دهه ۱۹۷۰، روشی برای تولید سوخت بنزین از متیل الکل ایجاد شد.

بین سال‌های ۱۹۶۰ و ۱۹۸۰ متانول به عنوان پیش ماده شیمیایی برای تهیه مواد اولیه شامل اسید استیک و آنیدرید استیک به کار رفت.

هشدار های ایمنی متانول

روش‌های تولید متانول

۱-روش تولید متانول از گازهای سنتزی

در این روش برای تولید متیل الکل، مونوکسید کربن و هیدروژن بر روی یک کاتالیزور، واکنش داده و متانول را تولید می‌کنند. امروزه، مهم‌ترین کاتالیزور کاربردی، مخلوطی از اکسیدهای مس و روی است که روی بستری از آلومینا نشانده می‌شود، همانطور که اولین بار در سال ۱۹۶۶ استفاده شد. فشار عملیاتی، ۵-۱۰ مگا پاسکال (۵۰-۱۰۰ اتمسفر) و شر یط دمایی، ۲۵۰ درجه سانتیگراد (۴۸۲ درجه فارنهایت) است. این واکنش با گزینش پذیری بالا (بیشتر از ۹۹.۸٪) انجام می‌شود:

CO +2 H2 → CH3OH

تولید گاز سنتزی از متان برای هر مول مونوکسید کربن، سه مول هیدروژن تولید می‌کند، در حالی که این سنتز در هر مول مونوکسید کربن، فقط دو مول گاز هیدروژن مصرف می‌کند.

یکی از راه‌های مقابله با حضور هیدروژن اضافی تزریق دی اکسید کربن به راکتور سنتز متیلیک الکل است؛ جایی که هیدروژن نیز واکنش نشان می‌دهد و طبق معادله، متیل الکل تشکیل می‌دهد:

CO2 +3 H2 → CH3OH + H2O

از نظر مکانیسم واکنش، این فرآیند از طریق تبدیل اولیه CO به CO2 اتفاق می‌افتد و سپس هیدروژنه می‌شود:

CO2 +3 H2 → CH3OH + H

که در آن محصول جانبی آب، از طریق واکنش تبادل آب و گاز، بازیافت می‌شود:

CO + H2O → CO2 + H2

این یک واکنش کلی، همان واکنش ذکر شده در بالا را نشان می‌دهد:

CO +2 H2 → CH3OH

۲-روش تولید متانول از طریق بیوسنتز (سنتز زیستی)

تبدیل کاتالیستی متان به متانول توسط آنزیم‌هایی از جمله مونوکسیژناز متان انجام می‌شود. این آنزیم‌ها اکسیژنازهایی با عملکرد چندگانه هستند؛ به عنوان مثال اکسیژن رسانی با تولید آب و ⁺NAD همراه است:

⁺CH_۴+ O_۲+ NADPH + H⁺ → CH3OH + H2O + NAD

هر دو آنزیم وابسته به Fe و Cu هستند. اکسید متانول نسبت به ماده اولیه به راحتی اکسید می‌شود، بنابراین واکنش‌ها انتخابی نیستند. تقلید از این روش در صنعت، عملاً غیر ممکن است. شاید بتوان با کاتالیزورهای آهن یا مس، این روند را کنترل کرد اما هرگز به این صورت انجام نخواهد گرفت.

متالوآنزیم ها، سیستم‌های جدیدی هستند که در این فناوری برای تولید متیل الکل معرفی شدند. سایتهای فعال در متالوآنزیم به میزان قابل توجهی با آنزیم های شناخته شده متداول، متفاوت هستند. زئولیت ها به عنوان بستر، بهترین انتخاب هستند.

خواص و کاربردهای متانول

کاربردهای متانول چیست؟ متانول که متیل الکل، الکل چوب یا عصاره چوب نیز نامیده می‌شود، ساده‌ترین سری از ترکیبات آلی به نام الکل‌ها، متشکل از یک گروه متیل متصل با یک گروه هیدروکسی (OH) است.

متیل الکل خالص ماده مهمی در سنتز شیمیایی است. از مشتقات آن برای ساخت تعداد زیادی از ترکیبات در حجم انبوه استفاده می‌شود؛ از جمله بسیاری از مواد رنگزا، رزین‌ها، داروها و مواد معطر مهم مصنوعی.

از متیل الکل در ضد یخ خودرو و به عنوان یک حلال عمومی استفاده می‌شود. متانول همچنین یک سوخت با اکتان بالا و یک سوخت پاک است که می‌تواند جایگزین مهمی برای بنزین در وسایل نقلیه خودرو باشد. متانول مشتق شده از چوب عمدتاً برای تهیه “الکل اتیل صنعتی” استفاده می‌شود.

رنگ متانول، بی رنگ است؛ در دمای ۶۴.۹۶ درجه سانتیگراد (۱۴۸.۹۳ درجه فارنهایت) می‌جوشد. این ترکیب، مخلوط قابل انفجار با هوا تشکیل می‌دهد و با شعله معمولی می‌سوزد.

متیل الکل در آب کاملاً قابل امتزاج است. متانول بویی دارد که شبیه الکل اتیل است، یک سم خطرناک معرفی شده است. این ترکیب در بدن به سرعت با اسید فرمیک تبدیل شده و در مدت زمان کوتاهی در خون، تجمع پیدا می‌کند. اثرات مخرب آن در کلیه، کبد، سیستم نخاعی و عصبی است. در نهایت، منجر به مرگ می‌شود. مشخصات فیزیکی و شیمیایی این ترکیب صنعتی را در جدول قسمت بعدی ملاحظه می‌کنید.

خرید و فروش متانول در بازار

کاربردهای متانول

۱-کاربرد متانول در تهیه ضد یخ

متیل الکل دارای خواص شیمیایی است که موجب می‌شود نقطه انجماد پایه مایع آب را کاهش داده و نقطه جوش آن را افزایش دهد.

این ویژگی‌ها موجب استفاده از متیل الکل به عنوان ضد یخ در مایع شوینده شیشه جلوی اتومبیل شود و مایع تمیز کننده را از یخ زدگی در امان نگه می‌دارد.

همچنین متیل الکل در خطوط لوله گاز طبیعی تزریق می‌شود و در آنجا نقطه انجماد آب را هنگام حمل نفت و گاز کاهش می‌دهد.

۲-کاربرد متانول به عنوان یک حلال شیمیایی

متیلیک الکل در درجه اول به عنوان یک حلال صنعتی برای تهیه و تولید جوهر، رزین ، چسب و رنگ در صنایع شیمیایی، رنگ و رزین استفاده می‌شود.

همچنین از این ماده به عنوان حلال در ساخت مواد مهم دارویی و فرآورده‌هایی مانند کلسترول، استرپتومایسین، ویتامین‌ها و هورمون‌ها استفاده می‌شود.

۳-کاربرد متانول به عنوان سوخت

تقریباً ۴۵ درصد از متیلیک الکل جهان برای کاربردهای مرتبط با انرژی استفاده می‌شود. از متیل الکل می‌توان به عنوان نوعی سوخت در وسیله نقلیه یا سوخت دریایی برای قایق‌ها استفاده کرد.

همچنین می‌توان آن را در بنزین مخلوط کرد و یک سوخت کارآمد، معروف به ” متیل ترشیو بوتیل اتر” (MTBE) تولید کرد که می‌تواند نسبت به بنزین معمولی، انتشر آلاینده‌های کمتر را تولید کند.

از متیل الکل همچنین در بیو دیزل، نوعی سوخت تجدیدپذیر، تولید شده از گیاهان یا چربی‌های حیوانی استفاده می‌شود؛ این سوخت می‌تواند به جای سوخت معمولی استفاده شود یا با آن مخلوط شود.

۴-استفاده از متیل الکل

متیل الکل به طور طبیعی در بسیاری از غذاها از جمله میوه‌ها و سبزیجات وجود دارد. این الکل نوع اول در سیستم گوارش انسان تولید می‌شود تا به سوخت و ساز غذا کمک کند.

۵-سایر کاربردهای متانول

از متیل الکل در اوایل دهه ۱۹۰۰ از متانول به عنوان ضد یخ در مایع خنک کننده اتومبیل استفاده می‌شد. از ماه مه سال ۲۰۱۹، این ماده توسط اتحادیه اروپا برای استفاده در یخ زدایی شیشه جلوی اتومبیل ممنوع شد، زیرا برای انسان خطرناک است.
در بعضی از تصفیه خانه‌های فاضلاب، مقدار کمی متیلیک الکل به فاضلاب اضافه می‌شود تا منبع غذایی کربن برای باکتری‌های ضد عفونی کننده ایجاد شود؛ این باکتری‌ها نیترات‌ها را به گاز نیتروژن تبدیل می‌کنند و نیتریکاسیون بستر زیرین را کاهش می‌دهد.
از متیل الکل به عنوان یک عامل تعیین کننده در “الکتروفورز ژل پلی آکریل آمید” استفاده می‌شود.
پیل‌های سوختی متیل الکل مستقیم در دمای پایین و عملکرد فشار اتمسفر، منحصر به فرد هستند. طراحی‌های کوچک این پیل‌ها موجب می‌شود که برای حمل و نقل، راحت‌تر باشند. این سل‌ها برای ساخت باتری‌های رایانه‌های لپ تاپ و تلفن‌های همراه مناسب‌اند.
برای افزایش قدرت و کاهش دمای هوای ورودی، متانول با آب، مخلوط شده و به موتورهای دیزلی و بنزینی با کارایی بالا تزریق می‌شود. به این فرآیند، تزریق متانول آب گفته می‌شود.

کاربرد متانول در صنعت

ایمنی متانول

متانول صنعتی، مایعی بسیار اشتعال پذیر است. بخارات آن کمی سنگین‌تر از هوا است، می‌تواند حرکت کند و شعله ور شود. شعله‌های متانول باید با مواد شیمیایی خشک، دی اکسید کربن، اسپری آب یا کف مقاوم در برابر الکل، خاموش شوند.

اطلاعات ایمنی این ترکیب می‌گوید قرار گرفتن در معرض متیل الکل در محیط‌های صنعتی باید کنترل و تنظیم شود.

همچنین برای محافظت و ایمنی کارگران، محدودیت‌های مجاز کار با متیل الکل در محیط‌های صنعتی تعیین شده است. کارگران باید مجهز به ماسک، دستکش، لباس کار و عینک باشند. خوردن، آشامیدن و سیگار کشیدن در محل نگهداری این ترکیب، به شدت ممنوع است!

بسته‌بندی متانول

متانول معمولاً در بشکه‌های ۲۲۰ لیتری به فروش می‌رسد. حمل با تانکرهای فلزی که قوانین حمل ایمن مواد شیمیایی قابل اشتعال و قابل انفجار هم برای آن رعایت شده است، امکان‌پذیر است.

بسته‌بندی متیل الکل مرک در گرید آزمایشگاهی در حجم‌های ۱ لیتر، ۲۵۰۰ میلی لیتر و ۵ لیتر موجود است.

شرایط نگهداری متانول

بشکه‌های حاوی متیل الکل نباید در نزدیکی شعله، منابع گرما یا منابع اشتعال و حقه نگهداری شوند.
انبار مخصوص نگهداری متیل الکل باید دارای تهویه قوی و مستمر باشد.
تمام افرادی که با این ماده سروکار دارند باید از تجهیزات حفاظتی استفاده کنند.
از تماس متیل الکل با پوست، چشم و لباس جلوگیری کنید.
بخارات این ماده را تنفس نکنید.
برای جلوگیری از احتراق بخارهای منتشر شده از هیدروکسی متیل، با روش تخلیه الکتریسیته ساکن، تمام قطعات فلزی و تجهیزات باید ایمن‌سازی شده باشند.
بشکه‌های متیل الکل را در مجاورت مواد ناسازگار نگه داری نکنید.
بعد از کار کردن با این ماده باید دست‌های خود را کاملاً بشویید.
ظروف متیل الکل ممکن است در صورت خالی بودن هم خطرناک باشد، زیرا بقایای محصول (بخارات، مایعات) را در خود نگه می‌دارد.
تمام هشدارها و احتیاط‌های ذکر شده برای محصول را رعایت کنید.
انبار محل ذخیره سازی متیل الکل باید خنک و خشک باشد.
ظروف را کاملاً درب بسته و عمودی نگه دارید.

ایمنی و نگهداری متانول در انبار

وضعیت بازار و خرید و فروش متانول

بازار خرید و فروش مواد اولیه شیمیایی بسیار پررونق است. خرید متانول صنعتی در مقادیر بالا توسط صنایع بزرگ انجام می‌شود. قیمت متانول با توجه به قیمت روز مواد شیمیایی تعیین می‌شود. در این بازار با برندهایی نظیر متانول کاوه، متانول پتروشیمی شیراز، متانول فن آوران، متانول زاگرس و متانول مرک برخورد می‌کنید.

برخی از متانول سازان بورس، مهم‌ترین شرکت‌هایی هستند که محصولات خود را در بورس کالا ارائه می‌دهند. برای خرید متانول با قیمت مناسب، این راه بهترین انتخاب است.

برای خرید، دریافت قیمت روز متیل الکل و ثبت سفارش می‌توانید از طریق وبسایت شیمیکو، اقدام کنید.

تأمین کنندگان ایرانی متانول
منابع: