Метанол как альтернативный энергоноситель

Поиск альтернативных энергоносителей в настоящее время, в связи с наступающим дефицитом нефти и проблемами загрязнения окружающей среды в результате ее использования, является важнейшей мировой проблемой. Транспорт потребляет 40 % нефти, добываемой в мире. Использование нефтяного топлива в двигателях внутреннего сгорания сопровождается выбросами в атмосферу большого количества вредных веществ: оксидов азота, монооксида углерода и т. д. В таком свете использование в качестве топлив спиртов представляется очень привлекательным. В этом случае значительно уменьшаются вредные выбросы. В некоторых европейских странах уже в 20-30-е года были изданы законы, предписывающие добавлять к бензинам спирты.

Метанол по многим своим характеристикам (теплота сгорания, октановое число) приближается, а по такой важной как теплота испарения даже превосходит лучшие углеводородные моторные топлива. Однако, применение метанола в качестве топлива сопряжено с довольно серьезными трудностями:

- Высокая гидрофильность метанола.

- Токсичность.

- Агрессивность по отношению к некоторым металлам.

- Небольшая теплоемкость.

Кроме того, использование метанола в качестве топлива предполагает серьезное переоборудование двигателей. Поэтому в настоящее время более экономичным представляется переработка метанола в бензин. В 70-е годы сотрудниками фирмы Mobil был создан новый класс синтетических кремнеземных цеолитов, его назвали ZSM-5. Используя ZSM-5 в качестве катализатора можно получать из метанола смесь алифатических и ароматических углеводородов при температуре 350-400°С и давлении 1,5 МПа. Уникальная структура этих цеолитов, а именно, определенный размер пор и каналов, ограничивает число атомов углерода в полученной смеси углеводородов до 11 (фракция С₅-С₁₁). Эта смесь выкипает в пределах температур, характерных для бензиновой фракции нефти. Такой «метанольный» бензин обладает октановым числом 92-95 и выше по качеству, чем бензин, получаемый по методу Фишера-Тропша. Процесс образования бензина проходит через стадию дегидратации метанола в диметиловый эфир (ДМЭ), который затем превращается в смесь углеводородов - бензин, состоящий более чем на 50 % из ценных высокоразветвленных парафинов.

Метанол также может быть использован в качестве добавки к топливу для энергетических установок или как сырье для получения высокооктановых добавок к бензину, прежде всего метил-трет-бутилового эфира (МТБЭ). МТБЭ получают взаимодействием метанола с изобутиленом в присутствии кислых катализаторов по следующей реакции:

Именно благодаря производству МТБЭ в 1990-х годах произошел «метаноловый бум», во время которого рост производства и потребления метанола превышал аналогичные показатели других химических товаров. Однако, в последнее время уровень производства метанола упал, и снова благодаря МТБЭ. Это связано с возможным запрещением применения МТБЭ по экологическим соображениям.