Именно с метанола начинается весь ряд продуктов органической химии. Он является сырьем при производстве формалина, формальдегида, карбамидоформальдегидного концентрата и смол, полиамида. На основе метанола производятся антидетонационные присадки к бензинам. МТБЭ (метилтретбутиловый эфир) повышает качество и октановое число бензина. Метанол используется в производстве протеина, ядохимикатов и многих других важных продуктов.
Свойства продукта и технические характеристики
Метанол (CH3OH) – бесцветная ядовитая жидкость со слабым запахом этилового спирта. Температура кипения – 64,5°С, плотность 0,7924 г/см3 (20°С). С воздухом образует взрывоопасные смеси при объёмных концентрациях, равных 6,72-36,5%; температура вспышки составляет 8°С; температура самовоспламенения – 436˚C; пределы самовоспламенения – 6,7-34,7 об. долей. Метиловый спирт смешивается во всех соотношениях с водой и большинством органических растворителей, обладает всеми свойствами одноатомных спиртов.
В нижеследующей таблице кратко представлены технические требования к метанолу для марки «А» и «Б» (ГОСТ 2222-95). Приняв тот факт, что на всех производствах указанные технические требования соблюдаются, можно считать приведенные данные основными свойствами этого вещества.
Свойства метанола и технические требования
Помимо метанола этих марок, существует метанол-сырец, используемый преимущественно в газовой и нефтяной промышленности (см. пункт 1.3). Метанол-сырец, помимо метанола – СН3ОН, содержит воду и диметиловый эфир.
Массовое содержание воды в нем может достигать 11%, соответственно плотность его составляет не более 0,827 г/см3.
Области применения метанола
Метанол-сырец широко используется в газовой промышленности в целях борьбы и предупреждения гидратообразования в газопроводах при добыче и транспортировке природного и попутного газов, для испытания новых скважин и скважин после капитального ремонта и частично для осушки природного газа. В нефтедобывающей промышленности метанол широкого применения не имеет, поскольку добыча нефтяного попутного газа осуществляется в значительно меньших объемах, чем добыча природного газа. Кроме того, попутный нефтяной газ транспортируется на короткие расстояния, подземное хранение не ведется, в данном случае широко используются гликоли.
Получают развитие технологии, позволяющие наряду с метанол-ректификатом выделять диметиловый эфир из метанола-сырца.
В химической промышленности метанол-ректификат выступает в качестве полупродукта для многих промышленных синтезов. Основной расход приходится на производство формалина, уротропина, уксусной кислоты и продуктов метилирования.
В нефтехимической промышленности основное потребление приходится на производство изопрена через формальдегид и изобутилен, а также производство метилтретбутилового эфира (МТБЭ).
Благодаря Киотскому протоколу, охрана окружающей среды является одним из важнейших аспектов производства метанола, так как оно неизбежно влечет за собой выбросы диоксида углерода.
Помимо диоксида углерода в процессе производства в атмосферу отходят газы, содержащие оксиды азота.
Количество выбросов CO2 зависит от степени использования углерода. При двухступенчатом риформинге эта величина равна 80% и выбросы составляет 0,34 тонны CO2 на тонну метанола. При одноступенчатом – 0,45 тонны CO2 на тонну метанола.
В нижеследующей таблице приведены сравнительные средние показатели выбросов при производстве тонны метанола при разных типах реформинга – одностадийном, двухстадийном и автотермическом.
Сравнительные показатели выбросов метанольных производств
Данные цифры являются средними для всех типов используемой энергии.
Существует ряд разработок, направленных на снижение вредного воздействия производства метанола на окружающую среду. Считается, что обезопасить данные производства можно, разработав метод его синтеза напрямую из метана и кислорода, минуя промежуточный этап производства синтез-газа, поскольку при этом экономилось бы топливо, необходимое для процесса паропреобразования. Однако в настоящее время не известен ни один катализатор, который позволял бы провести эту реакцию при достаточно низкой температуре, чтобы избежать конкурирующей реакции горения; и даже при условии, что такой катализатор будет найден, преимущество по контролю уровня двуокиси углерода будет достигнуто только при использовании кислорода, полученного с помощью ядерной либо восстановимой энергии. В любом случае, в ближайшем будущем ожидать появления новых, более экологически чистых технологий производства метанола ожидать не следует.
C текущей ситуацией и прогнозом развития российского рынка метанола можно познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков «Рынок метанола в России».
Об авторе: Академия Конъюнктуры Промышленных Рынков оказывает три вида услуг, связанных с анализом рынков, технологий и проектов в промышленных отраслях — проведение маркетинговых исследований, разработка ТЭО и бизнес-планов инвестиционных проектов. • Маркетинговые исследования • Технико-экономическое обоснование • Бизнес-планирование
Производство формальдегида и синтетических смол из него.
Они используются в выпуске пластмассы, резины, древесно-стружечных плит (ДСП), бетона и других материалов, крайне востребованных в строительстве и производстве различных товаров.
Существуют три основных направления использования метилового спирта:
Также из метанола производят:
пентаэритрит, необходимое сырье для изготовления пенопласта, лаков, смазочных масел;
метилметакрилат (ММА) для акриловых полимеров;
диметиловый эфир (ДМЭ), который применяется при выпуске аэрозольных лаков для волос, освежителей для воздуха, дезодорантов и так далее;
формалин, который используется как антисептик и консервант;
уротропин (сухой спирт), который применяется в средствах для розжига, взрывчатых веществах.
Список можно продолжать.
Добавка в топливо.
На основе метанола производят топливо с присадками: более экологичное, чем обычный бензин. Кроме того, метанол повышает октановое число, делая двигатель автомобилей более мощным, что особенно актуально для спорткаров.
Получение уксусной кислоты.
Из нее в свою очередь делают краски, клей, растворители, лекарства, изделия пищевой промышленности и так далее.
Потребление метанола в мире непрерывно растет. За пять лет – с 2014 по 2019 годы – глобальное потребление этого химического сырья выросло с 60 до 100 млн тонн в год. Производственные мощности растут, опережая потребление, – с 90 до 150 млн тонн за этот же период. К 2030 году глобальное потребление метилового спирта, по прогнозам экспертов, вырастет почти в 2 раза и составит 196 млн тонн.
За последние 10 лет структура потребления метанола существенно изменилась. Доля формальдегидов в общем объеме производства падает, а топлива, напротив, растет. В графике показали динамику спроса на метанол по отраслям.
Глобальные тренды в потреблении
Применение метилового спирта в топливном производстве – глобальный тренд. Многие страны стремятся уменьшить выбросы серы в атмосферу, сократив употребление бензина. Например, Китай, которые ввел стандарты метанольного топлива М3-М85, направляет порядка 9 млн тонн метилового спирта на эти цели.
В последние годы появилось новое направление использования метанола –МТО/МРТ (methanol-to-olefins). Из олефинов получают более дешевый, чем из нафты, этилен, который в свою очередь является основным сырьем для производств различных типов синтетических полимерных материалов. На эту технологию делает ставку Китай, на который приходится более половины глобального потребления и мировых мощностей по производству метилового спирта.
На Россию приходится 5% мирового объема производства метанола. По данным Минпромторга РФ, в 2019 году российские компании произвели 4,52 млн тонн метилового спирта, это на 4,6% больше объемов 2018 года.
В нашей стране самые большие запасы природного газа — основного сырья для производства метанола. Кроме того, российские предприятия настолько хорошо освоили его производство, что полностью закрывают потребность в нем внутреннего рынка. России нет необходимости импортировать метанол, напротив, около половины выпускаемого сырья она отправляет на экспорт – 2,1 млн тонн в 2019 году на сумму 517,5 $ млн, это на 15-20% больше, чем годом ранее.
Данные Минпромторга России за 2019 год
Половину всего российского метанола производят ПАО «Метафракс» (Пермский край) и ПАО «Тольяттиазот» (Самарская область). Оба предприятия постоянно модернизируют существующие мощности и открывают новые современные производства. У «Метафракса» есть мощности по переработке метанола: предприятие производит формалин, уротропин, пентаэритрит. Третий игрок на рынке – томский «Сибметахим». Большим производственным потенциалом обладает «Щекиназот» (Тульская область), запустивший в 2018 году новую установку мощностью 450 тыс. тонн в год.
Новое производство метанола на «Щекиназот»
В первом полугодии 2020 года, несмотря на пандемию, выпуск метанола в России составил 3,33 млн тонн. Очевидно, что положительная динамика не только сохранится, но и усилится.
На Третьем ежегодном конгрессе «Азот Синтезгаз Россия и СНГ», прошедшем в Москве в октябре этого года в Москве, первый вице-президент Российского союза химиков Мария Иванова заявила, что производство метанола в России к 2030 году вырастет в пять раз. В стране в настоящее время строят сразу несколько заводов по производству метилового спирта. Вот некоторые из них:
компания «Технолизинг» реализует проект по созданию производства метанола на базе собственного железнодорожного нефтеналивного терминала в Сковородино Амурской области. Планируемый объем производства – около 1 млн тонн в год;
«Сибметахим» приступил к реализации второго этапа проекта по увеличению мощности производства метанола до 3,1 тыс. тонн в сутки. На первом этапе объемы производства выросли до 2,8 тыс. тонн метанола в сутки;
реализация третьего метанольного проекта (М-500) на «Щекиноазоте» позволит увеличить суммарные объемы производства метилового спирта почти до 1,5 млн тонн в год;
компания «Русхимком» планирует построить в Кингисеппском районе Ленинградской области завод мощностью 5000 тонн в сутки метанола (1,8 млн. тонн в год).
В ближайшее время стартует амбициозный проект «Флотметанол» – это плавучие метанольные заводы по с перевалочными терминалами, которые будут базироваться около полуострова Ямал, рядом с газодобывающими платформами. На проектной мощности флотилия должна выдавать не менее 10 млн тонн метанола в год, перерабатывая для этого 15 млрд куб. метров природного газа. Этот инновационный для России проект откроет ей путь на быстрорастущие азиатски рынки. Эксперты рынка уверены, что развитие морских терминалов – главный драйвер роста метанольной отрасли в нашей стране, поскольку перевозка метанола по морю намного выгоднее дорогостоящих железнодорожных перевозок и открывает для России новые рынки сбыта.
Сам по себе метанол не ядовит, но при попадании его в организм человека. Он превращается очень токсичное вещество – формальдегид. Он может вызвать нарушение обмена веществ, слепоту, неврологические реакции и даже смерть, если употребить более 40 мл спирта. По этой причине запрещено использование этого вещества ликеро-водочной промышленности, разрешен только этанол (винный спирт).
