Methanol, een van de meest fundamentele chemische stoffen wordt op grote schaal geproduceerd via verschillende productiemethodes. De productie van methanol speelt een rol in de wereldwijde chemische industrie, aangezien het dient als een basis voor talloze andere chemische producten.
In deze blog hebben wij het over de verschillende productiemethodes van methanol.
1. Synthetisch Gas (Syngas) als Grondstof
De meeste methanol die wereldwijd wordt geproduceerd begint met de productie van synthetisch gas, ook wel syngas genoemd. Syngas is een mengsel van koolmonoxide (CO), kooldioxide (CO₂), en waterstof (H₂).
Het wordt verkregen door het vergassen van fossiele brandstoffen zoals aardgas, kolen of biomassa. Het productieproces van methanol uit syngas verloopt in twee hoofdprocessen:
Stoomreforming van Aardgas: Het meest gebruikelijke proces begint met aardgas (methaan, CH₄), dat wordt omgezet in syngas door stoomreforming. Hierbij wordt methaan verhit en gereageerd met stoom (H₂O) in aanwezigheid van een katalysator, meestal nikkel, om waterstof en koolmonoxide te produceren:
CH4 + H2O → CO + 3H2
Koolvergassing: In gebieden waar aardgas schaars is, kan methanol worden geproduceerd door de vergassing van kolen. Kolen worden bij hoge temperaturen en onder hoge druk gereageerd met zuurstof en water, wat resulteert in de vorming van syngas.
2. Methanolsynthese uit Syngas
Zodra het syngas is geproduceerd vindt de methanolsynthese plaats. Dit gebeurt in de methanolsynthesereactor, waar syngas wordt omgezet in methanol via een katalytisch proces. Het proces vindt meestal plaats onder verhoogde druk en temperatuur in de aanwezigheid van een koper- of zinkoxidekatalysator:
CO + 2H2 → CH3OH
Tijdens dit proces reageert het koolmonoxide met waterstof om methanol te vormen. De reactie is exotherm, wat betekent dat het warmte produceert, en de druk en temperatuur moeten zorgvuldig worden gecontroleerd om de maximale opbrengst van methanol te bereiken.
3. Zuivering en Destillatie
Na de synthese bevat het ruwe product mengsels van methanol, water en ongereageerde componenten zoals koolmonoxide, kooldioxide en waterstof. Daarom wordt het ruwe methanolmengsel onderworpen aan zuiverings- en destillatieprocessen om zuivere methanol te verkrijgen.
- Zuivering: Het eerste stadium van zuivering omvat het verwijderen van gassen en onzuiverheden uit het ruwe methanol. Dit gebeurt meestal in een ontgassingskolom.
- Destillatie: Vervolgens wordt het mengsel gedestilleerd om methanol van water en andere onzuiverheden te scheiden. Dit proces kan meerdere destillatiekolommen omvatten, afhankelijk van de vereiste zuiverheid. Het eindproduct is meestal methanol met een zuiverheid van 99,85% of hoger.
4. Alternatieve Productiemethoden
Naast de conventionele methoden zijn er ook alternatieve productiemethodes voor methanolproductie, deze worden wel op kleinere schaal toegepast:
- Biomassaverwerking: Methanol kan worden geproduceerd uit biomassa via vergassing of fermentatieprocessen. Deze methoden zijn milieuvriendelijker omdat ze gebruik maken van hernieuwbare bronnen.
- CO₂-conversie: Er zijn ook processen in ontwikkeling die kooldioxide direct omzetten in methanol, wat een veelbelovende technologie is in de context van koolstofbeheer en klimaatverandering. Deze processen gebruiken hernieuwbare energiebronnen om waterstof te genereren, die vervolgens met CO₂ wordt omgezet in methanol.
5. Milieueffecten en Duurzaamheid
De methanolproductie heeft impact op het milieu, voornamelijk door de uitstoot van CO₂ en het verbruik van fossiele brandstoffen. Innovaties zoals CO₂-conversie en methanolproductie uit biomassa worden daarom steeds belangrijker in de industrie. Deze technologieën verminderen de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen en helpen bij het beheersen van de koolstofvoetafdruk van methanolproductie.