Welche chemischen Reaktionen kommen bei der Herstellung von Methanol zum Tragen?
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Welche chemischen Reaktionen kommen bei der Herstellung von Methanol zum Tragen?
CO + 2H2 → CH3OH Wenn Kohlendioxid unter den Reaktanten vorhanden ist, entsteht Methanol durch folgende Reaktion: CO2 + H2 → CO + H2O. Die Gesamtreaktion der beiden Schritte lautet: CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O. Die auftretenden Nebenreaktionen können wiederum in parallele Nebenreaktionen und aufeinanderfolgende Nebenreaktionen unterteilt werden. Zu den parallelen Nebenreaktionen gehören:
CO + 3 H2 → CH4 + H2O
2CO + 2 H2 → CH4 + CO2
4CO + 8 H2 → C4H9OH + 3 H2O
2CO + 4 H2 → CH3OCH3 + H2O
Wenn Metalle wie Eisen, Kobalt oder Nickel vorhanden sind, kann es außerdem zur Bildung von Kohlenstoff kommen. Bei der Reaktion 2CO = CO2 + C treten folgende Nebenreaktionen auf:
2CH3OH = CH3OCH3 + H2O
CH3OH + nCO + 2nH2 = CnH2n
CH2OH + nH2O
CH3OH + nCO + 2(n – 1)H2 = CnH2n+1
COOH + (n – 1)H2O
Die Produkte dieser Nebenreaktionen können weiterhin unterzogen werden Dehydratisierungs-, Kondensations-, Acylierungs- oder Assimilationsreaktionen, wodurch weitere Nebenprodukte wie Olefine, Ester usw. entstehen. Wenn der Katalysator Alkalienverbindungen enthält, entstehen diese Verbindungen schneller. Nebenprodukte verbrauchen nicht nur die Rohstoffe, sondern beeinträchtigen auch die Qualität des Methans sowie die Lebensdauer des Katalysators. Insbesondere ist die Reaktion zur Bildung von Methan eine starke exotherme Reaktion, was die Steuerung der Reaktionstemperatur erschwert. Zudem kann das entstehende Methan nicht zusammen mit dem Produkt kondensieren; es zirkuliert im Kreislaufsystem. Dies gefährdet weiterhin das chemische Gleichgewicht sowie die Reaktionsgeschwindigkeit der Hauptreaktion. Die wichtigsten Gleichungen für die Synthese von Methanol aus Synthesegas (CO, CO2 und H2) sind:
CO + 2H2 → CH3OH ΔH298°C = –9018 kJ/mol
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O ΔH298°C = –4916 kJ/mol
CO + 3 H2 → CH4 + H2O
2CO + 2 H2 → CH4 + CO2
4CO + 8 H2 → C4H9OH + 3 H2O
2CO + 4 H2 → CH3OCH3 + H2O
Wenn Metalle wie Eisen, Kobalt oder Nickel vorhanden sind, kann es außerdem zur Bildung von Kohlenstoff kommen. Bei der Reaktion 2CO = CO2 + C treten folgende Nebenreaktionen auf:
2CH3OH = CH3OCH3 + H2O
CH3OH + nCO + 2nH2 = CnH2n
CH2OH + nH2O
CH3OH + nCO + 2(n – 1)H2 = CnH2n+1
COOH + (n – 1)H2O
Die Produkte dieser Nebenreaktionen können weiterhin unterzogen werden Dehydratisierungs-, Kondensations-, Acylierungs- oder Assimilationsreaktionen, wodurch weitere Nebenprodukte wie Olefine, Ester usw. entstehen. Wenn der Katalysator Alkalienverbindungen enthält, entstehen diese Verbindungen schneller. Nebenprodukte verbrauchen nicht nur die Rohstoffe, sondern beeinträchtigen auch die Qualität des Methans sowie die Lebensdauer des Katalysators. Insbesondere ist die Reaktion zur Bildung von Methan eine starke exotherme Reaktion, was die Steuerung der Reaktionstemperatur erschwert. Zudem kann das entstehende Methan nicht zusammen mit dem Produkt kondensieren; es zirkuliert im Kreislaufsystem. Dies gefährdet weiterhin das chemische Gleichgewicht sowie die Reaktionsgeschwindigkeit der Hauptreaktion. Die wichtigsten Gleichungen für die Synthese von Methanol aus Synthesegas (CO, CO2 und H2) sind:
CO + 2H2 → CH3OH ΔH298°C = –9018 kJ/mol
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O ΔH298°C = –4916 kJ/mol
1) Hauptreaktionen:
CO + 2H2 → CH3OH + Q
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O + Q
2) Nebenreaktionen:
2CO + 4H2 → CH3OCH3 + H2O + Q
CO + 3H2 → CH4 + H2O + Q
4CO + 8H2 → C4H9OH + 3H2O + Q
CO2 + H2 → CO + H2O – Q
nCO + 2nH2 → (CH2)n + nH2O + Q
CO + 2H2 → CH3OH + Q
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O + Q
2) Nebenreaktionen:
2CO + 4H2 → CH3OCH3 + H2O + Q
CO + 3H2 → CH4 + H2O + Q
4CO + 8H2 → C4H9OH + 3H2O + Q
CO2 + H2 → CO + H2O – Q
nCO + 2nH2 → (CH2)n + nH2O + Q
CO + 2H2 → CH3OH Wenn Kohlendioxid unter den Reaktanten vorhanden ist, entsteht Methanol durch folgende Reaktion: CO2 + H2 → CO + H2O. Die Gesamtreaktion der beiden Schritte lautet: CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O. Die auftretenden Nebenreaktionen können wiederum in parallele Nebenreaktionen und aufeinanderfolgende Nebenreaktionen unterteilt werden. Zu den parallelen Nebenreaktionen gehören:
CO + 3 H2 → CH4 + H2O
2CO + 2 H2 → CH4 + CO2
4CO + 8 H2 → C4H9OH + 3 H2O
2CO + 4 H2 → CH3OCH3 + H2O
Wenn Metalle wie Eisen, Kobalt oder Nickel vorhanden sind, kann es außerdem zur Bildung von Kohlenstoff kommen. Die Folgereaktionen, die bei 2CO = CO2 + C stattfinden, sind:
2CH3OH = CH3OCH3 + H2O
CH3OH + nCO + 2nH2 = CnH2n
CH2OH + nH2O
CH3OH + nCO + 2(n – 1)H2 = CnH2n+1
COOH + (n – 1)H2O
CO + 3 H2 → CH4 + H2O
2CO + 2 H2 → CH4 + CO2
4CO + 8 H2 → C4H9OH + 3 H2O
2CO + 4 H2 → CH3OCH3 + H2O
Wenn Metalle wie Eisen, Kobalt oder Nickel vorhanden sind, kann es außerdem zur Bildung von Kohlenstoff kommen. Die Folgereaktionen, die bei 2CO = CO2 + C stattfinden, sind:
2CH3OH = CH3OCH3 + H2O
CH3OH + nCO + 2nH2 = CnH2n
CH2OH + nH2O
CH3OH + nCO + 2(n – 1)H2 = CnH2n+1
COOH + (n – 1)H2O