Allacciamento e Attivazione del Gas Metano: Costi, Tempi e Procedure

Allacciamento e Attivazione del Gas Metano: Costi, Tempi e Procedure
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Il metano è un componente importante nel gas naturale e una delle molecole più difficili per l’attivazione controllata, poiché la maggior parte del prodotto risulta nell’anidride carbonica . La conversione industriale del metano in derivati ​​dell’alcol si basa in genere su un percorso tortuoso che inizia con l’ossidazione del monossido di carbonio . Sebbene approcci più diretti abbiano mostrato promesse su supporti altamente acidi su piccola scala, non sono abbastanza economici. In un recente studio ora pubblicato su Science , Christian Díaz-Urrutia e Timo Ott del dipartimento R & D della Grillo-Werke AG descrivono una reazione su scala pilota-vegetale che combina direttamente metano (CH 4 ) e triossido di zolfo (SO 3) in acido solforico (H 2 SO 4 ) per formare acido metansolfonico (CH 4 O 3 S) senza sottoprodotti. La reazione sembrò procedere attraverso un meccanismo a catena cationica iniziato aggiungendo una bassa concentrazione di solfonil perossido, propagata dal methenium (CH + ) molecole.

Allacciamento e Attivazione del Gas Metano: Costi, Tempi e Procedure

Come Collegare la Tua Abitazione alla Rete di Distribuzione del Metano

La funzionalizzazione diretta del metano per formare prodotti a valore aggiunto è una sfida dovuta alla potenziale sovraossidazione in molti ambienti di reazione e la solfonazione è un approccio attraente per raggiungere la selettività di interesse. Nel processo pratico, Díaz-Urrutia e Ott hanno prodotto l’acido metanosolfonico (MSA) usando solo due reagenti principali; metano e triossido di zolfo. Hanno raggiunto il 99% di selettività e rendimento di MSA nel lavoro.

Gli scienziati hanno basato l’iniziatore elettrofilo su un derivato del solfonil perossido, che hanno protonato in condizioni superacidiche per produrre un atomo di ossigeno altamente elettrofilo in grado di attivare un legame CH di metano. Hanno proposto studi meccanicistici per supportare la formazione di un metion cationico (CH + )come intermedio chiave durante la reazione. Il metodo proposto è scalabile con reattori collegati in serie per produrre in modo prospettico fino a 20 tonnellate di MSA all’anno.

La Richiesta di Allaccio e l’Attivazione della Fornitura Gas

Mentre le tecniche di fracking su larga scala e la produzione di biogas hanno consentito l’accesso a grandi quantità di metano inattivo, la più grande trasformazione chimica del metano rimane limitata ai processi di Fischer-Tropschaltamente energetici . Allo stato attuale, il metano viene trasformato industrialmente in Syngas , una miscela di monossido di carbonio e idrogeno, per formare prodotti utili tra cui metanolo e idrocarburi Fischer-Tropsch, che vengono sintetizzati nelle fasi successive. La produzione di syngas è tuttavia fortemente limitante; Piante ” MegaMethanol ” o il complesso di perle di Fischer-Tropschin Qatar superano i 10 milioni di tonnellate (MT) della produzione annua totale di idrocarburi. Di conseguenza, la conversione diretta del metano in prodotti di valore su una tecnica economicamente valida è di estremo interesse.

La Richiesta di Allaccio e l’Attivazione della Fornitura Gas

Quali documenti servono per richiedere l’allaccio del gas?

In questo contesto, il potenziale di solfonato di metano (CH 4 ) in acido metansolfonico (CH 4 O 3 S, MSA) ha ottenuto notevole attenzione a causa dell’abbondanza di entrambe le materie prime e della capacità di una rapida integrazione nei processi chimici industriali esistenti. MSA è biodegradabile e non ossidante con potenziali applicazioni nel riciclaggio dei metalli, nello stoccaggio di energia e nella produzione di biodiesel. I lavori precedenti sulla metanosolfonazione hanno sofferto di basse rese e conversioni, a causa della ricombinazione dei radicali liberi , con conseguente effetti collaterali indesiderati come l’etano, rendendo i metodiinadatto per la produzione su larga scala. Tecnicamente, l’equilibrio tra reattività e selettività richiesta da un processo industriale può essere fornito dalla chimica superacida. Díaz-Urrutia e Ott hanno riferito sul trattamento dell’oleum (dal 20 al 60% di triossido di zolfo) con CH 4 a circa 50 ° C usando meno di 1 moli percentuale dell’iniziatore elettrofilo per formare MSA con una resa del 99% e una selettività del 99%.

Requisiti per l’Attivazione: il Codice PDR

Gli scienziati hanno prima studiato la reazione in un sistema discontinuo per ottimizzare le condizioni sperimentali e ottenere ulteriori informazioni sul meccanismo di reazione. Per l’iniziatore elettrofilo, hanno usato l’acido solforico monometilsulfonilperossido (MMSP) per migliorare la fattibilità tecnica. Per aumentare la produttività, hanno usato un reattore da quattro litri invece di un reattore da 400 ml, a causa delle maggiori quantità di CH 4 che si formano nello spazio di testa del reattore più grande. Gli scienziati sono stati quindi in grado di mantenere quantità costanti di metano durante la reazione per rese più elevate di MSA.

Hanno usato una temperatura ottimale di 50 ° C per ottenere una selettività superiore al 99% verso la MSA, mentre i precedenti percorsi radicali hanno avuto risultati simili a temperature più elevate (85 0C) a causa della decomposizione termica dell’iniziatore elettrofilico del solfonil perossido. Gli esperimenti a bassa temperatura potrebbero anche offrire un’elevata conversione e selettività MSA, ma richiedono tempi di reazione più lunghi. Díaz-Urrutia e Ott hanno fornito relativamente spunti per sostenere un meccanismo non radicale nel presente lavoro.

Requisiti per l’Attivazione: il Codice PDR

Quali sono i tempi previsti per l’allaccio del gas?

Quando gli scienziati hanno esaminato il profilo di reazione dell’esperimento, hanno osservato un periodo di induzione immediatamente dopo l’aggiunta del reattore elettrofilo, in cui la quantità di MSA (prodotto) era proporzionale alla quantità iniziale di MMSP (iniziatore). Nella fase due del profilo di reazione, hanno osservato la diminuzione della solubilità del CH 4 con l’aumento della pressione nel reattore. L’energia di attivazione del processo è stata determinata in 111 ± 1 kJ / mol, simile a quelli precedentemente riportati . Il percorso cationico descritto si è verificato in condizioni molto specifiche. I ricercatori hanno raggiunto un’elevata selettività attraverso i cambiamenti elettronici nelle sostituzioni elettrofile, in contrasto con le reazioni di astrazione degli atomi basate sui radicali liberi precedentemente riportate.

 

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