واژه نامه متانول(اصلاحات و تعاریف مرتبط)

مقدمه

این واژه نامه مجموعه ای از اصطلاحات ضروری متانول را کنار هم می آورد تا خوانندگان بتوانند برگه های اطلاعات فنی ، اسناد ایمنی و توضیحات فرآیندی را با وضوح دنبال کنند. متانول یک مایع قطبی و قابل اشتعال است که به عنوان سوخت ، حلال و خوراک بسیاری از مواد شیمیایی استفاده می شود. در انسان به فرمالدهید و فرمت متابولیزه می شود و همین موضوع علت پروفایل سمیت آن و نیاز به کنترل های سخت گیرانه است. متانول هستند یک الکل ساده با یک اتم کربن و یک گروه هیدروکسیل ، اما رفتار آن در تولید، ذخیره سازی ، اختلاط و مسیرهای محیط زیستی ظریف و چندلایه است. هر مدخل در ادامه یک اصطلاح کلیدی را تعریف می کند ، اهمیت عملی آن را توضیح می دهد و واحدهای اندازه گیری یا مفاهیم عملیاتی رایج را برجسته می کند. دامنه متن شامل مسیرهای تولید ، خواص ، سم شناسی ، سازگاری مواد ، لجستیک ، آنالیتیک و واکنش در شرایط اضطراری است.

متانول : تعریف و هویت اصلی

متانول که با نام های متیل الکل و الکل چوب نیز شناخته می شود ساده ترین الکل آلیفاتیک است که از یک گروه متیل و یک گروه هیدروکسیل تشکیل شده است. در شرایط محیطی مایعی شفاف و روان با بوی ملایم است که با آب و بسیاری از حلال های قطبی به طور کامل امتزاج پذیر می باشد. شناسه های اصلی شامل شماره CAS، نام های مرسوم و شماره UN برای حمل و نقل است. شاخص های فیزیکی رایج در برگه های داده شامل نقطه جوش نرمال ، چگالی ، فشار بخار ، گرمای تبخیر ، نقطه اشتعال و دمای خود اشتعالی می باشد. در مباحث فرآیندی متانول به عنوان حلال پروتیک قطبی با توانایی پیوند هیدروژنی در نظر گرفته می شود. در بهداشت و ایمنی سمیت حاد آن ناشی از تبدیل متابولیک به فرمت است که می تواند اسیدوز متابولیک و اثرات بینایی ایجاد کند. به عنوان محصول ، گریدهای صنعتی ، سوختی و فوق خالص با حدود مجاز آب و ناخالصی متفاوت عرضه می شود و در همین راستا موضوع خرید متانول صادراتی برای صنایع شیمیایی و انرژی از اهمیت ویژه‌ ای برخوردار است.

گاز سنتز : خوراک برای تولید متانول

گاز سنتز مخلوط اکسیدهای کربن و هیدروژن است که برای سنتز متانول روی کاتالیست های پایه مس استفاده می شود. کیفیت آن با نسبت های H2 به CO و H2 به CO به اضافه CO2، سطوح کل گوگرد و کلرید و مقدار گازهای بی اثر مانند نیتروژن یا متان توصیف می گردد. منابع رایج شامل ریفورمینگ بخار گاز طبیعی ، ریفورمینگ خودگرمایی که اکسیداسیون جزئی و ریفورمینگ را ترکیب می کند و گازسازی زغال سنگ ، پسماندهای نفتی یا زیست توده است. واحدهای تنظیم نسبت ممکن است شامل واکنش تغییر آب گاز برای تنظیم نسبت ، حذف اسید گاز برای برداشت H2S و CO2 و متاناسیون برای حذف آثار CO و CO2 باشد. در سرویس متانول ترکیب گاز سنتز تبدیل تک گذر ، نرخ های برگشت در حلقه و مدیریت purge را تعیین می کند. پاکی خوراک از کاتالیست محافظت می کند و کنترل نسبت ، گزینش پذیری بین متانول و محصولات جانبی مانند DME و الکل های بالاتر را شکل می دهد.

ریفورمینگ و کاتالیست های سنتز متانول

ریفورمینگ بخار هیدروکربن های سبک را با بخار در دمای بالا روی کاتالیست نیکل به گاز سنتز تبدیل می کند ؛ اکسیداسیون جزئی از اکسیژن برای تولید گرما و افزایش سهم CO استفاده می کند و ریفورمینگ خودگرمایی هر دو را برای توازن حرارتی ترکیب می نماید. راکتور سنتز متانول معمولا از کاتالیست Cu ZnO Al2O3 استفاده می کند که در دمای پایین تر نسبت به بسیاری از حلقه های سنتزی کار می کند تا بین سینتیک و محدودیت تعادلی تعادل برقرار شود. طراحی ها شامل راکتورهای quenched، لوله خنک و ایزوترمال صفحه ای است تا گرمای آزاد شدن را کنترل و عمر کاتالیست را حفظ کند. متغیرهای کلیدی شامل دما ، فشار ، سرعت فضایی ، نسبت گاز سنتز و محتوای آب در حلقه است. مکانیسم های افت فعالیت شامل سینترینگ ، مسمومیت با کلرید یا گوگرد و excursions حرارتی می باشد. اصطلاحاتی مانند نزدیک شدن به تعادل ، نسبت برگشت ، تبدیل هر گذر و نرخ purge در اسناد حلقه متانول رایج هستند.

سم شناسی و حدود مواجهه

سم شناسی متانول بر تبدیل آن به فرمالدهید و اسید فرمیک متمرکز است که می تواند عملکرد میتوکندری را مهار و اسیدوز متابولیک و آسیب عصب بینایی ایجاد کند. علائم شامل سردرد ، سرگیجه ، تهوع و اختلالات بینایی است که ممکن است به نابینایی پیشرفت کند. برنامه های شغلی به حدود مجاز میانگین زمانی، حدود کوتاه مدت و سطوح خطر فوری برای جان اشاره می کنند و شاخص های زیستی دفعی در ادرار را نیز پایش می نمایند. سلسله مراتب کنترل از جایگزینی یا پوشش دهی فرآیند شروع می شود ، سپس تهویه و محصورسازی و در نهایت تجهیزات حفاظت فردی برای نمونه برداری یا تعمیرات. قرار گرفتن در معرض متانول همیشه علائم اولیه ایجاد نمی کنند ، بنابراین برنامه های پایش و پاسخ پزشکی باید آماده باشند. رفع آلودگی با آب فراوان ، ارزیابی پزشکی سریع و پروتکل های درمانی پادزهر اهمیت دارد. در موارد شدید مسدودسازی متابولیسم با فومپیزول یا اتانول و همودیالیز تحت نظر پزشک انجام می شود.

خواص فیزیکی و رفتار فازی

در ترمودینامیک متانول با معادلات حالت یا مدل های ضرایب فعالیت برای پیش بینی تعادل بخار مایع ، آنتالپی و چگالی در گستره عملیاتی مدل می شود. قطبیت ، پیوند هیدروژنی و وزن مولکولی پایین باعث گرمای تبخیر بالا و نقطه جوش در میانه دهه 60 درجه سلسیوس می گردد. چگالی با افزایش دما کاهش می یابد و ویسکوزیته نسبت به الکل های سنگین کمتر است و این موضوع به اتمیزه شدن در مشعل ها و انژکتورها کمک می کند. در اختلاط با هیدروکربن ها غیرایده آل بودن بر عدد اکتان ، فشار بخار و رفتار شروع سرد اثر می گذارد ، بنابراین اهداف RVP و فرمولاسیون فصلی اهمیت دارد. آنتالپی اختلاط با آب کم اما غیرصفر است و اثرات حرارتی در مخازن یا سیستم های دوزینگ دیده می شود. مهندسان برای سایزینگ تجهیزات ایمنی ، پمپ ها و مبدل ها به منحنی های فشار بخار ، ضرایب آنتوان و جداول خواص مراجعه می کنند.

اشتعال پذیری : نقطه اشتعال ، حدود انفجار و خود اشتعالی

نقطه اشتعال متانول در حوالی دمای محیط است و آن را در رده مایعات قابل اشتعال قرار می دهد. در هوا حد پایین و حد بالای انفجار دامنه غلظتی را مشخص می کند که در آن احتراق ممکن است و دمای خود اشتعالی مرز روشن شدن خودبخودی را نشان می دهد. چون شعله متانول در نور شدید تقریبا نامرئی است، آموزش تشخیص شعله و پروتکل های نزدیک شدن ایمن مهم می باشد. تجمع الکتریسیته ساکن در انتقال با اتصال و زمین کردن و رعایت سرعت های مجاز جریان کنترل می شود. راهبردهای اطفا فوم مقاوم در برابر الکل ، پودر خشک و آب پاش برای خنک کاری تجهیزات مجاور را ترجیح می دهند ؛ آب پرفشار می تواند مایع در حال سوختن را پخش کند. سایزینگ ونت ها باید تولید بخار در آتش و گرمایش خارجی را لحاظ کند. در کاربردهای موتور یا بویلر اصطلاحاتی مانند نسبت استوکیومتری هوا به سوخت و سرعت سوختن لامینار مطرح می شود.

حلالیت ، مقدار آب و خشک سازی

متانول در کل دامنه ترکیب به طور کامل با آب امتزاج پذیر است و این موضوع کنترل رطوبت را به یک نگرانی دائمی کیفی و خوردگی تبدیل می کند. مشخصات کیفی معمولا حداکثر آب ، کلرید و یون های فلزی را تعیین می کنند. برای آبگیری غربال مولکولی و روش های شکست آزئوتروپ در کاربردهای تخصصی استفاده می شود ، اما برای اغلب گریدها تقطیر معمولی کافی است وقتی آلودگی بالادستی کم باشد. در ذخیره و حمل ، متانول می تواند از طریق ونت ها رطوبت جذب کند ، بنابراین آب بندی، نیتروژن بلنکت و بارگیری بسته به حفظ خشکی کمک می کند. در سوخت ، آب جدایش فازی با بنزین را تشدید و خطر خوردگی را افزایش می دهد. برنامه های آنالیتیکی معمولا چک های درجا مانند چگالی یا ضریب شکست را با روش های آزمایشگاهی مثل کارل فیشر برای آب و رسانایی یا ICP برای یون ها جفت می کنند. شفاف سازی اصطلاحات درباره حدود مجاز به جلوگیری از ابهام کمک می کند.

سازگاری مواد و کنترل خوردگی

انتخاب مواد برای سرویس متانول مستلزم درک آلیاژ یا پلیمر پایه و اثر آب ، اکسیژن محلول و یون هایی مانند کلرید یا مس است. فولادهای زنگ نزن در متانول تمیز عموما قابل اتکا هستند ، در حالی که فولاد کربنی در حضور آب و هوا ممکن است خورده شود. فلزات غیرآهنی مانند مس و آلیاژهای حاوی روی می توانند حل شوند و اکسیداسیون را کاتالیز کنند و محصول را آلوده نمایند. انتخاب الاستومر مهم است چون برخی لاستیک ها متورم یا شکننده می شوند و نشتی در اورینگ ها و گسکت ها ایجاد می کنند. داده های سازگاری گاهی پراکنده است و این خریداران را گیج می کنند. در هنگام specification روش خوب شامل پسیو کردن تجهیزات استنلس ، کنترل آب ، حذف قطعات مسی و استفاده از الاستومرهای سازگار با الکل می باشد. برای تجهیزات دوار ، سیل مکانیکی و یاتاقان باید با متانول و افزودنی های برنامه ریزی شده سازگار باشند. جدول زیر نکات سازگاری متداول را خلاصه می کند.

مخازن ذخیره ، ونتینگ و اینرت سازی

طراحی ذخیره سازی تعادل بین کیفیت محصول ، ایمنی آتش و کنترل انتشار را برقرار می کند. مخازن سقف مخروطی یا سقف شناور داخلی رایج است و نیتروژن بلنکت برای کاهش اکسیژن و ورود رطوبت به کار می رود. ونت های نرمال و اضطراری باید برای تنفس حرارتی ، پر کردن و سناریوهای آتش خارجی سایز شوند ؛ آتشگیرها و مهارکننده های انفجار بر اساس ریسک مشخص می گردند. تخلیه پایین و کف شیب دار به حذف آب کمک می کند ، چون آب آزاد می تواند از میعان یا دریافت های مرطوب جمع شود. انتخاب مواد از رهنمودهای سازگاری تبعیت می کند و در محیط های مرطوب ممکن است لاینینگ برای مخازن فولاد کربنی لازم باشد. سیستم های بارگیری بسته ، گسکت های مناسب و بازیافت بخار به کاهش VOC کمک می کنند. نمونه برداری دوره ای آب و یون های فلزی را بررسی می کند و روش های مزرعه مخزن اتصال ، زمین کردن و مجوز کار گرم را پوشش می دهد.

حمل و نقل و طبقه بندی مواد خطرناک

متانول در سطح بین المللی به عنوان مایع قابل اشتعال و سمی مقررات دارد. اسناد حمل شامل شماره شناسایی UN، نام صحیح حمل ، گروه بسته بندی و کلاس خطر است و برای مقادیر و نوع بسته بندی الزامات ویژه در نظر گرفته می شود. برای جاده و ریل ، ظروف مجاز از بشکه و IBC تا تانکرها را شامل می شود که باید الزامات طراحی و بازرسی را رعایت کنند. دسته بندی متانول از نظر گرید و کاربرد در تعیین نوع بسته بندی و میزان سخت‌ گیری‌ های ایمنی نیز اهمیت دارد ، چرا که گریدهای آزمایشگاهی ، صنعتی یا سوختی هر کدام شرایط خاص خود را می‌ طلبند. علائم خطر روی وسیله نقلیه خطر اصلی را نشان می دهد و ممکن است برچسب های سمی اضافی لازم باشد. اطلاعات پاسخ اضطراری و تماس 24 ساعته همراه محموله است. کنترل دما معمولا لازم نیست ، اما مدیریت ونت و کنترل موج مهم است تا از اتلاف بخار و تلاطم جلوگیری شود. در حمل دریایی پوشش مخزن و خطوط اختصاصی از آلودگی متقاطع جلوگیری می کند و از تورم پلیمرهای ناسازگار پیشگیری می شود. استانداردهای تمیزی و بازرسی های پیش از بارگیری کیفیت را حفظ می کنند.

روش های آنالیتیک و کنترل کیفیت

آزمایش های روتین کیفیت ، هویت و تناسب متانول برای مصرف را تایید می کند. آزمایشگاه ها از گازکروماتوگرافی با آشکارساز FID برای کمی سازی متانول و اکسیژنه های جزئی و از GC فضای سر برای ناخالصی های سبک استفاده می کنند. آب با تیتراسیون کارل فیشر اندازه گیری می شود و رسانایی یا کروماتوگرافی یونی برای یون های معدنی به کار می رود و ICP می تواند یون های فلزی ناشی از تجهیزات را کمی سازی کند. چگالی و ضریب شکست غربال گری سریع برای آلودگی های درشت و خطاهای اختلاط فراهم می کنند. در کاربردهای سوختی آزمون ها به اسیدیته ، کلرید و ذرات نیز گسترش می یابد. تکنیک نمونه برداری خوب حیاتی است ؛ نمونه های گرفته شده از نقاط تمیز ، خشک و فلاش شده با ظروف سازگار از بایاس جلوگیری می کند. نمودارهای کنترلی روندها را پیگیری و قبل از خروج از مشخصات هشدار می دهند. روش های مستند و آزمون مهارت داده های قابل دفاع فراهم می کنند.

مشتقات پایین دستی و کاربردهای شیمیایی

متانول یک بلوک سازنده بنیادی در پتروشیمی و محصولات کارکردی است. مشتقات بزرگ شامل فرمالدهید برای رزین ها و چوب های مهندسی ، اسید استیک برای مونومر استات و حلال ها و MTBE یا TAME برای اختلاط بنزین هستند. فرایندهای MTO و MTG متانول را با کاتالیست های زئولیتی به الفین های سبک یا سوخت های هیدروکربنی تبدیل می کنند. دی متیل اتر به عنوان پیشران ، جایگزین LPG و سوخت پاک سوز از آبگیری متانول تولید می شود. در شیمی ریز متانول عامل متیله کننده و حلال واکنش رایج است. در تولید بیودیزل متانول اسیدی سازی اسیدهای چرب آزاد و ترانس استریفیکاسیون تری گلیسریدها را انجام می دهد و FAME به همراه گلیسرول تولید می شود. درک حساسیت کیفیت هر مشتق به تعیین اهداف خلوص متانول کمک می کند ، از جمله حدود آب ، گوگرد ، کلرید و فلزات تا بازده بالا و کاتالیست پایدار تضمین شود.