天天看点

甲醇合成工艺,在碳和硅中可再生

作者:陈讲运清洁能源
甲醇合成工艺,在碳和硅中可再生

在工业生产中甲醇(CH3OH),碳原子通常来源于甲烷(CH4)主要来自石油、天然气和页岩矿床。一种从甲酸(HCOOH)制备甲醇的新策略,而甲酸又来源于CO2由NIMBE / LCMCE的团队提出。该工艺使用硅烷化甲酸盐(HCOO-Si-R)的歧化*。-3)为甲氧基硅烷(CH3-O-Si-R型3),由钌配合物催化的反应。然后通过简单的水解获得甲醇。因此,以高效率(>70%)获得甲醇水溶液(>1ml)。此外,还表明反应的硅化副产物可以用廉价且容易获得的试剂回收。这使得该过程具有可持续性和环保性。

世界人口增长的需求、碳基化石燃料的枯竭及其对全球变暖的贡献要求能源和化学部门进行范式转变:目标是通过使用可再生材料作为原材料的来源和储备来关闭基本原材料(碳、硅等)的循环。由于其高度氧化的性质,碳排放(CO2或生物质废物)转化为化学品或燃料需要开发有效的还原方法来形成富含能量的 C-H 键,例如在化石碳氢化合物中发现的键。

NIMBE/LCMCE团队刚刚展示了一种生产甲醇的工艺,甲醇是工业化学品(甲醛、乙酸或轻质烯烃)的重要前体,也是一种很有前途的储能应用分子,其材料有助于回收一氧化碳2以及硅行业的废物。本着可持续发展的精神,研究工作旨在获得一种过程,其中反应的不良副产物也易于回收。

UMR NIMBE的LCMCE团队提出了第一种工艺,将甲酸高效催化歧化*转化为甲醇[1];甲酸可由CO电还原制得2或来自生物质。一种高效的催化剂,即钌(II)配合物,在THF中含有50%的甲醇溶液,实现了高收率。然而,这种歧化反应与热力学平衡分别接近 33 和 36 KJmol 的脱氢反应竞争-1每摩尔甲酸)。

甲醇合成工艺,在碳和硅中可再生

不同的甲醇生产途径:

  • 在高温(~850°C)和压力(1至2MPa)下通过电还原和加氢进行

    工业过程。

  • 甲酸歧化 [1]
  • 甲酸硅烷化歧化 [2]

为了克服这一内在限制,该团队提出了一种新的替代方法,使用硅烷化甲酸盐,即使用硅氧烷产生的废物。该工艺包括HCOO-SiR硅烷化甲酸酯的高产率催化歧化3在甲氧基硅烷CH中3-O-SiR3和一氧化碳2,随后发布了 CH3水解不含OH。已经测试了各种钌基催化剂的甲酸硅烷化歧化,该步骤的产率超过75%。通过单独的反应,还表明通过与甲酸反应回收生成的含硅副产物(图2),从而关闭Si循环,从而重新获得硅烷化甲酸酯。

甲醇合成工艺,在碳和硅中可再生

碳和硅环的闭合和反应效率:

a) HMDSO(或六甲基二硅氧烷:O[Si(CH3)3]2) 硅烷化 2b 甲酸酯:HCOOSi(CH3)3.(在图中,HMDSO以扩展方式表示:我3SiOSiMe(西奥西米酒店)3,称我为甲基CH部分3)

(b) 通过甲酸硅烷化歧化和水解对整个甲醇生产过程进行评估。括号中的产量是指产品未分离的情况。[a] 通过歧变和水解分离产物的总产率。

这些结果表明,甲酰基取代甲酸上的质子会短路甲酸的脱氢反应,并为生产高产率、全局氧化还原中性和操作简单的甲醇提供了另一种歧化途径。因此,这种与硅基齿轮箱的化学反应有助于开辟一条新的可再生途径,回收硅烷化甲酸盐以生产甲醇。编译 陈讲运