Как получить спирт из природного газа
С новым катализатором превращение метана, этана и пропана в спирты технологически сильно упростится, а это сделает газ важным источником сырья для промышленного органического синтеза.
Несмотря на нашу исключительную зависимость от природного газа, с технической точки зрения мы используем его исключительно однообразно. То есть попросту сжигаем — для обогрева ли жилья, приготовления пищи или для того, чтобы крутить турбины электрогенераторов.
Можно задаться вопросом: неужели за всё это время, что мы активно добываем и используем природный газ, не предпринимались попытки превратить его во что-то иное?
Нет, попытки такие предпринимались, и существуют технологии, позволяющие превратить метан, этан и пропан — обычные компоненты природного газа — в спирт. Спирты можно использовать как сырьё при производстве пластмасс, горючего и пр., и технологии эти были бы весьма многообещающими, не будь столь сложны и дороги (в некоторых случаях процесс требует нагрева до 800 ?C), а потому в промышленных целях спирты проще получать каким-нибудь менее затейливым и более привычным способом.
А вообще, источником сырья для промышленного органического синтеза служит нефть — ещё одно, не побоимся этого слова, сакральное полезное ископаемое.
Атом таллия (в центре) в комплексе с молекулами углеводородов, превращение которых он катализирует
(иллюстрация The Scripps Energy and Materials Center).
Однако с технологией, предлагаемой исследователями из Института Скриппса (США), от природного газа, возможно, всё же удастся добиться большего.
Два десятилетия назад Рой Периана (Roy Periana) и его коллеги начали поиск катализаторов, которые позволили бы снизить температуру технологического процесса (те самые 800 ?C) при получении спирта из газовых углеводородов. По сути, им требовалось такое вещество или соединение, которое облегчало бы разрыв связей между атомом углерода и атомами водорода в молекулах метана, этана и пропана и помогало бы ввести в их молекулы атом кислорода при значительно меньшей температуре.
Частыми катализаторами в органическом синтезе служат металлы, которые как раз облегчают разрывы химических связей, но в данном случае в роли более или менее эффективных катализаторов оказывались платина, родий и иридий — весьма дорогие металлы, стоимость которых исключала промышленную рентабельность процесса.
Но неожиданно учёные обнаружили, что катализатором тут может служить более дешёвый металл, причём даже более эффективным. Им оказался таллий, с помощью которого можно было проводить реакцию при 180 ?C, причём сразу с разными видами газообразных алканов, то есть со смесью метана, этана и пр., не отделяя их друг от друга, как это требуется обычно.
В результате получались эфиры спиртов этанола, метанола, изопропанола и другие кислородные модификации алканов.
Химики объясняют это тем, что электронная структура таллия упрощает взаимодействие между ним, молекулой газа и растворителем, в котором происходит реакция, и в результате последняя требует даже меньше энергии, чем, к примеру, при использовании иридия.
Очевидно, использование таллия может сильно упростить технологический процесс превращения углеводородов газа в другие органические соединения, поэтому, возможно, в скором времени газ начнут использовать в промышленном органическом синтезе наряду с традиционной нефтью.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
По материалам Института Скриппса.
Источник: compulenta.computerra.ru
