Herstellung von Methanol
Erstellt am: 07.03.2010 | Stand des Wissens: 22.02.2023
Synthesebericht gehört zu:
Ansprechperson
IKEM - Institut für Klimaschutz, Energie und Mobilität e.V.
Methanol wurde bereits im 17. Jahrhundert durch trockene Destillation (dem Erhitzen unter Luftabschluss) hergestellt, woher auch die Bezeichnung Holzgeist stammt [Watt22]. Heute erfolgt die Herstellung von Methanol in der Regel auf Basis von fossilen Rohstoffen wie Erdgas und Kohle oder aus Synthesegas, wobei Nebenprodukte wie Ethanol und Dimethylether anfallen [Watt22, S. 277]. Bei der Nutzung von Biomasse wird unterschieden zwischen einer möglichen Methanolsynthese aus thermo-chemischer Vergasung biogener Festbrennstoffe oder einer Methanolsynthese aus Biomethan (bio-chemisch erzeugt), wobei durch letztere einige aufwendige Aufbereitungsschritte entfallen [KaHa16, S.1156]. Darüber hinaus kann Methanol erneuerbar über die Methanolysnthese aus Wasserstoff hergestellt werden. Dieser Prozess gehört zu den Power-to-X (PtX) und wird im Synthesebericht Strombasierte synthetische Kraftstoffe erläutert. Auch denkbar ist eine Herstellung auf Basis der Elektrolyse, bei der Kohlendioxid und Wasser Methanol erzeugen. Dies befindet sich derzeit jedoch noch in der Entwicklung [Bull10].
Die Herstellung des Methanols aus Erdgas (oder Biogas) basiert auf den folgenden Verfahrensschritten [Chem22b]:
- Reinigung des Ausgangsstoffs (zum Beispiel Erdgas und Wasser): Entfernung aller Bestandteile, die den Katalysator für die Reaktion zerstören könnten
- Reformierung: Prozess der Umwandlung von Methan (CH4) und Wasserdampf (H2O) zu Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasserstoff (3H2). Das Kohlenstoffmonoxid reagiert danach gemäß der Wassergas-Shift-Reaktion weiter mit Wasserdampf, weshalb sich zusätzlich auch Kohlenstoffdioxid (CO2) bildet [CH4 + H2O --> CO + 3H2 & CO + H2O --> CO2 + H2]
- Methanol Synthese: Umkehrung der Konvertierung von Kohlenmonoxid beziehungsweise Gleichgewicht (Wassergasgleichgewicht), welches bei hohen Temperaturen auf der rechten Seite liegt. [CO + 2H2 --> CH3OH & CO2 + 3H2 --> CH3OH + H2O]
Die Herstellungsverfahren von Methanol werden derzeit durch den Reaktionsdruck unterschieden. Es existieren die folgenden drei Arten [Watt22, S. 277]:
Hochdruckverfahren (bei 250-250 bar und 320-380 Grad Celsius)
Mitteldruckverfahren (bei 100-250 bar und 220-300 Grad Celsius)
Niederdruckverfahren (bei 50-100 bar und 200-300 Grad Celsius)
Hochdruckverfahren (bei 250-250 bar und 320-380 Grad Celsius)
Mitteldruckverfahren (bei 100-250 bar und 220-300 Grad Celsius)
Niederdruckverfahren (bei 50-100 bar und 200-300 Grad Celsius)