ماده جدید اسید متان سولفونیک

  • تاریخ انتشار : ۱۳۹۸/۰۱/۲۲

متان جزء مهمی در گاز طبیعی و یکی از سخت ترین مولکول ها برای کنترل فعال شدن است، زیرا اکثر محصول دی اکسید کربن است. تبدیل صنعتی متان به مشتقات الکلی به طور معمول براساس  مسیری است که با بیش از حد اکسیداسیون به مونوکسید کربن آغاز می شود. اگر چه رویکردهای مستقیم تر نشان داده اند که در رسانه های بسیار اسیدی در مقیاس کوچک، آنها کاملا ارزان نیستند. در یک مطالعه اخیر که در حال حاضر در بخش تحقیق و توسعه شرکت Grillo-Werke AG منتشر شده است، یک واکنش در مقیاس آزمایشی که مستقیما متان (CH4) و سولفور تری اکسید (SO3) در سولفوریک اسید (H2SO4) برای تشکیل اسید متان سولفونیک (CH4O3S) بدون محصولات جانبی. واکنش به نظر می رسد از طریق یک مکانیزم زنجیره ای کاتیونی آغاز شده توسط اضافه کردن یک غلظت کم سولفونیل پراکسید، که توسط مولکول های متنیوم (CH3 +) منتشر می شود، ادامه می یابد.

کارکرد مستقیم متان برای تولید محصولات با ارزش افزوده یک چالش است به علت پراکسیداسیون بالقوه در بسیاری از محیط های واکنش و سولفونیت یک رویکرد جذاب برای دستیابی به انتخاب پذیری مورد علاقه است. در پروسه عملی، دیاز ارووتیا و اوت اسید متان سولفونیک (MSA) را با استفاده از دو رآکتور اصلی تولید کردند. متان و تری اکسید گوگرد. آنها در انتخاب کار ۹۹ درصد انتخابی و عملکرد MSA را به دست آوردند. دانشمندان ابتکاری الکتروفیلیک را بر روی یک مشتق از سولفونیل پراکسید آغاز کردند که در شرایط سوپرکسیدهای پروتون می شوند تا یک اتم اکسیژن الکتروفیلیکی ایجاد کنند که قادر به فعال کردن پیوند متان C-H است. آنها مطالعات مکانیستی را برای حمایت از تشکیل متیونوم کاتیون (CH3 +) به عنوان یک میانجی اصلی در طی واکنش پیشنهاد کردند. روش پیشنهادی مقیاس پذیر با راکتورهایی است که در یک مجموعه متصل شده اند تا به طور چشمگیری تولید تا ۲۰ تن تن MSA در سال باشد.

در حالیکه تکنیک های انحلال در مقیاس بزرگ و تولید بیوگاز دسترسی به مقادیر زیادی از متان غیر فعال را فراهم کرده است، بزرگترین تغییرات شیمیایی متان باقی می ماند محدود به فرآیندهای فیشر تروپش بسیار مورد نیاز انرژی است. در حال حاضر، متان به طور صنعتی به سینگاس، مخلوطی از مونوکسید کربن و هیدروژن تبدیل می شود تا محصولات سودمند شامل متانول و هیدروکربنهای فیشر تروپش تولید کند که در مراحل بعدی تولید می شوند. با این حال، تولید گاز سگگاز به شدت محدود به هزینه است. گیاهان “مگماتنول” یا مجموعه مروارید فیشر-تروپش در قطر بیش از ۱۰ میلیون تن (MT) از کل تولید سالانه هیدروکربن هستند. در نتيجه، تبديل مستقيم متان به محصولات با ارزش به روش اقتصادي مطلوب، منافع زيادي دارد. در این زمینه، پتانسیل متفاوتی از متان (CH4) به اسید متان سولفونیک (CH4O3S، MSA) به دلیل فراوانی مواد اولیه و توانایی ادغام سریع آن در فرایندهای شیمیایی صنعتی موجود، مورد توجه قرار گرفته است. MSA بیولوژیک و غیر سمی است با برنامه های کاربردی بالقوه در بازیافت فلز، ذخیره انرژی و تولید بیودیزل. کار قبلی در متان سولفونیتی به علت نوترکیب آزاد رادیکال از عملکرد پایین و تبدیل آنها رنج می برد و منجر به تولید محصولات جانبی غیر ضروری مانند اتان می شود و روش هایی را که برای تولید در مقیاس بزرگ مناسب نیستند. از لحاظ فنی، تعادل بین واکنش پذیری و انتخابی که توسط یک فرایند صنعتی مورد نیاز است، می تواند توسط شیمی سوپرکسیت ارائه شود. دیاز اروتیا و اوت در درمان الیوم (۲۰ تا ۶۰ درصد سولفور تری اکسید) با CH4 در حدود ۵۰۰ درجه سانتیگراد با استفاده از کمتر از ۱ مول پروتئین آغاز کننده الکتروفایل برای تولید MSA با عملکرد ۹۹ درصد و انتخاب ۹۹ درصد گزارش کردند.

اگر این فرآیند جدید اسید متان سولفونیک در بازار موفق شود، واکنش دهنده های ارزان قیمت قادر به جایگزینی اسید معدنی در حال حاضر در استفاده خواهند بود. با این حال، حتی اگر تولید MSA به طور چشمگیری افزایش یابد، مقدار متان مصرفی در این فرآیند هنوز با مقدارهای فشرده شده کاهش یافته است. با این وجود، کار دیاز اروتیا و اوت یک فرآیند شیمیایی جدید را برای تولید یک ماده شیمیایی جالب پیش بینی می کند و دانشمندان می توانند طیف وسیعی از محصولات با ارزش افزوده را که از متان یا آلکان های بالاتر استخراج شده است، با استفاده از این مسیر شیمی درمانی آینده طی کنند.