Chlorowanie metanu to reakcja chemiczna, w której metan reaguje z chlorem, tworząc chloropochodne metanu oraz chlorowodór. W warunkach przemysłowych może być prowadzone jako proces termiczny, czyli w podwyższonej temperaturze.
Podstawowa reakcja prowadząca do chlorometanu ma postać:
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
Jest to reakcja podstawienia, w której atom wodoru w cząsteczce metanu zostaje zastąpiony atomem chloru.
Produkty chlorowania
Chlorowanie metanu może przebiegać etapowo. Oprócz chlorometanu mogą powstawać także:
- dichlorometan CH2Cl2,
- chloroform CHCl3,
- tetrachlorometan CCl4.
Dlatego warunki procesu, w tym stosunek molowy substratów, temperatura i czas kontaktu, mają duże znaczenie technologiczne.
Znaczenie nadmiaru metanu
W procesie często stosuje się nadmiar metanu względem chloru, aby ograniczyć dalsze chlorowanie i zwiększyć udział mniej podstawionych produktów, np. chlorometanu. Jeżeli wymagany jest pięciokrotny nadmiar molowy metanu, mieszanina powinna spełniać warunek:
n(CH4) : n(Cl2) = 5 : 1
Dla gazów w tych samych warunkach można użyć objętości:
V(CH4) : V(Cl2) = 5 : 1
Przykład: mieszanina 100 m3 CH4 i 20 m3 Cl2 spełnia ten warunek, ponieważ 100 : 20 = 5 : 1.