Синтез метанолу з оксиду вуглецю і водню
1. Технологічні властивості метанолу Метанол(Метиловий спирт) СН 3 ОН представляє безбарвну легкорухливоюрідина з температурою кипіння 64,65 В° С, температурою кристалізації -97,9 В° С іщільністю 0,792 т/м 3 . Критична температура метанолу дорівнює239,65 В° С. Метанол змішується в усіх відношеннях з водою, спиртами, бензолом,ацетоном та іншими органічними розчинниками, утворюючи з деякими з нихАзеотропна суміші. Не розчинний у аліфатичних вуглеводнях. У воднихрозчинах утворює евтектику, що містить 93,3% (мол.) метанолу. Добрерозчиняє багато гази, у тому числі оксиди вуглецю, ацетилен, етилен і метан,внаслідок чого використовується в техніці для абсорбції домішок зтехнологічних газів. У твердому стані існує у двох кристалічнихформах, що переходять одна в іншу при -115,75 В° С. Пари сухого метанолу утворюютьз повітрям вибухові суміші з межами вибуховості: нижній 6,0% (об.) іверхній 34,7% (об.).
Метанол токсичний, викликає отруєння через органи дихання,шкіру і при прийомі всередину, діючи на нервову і судинну системи. ГДКстановить 5 мг/м 3 . Прийом всередину 5-10 мл приводить до важкогоотруєнню, доза 30 мл і більше може бути смертельною.
Застосування метанолу та перспективи розвитку виробництва
Метанол- Сировина для багатьох виробництв органічного синтезу. Основна кількість йоговитрачається на одержання формальдегіду. Він служить проміжним продуктом всинтезі складних ефірів органічних і неорганічних речовин(Диметилтерефталату, метилметакрилату, діметілсульфата), пентаеритриту. Йогозастосовують як метилуючий засоби для отримання метиламін ідіметіланіліном, карбофосу, хлорофосу та інших продуктів. Метанол використовуютьтакож як розчинник і екстрагента, в енергетичних цілях як компонентмоторних палив і для синтезу метил-трет-бу-тілового ефіру — високооктановоїдобавки до палива. Останнім часом намітилися нові перспективні напрямкивикористання метанолу, такі як виробництво оцтової кислоти, очищеннястічних вод, виробництво синтетичного протеїну, конверсія у вуглеводні заметою отримання палива. У табл. 1 представлена ​​структура споживання метанолуза основними напрямками.
Структураспоживання метанолу,%
Таблиця 1.
Область застосування Білорусь іРосія Західна Європа Виробництво формальдегіду 34,6 42,4 Виробництво СК 12,6 — Виробництво диметилтерефталату 1,8 4,3 Виробництво оцтової кислоти 2,0 6,0 Компонент моторного палива 1,0 6,3 Процеси метилування 4,7 10,7 Інші напрямки використання 43,3 30,3
Производство метанола (2)
... СН3+Н2О 3. Важная промышленная реакция - синтез формальдегида: СН3ОН+0,5О2>Н2СО+Н2О 2. Физико-химические основы синтеза метанола 2.1 Термодинамика синтеза Процесс получения метанола основан на взаимодействии оксида и диоксида ... веществ. Тогда для расчета констант, равновесия взаимодействия оксида углерода и водорода по реакции 1.1 предложен ряд уравнений: уравнение Фроста [4]: (2.1) уравнение ...
2.Сировинні джерела отримання метанолу
Структурасировини у виробництві метанолу,%.
Таблиця 2.
Сировина У світі Білорусь іРосія Природний газ 73,8 70,7 Нафта і нафтопродукти 24,4 4,0 Відходи інших виробництв — 17,4 Кам’яне вугілля 1,8 7,9
Присучасної тенденції зростання цін на нафту і нафтопродукти перспективи маєпереробка кам’яного вугілля.
Так, наприклад, за технологічною схемою В«МобільВ»здійснюється наступний цикл:
вугілля в†’ газифікація в†’ метанол в†’синтетичний бензин .
Процес протікає в дві стадії: дегідратаціяметанолу до диметилового ефіру і, далі, до алкена:
2СН 3 ОНв†’ СН 3 ОСН 3 + Н 2 Про в†’ СН 2 = СН 2 + 2Н 2 Про
і наступніперетворення алкенів в парафіни, ціклопарафіни і ароматичні вуглеводні. ВЯк каталізаторів використовуються синтетичні цеоліти [2].
3. Численнітехнологічні схеми виробництва метанолу включають три обов’язкових стадії:
- очищення синтез-газу від сірчистих сполук, карбонилов заліза і частиноккомпресорного масла,
- власнесинтез,
- очищення і ректифікація, метанолу-сирцю,
В іншому технологічні схеми розрізняються апаратурнимоформленням і параметрами процесу. Всі вони можуть бути розділені на три групи.
1. Синтез при високому тиску проводиться на цинк-хромовихкаталізаторах при температурі 370-420 В° С і тиску 20-35 МПа. В даний часцей процес застарів і витісняється синтезом при низькому тиску.
2. Синтез при низькому тиску проводиться на цинк-мідь-алюмінієвихабо цинк-мідь-хромових каталізаторах при температурі 250-300 В° С і тиску 5-10 МПа.Використання в цьому методі низькотемпературних каталізаторів, активних прибільш низьких тисках, дозволяє знизити енерговитрати на стиснення газу ізменшити ступінь рециркуляції непрореагировавшего сировини, тобто збільшитиступінь його конверсії. Однак, в цьому методі потрібне особливо тонке очищеннявихідного газу від сполук, що отруюють каталізатор.
3. Синтез в трифазній системі В«газ — рідина — твердийкаталізатор В», проведений в суспензії з тонкодисперсного каталізатора іінертною рідини, через яку барботируютсинтез-газ. Цей процес відрізняється від перших двох, які проводяться в двофазної системі В«газ -твердий каталізатор В». У трифазній системі може побут забезпечено більшсприятливий стан рівноваги системи, що дозволяє підвищити рівноважнуконцентрацію метанолу в реакційній суміші до 15% замість 5% при використаннідвофазних систем, довівши ступінь конверсії оксиду вуглецю (II) до 35% замість 15% і ще більшзменшити рециркуляцію газу і енерговитрати.
Вища потреба в метанолі викликала розробку новихперспективних методів його виробництва. Крім описаного вище трифазногосинтезу до них відносяться:
- В·синтез метанолупрямим окисленням метану повітрям на цинк-нікель-кадмієві каталізаторі,дозволяє використовувати в якості сировини природний газ безпосередньо ізсвердловин;
- В·спільневиробництво із синтез-газу метанолу і спиртів С 2 -С 4 ввигляді так званої В«спиртової композиціїВ», використовуваної як добавка домоторного палива;
- В·спільневиробництво метанолу й аміаку на основі конвертованого газу помаловідходних енерготехнологічних схем,забезпечує раціональне і комплексне використання сировини.
Незважаючи на те, що часткаметанолу використовуваного на виробництво моторного палива в даний час щеневелика (див. табл. 2), використання його для паливно-енергетичних цілейстало вельми перспективним. Це обумовлено можливістю отримання метанолу збудь-якого містять вуглець сировини і необмеженими запасами його, що дозволяєвикористовувати метанол в якості напівпродукту у виробництві синтетичногомоторного палива.
Производство метанола (3)
... (смолы, аммиак, бензол, нафталин и др.) газ очищают на коксохимических заводах. СВОЙСТВА МЕТАНОЛА И ЕГО ВОДНЫХ РАСТВОРОВ. Метиловый спирт, метанол СНзОН является простейшим пред ставителем предельных ... окислителя или их комбинации определяется назначением полу чаемого исходного газа (для синтеза метанола на цинк-хромовом или медьсодержащем катализаторах) и технико-экономическими факторами. В ...
4. Реакція синтезуметанолу з синтез-газу являє гетерогенно-каталітичну оборотнуекзотермічну реакцію, що протікає по рівнянню:
, деО”Н 1 = 90,7 кДж (а)
Тепловий ефект реаціїзростає з підвищенням температури і тиску і для умов синтезу становить110,8 кДж.
Паралельно основнійпротікають і побічні реакції:
, де О”Н 2 = 209кДж (б)
, де О”Н 3 = 252кДж (в)
