Лекция 14

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1.Производство метанола

2.Синтез этанола

Метиловый спирт широко применяют как растворитель, как высокооктановую добавку к моторному топливу, в произ­водстве лаков, красителей. Кроме того, его используют в каче стве сырья для многих важных органических продуктов, пока­занных на схеме

Главный метод получения метанола - синтез на основе окси­да углерода и водорода. Рассмотрение способа и выбор техно­логического режима проведены на основе классифи­кации ХТС и ХТП. Процесс получения метанола квалифициро­ван как сложный, экзотермический, гетерогенно-каталитичес-кий, двусторонний, несмещаемый с химическим торможением, протекающий с уменьшением объема системы [уравнение (1)].

Из протекающих семи химических превращений - одно це­левое и шесть побочных, часть из них может быть использована Для получения сопутствующих продуктов, прежде всего метана [уравнения (1) и (2)]:

Для обеспечения высокой селективности процесс организо­ван по циклическому методу с небольшим выходом за один проход по технологической схеме, но с высокой производитель­ностью установки.

Процесс проводят с применением цинк-хромового катализа­тора (ВХпО-СггОз-СгОз), предложенным Б.Н. Долговым и А.З. Карповым [1, 10], с выходом за один проход около 4% при селективности примерно 35-95%. Синтез ведут при температу­ре 350-400°С и давлении 20-30 МПа, объемная скорость (35-40)-10³ ч^-1.

Повышение объемной скорости приводит к некоторому из­менению степени превращения (X) сырья в метаны, но сниже­ние происходит медленнее, нежели увеличение объемной ско­рости.

Для синтеза используют смесь с соотношением СО:Н₂ 1,0:1,5 или 1,0:2,5, очищенную от пентакарбонила железа в фильтре-адсорбере, заполненном активным углем. Скорость реакции оп­ределяется адсорбцией водорода на втором этапе каталитиче­ского процесса и может быть вычислена по уравнению Темкина:

Схема 1. установка синтеза метанола:

1 - скруббер; 2 - адсорбер; 3 - теплообменник; 4 - колонна синтеза; 5 - холо­дильник; 6- сепаратор; 7, 8- ректификационные колонны; /- синтез-газ; //- вода; Щ- реакционные газы; IV- метанол-сырец; V'- диме-тиловый эфир; VI-метанол; УП- высшие спирты

Р еакцию проводят в адиабатическом ре­акторе на четвертой-пятой ступенях, по­степенно снижая температуру для смеще­ния равновесия системы в сторону образо­вания метанола. Схема установки показана на схеме 1.

Синтез под давлением 1-2 МПа посту­пает в скруббер 1 на водную очистку от диоксида углерода, затем газ дожимают до нужного давления, очищают от пентакар­бонила железа [Ре(СО)₅] в адсорбере 2 и разделяют на два потока. Один поток по­догревают до 400-450 °С и направляют на первую ступень синтеза (см. рис. 1 и 2). Дальнейшее охлаждение системы и образование метанола идет после добавле­ния холодного синтез-газа, по снижаю­щейся температуре при высокой селектив­ности процесса на остальных трех ступе­нях взаимодействия. Каждая ступень рабо­тает в адиабатическом режиме.

Рис. 2. Схема ко­лонны синтеза метано­ла:

1 - вход основного газа; 2 - катализатор-ная коробка; 3 - элек­троподогреватель; 4 -корпус колонны; 5 -теплообменник; 6 - вы­ход газа; 7 - вход байпасного газа

Реакционные газы охлаждаются в холо­дильнике 5 и поступают в сепаратор 6, где конденсат отделяют от непрореагировавших газов, которые возвращают в процесс. Кон­денсат (метанол-сырец) направляют в рек­тификационную колонну 7, с верха которой отделяется диметиловый эфир. Кубовая жид­кость поступает в колонну 8. В качестве дис­тиллята отбирают метанол с водой. Далее метанол отгоняют от воды острым паром. Из куба колонны 8 отводят смесь высших спиртов. Общий выход метанола - 85-95%. Газовые выбросы в основном составляют топ­ливо, которое сжигают в котельных установках для получения па­ра. Сточные воды содержат < 3% метанола, и их направляют на биологическую очистку в аэротенках с активным илом.