Химическая технология переработки газового сырья. Химия синтез-газа. Учебное пособие

трубки, через которые проходит реакционная масса, охлаждаемая водным конденсатом в межтрубном пространстве;

был осуществлен переход на строительство установок синтеза метанола под низким давлением и в настоящее время при строительстве новых установок реализуется этот метод, как более простой по аппаратурному оформлению и более экономичный.

В реакторах низкого давления используют тот же принцип отвода тепла - полочный реактор с промежуточным вводом холодного синтез-газа. Наряду с этим фирмой Lurgi разработаны реакторы трубчатого типа, в которых катализатор загружен в трубки, а тепло реакции отводится кипящей водой, циркулирующей в межтрубном пространстве реактора и связанной с паросборником. За счет отводимого тепла генерируется водяной пар давлением до 4 МПа. Температура в реакторе регулируется путем изменения давления охлаждающей воды в системе и количества питательной воды, подаваемой в паросборник. Температура синтез-газа в трубном пространстве выше температуры воды на 10-12 °С в начале зоны

Современные мощные установки синтеза метанола совмещают с установками конверсии метана или другого вида сырья с целью получения синтез-газа. Использование комбинированных установок позволяет значительно улучшить технико-экономические показатели процесса. Так, за счет регенерации тепла синтез-газа после конверсии и использования тепла реакции синтеза метанола можно генерировать водяной пар, необходимый для конверсии и для паровых турбин ­привода компрессоров.

В настоящее время фирмы используют для производства метанола различные каталитические системы. Разновидности

Основные различия связаны с конструкцией реактора и характером расположения катализатора в реакторе (в виде неподвижного слоя, кипящего слоя, суспензии и т.д.). Очень важным фактором является контроль температуры и предотвращение перегревания катализатора, поскольку при перегреве активность катализатора быстро падает и сокращается продолжительность его эксплуатации.

Недавно нашли практическое применение жидкофазные процессы получения метанола. Так, компания Air products разработала жидкофазный процесс получения метанола (LPMEOH), в котором порошок катализатора суспендирован в инертном масле, что дает возможность эффективно отводить от катализатора тепло, выделяющееся в ходе реакции, и контролировать температуру (рис.

На современных установках по получению метанола селективность по метанолу превышает 99 %, а КПД использования энергии превосходит 70 %. Но сырой метанол на выходе из реактора содержит воду и в небольших количествах другие примеси, состав которых зависит от подаваемого синтез-газа, условий реакции, а также от природы и стабильности катализатора. Среди примесей, которые могут загрязнять метанол, можно отметить растворенные газы (метан, СО, СО

Чтобы уменьшить высокие значения давления и температуры, необходимые при реализации современных процессов производства метанола, а также улучшить термодинамическую эффективность этого процесса, разработаны альтернативные способы превращения смеси СО/Н

Согласно этому методу синтез метанола протекает в две стадии. На первой стадии метанол превращается в метилформиат, который затем реагирует с водородом и при этом одна молекула метилформиата дает две молекулы метанола. Реакция карбонилирования проводится в жидкой фазе в присутствии гомогенных катализаторов (метилатов натрия или калия). Гетерогенные катализаторы, содержащие смолы Amberlyst и Amberlite, также проявили высокую активность в карбонилировании метанола. Вторую реакцию, которая включает взаимодействие метилформиата с водородом (гидрогенолиз) с образованием метанола, можно проводить в жидкой или в газовой фазе; обычно ее проводят в присутствии медного катализатора (хромит меди, медь, нанесенная на оксиды кремния, алюминия, магния и т.д.). Для карбонилирования и гидрогенолиза можно использовать два разных реактора, но обычно обе реакции проводят в одном реакторе. Чтобы подобрать условия проведения карбонилирования и гидрогенолиза в одном реакторе, были исследованы различные комбинации катализаторов, в частности, системы CH

считается, что в промышленных условиях этот процесс реализовать довольно трудно и небезопасно. Более удобными системами являются медные катализаторы, потому что они не уступают никелевым катализаторам ни в активности, ни в селективности и не создают проблем токсичности.

/хромит меди. Работы над

), который затем вновь подвергается