Химическая технология основного органического синтеза
Технология производства метанола
© МИТХТ, 2003
1
Химическая технология основного органического синтеза Технология производства метанола
Метанол является одним из важнейших продуктов органического синтеза.
Применяется в качестве:
растворителя,
полупродукта при производстве:
формальдегида,
диметилтерефталата,
метилметакрилата,
метиламина,
уксусной кислоты,
карбамидных смол и др.
диметилового эфира
метилтретбутилового эфира Только на производство формальдегида расходуется
40—50% от общего объема производства метанола.
2
Химическая технология основного органического синтеза Технология производства метанола
Метанол по объему производства занимает 7— 8е место среди органических продуктов. Впервые был получен при сухой перегонке древесины.
В 1923 г. в Германии было пущено первое производство по синтезу метанола из СО и Н2.
Синтез метанола проводили на цинкхромовом катализаторе при температуре 400 °С и давлении 10 МПа.
Аналогичное производство было пущено в США в 1927 г.
и в СССР в 1934 г.
3
Химическая технология основного органического синтеза Технология производства метанола
Структура потребления метанола была стабильна, расходовалось на производство:
формальдегида - 50%,
диметилтерефталата - 10%
на растворитель -10%,
на синтез других продуктов - 30%
Стабильный годовой темп прироста его производства составлял 7—12%.
4
Химическая технология основного органического синтеза Технология производства метанола
Все промышленные методы синтеза метанола базируются на простой реакции:
Равновесный выход определяется соотношением:
,
где — молярная концентрация компонентов; Р — общее давление: f — коэффициенты активности.
Второй реакцией, по которой происходит образование метанола является:
5
Химическая технология основного органического синтеза Технология производства метанола
Влияние температуры и давления на равновесный выход мета
6
Химическая технология основного органического синтеза Технология производства метанола
Зависимость выхода метанола от соотношения реагентов, температуры и давления в системе
теплота реакции увеличивается с ростом давления, особенно заметно в интервале 10—30 МПа, достигая 112,86—114,95 кДж/ моль при давлении 30—35 МПа и температуре 275—325°С.
7
Химическая технология основного органического синтеза Технология производства метанола
Значение энтальпии и констант равновесия для реакций синтеза метанола
8
Химическая технология основного органического синтеза Технология производства метанола
Катализаторы для синтеза метанола:
Высокотемпературные цинк-хромовые катализаторы общего химического состава ZnO ZnCr2O4.
Активны при
высоких давлениях (20—30 МПа) и
высоких температурах (340—400 °С).
Рабочие условия таких каталитических систем лежат в области температур неблагоприятных для протекания реакции с термодинамической точки зрения.
Поэтому процесс проводят при высоких давлениях.
Не восстановленные катализаторы содержат:
ZnO |
50—60% |
Сr2Oз |
25—30%, |
графита |
1—17% |
воды |
8—10%. |
9Промоторы Al, Th, Zr, Та, V, Fe, Са, Mg.
Химическая технология основного органического синтеза Технология производства метанола
Катализаторы для синтеза метанола:
Низкотемпературные катализаторы:
медьцинкхромовые (СuO, ZnO и Cr2O3) и 
медьцинкалюминиевыс (CuO, ZnO, Al2O3)
Рабочие условия
давление 5—10 МПа,
температура 220—270 оС.
Типичные составы: |
или |
Сu |
30-80% |
|
Cu |
25-90% |
|||
Zn |
8-60% |
|
Zn |
10-50%. |
Промоторы: Сг, Аl, Мn, V, Ag.
10