Синтез этанола

Производство метанола

ПЛАН ЛЕКЦИИ

Лекция 14

Интенсификация промышленного процесса получения аммиачной селитры осуществляется путем оптимизации конструкции реактора

Фосфорные удобрения производят методом кислотного разложения природных фосфатов

Промышленной технологией получения серной кислоты является метод двойного контактирования

ВЫВОДЫ

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

Реакцию 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.