Производство метанола.

Метанол – бесцветная жидкость (t_кип = 65°С) с запахом, подобным запаху этанола. Смешивается в любых соотношениях с водой и многими органическими жидкостями. Он горюч, дает с воздухом взрывоопасные смеси (6,0-34,7%) и представляет большую опасность в связи с высокой токсичностью. Является сырьем для получения формальдегида и полимеров на его основе, используется для получения сложных эфиров (метилметакрилат, диметилфталат, диметилсульфат) и применяется как метилирующий агент (синтез метиламинов), используется как растворитель, компонент моторных топлив и экстрагент.

 

Теоретические основы процесса.

Реакция получения метанола

экзотермична и обратима.

В качестве катализаторов используют оксидные цинк-хромовые (ZnO Cr₂O₃), медь-хромовые (CuO Cr₂O₃) и цинк-медь-хромовые катализаторы. Механизм образования метанола представляют схемой

Побочными реакциями, осложняющими процессы, являются реакции образования диметилового эфира

высших спиртов

метана

и диоксида углерода

 

Обоснование выбора параметров процесса.

Температура является фактором увеличения производительности процесса, однако с ее ростом равновесие основной реакции смещается в нежелательную левую сторону. Это обусловливает экстремальный характер зависимости производительности от температуры. Кроме того, с ростом температуры возрастает удельный вес реакций метанообразования. Это особенно нежелательно, т.к. накопление метана в реакционном потоке в результате многократной рециркуляции приводит к снижению производительности процесса из-за разбавления реагентов и смещения равновесия в левую сторону. Учет всех приведенных факторов обусловливает необходимость выбора оптимальной температуры, сочетающей высокую производительность процесса с благоприятными условиями для равновесия и минимальным образованием побочных продуктов. На практике при использовании активных катализаторов на основе CuO Cr₂O₃ и ZnO CuO Cr₂O₃ с добавками промоторов работают в диапазоне температур 250 - 300°С.

Давление является фактором смещения равновесия в сторону целевого продукта и фактором увеличения производительности процесса. Однако с ростом давления увеличиваются энергозатраты на компримирование. Поэтому используются оптимальные давления, сочетающие высокую производительность процесса при относительно невысоких энергозатратах. При использовании указанных катализаторов диапазон оптимальных давлений составляет 5-10 МПа. Следует при этом учитывать, что давление является фактором, взаимозаменяемым с температурой. Так, увеличение температуры и вызываемое этим смещение равновесия в сторону реагентов требует одновременно и повышение давления.