Производство метанола - Реферат

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" Направление (специальность) - Химическая технологияМетанол (CH3OH, метиловый спирт), или древесный спирт, представляет собой бесцветную легко воспламеняющуюся жидкость со слабым спиртовым и чуть острым запахом, хорошо смешивающуюся с водой. Способы получения метилового спирта могут быть различны [1]: · сухая перегонка древесины Мировое производство метанола превышает 20 млн. т. В год, и спрос на него постоянно растет, что связанно с наметившейся тенденцией использовать метанол в новых областях, например для получения высокооктановых бензинов, топлива для электростанций, как сырья для синтеза белка [2]. Метанол является многоцелевым полупродуктом, на базе которого могут быть получены различные важные химические продукты [1]: · формальдегидМетанол (метиловый спирт) СН3ОН представляет собой бесцветную легкоподвижную жидкость с температурой кипения 64,65ОС, температурой кристаллизации-97,9ОС и плотностью 0,792 т/м3. Метанол смешивается во всех отношениях с водой, спиртами, бензолом, ацетоном и другими органическими растворителями, образуя с некоторыми из них азеотропные смеси. Метанол хорошо растворяет многие газы, в том числе оксиды углерода, ацетилен, этилен и метан, вследствие чего используется в технике для абсорбции примесей из технологических газов.Его соли (алкоголяты) полностью гидролизуются: СН3ОК Н2О>СН3ОН КОН б) образование сложных эфиров под действием минеральных и органических кислот: R-CO-OH CH3OH>R-CO-O-CH3 Н2О Реакции с разрывом связи С-О. а) слабые основные свойства метанола проявляются в обратимых реакциях с галогеноводородами: CH3OH HBR>CH3Br H2O. б) межмолекулярная дегидратация с образованием простых эфиров: 2СН3ОН>СН3-О-СН3 Н2ОПроцесс получения метанола основан на взаимодействии оксида и диоксида углерода с водородом (реакции 1.1 и 1.2) - реакции обратимые и экзотермические [6]: CO 2H2 CH3OH 90,73 КДЖ (1.1) Реакции могу протекать как в прямом, так и в обратном направлениях. Тепловой эффект реакции взаимодействия оксида углерода и водорода (90,73 КДЖ) незначительно возрастает с повышением температуры и давления. Кроме этих реакций, при синтезе метанола протекает и эндотермическая обратимая реакция взаимодействия диоксида углерода и водорода: CO2 H2O CO H2O - 41,2 КДЖ (1.7) Тогда для расчета констант, равновесия взаимодействия оксида углерода и водорода по реакции 1.1 предложен ряд уравнений: уравнение Фроста [4]: (2.1)В технических расчетах обычно пользуются выражением константы равновесия через парциальное давление компонентов. При повышении давления и понижении температуры равновесие сдвигается в сторону увеличения выхода метанола. В промышленных условиях синтез метанола осуществляется из газовой смеси, содержащей кроме водорода и окиси углерода также двуокись углерода (рис. Таким образом, для получения высоких равновесных концентраций метанола и, соответственно, достижения высоких степеней превращения оксидов углерода и водорода предпочтительно поддерживать низкие температуры 200-260°С, давление в диапазоне 1-30 МПА (низкотемпературный синтез) и в диапазоне 30-40 МПА (высокотемпературный синтез) стехиометрический состав исходного газаС повышением температуры равновесный выход метанола понижается. В этих условиях (при 300 кгс/см2) начинает снижаться степень превращения окиси и двуокиси угле рода в метанол, причем более резко окиси углерода [4]: Таблица 1[4] При давлении 50 кгс/см2 и повышении температуры от 180 до 300°С равновесный выход метанола снижается более чем в 7 раз; (отношение Н2:СО=3,6, содержание двуокиси углерода 6,0 объемн. При повышении отношения Н2:СО степени превращения окиси и двуокиси углерода возрастают, причем степень превращения СО2 в большей мере, а равновесный выход метанола снижается. При 300 кгс/см2 и 380°С равновесный выход метанола и степень превращения окислов углерода в зависимости от отношения Н2:СО меняются следующим образом [4]: Таблица 3 [4]В промышленных условиях синтез метанола протекает в присутствии инертных к данному процессу газов (метан, азот). Однако наличие их в газе снижает парциальное (эффективное) давление реагирующих веществ, что ведет к уменьшению равновесного выхода метанола.В гомогенных условиях (без катализатора) скорость взаимодействия окиси углерода и водорода ничтожно мала, и получить метанол в больших количествах невозможно. Если реакция протекает в гомогенных условиях, то скорость ее зависит от температуры, давления и концентрации реагирующих веществ. Синтез метанола является гетерогенным каталитическим процессом, протекающим на границе раздела твердой (поверхность катализатора) и газообразной (смесь окиси углерода и водорода) фаз.

Содержание

Введение

1. Общие сведения

1.1 Физические свойства

1.2 Химические свойства

2. Физико-химические основы синтеза метанола

2.1 Термодинамика синтеза

2.1.1 Влияние давления

2.1.2 Влияние температуры

2.1.3 Инертные компоненты

2.2 Кинетика синтеза метанола

2.3 Катализаторы синтеза метанола

2.4 Условия проведения процесса

3. Технологическая схема и краткое описание процесса производства метанола

4. Влияние метанола на окружающую среду, экология при производстве метанола

Литература метанол спирт синтез катализатор