Реакция - синтез - метанол
Cтраница 4
 |
Зависимость отношения количеств отводимой и выделенной теплоты в реакторе для синтеза метанола от расхода газа. [46] |
В подобной же аппаратуре получают метанол и изобутанол. Непрореагировавшие исходные вещества тоже возвращаются в цикл. Реакция синтеза метанола экзотермическая; для поддержания определенной температуры в системе ( с учетом положения равновесия реакции и скорости превращения) количество теплоты, отводимое из системы, должно быть равно количеству теплоты, выделяющейся в результате реакции. При определенной температуре количество отводимой теплоты постоянно, количество же выделяющейся теплоты возрастает пропорционально производительности аппарата. При слишком малой производительности количество отводимой теплоты может быть выше количества выделяемой теплоты. [47]
Синтез метанола из синтез-газа ( смесь СО и Н2) по физико-химическим основам процесса и технологическому оформлению аналогичен синтезу аммиака. Так же как и азотоводородную смесь синтез-газ получают конверсией генераторного или природного газа. Условия реакции синтеза метанола, как и синтеза аммиака, требуют высокой энергии активации, она идет с уменьшением объема, обратима, экзотермична и процесс ведут при высоких давлениях и температурах в присутствии активного катализатора. Выход конечного продукта невелик не только вследствие приближения к равновесию, но и благодаря побочным реакциям. Процесс ведут по непрерывной циклической схеме. [48]
 |
Зависимость равновесной степени превращения СО от давления. [49] |
Наличие в катализаторе трудновосстанавливаемого оксида хрома препятствует спеканию оксида цинка и образованию шпинели, в результате чего активность и селективность катализаторов длительное время остаются на высоком уровне. При отношении Н2 к СО в циркуляционном газе более 6 и объемной скорости порядка 25 000 ч 1 активность цинк-хромовых катализаторов в течение года заметно не снижается. Тепловой эффект реакции синтеза метанола увеличивается с повышением давления. Влияние температуры наиболее заметно в интервале давлений 10 - 30 МПа. В промышленных условиях синтез метанола протекает в присутствии газов ( N2, Аг, СН4, СО2), которые снижают эффективное давление реагирующих компонентов, но не оказывают влияния на равновесие реакции образования метанола. [50]
При гидрировании сложных эфиров ненасыщенных кислот связь СС не затрагивается [82], что отличает действие цинк-хромовых катализаторов от медно-хромовых. Взаимодействие СО и водорода на непромотированных цинк-хромовых катализаторах приводит к образованию метанола, а на контактах, промотированных щелочными добавками, происходит также конденсация и образуются, помимо метанола, изобутанол и другие высшие спирты. Удельная производительность ZnO в реакции синтеза метанола существенно выше, чем СгаОз, и примерно равна удельной производительности промышленных цинк-хромовых катализаторов. Важно отметить, что для предшествующих цинку металлов VIII группы ( Fe, Co, Ni) более характерно образование из СО и На углеводородов. [51]
 |
Технологическая схема слнтеза метанола под низким давлением. [52] |
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. [53]
Рассматривая влияние состава газа на активность и селективность катализатора, обычно имеют в виду концентрацию оксида углерода и водорода. Однако в промышленных условиях в газе присутствуют, не считая микропримесей, по крайней мере еще два компонента, которые могут участвовать в процессе - диоксид углерода и пары воды. Диоксид углерода восстанавливается водородом до оксида углерода и образовавшийся оксид углерода вступает далее во взаимодействие с водородом по реакции синтеза метанола. [55]
Известный факт о влиянии СО2 на скорость образования метанола рассматривается как доказательство этого механизма. Известно [18, 19], что максимальный выход метанола может быть получен при концентрации около 5 об. % СО2 в подаваемом в реактор газе. При понижении или повышении содержания СО2 скорость образования метанола на катализаторе Си - ZnO падает. Хотя механизм реакции синтеза метанола не был установлен, число попыток написать кинетические уравнения для скорости образования метанола не уменьшается. [56]
Так, если AZ 0 при данной температуре, то Ка1, и ясно, что реакция до достижения равновесия должна проходить в значительной степени. Положение становится менее благоприятным, когда Д7 растет в положительном направлении, но нет определенного значения, которое можно было бы выбрать как ясно указывающее на то, что реакция с точки зрения промышленного использования будет неосуществима. При 600 К для реакции синтеза метанола AZ равна - J - 1 1 000, и все же при этой температуре реакция бесспорно возможна. В этом случае неблагоприятное изменение изобарного потенциала в стандартном состоянии частично нейтрализуется высоким давлением, применяющимся для смещения равновесия. [57]
И когда выявилось, что реакция синтеза метанола переходит в ранг многомаршрутных реакций и одним из компонентов, маршрутов ее выступает конверсия оксида углерода, тогда механизм ее представился несколько в ином виде. Вот этим аспектам протекания реакции конверсии оксида углерода на реальной, неоднородной поверхности катализатора и посвящена настоящая работа. [58]
За последние годы в химической технологии все шире используются реакции на катализаторах в псевдоожиженном слое. Использование катализаторов в псевдожидком состоянии может иметь место и для процессов, протекающих под высоким давлением, в том числе для синтеза метанола, изобутанола и других спиртов. Однако в этом случае требуется значительно увеличить скорость газа, что может сказаться на течении реакции. Настоящая работа и была посвящена выяснению, как влияет повышение объемных скоростей газа на течение реакции синтеза метанола в присутствии цинкхромовых катализаторов. [59]
В результате реакции получается не гомогенный продукт, а состоящий из частей разного цвета. Предполагается, что более темные частицы каталитически активны, так как при нагревании полз / чается неактивная светлсзеленая окись. При нагреве активного продукта до температуры выше 500 или при прокаливании он превращается в более светлую неактивную окись. Хотя активность катализаторов из окиси хрома в реакции гидрогенизации практически утрачивается при нагревании до 500, активность их в реакции синтеза метанола остается неизменной. При каталитическом разложении спирта в присутствии активного катализатора около 50 % дегидрогенизируется и 50 % дегидратируется. После нагревания активного катализатора до 500 дегидрогенизация не идет. Рентгеновское исследование активного гидрирующего катализатора из окиси хрома показало, что он содержит аморфный материал, который при нагреве до 500 распадается. Хро-мсвый каталигатор, полученный нагревем щавелевскислого хрсма или азотнокислого хрсма, не катализует реакцию гидрегенизации. Осадки, полученные из солей трехвалентного хрома или растворов солей хромовых кислот, после восстановления спиртом отличаются по цвету и внешнему виду от осадков, получаемых при осаждении аммиаком. Первые имеют темнозеленый цвет и образуют прозрачные студенистые массы, вторые имеют светлозеленый цвет и вид псрошка. Однако они не отличаются по каталитическойактивности. При осаждении щелочами ( вместо аммиака) получаются менее активные катализаторы. [60]
Страницы: 1 2 3 4