Технология производства метанола, диметилового эфира через стадию образования синтез-газа
Сегодня исходный синтез-газ (сингаз) для синтеза метанола получают в результате конверсии (превращения) углеводородного сырья: природного газа, коксового газа, жидких углеводородов (нефти, мазута, легкого каталитического крекинга) и твердого топлива (угля, сланцев).
Реакции паровой (1), углекислотной (2) и кислородной (3) конверсии природного газа:
СН4 + Н2О = СО + 3Н2 -206 кДж/моль
СН4 + СО2 = 2СО + 2Н2 -247
СН4 + 1/2О2 = СО + 2Н2 +36
Образование метанола протекает по обратимой экзотермической реакции:
На промышленных установках синтеза метанола чаще всего работают при давлении 20–35 МПа в интервале температур 370–420 °С. Ввиду высокой экзотермичности реакции и в связи с необходимостью тонкого регулирования температуры, повышение которой отрицательно сказывается как на равновесии, так и на избирательности процесса, в реакционных аппаратах обычно предусмотрен ввод холодного синтез-газа в пространство между полками, на которых размещен катализатор — оксиды меди, с добавками оксидов хрома и цинка.
В качестве побочных превращений при синтезе метанола наблюдается образование воды, метана, диметилового эфира и высших спиртов:
Технологическая схема классического процесса получения метанола:
Рисунок 1 - Схема синтеза метанола:
1 — скруббер; 2 — адсорбер; 3 — теплообменник; 4 — реактор синтеза;
5 — холодильник; 6 — сепаратор; 7, 8 — ректификационные колонны К-7 и К-8;
I — синтез-газ; II — вода; III — реакционные газы; IV — метанол-сырец;
V — диметиловый эфир; VI — метанол; VII — высшие спирты
|
|
|
Свежий синтез-газ под давлением 1–2 МПа поступает на водную отмывку от диоксида углерода в скруббер 1. После скруббера газ дожимается до нужного давления, очищается в адсорбере 2, заполненном активированным углем, от пентакарбонила железа и разделяется на два потока. Один поток подогревается в теплообменнике 3 и подается в колонну синтеза 4, другой в холодном состоянии направляется в пространство между слоями катализатора. Реакционные газы охлаждаются в холодильнике 5, при этом из них конденсируется метанол и некоторые побочные продукты: вода, диметиловый эфир, часть высших спиртов и др. В сепараторе 6 конденсат отделяется от газов, которые возвращаются в процесс.
Конденсат метанола-сырца направляется в ректификационную колонну 7 (К-7). С верха К-7 отгоняется диметиловый эфир. Кубовая жидкость К-7 поступает в колонну 8. В качестве дистиллята в К-8 отбирается метанол с примесью воды. Он направляется на очистку от воды с помощью острого пара. Из куба К-8 отводятся высшие спирты. Выход метанола составляет 85–90 %.
Синтез ДМЭ из смеси СО + Н2 включает следующие основные экзотермические реакции:
|
|
|
Синтез метанола:
CO + 2H2 → CH3OH, ∆H =- 90.7 кДж/моль
Дегидратация метанола:
2CH3OH → CH3OCH3 + H2O, ∆H = -23.4
Реакция конверсии водяного пара:
H2O + CO → CO2 + H2, ∆H = -41.2
Прямой синтез ДМЭ из синтез-газа
2CO + 4H2 → CH3OCH3 + Н2О, ∆H = -207.4
3CO + 3H2 → CH3OCH3 + CO2,∆H = -244.95
Как правило ДМЭ получают из-синтез газа состава Н2:СО=1:1.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 1779; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!