Химия /
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6
Производство метанола Московская государственная академия
тонкой химической технологии
им. М. В. Ломоносова
каф. Общая химическая технология.
Курсовая работа на тему:
Производство Метанола
Вариант № 3.
студент: Рудакова Е.В.
группа: М-32
преподаватель: Сафонов
Москва 2000г.
1.
Метанол (метиловый спирт) является одним из важнейших по значению и масштабам производства органическим продуктом, вы¬пускаемым химической промышленностью. Впервые метанол был найден в древесном спирте в 1661 г., но лишь в 1834 г. был выде¬лен из продуктов сухой перегонки древесины Думасом и Пелиготом. В это же время была установлена его химическая формула. I V Способы получения метилового спирта могут быть различны:
сухая перегонка древесины, термическое разложение формиатов, гидрирование метилформиата, омыление метилхлорида, каталити¬ческое неполное окисление метана, каталитическое гидрирование .окиси и двуокиси углерода.
До промышленного освоения каталитического способа метанол получали в основном сухой перегонкой древесины. «Лесохимиче¬ский метиловый спирт» загрязнен ацетоном и другими трудноотделимыми примесями. В настоящее время этот метод получения метанола практически не имеет промышленного значения. По при¬чинам технического и главным образом экономического характера промышленное развитие получил метод синтеза метанола из окиси углерода и водорода.
В 1913 г. был разработан синтетический способ получения мета¬нола из окиси углерода и водорода на цинк-хромовом катализа¬торе при давлении 250—350 кгс/см2. Позднее, в 1923 г. этот про¬цесс был осуществлен в Германии в промышленном масштабе и в дальнейшем интенсивно развивался и совершенствовался.
История развития отечественного промышленного синтеза ме¬танола началась в 1934 г. выпуском ~30 т/сут. метанола на двух небольших агрегатах Новомосковского химического комбина¬та. Сырьем для производства метанола служил водяной газ, полу¬ченный газификацией кокса. В настоящее время основное количе¬ство метанола вырабатывается на базе природного газа. Процесс синтеза осуществляется при 250—300 кгс/см2 и 380 °С.
В соответствии с Директивами XXIV съезда КПСС об ускорен¬ном развитии химической промышленности и расширении ассортимента химической продукции производство метанола, являющее¬ся в настоящее время крупнотоннажным производством, растет бурными темпами.
Выпуск метанола за указанный период значительно превышал темпы роста производства многих продуктов химической промыш¬ленности. Увеличение выпуска метанола проводилось путем интен¬сификации процесса, расширения существующих и строительства новых производств. В дальнейшем выпуск будет расти в резуль¬тате строительства крупных однолинейных установок с использо¬ванием турбоциркуляционных компрессоров вместо поршневых машин и применения новых катализаторов, позволяющих проводить процесс при относительно низком давлении (50—150 кгс/см2).'" / Бурный рост производства метанола обусловлен постоянно воз¬растающим многообразием сфер его применения. .Метанол являет¬ся сырьем для получения таких продуктов как формальдегид (око¬ло 50% от всего выпускаемого метанола), синтетический каучук (~11%), метиламин (^'9%), а также диметилтерефталат, метилметакрилат, пентаэритрит, уротропин. Его используют в производ¬стве фотопленки, аминов, поливинилхлоридных, карбамидных и ионообменных смол, красителей и полупродуктов, в качестве рас¬творителя в лакокрасочной промышленности. В большом количе¬стве метанол потребляют для получения различных химикатов, например хлорофоса, карбофоса, хлористого и бромистого метила и различных ацеталей.
Предприятия по выпуску метанола размещены в различных эко¬номических районах страны, поэтому и виды используемого сырья различны. Наиболее дешевый метанол получают при использова¬ния в качестве сырья природного газа. Это и стимулирует перевод предприятий метанола на природный газ.
Несмотря на достигнутые успехи, производство метанола про¬должает совершенствоваться. Разрабатываются более активные и селективные катализаторы, а также совершенствуются цинк-хромо¬вые катализаторы, методы получения и подготовки исходного тех¬нологического газа, аппаратурное оформление процесса. Более полно используется тепло, выделяющееся при синтезе метанола. Разрабатываются технологические схемы на основе прогрессив¬ной техники. Новые мощные агрегаты синтеза метанола производи¬тельностью до 30 тыс. т/г в энергетическом отношении будут автономны—для ведения процесса практически не потребуется подводить извне энергию и пар. Одновременно с созданием круп¬ных одноагрегатных установок с использованием низкотемператур¬ных катализаторов в мировой практике имеются примеры создания крупных агрегатов, работающих при высоком давлении (250— 350 кгс/см2). Однако в мировой и отечественной практике ввиду технико-экономических преимуществ намечается развитие схем производства метанола при низком давлении 50—150 кгс/см2.
2. Характеристика сырья.
СЫРЬЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МЕТАНОЛА.
Технологический исходный газ для синтеза метанола получается в результате конверсии (превращения) углеводородного сырья:
природного газа, синтез-газа после производства ацетилена, коксового газа, жидких углеводородов (нефти, мазута, легкого каталитического крекинга) и твердого топлива (угля, сланцев).
Исходный газ для синтеза метанола можно получить почти из всех видов сырья, которые используют при получении водорода, например в процессах синтеза аммиака и гидрирования жиров. Поэтому производство метанола может базироваться на тех же сырьевых ресурсах, что и производство аммиака. Использование ого или иного вида сырья для синтеза метанола определяется ядом факторов, но прежде всего его запасами и себестоимостью в выбранной точке строительства. - В соответствии с реакцией образования метанола
СО + 2Н2-;—>- CH3OH
В исходном газе отношение водорода к окиси углерода должно составлять 2:1, то есть теоретически необходимо, чтобы газ содер-жал 66,66 объемн.% H2 и 33,34 объемн.% СО. В производственных условиях синтез метанола осуществляют по циркуляционной схеме при отношении H2 : СО в цикле выше стехиометрического. Поэтому необходимо иметь избыток водорода в исходном газе, т. е. отношение H2 : CO в нем обычно поддерживают в пределах 1,5—2,25.
При содержании значительных количеств двуокиси углерода в исходном газе отношение реагирующих компонентов целесообразно выражать соотношением (H2—CO2) : (CO+CO2). Это соотношение .учитывает расход водорода на реакции восстановления окиси и двуокиси углерода. В исходном газе оно должно быть несколько выше стехиометрического для обеих реакций и равно 2,15—2,25. Величина соотношения (H2—CO2) : (СО+СО2) не определяет концентрации двуокиси углерода в исходном газе. Количество СО2 может быть различным в зависимости от метода получения газа, . также условий синтеза (давление, температура, состав катали¬затора синтеза метанола) и изменяется от 1,0 до 15,0 объемн.%. Природный и попутный газы представляют наибольший интерес как с экономической точки зрения, так и с точки зрения конструк¬тивного оформления процесса подготовки исходного газа (конвер¬сия, очистка и компримирование). Кроме того, они содержат меньше нежелательных примесей, чем газы, полученные газифика¬цией твердого топлива.
Состав природного газа в зависимости от месторождения раз¬личен. Основным компонентом природного газа является метан;
наиболее значительно меняется содержание гомологов метана (этан, пропан, бутан) и инертных газов, что видно из табл. 3. ,
Большинство крупных производств метанола базируется на ис¬пользовании природного газа. Для получения исходного газа,S углеводородное сырье подвергают конверсии различными окислителями —кислородом, водяным паром, двуокисью углерода и их смесями. В зависимости от используемых видов окислителей или их | | смесей различают следующие способы конверсии: паро-углекислотная при атмосферном или повышенном давлениях, паро-углекислотная с применением кислорода, высокотемпературная и паро-углекислородная газификация жидких или твердых топлив. Выбор окислителя или их комбинации определяется назначением полу¬чаемого исходного газа (для синтеза метанола на цинк-хромовом или медьсодержащем катализаторах) и технико-экономическими факторами.
В качестве сырья для производства метанола используют так¬же синтез-газ после производства ацетилена методом окислителного пиролиза (на 1 т ацетилена обычно образуется до 10000 м* газа). Этот газ содержит водород и окись углерода в соотношениях, близких к стехиометрическому для реакции синтеза метанола. Остаточный, метан является нежелательной примесью, поэтому до поступления в отделение синтеза газ проходит и каталитическую конверсию.
При использовании в качестве сырья для получения исходного газа твердого топлива (кокса и полукокса) последнее подвергают с газификации водяным паром. Кроме кокса, газификации могут Е подвергаться антрацит, сланцы, бурые угли, мазут и нефть. Процессы газификации проводят
←предыдущая следующая→
1 2 3 4 5 6
|
|