Процессы гидрирования. Производство метилового спирта

Метиловый спирт (метанол) СН₃ОН – бесцветная жидкость, температура кипения 65⁰С, в воде растворяется в неограниченных количествах. Очень ядовит. Один его глоток уже может вызвать слепоту, а несколько большее количество – смерть. Первоначально его называли древесным спиртом, т.к его получали пиролизом древесины.

Метанол применяетсяв качестве растворителя, добавки к автомобильному топливу, в химической промышленности для производства уксусной кислоты, пластмасс, формальдегида, диметилтерефталата, ионообменных смол, метилтретбутилового эфира, этилена, протеинов (синтетических белков) и др. Поэтому метанол является крупнотоннажным продуктом и его производство наращивается быстрыми темпами.

Теоретические основы синтеза метанола

Метиловый спирт получают гидрированием оксида углерода

СО + 2Н₂ СН₃ОН

Реакция образования метанола идет с выделением тепла и уменьшением объема, поэтому ей благоприятствуют низкие температуры и высокие давления. Равновесные выходы метанола незначительны, поэтому процесс проводят с многократной циркуляцией исходной газовой смеси. Степень конверсии исходной газовой смеси (СО + 2Н₂) в метанол растет с увеличением давления и уменьшается с повышением температуры. Высокое давление уменьшает побочные реакции, приводящие к образованию метана, формальдегида, диметилового эфира и высших спиртов.

На промышленных установках степень конверсии газовой смеси в метанол за однократный проход через реактор составляет 5-20%.

Синтез метилового спирта – процесс каталитический. Катализаторы, обычно применяемые в промышленности, проявляют активность только при высоких температурах (300-400⁰С). Катализаторы должны обладать высокой активностью, селективностью, быть стабильными, иметь высокую механическую прочность. Катализатор должен максимально ускорять образование метанола и одновременно подавлять побочные реакции. В промышленности наибольшее распространение получили цинкхромовые катализаторы. Катализатор состава 8ZnO· Cr₂O₃· CrO₃ весьма стоек при высокой температуре, мало чувствителен к контактным ядам. Он легко регенерируется и имеет высокую селективность. В последнее время получили распространение низкотемпературные медьсодержащие катализаторы синтеза метанола, достаточно активные при низких температурах. Они также позволяют работать при более низких давлениях. Это медьцинкхромовые и медьцинкалюминиевые катализаторы. Медьсодержащие катализаторы более активны, чем цинкхромовые, но менее стойки к высоким температурам и контактным ядам. Отравление идет необратимо, поэтому исходную газовую смесь следует тщательно очищать. Кроме того, медьсодержащие катализаторы менее селективны.

Синтез метанола на цинкхромовом катализаторе проводят при t = 370-400⁰С и Р = 25-30МПа, а на медьсодержащем катализаторе – при t = 300⁰С и Р = 15 МПа. Процесс ведут при больших объемных скоростях подачи исходной