1. Технологические свойства метанола Метанол (метиловый спирт) СН3 ОН представляет бесцветную легкоподвижную жидкость с температурой кипения 64,65°С, температурой кристаллизации -97,9°С и плотностью 0,792 т/м3 . Критическая температура метанола равна 239,65°С. Метанол смешивается во всех отношениях с водой, спиртами, бензолом, ацетоном и другими органическими растворителями, образуя с некоторыми из них азеотропные смеси. Не растворим в алифатических углеводородах. В водных растворах образует эвтектику, содержащую 93,3%(мол.) метанола. Хорошо растворяет многие газы, в том числе оксиды углерода, ацетилен, этилен и метан, вследствие чего используется в технике для абсорбции примесей из технологических газов. В твердом состоянии существует в двух кристаллических формах, переходящих одна в другую при -115,75°С. Пары сухого метанола образуют с воздухом взрывчатые смеси с пределами взрываемости: нижний 6,0% (об.) и верхний 34,7% (об.). Метанол токсичен, вызывает отравление через органы дыхания, кожу и при приеме внутрь, действуя на нервную и сосудистую системы. ПДК составляет 5 мг/м3 . Прием внутрь 5—10 мл приводит к тяжелому отравлению, доза 30 мл и более может быть смертельной.
Применение метанола и перспективы развития производства
Метанол — сырье для многих производств органического синтеза. Основное количество его расходуется на получение формальдегида. Он служит промежуточным продуктом в синтезе сложных эфиров органических и неорганических веществ (диметилтерефталата, метилметакрилата, диметилсульфата), пентаэритрита.Его применяют в качестве метилирующего средства для получения метиламинов и диметиланилина, карбофоса, хлорофоса и других продуктов. Метанол используют также в качестве растворителя и экстрагента, в энергетических целях как компонент моторных топлив и для синтеза метил-трет-бу-тилового эфира — высокооктановой добавки к топливу. В последнее время наметились новые перспективные направления использования метанола, такие как производство уксусной кислоты, очистка сточных вод, производство синтетического протеина, конверсия в углеводороды с целью получения топлива. В табл. 1 представлена структура потребления метанола по основным направлениям.
Структура потребления метанола, %
Таблица 1.
| Область применения | Беларусь и Россия | Западная Европа |
| Производство формальдегида | 34,6 | 42,4 |
| Производство СК | 12,6 | - |
| Производство диметилтерефталата | 1,8 | 4,3 |
| Производство уксусной кислоты | 2,0 | 6,0 |
| Компонент моторного топлива | 1,0 | 6,3 |
| Процессы метилирования | 4,7 | 10,7 |
| Прочие направления использования | 43,3 | 30,3 |
2. Сырьевые источники получения метанола
Возможно вы искали - Контрольная работа: Синтез нанокристаллических полупроводниковых частиц
Структура сырья в производстве метанола, %.
Таблица 2.
| Сырье | В мире | Беларусь и Россия |
| Природный газ | 73,8 | 70,7 |
| Нефть и нефтепродукты | 24,4 | 4,0 |
| Отходы других производств | - | 17,4 |
| Каменный уголь | 1,8 | 7,9 |
При современной тенденции роста цен на нефть и нефтепродукты перспективы имеет переработка каменного угля.
Так, например, по технологической схеме «Мобиль» осуществляется следующий цикл:
уголь → газификация → метанол → синтетический бензин .
Процесс протекает в две стадии: дегидратация метанола до диметилового эфира и, далее, до алкена:
Похожий материал - Курсовая работа: Синтез нитрата 1-окси-3-адамантанкарбоновой кислоты
2СН3 ОН → СН3 ОСН3 + Н2 О → СН2 =СН2 + 2Н2 О
и последующие превращения алкенов в парафины, циклопарафины и ароматические углеводороды. В качестве катализаторов используются синтетические цеолиты [2].
3. Многочисленные технологические схемы производства метанола включают три обязательных стадии:
—очистка синтез-газа от сернистых соединений, карбонилов железа и частиц компрессорного масла,
—собственно синтез,
Очень интересно - Курсовая работа: Синтез нитрата адмантана
—очистка и ректификация,метанола-сырца,
В остальном технологические схемы различаются аппаратурным оформлением и параметрами процесса. Все они могут быть разделены на три группы.
1. Синтез при высоком давлении проводится на цинк-хромовых катализаторах при температуре 370—420°С и давлении 20—35 МПа. В настоящее время этот процесс устарел и вытесняется синтезом при низком давлении.
2. Синтез при низком давлении проводится на цинк-медь-алюминиевых или цинк-медь-хромовых катализаторах при температуре 250—300°С и давлении 5—10 МПа. Использование в этом методе низкотемпературных катализаторов, активных при более низких давлениях, позволяет снизить энергозатраты на сжатие газа и уменьшить степень рециркуляции непрореагировавшего сырья, то есть увеличить степень его конверсии. Однако, в этом методе требуется особо тонкая очистка исходного газа от соединений, отравляющих катализатор.
3. Синтез в трехфазной системе «газ —жидкость —твердый катализатор», проводимый в суспензии из тонкодисперсного катализатора и инертной жидкости, через которую барботируется синтез-газ. Этот процесс отличается от первых двух, которые проводятся в двухфазной системе «газ - твердый катализатор». В трехфазной системе может бытъ обеспечено более благоприятное состояние равновесия системы, что позволяет повысить равновесную концентрацию метанола в реакционной смеси до 15% вместо 5% при использовании двухфазных систем, доведя степень конверсии оксида углерода (II) до 35% вместо 15% и еще более уменьшить рециркуляцию газа и энергозатраты.
Вам будет интересно - Курсовая работа: Синтез нитробензойной кислоты
Возросшая потребность в метаноле вызвала разработку новых перспективных методов его производства. Помимо описанного выше трехфазного синтеза к ним относятся:
· синтез метанола прямым окислением метана воздухом на цинк-никель-кадмиевом катализаторе, позволяющий использовать в качестве сырья природный газ непосредственно из скважин;
· совместное производство из синтез-газа метанола и спиртов С2 —С4 в виде так называемой «спиртовой композиции», используемой как добавка к моторному топливу;
· совместное производство метанола и аммиака на основе конвертированного газа по малоотходным энерготехнологическим схемам, обеспечивающим рациональное и комплексное использование сырья.
Несмотря на то, что доля метанола используемого на производство моторного топлива в настоящее время еще невелика (см. табл. 2), использование его для топливно-энергетических целей стало весьма перспективным. Это обусловлено возможностью получения метанола из любого углеродсодержащего сырья и неограниченными запасами его, что позволяет использовать метанол в качестве полупродукта в производстве синтетического моторного топлива.
Похожий материал - Курсовая работа: Синтез нитрокарбоновой кислоты адамантана
4. Реакция синтеза метанола из синтез-газа представляет гетерогенно-каталитическую обратимую экзотермическую реакцию, протекающую по уравнению:
, где ΔН1 =90,7 кДж (а)
Тепловой эффект реации возрастает с повышением температуры и давления и для условий синтеза составляет 110,8 кДж.
Параллельно основной протекают и побочные реакции: