甲醇合成原理及其影响因素

第22卷第3期化工时刊Vol.22,No.32008 年3月Chemical Industry TimesMar .3.2008甲醇合成原理及其影响因素徐向军彭娟祈伟宏*聂英龙(银川大学石油化工系,宁夏银川750105;*银川大学商学院,宁夏银川750105)摘要目前国内外生产甲醇的方法比较多,合成工艺流程虽然不同,但是许多基本步骤是具有相同的地方。用一氧化碳和氢气制备甲醇的反应,是一一个体积臧小放热、并且在催化剂催化下的可逆反应。该反应要受到许多因素的影响,例如:温度、压力、空速、氢碳比惰性气体以及催化剂。关键词甲醇合成原理影响因素工艺流程The Theory and Interfered Factors of Synthesis of MethanolXu Xiangjun Peng Juan Qi Weihong"Nie Yinglong(The school of ptroleum and engineering of Yinchuan university ,Ningxia Yinchuan 750105;* the business school of Yinchuan university ,Ningxia Yinchuan 750105)Abstract At present there were many domestic and foreign synthetic methods of methanol. Many basic steps weresame although their synthesis procedures were different. The reaction of synthesis of methanol by carbon monoxide and hydro-gen was volume reducing, exothermic, catalyzed and reversible. And this reaction was interfered by many factors such 8temperature, pressurem, airspeed, inert gas and catalyst.Keywords methanol theory of synthesis interfered factors synthesis procedure甲醇是最简单的醇,相对分子质量为32.04。在甲醇合成方法简介通常条件下,甲醇是无色、无味、易流动,易挥发的可燃性液体,并且带有类似乙醇的气味。甲醇易溶于1.1木材蒸馏提取法水、乙醇、乙酸乙酯,但在脂肪族烃类中的溶解度较在1924年以前，甲醇差不多全部是用木材或其小。易吸收水(气),二氧化碳和某些其它物质,因此，废料的分解蒸馏来生产的。木材蒸馏提取的甲醇中只用特殊方法才能制得完全无水甲醇。含有丙酮和其它杂质,因此从甲醇中除去这些杂质是甲醇是一种重要的有机化工原料，主要用于生产非常困难的,并且甲醇的产率也是很低的1]。甲醛,消耗量要占到甲醇总产量的1/2,甲醛则是生1.2氯甲烷的水解法产各种合成树脂不可少的原料。用甲醇作甲基化试氯甲烷的水解法也可以生产甲醇,反应的方程式剂可生产丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基为:CH2Cl+Na0H→CHg0H+NaCl。但因水解法价格苯胺、甲烷氯化物等;甲醇羰基化可生产醋酸、醋酐、昂贵,没有得到工业的发展。甲酸甲酯等重要有机合成中间体,它们是制造各种染1.3甲烷部分氧化法.料、药品、农药、炸药、香料、喷漆的原料,目前用甲醇甲烷部分氧化法可以生产甲醇,这种制备甲醇的合成乙二醇乙醛、乙醇也日益受到重视。方法工艺流程简单,建设投资节省,但是其氧化过程不易控制，常因深度氧化生成碳的氧化物和水,而使原料受到很大的损失。因此甲烷部分氧化法制取甲收稿日期:2008-01-24作者简介:徐向军(1975-),男,硕士,助教,从事药物分离和药物合成的研究工作E - mi:uj642124 @ ohu. com徐向军等甲醇合成原理及其影响因素2008. Vol.22 ,No.3化工时刊醇的方法仍未实现工业化。分离器后是适当的。1.4 CO、CO2加压催化氢化法2.2 甲醇合成原理目前工业上几乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加.一氧化碳加氢可发生许多复杂的化学反应。在压催化氢化法合成甲醇。典型的流程包括原料气的用一氧化碳和氢气反应制取甲醇,发生的主要反应制造、原料气的净化、甲醇合成粗甲醇精馏等工序。有:CO+ 2H2 -CHg0H2甲醇合成原理当反应物中有二氧化碳存在时,二氧化碳按下列2.1 甲醇合成工艺流程反应生成甲醇:甲醇合成方法虽然较多,合成流程虽然不同,但C02+ H2-C0+ H20是许多基本步骤是具有相同的地方。如图1是一般CO+ 2H2 =CHg0H最基本的流程示意图。两步反应的总反应方程式为:↑排放气CO + 3H2 =CH20H+ H20发生的副反应又可以分为平行副反应和连串副反应。Q中Q平行副反应为:CO+ 3H2一CH + H20粗CH.0H新鲜气2CO+ 2H -CH4 + CO21:新鲜气压缩机构2:热交换器 3:甲 醇合成塔4C0+ 8H2 -C,H20H + 3H204:水冷凝器5:甲醇分离器 6:循环机2C0 + 4H2一CHgOCH + H20图1甲醇合 成工艺流程图当有金属铁、钴、镍等存在时,还可能发生生成碳其工艺流程是:新鲜气由压缩机压缩到所需要的的反应。合成压力,与从循环机来的循环气体混和后分为两2C0=CO2 +C股,一股为主线进人热交换器,将混和气预热到催化发生的连串副反应为:剂的活性温度,进入合成塔;另一股副线不经过热交2CH0H -CH2OCH + H20换器而直接进人合成塔以调节催化剂层的温度。经CHgOH + nCO+ 2nH2 -C,H2x+ ICH20H+ nH2O反应后的高温气体进人热交换器与冷原料气换热后,CH0H+ nC0+2(n- 1)H2=进一步在水冷却器中冷凝,然后在分离器中分离出液C,Hn+1COOH+(n- I)H20态甲醇,送到精馏部分提纯制备精甲醇。为控制循环这些副反应的产物还可以进一步发生脱水、缩气中惰性气体的含量,分离出水和甲醇后的气体小部合、酰化或酮化等反应,生成烯烃、酯类、酮类等副产分放空(或回收到制气工段) ,大部分进入循环机增压物。当催化剂中含有碱类化合物时,这些化合物的生后返回系统,重新利用未反应的气体。新鲜气补入的成更快。副产物不仅消耗原料,而且影响甲醇的质量位置,最有利的是在合成塔的进口处,而不宜在合成和催化剂的寿命。特别是生成甲烷的反应为一个强塔的出口或甲醇分离器之前,以免甲醇分压降低,或放热反应,不利于反应温度的操作控制，而且生成的少甲醇的收率。采用循环流程的一个必要结果是惰甲烷不能随着产品冷凝,甲烷在循环系统中循环,更性气体在系统中的积累,CO、CO2和H2 因生成不利于主反应的化学平衡和反应速率[2]。CH20H而在分离器中排出。惰性气体除少量溶解在从合成气(CO、CO2和H2)为原料合成甲醇的主液体甲醇中外,多数留在系统中,将影响甲醇合成速要方程式:率,为此应该在系统中设有放空管线,但放空时,为避CO+ 2H2一CHgOH 0 H98r= - 90.8 kJ/mol免损失有效气体(CO、CO2和H2)成分损失,放空位置CO2 + 3H2一CHgOH+ H20应该选择循环中惰性气体浓度最大的地方,设在甲醇△H298e= - 49.6 kJ/mol一63一化工时刊2008. Vol.22,No.3论文综述