ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Синтез метанола и изобутилового масла из "Основы технологии органических веществ" Наиболее эффективный катализатор процесса синтеза метанола приготовляют нз 3 ч. ZnO и 1 ч. Сг.,0.5. Это—типичный смешанный катализатор, действие которого эффективнее суммарного действия отдельных компонентов. Срок службы такого катализатора составляет от 6 мес. до 1 года. Катализатор применяется в виде прессованных цилиндриков диаметром 2—14 мм, получаемых прессованием в таблетирующих прессах. Торцовые поверхности таких цилиндриков делают выпуклыми, для того чтобы при загрузке в контактную печь таблетки не укладывались друг на друга и не образовывали так называемых столбиков. Свежий катализатор восстанавливают в течение нескольких дней в реакторе, сначала при 380—400 и 225 ат, затем при медленном повышении температуры. В процессе синтеза активность катализатора постепенно уменьшается вследствие загрязнения его поверхности. [c.164] Присутствие железа направляет реакцию в сторону образования метана и углеводородов. [c.165] Равновесие ее зависит от давления. При термическом разложении пентакарбонила железа выделяется высокоактивное железо. Пентакарбонил железа, образующийся преимущественно в высших ступенях компрессора и на железных деталях теплообменников, затем распадается в катализаторном пространстве. Поэтому сжатый газ после компрессора пропускают через фильтр, запол ненный активированным углем. Образование пентакарбонила железа на более холодных поверхностях аппаратов можно предотвратить, применяя футеровку медью, к которой для придания ковкости добавляют 1,2—1,8% марганца. [c.166] В процессе конверсии происходит также частичное разложение сернистых соединений до сероводорода, который удаляют вместе с СО., путем промывки газа под давлением аммиачной водой (этот раствор используют дтя получения карбоната аммония) или про.мывкой газа растворами солей аминокислот (алкацидная промывка). [c.166] При длительном пребывании продуктов реакции в реакторе. могут протекать побочные реакции (например, усиленное образование диметилового эф 1ра). Поэтому на заводских установка.х нельзя завершить конверсию синтез-газа при однократном пропускании его над катализатором. Кро.ме того, в этом случае выделяется очень много тепла. Поэтому, основываясь на опыте производства синтетического аммиака, применяют рециркуляцию газа, используя каждый раз только часть его и добавляя к нему свежий газ. [c.166] При снижении скорости газового потока в аппарате происходит значительная дегидратация, т. е. образование диметилового эфира. [c.167] После удаления двуокиси углерода и сероводорода промывкой под давлением конвертированный газ (отношение СО Нг=1 г) компримнруется далее до давления 200—700 ат, в зависимостн от применяемого режима, и подается под давлением через маслоуловитель в сосуд, заполненный активированным углем в виде цилиндриков размером 4—5 мм- Уголь адсорбирует пентакарбонил железа, мешающий нормальному ходу процесса. Из этого сосуда газ возможно более коротким путем подается через теплообменник в реактор. В теплообменнике газ, направляемый в реактор, нагревается горячим газом, выходящим из реактора, до температуры, возможно более близкой к температуре реакции. Оптимальная температура процесса находится в интервале от 350 до 390°. Если газ не нагрелся до требуемой температуры, можно дополнительно нагреть его в специальном подогревателе. Дополнительный подогрев газа необходим, например, в тех случаях, когда вследствие снижения активности катализатора в реакторе выделяется недостаточное количество тепла. В контактном аппарате реакция протекает на катализаторе, размещенном слоями на полках аппарата. Устройство его аналогично устройству реактора, изображенного на рис. 29 (стр. 100). Сначала применялись реакторы такой же конструкции, как в синтезе аммиака впоследствии для синтеза метанола были разработаны реакторы специальной конструкции. [c.167] Для подогрева газа применяются теплообменники с вмонтированными электрическими и-образными подогревателями или обычные трубчатые тепло-1КН (такие, как при гидрогенизации угля и смолы). В последнем случае электроподогреватель вмонтирован непосредственно в реактор. Газ, поступаю- .чий из теплообменника, движется вверх по центральной трубе реактора, в 1(ерх 1ей части которой установлен электроподогреватель. Здесь поток газа поворачивает и проходит через кольцевое пространство, в котором находится катализатор. Кольцевое пространство отделено изоляционной массой от корпуса аппарата высокого давления. Катализатор находится на решетках, расположенных в несколько этажей, Наблюдение за температурой ведется при помощи погруженных термоэлементов. На расстоянии I—2 м друг от друга находятся кольцевые трубы для ввода холодного газа, подаваемого в пространство между слоями катализатора для охлаждения. После охлаждения в теплообменнике продукты реакции поступают в конечный холодильник высокого давления, состоящий из пакетов труб. Разделение жидких и газообразных продуктов производится в сепараторе. Часть газа снова возвращается циркуляционным насосом в процесс. [c.167] При перегонке метанола к нему добавляют 30—40% воды . Из верхней части колонны отбирают первую фракцию, содержащую углеводороды. Фракционирование ведут в колонне с 60— 70 тарелками. Кубовый остаток перед дальнейшей его перегонкой обрабатывают примерно 1%-ным раствором перманганата дс полного обесцвечивания. Затем кубовый остаток перегоняют, отбирая небольшое количество первой фракции из верхней части колонны. Чистый метанол отбирают с тарелок, расположенных несколько ниже верха колонны, высшие спирты (получаются в сравнительно ничтожном количестве) отводят с одной из нижних тарелок. Выход метанола при перегонке—около 90%. [c.168] Высшие спирты получаются при то м же давлении, но прн температуре на 30—40 выше, чем в процессе синтеза метанола, на подщелоченном ZnO—Сг.Юз-катализаторе. В газе должно содержаться немного больше СО. Скорость газового потока следует поддерживать приблизительно в три раза меньшей, чем в процессе получения метанола. Поэтому при работе с таким же катализатором, как для синтеза метилового спирта, требуется в три раза меньшая площадь теплообмена, поскольку в системе циркулирует соответственно меньшее количество газа. Аппаратура применяется та же, что при синтезе. метанола, но из продуктов реакции необходимо выделять метанол, который снова вводят в процесс. При инжектировании пропанола выход изобутилового масла тоже увеличивается отсюда следует, что низкомолекулярные продукты получаются на первой стадии процесса. Выход высокомолекулярных продуктов возрастает с увеличением щелочности катализатора, повышением телшературы и замедлением скорости потока. Однако существуют известные пределы использования таких приемов, так как в случае превышения этих пределов получается много нежелательных продуктов, не поддающихся отделенно. [c.168] Переработка изобутилового масла ограничивается выделением определенных фракций. Наряду со спиртами нормального строения, в этих фракциях содержатся главным образом изосоединения, так как термодинамика процесса благоприятствует образованию изосоединений, а не соединений нормального строения с тем же числом атомов углерода. Для разделения и очистки изобутилового масла комбинируют различные трудно осуществляемые процессы перегонки (некоторые нз них ведут с добавлением воды для образования азеотропных смесей и последующего гидрирования. [c.169] В результате развития процесса синтеза метанола он стал одним из самых дешевых растворителей и промежуточных продуктов. Вследствие дешевизны и разнообразного применения метилового спирта он был назван органической водой . Наряду с использованием в качестве растворителя при получении сложных эфиров и в качестве средства, предотвращающего замерзание, большая часть вырабатываемого метанола при.меняется в производстве формальдегида. В 1928 г. производство метанола в Германии достигло 18 ООО т в год. В 1937 г. выпуск его превысил 100 ООО т. Наивысшего уровня производство метанола достигло в 1943 г., когда его было изготовлено 239 ООО т. В США производство метанола возросло с 22 900 т (1930 г.) до 196 ООО т 1943 г.) и в 1947 г. достигло 247 ООО т, причем цены на метанол за этот период снизились вдвое. [c.169] Эти эфиры являются ценными веществами, используемыми в качестве д спергаторов и эмульгаторов (например, игепали, перали). [c.170] Даже незначительная примесь пентакарбонила железа может вызвать отравление применяемого катализатора. [c.170] Газовая смесь, содержащая азот, пары воды, СН.,0 и СН3ОН, зводится непосредственно в колонну 5, из куба которой выходит 40%-ный формальдегиде примесью 12—14% метанола (формалин). Из верхней части колонны отгоняется метанол, возвращаемый в процесс. [c.171] Отходящий газ, в основном азот, очищается в скруббере от метанола. [c.171] Водный метанол повторно перегоняется в колонне. 9 для по- чения ЮО ь-ного метанола. [c.171] Вернуться к основной статье