Химические реакции синтеза метанола

Решение. Синтез метанола из синтез-газа (смесь СО и Нг) по физико-химическим основам процесса и технологическому оформлению аналогичен синтезу аммиака. Так же как и азотоводородную смесь синтез-газ получают конверсией генераторного или природного газа. Условия реакции синтеза метанола, как и синтеза аммиака, требуют высокой энергии активации, она идет с уменьшением объема, обратима, экзотермична и процесс ведут при высоких давлениях и температурах в присутствии активного катализатора. Выход конечного продукта невелик не только вследствие приближения к равновесию, но и благодаря побочным реакциям. Процесс ведут по непрерывной циклической схеме. [c.56]

До конца 20-х годов в химической термодинамике наибольшее внимание исследователи уделяли изучению фазовых переходов и свойств растворов, а в отношении же химических реакций ограничивались преимущественно определениями их тепловых эффектов. В известной степени это объясняется тем, что именно указанные направления химической термодинамики стали первыми удовлетворять потребности производства. Практическое же использование методов термодинамики химических реакций для решения крупных промышленных проблем долгое время отставало от ее возможностей. Правда, еще в 70—80-х годах методы химической термодинамики были успешно применены для исследования доменного процесса. К 1914 году на основе термодинамического исследования Габер определил условия, необходимые для осуществления синтеза аммиака из азота и водорода, что привело в конечном результате к возможности промышленного получения в больших количествах аммиака, азотной кислоты, азотных удобрений, взрывчатых веществ и порохов из дешевых и широко доступных исходных материалов. В 20-х годах, лишь после того, как термодинамическое исследование реакции синтеза метанола из Н2 и СО дало возможность определить условия, при которых положение равновесия благоприятно для этого, синтеза, наконец была решена проблема создания производства метанола из дешевого сырья. Полученные результаты показали также, что проводившиеся ранее поиски более активных катализаторов не были успешными не из-за их малой активности, а вследствие недостаточно благоприятного положения равновесия в условиях, в которых пытались осуществить эту реакцию. Известны и другие примеры успешного применения методов термодинамики химических реакций для решения промышленных задач. Однако только с конца 20-х годов плодотворность применения этих методов исследования начинает получать все более широкое признание. [c.19]

Термодинамика химических реакций получила быстрое развитие в особенности после того, как на ее основе был решен ряд важнейших промышленных проблем синтез аммиака, синтез метанола, совершенствование основных металлургических процессов, позднее — создание ряда нефтехимических производств, новых отраслей металлургии, новых видов горючего и другие. На основе термодинамических методов был решен и ряд теоретических проблем химии, в частности относящихся к химии высоких температур. [c.6]

А. ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА [c.211]

Химическая реакция синтез-газ при температуре около 370°С и давлении до 200 ат восстанавливается каталитически (в качестве катализаторов используют оксиды цинка и хрома) до метанола [c.257]

Реакцию синтеза метанола можно описать следующими стадиями диффузия исходных веществ (оксиды углерода, водород) к поверхности катализатора, хемосорбция этих веществ на поверхности катализатора с образованием активированных комплексов, химическое взаимодействие хемосорбированных активированных комплексов с образованием метанола, удаление (десорбция) образовавшегося метанола с поверхности катализатора. Скорость химического превращения будет определяться скоростью наиболее медленной (лимитирующей) стадии. [c.61]

Пример 8. Вычислить, пользуясь приближенным методом Нернста, консганту равновесия реакции синтеза метанола при 250° С и 1 атм. Ш (принимается постоянным и равным значению при 25° С) = — 22 000 (приближенно). С (химическая постоянная) для Нг=1,6, для СНзОН = 3,5 и для СО = 3,5< ). 1л = —2, ЕлС=3.5 3,5 —2X1.6 = —3.2. [c.581]

За последние годы в химической технологии все шире используются реакции на катализаторах в псевдоожиженном слое. Использование катализаторов в псевдожидком состоянии может иметь место и для процессов, протекающих под высоким давлением, в том числе для синтеза метанола, изобутанола и других спиртов. Однако в этом случае требуется значительно увеличить скорость газа, что может сказаться на течении реакции. Настоящая работа и была посвящена выяснению, как влияет повышение объемных скоростей газа на течение реакции синтеза метанола в присутствии цинкхромовых катализаторов. [c.77]

Собственно говоря, любая радиационно-химическая реакция, любой радиолитический процесс являются в то же время реакциями синтеза. Даже при радиолитическом разложении таких простейших неорганических и органических соединений, как вода и метанол, образуются более сложные соединения — перекись водорода и этиленгликоль. [c.237]

В т. 2 рассматриваются реакции дегидрирования, каталитическое производство бензина и дизельного топлива, синтез метанола и др. Авторы — ведущие специалисты химических и нефтехимических фирм США, ФРГ и других стран. [c.4]

Катализаторы могут ускорять химические реакции в сотни тысяч и в миллионы раз. Благодаря их применению стало возможным проводить при не очень высоких температурах такие экзотермические реакции, которые без катализаторов были просто невозможны из-за того, что реакция могла бы начаться с заметной скоростью лишь при очень высоких температурах, соответствующих полному сдвигу равновесия в сторону исходных веществ, т. е. практически к нулевому выходу продукта. К реакциям такого типа, промышленное осуществление которых было бы невозможно без катализаторов, относятся, в частности, окисление сернистого ангидрида, синтезы аммиака, метанола, этанола в паровой фазе и многие другие важнейшие промышленные процессы. [c.8]

В данной работе сформулированы основные принципы моделирования циклических режимов в сложных реакторных системах. Целесообразность их применения демонстрируется на примере гетерогенного реактора низкотемпературного синтеза метанола. Модель базируется на серии допущений, которые определяют гидродинамическую обстановку в аппарате, постадийный механизм экзотермической реакции образования целевого продукта, адиабатичносгь условий проведения процесса, незначительность изменения активности катализатора, нулевой порядок реакции химического превращения, сложный состав объема катализатора. [c.64]

Газовые реакции на твердом катализаторе распространены в химической промышленности. В частности, производство азотных удобрений было бы невозможным без каталитических реакций конверсии метана и моноксида углерода, синтеза аммиака и окисления его до моноксида азота. Серную кислоту, необходимую для производства фосфорных удобрений, в настоящее время получают почти исключительно контактным способом, основанным на каталитическом окислении сернистого ангидрида в серный. Примеры таких процессов в нефтехимических и органических производствах — каталитический крекинг и риформинг нефтепродуктов, а также синтез метанола и других спиртов и углеводородов. Реакторы для таких процессов обычно называют контактными аппаратами или колоннами синтеза. [c.285]

Существенный аспект топливно-энергетической проблемы — это повыщение эффективности использования топливных ресурсов, в частности возможно более полное использование всех видов энергии. Известно, что химическая промышленность и смежные с ней отрасли являются крупнейшими потребителями тепловой и электрической энергии. В последние годы особенно большое внимание уделялось снижению всех видов энергозатрат в химико-технологических процессах — прежде всего уменьшению теплопотерь и наиболее полному использованию реакционной теплоты. Одним из путей повышения энергетической эффективности химико-технологических процессов служит химическая энерготехнология, т. е. организация крупномасштабных химико-технологических процессов с максимальным использованием энергии (прежде всего теплоты) химических реакций. В энерготехнологических схемах энергетические установки — котлы-утилизаторы, газовые и паровые турбины составляют единую систему с химико-технологическими установками химические и энергетические стадии процесса взаимосвязаны и взаимообусловлены. Химические реакторы одновременно выполняют функции энергетических устройств, например вырабатывают пар заданных параметров. Энерготехнологические системы реализуются прежде всего на базе агрегатов большой мощности — крупнотоннажных установок синтеза аммиака, синтеза метанола, производства серной кислоты, азотной кислоты, получения карбамида, аммиачной селитры и т. д. [c.37]

Независимо от намечаемого использования водорода, будет ли это прямое восстановление железных руд, синтез аммиака, метанола, гидрирование нефтяных фракций или производство топлив высокой теплотворности, для решения вопроса об экономике процесса необходимо предварительно выбрать оптимальный способ получения водорода. В будущем значительные усилия должны быть затрачены на разработку еще более дешевых источников получения этого ценного сырья. Для этого потребуется детальный анализ возможных методов разделения газовых смесей как абсорбция, адсорбция, диффузия, ректификация, связывание в виде комплексных соединений или при помощи химических реакций. [c.168]

Синтез метанола—сложный гетерогенно-каталитический процесс, сопровождающийся образованием побочных продуктов по последовательным и параллельным стадиям реакций. Под воздействием примесей в исходном газе (соединений железа, серы, хлора) и состава реакционной среды катализатор со временем меняет химический состав и стимулирует развитие качественно новых процессов. Эти изменения не учитываются ни одним из известных кинетических уравнений и, по-видимому, ими обусловлены различия во взглядах на механизм синтеза метанола и в выборе лимитирующих стадий процесса. [c.71]

Синтез-газ, полученный из природного газа, направляют на доохлаждение с целью конденсации воды. Далее синтез-газ дол<и-мается в турбокомпрессоре 12 до 5—5,5 МПа, смешивается с циркуляционным газом н через теплообменник 6, обогреваемый горячим реакционным газом, поступает в два параллельно работающих реактора синтеза метанола 7. Реакторы трубчатого типа охлаждаются циркулирующей в межтрубном пространстве водой. Пар направляется в паросборник 8, куда подается и химически очищенная вода. Конденсат из паросборника вновь поступает в реакторы 7, а водяной пар высокого давления направляется на перегрев и используется в турбинах. Продукты реакции направляются через теплообменник 6, где отдают свое тепло синтез-газу, в конденсатор-холодильник 9 и в газосепаратор 10 для отделения метанола от циркуляционного газа. Последний поступает на прием циркуляционного компрессора 11 вновь направляется в систему синтеза. Часть газа отдувают для удаления поступающих в систему инертных примесей (главным образом метана и азота). Ме-танол-сырец из газосепаратора 10 направляется на ректификацию. [c.337]

Разработанный процесс предназначается в основном для производства метанола для энергетических целей с использованием синтез-газа, полученного газификацией угля. Соответственно, отношение водорода к оксиду углерода в получаемом синтез-газе меньше стехиометрического. Используемая жидкая фаза должна быть стабильной в условиях синтеза — не изменять химического состава и не участвовать в химических взаимодействиях с исходными компонентами и продуктами реакции при повышенных температурах и давлениях. В качестве жидкой фазы можно использовать парафины, циклопарафины, ароматические углеводороды, минеральные масла. Наиболее предпочтительными являются парафины и циклопарафины, обладающие ограниченной смешиваемостью с метанолом. Концентрирование метанола в жидкой фазе замедляет реакцию его образования. Жидкие углеводороды перед использованием в процессе синтеза метанола должны быть обязательно очищены от соединений серы. [c.194]

Катализ, избирательно ускоряющий химические реакции, играет большую роль в химии, химической промышленности и биохимии. Катализ является тонким методом синтеза, позволяющим изменять одни части молекул, не затрагивая других, поэтому он широко применяется в лабораториях. Около 80% тяжелой химической промышленности основано на катализе. В неорганической технологии сюда относятся производство серной кислоты, аммиака, азотной кислоты в органической технологии — каталитический крекинг, производство синтетического каучука, многих видов пластмасс и искусственных смол, метанола и ряда других растворителей, этилового спирта (как из этилена, так и из древесины), синтетического бензина, различных специальных видов моторного топлива л многие другие процессы химической и нефтехимической промышленности. В живом организме почти все реакции являются, ферментативными, т. е. каталитическими. [c.5]

Теоретически в установках с фракционной рециркуляцией использование сырья должно быть полным, т. е. все свежее сырье, поступающее на установку, должно подвергаться химическому превращению. В действительности, этого достигнуть не удается, особенно когда сырье и рециркулят — газообразные смеси. Дело в том, что сырье, поступающее в установку, не абсолютно чистое и содержит инертные примеси кроме того, некоторое количество инертных примесей образуется в самом процессе вследствие побочных реакций. Так, например, при синтезе метанола из окиси углерода и водорода вместе с газом синтеза вносится некоторое количество азота и углекислоты, и в процессе реакции образуется немного метана. Эти инертные примеси не расходуются на реакцию и накапливаются в циркуляционном газе. Постепенно концентрация их повышается настолько, что это начинает заметно отражаться на скорости образования полезного продукта. Для снижения концентрации инертных газов часть циркуляционного газа периодически или непрерывно удаляют из системы и заменяют свежим газом. [c.33]

Теоретически на установках с фракционной рециркуляцией сырье должно полностью использоваться, т. е. все свежее сырье, поступающее на установку, должно подвергаться химическому превращению. В действительности этого достигнуть не удается, особенно когда сырье и рециркулят — газообразные смеси. Дело в том, что сырье, поступающее в установку, содержит инертные примеси кроме того, некоторое количество инертных примесей образуется в самом процессе при побочных реакциях. Например, при синтезе метанола из окиси углерода и водорода вместе с синтез-газом вносится некоторое количество азота и углекислоты, и в процессе реакции образуется немного метана. Эти инертные примеси не расходуются на реакцию и накапливаются в цирку- [c.38]

Исследуя влияние давления на скорость реакции, нужно помнить о том, что стехиометрические уравнения большинства химических реакций не отражают их механизма и в действительности превращение проходит как несколько следующих одна за другой простых реакций разного порядка. В качестве примера можно использовать реакцию синтеза метанола СО + 2Нг = СН3ОН, которая протекает не как реакция третьего порядка, а, вероятно, как две последовательные реакции второго порядка. Поскольку влияние давления на скорость реакции меньше в случае реакций более низкого порядка, теоретическое предвидение такого влияния не может быть основано на стехиометрическом уравнении реакции. Если механизм процесса неизвестен, то обязательно нужно определить порядок кинетического уравнения экспериментальным путем. [c.235]

Каталитические явления очень широко распространены в природных процессах, в частности, в процессах, происходящих в растительных или животных организмах и в организме человека. Катализ широко используется в промышленности. В особенности широкое распространение получили реакции, в которых катализаторами являются вещества в твердом состоянии. Большая часть продукции, вырабатываемой химической промышленностью и смежными с ней отраслями, получается на основе использования каталитических форм проведения реакций. Сюда относятся процессы окисления двуокиси серы в трех-окись или непосредственное получение серной кислоты при окислении двуокиси серы в смеси с водяным паром, синтез аммиака и окисление его в окись азота, синтез метанола, некоторые методы получения жидкого моторного топлива на основе минеральных углей, процессы гидрогенизации растительных масел и др. [c.164]

Метиловый спирт — один из важных продуктов химической промышленности, широко применяемый в качестве растворителя п полупродукта при получении многих органических соединений. Основные пути промышленного использования метанола приведены на схеме 6. Особенно большие количества метанола расходуются для получения формальдегида и в реакциях метилирования. Метанол один из исходных продуктов в синтезе метионина — важной аминокислоты (стр. 180), применяемой для стимулирования роста птицы. [c.99]

Повышение давления сдвигает равновесие данной реакции вправо в соответствии с принципом Ле Шателье. Синтез метанола из СО и Нг — одно из важнейших химических производств. [c.359]

Выберите оптимальные условия синтеза метанола, укажите принципы устройства колонны синтеза, нарисуйте схему технологического процесса и эскиз колонны. Воспользуйтесь при выполнении этого задания физико-химическими данными о процессе, закономерностями управления реакциями данного класса и сведениями о том, [c.257]

Пример 10. Г азовую смесь, содержащую 25 /о СО, 550/о Нз и 20 /о инертного газа (мольные проценты), следует использовать для синтеза метанола. Какова степень превращения окиси углерода при давлении в 300 ат ч и температуре 350° С, если газы, покидая контактный аппарат, находятся в химическом равновесии по отношению к реакции [c.583]

Переходные металлы способны катализировать многие химические реакции, такие практически важные, как превращения углеводородов, синтезы на основе СО, восстановление нитросоединений, окисление этилена и метанола, синтез и окисление аммиака и ряд других. Даже наиболее простые реакции, протекающие на металлах, включают несколько последовательно-параллельных стадий. Основным реакциям сопутствуют процессы, приводящие к образованию побочных продуктов. На соотношение скоростей отдельных стадий существенное влияние оказывают как химическая природа металла, так и структура его поверхности, зависящая в свою очередь от способа приготовления и последующих обработок катализатора. [c.24]

Генераторные газы, перерабатываемые как химическое сырье, должны содержать минимальное количество окислителя (СО2) и балласта (азот), поэтому предпочтительным процессом является газификация под давлением на парокислородном дутье. Для осуществления разных химических реакций необходимы смеси СО с Нг с различным содержанием компонентов. Например, для синтеза метанола или алифатических углеводородов применяют газ с соотношением СО Н2=1 2, при получении альдегидов реакцией гидроформилирования (оксосинтез) используют синтез-газ состава СО Н2=1 1, для синтеза метана соотношение СО Нг должно составлять 1 3. [c.44]

На базе этих первичных продуктов химической переработки природного горючего газа в настоящее время созданы важнейшие производства. Аммиак производят в нашей стране из природного газа. Из оксида углерода СО и водорода синтезируют метанол — сырье для получения формальдегида, а следовательнв, феноло-форм-альдегидных полимеров и полиформальдегида. Развивается производство альдегидов и спиртов на основе реакций СО и водорода с олефинами (оксосинтез). Цианистый водород-—исходное вещество для получения акрилонитрила и других полупродуктов для синтетических каучуков, пластических масс и синтетических волокон. Доля химической переработки в потреблении природного газа растет. Особенно много из природного газа производят водорода (для синтеза аммиака, гидроочистки нефти и нефтепродуктов, для гидрокрекинга и синтеза метанола). [c.237]

В реакции синтеза метанола на цинк-хромовых катализаторах рассматривается механизм процесса, учитывающий установление адсорбционно-химического равновесия меиаду адсорбированным водородом, окисью углерода и метанолом [439] [c.236]

К наиболее распространенным промышленным катализаторам относятся Р1, Рс1, КЬ, Ре, N1, СиО, КиОг УгО , N 0, РегОз, ZnO, 8Юг, СггОз, АЬОз, А1С1з, А гО, 0з, алюмосиликаты. Их используют при получении аммиака, азотной и серной кислот, метанола, водорода, хлора, этилена и других продуктов химической промышленности, при крекинге углеводородов, получении маргарина. Дальнейшее расширение каталитических процессов и улучшение катализаторов обеспечит экономию энергии и сырья. Например, применение нового катализатора в реакции синтеза метанола позволило снизить давление в 10 раз, а температуру с 350 до 270°С. Уже сейчас катализ используется в решении экологических задач, например, при очистке [c.200]

Во-вторых, он положил начало промышленным химическим процессам с применением высоких давлений, которые оказались единственным фактором реализации или доведения до максимально возможных выходов мнопих химических реакций, сопровождающихся уменьшением числа молей продуктов по отношению к числу молей реагента. Такими реакциями, как было выяснено в 1913— 1938 гг., в частности, являются синтез метанола из оксида углерода и водорода, синтезы высших спиртов и синтола по Фишеру— Тропшу, твердых парафинов по Пихлеру и т. д. [c.146]

На этой реакции основан важный путь химического использования дтетаиа, так как получаемая смесь газов применяется для промытленпого синтеза метанола СНдОН и служит источником водорода, налрнмер, в производстве аммиака. [c.70]

Томас и Портальский [1486] применили для нахождения оптимальных условий синтеза метанола термодинамический метод и определили влияние давления и температуры на энтальпию и химическое равновесие реакции (VII.10). Из уравнения состояния, записанного в виде [c.201]

В этой отрасли промышленности катализ стал самым могучим средством ускорения химических реакций или избирательного их протекания. Производство серной кислоты контактным окислением сернистого газа, получение азотоводородной смеси каталитической конверсией метана и окиси углерода и синтез аммиака основаны на использовании сложных по составу и действию катализаторов высокой активности. Без катализаторов селективного действия невозможно было бы осуществить производство азотной кислоты контактным окислением аммиака, синтез метилового спирта, получение формальдегида контактным окислением метанола и углеводородных газов и другие важные в химической индустрии процессы. [c.57]

Современные энерготехнологические схемы создаются для агрегатов производительностью 1350-1500 т/сут аммиака (или эквивалентных количеств метанола, технического водорода). Для современных агрегатов синтеза характерно сочетание большого технологического и энергетического оборудования, разнообразие протекаюиц1х в нем химических реакций, тепло- и массообменных процессов и процессов преобразования энергии. В то же время они представляют собой единое целое. [c.40]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология