Синтез метанола на медьсодержащих катализаторах

В последнее время в связи с совершенствованием методов очистки газа и развитием техники используют цинк-(медь-алюминиевые и цинк-медные катализаторы 112, 113]. Известно, что катализаторы на медной основе повышают скорость образования метанола из синтез-газа, но быстро становятся инертными из-за наличия в синтез-газе примесей серы. Использование медьсодержащих катализаторов позволяет синтезировать метанол при пониженных температуре и давлении. Схема синтеза метанола представлена на рис. IX-2. Синтез-газ сжимается компрессором 1, проходит через масляный фильтр и поступает в теплообменник 2. После теплообменника синтез-газ пропускают через каталитический реактор 3. [c.261]

Расчеты проводились на основе двухфазной модели, учитывающей внешний тепло- и массообмен между наружной поверхностью зерна катализатора и потоком реакционной смесп, а также продольный перенос тепла по скелету катализатора. Константы скорости реакций синтеза метанола А , и конверсии СО Ага выбирались близкими для медьсодержащего катализатора фирмы ТС1 к у (240°С) = = 1,2 моль/(м с атм), А 2(240°С) = 9 моль/(м с атм). Энергии активации для обеих реакций выбирались одинаковыми Еу = Е = = 71,5 кДж/моль. Константы скоростей реакций в расчетах варь-провались. [c.218]

Используемые в настоящее время в промышленности катализаторы синтеза метанола подразделяют на высокотемпературные (цинк-хромовые, цинк-хромовые с добавкой соединений меди) и низкотемпературные (цинк-медь-алюминиевые, цинк-хром-медные и другие медьсодержащие контакты). Их производство включает две основные стадии приготовление контактной массы и восстановление ее до активного состояния. [c.52]

Температура и давление, при которых протекает процесс образования метанола, зависят от типа используемого катализатора, состава синтез-газа. Главным источником синтез-таза является конверсия природного газа. Состав конвертируемого газа должен характеризоваться определенным соотношением компонентов (Н2+СО2) (СО+СО2). Для синтеза метанола в промышленных условиях это соотношение должно находиться в пределах 2,15—2,25. Катализаторы для синтеза метанола подразделяются на две группы цинкхромовые и медьсодержащие. Синтез на цинкхромовом катализаторе ведется при температуре 350—400 С и давлении 3-10 Па. Крайне важен контроль за параметрами процесса, чтобы подавить побочные реакции. [c.261]

Процесс проводится на медьсодержащих оксидных катализаторах, главным образом на основе оксидов меди, цинка, алюминия и хрома, при давлении 4—10 МПа и температуре 230— 260 °С. Преимущество этого процесса заключается в более высоких активности и селективности катализаторов. Получаемый метанол содержит меньше примесей, что позволяет упростить систему его ректификации и снизить расход синтез-газа примерно на 10%. Низкое давление обеспечивает меньший расход энергии на сжатие синтез-газа и его рециркуляцию. Кроме того, процесс прост и надежен в эксплуатации. В большинстве промышленных схем синтеза при низком давлении используются реакторы, в которых катализатор размещается в трубах, а меж-трубное пространство омывается кипящей водой. Медьсодержащие катализаторы чувствительны к сернистым соединениям и требуют высокой степени очистки сырьевого газа. Современные установки по производству метанола достигают единичной мощности до 2 тыс. т/сут и проектируются установки производительностью по 5—10 тыс. т/сут. [c.115]

Такие темпы предопределили дальнейшее увеличение единичной мощности агрегатов. В настоящее время находятся в стадии строительства агрегаты для производства метанола на базе природного газа мощностью 750 тыс. т в год с синтезом на медьсодержащих катализаторах под давлением 8—10 МПа. [c.8]

По поводу механизма синтеза метанола на медьсодержащих катализаторах нет единого мнения. Так, авторы работ [8, 9] считают, что процесс протекает по схеме СОа СО СНзОН. Однако исследования [10] показали, что более вероятен такой механизм СО СОз СНзОН, Если учесть, что реакция СО СОа протекает гораздо быстрее, чем собственно синтез, то для математического моделирования стационарных и квазистационарных процессов на поверхности катализатора можно, по-видимому, с одинаковым успехом пользоваться кинетическими моделями, описывающими каталитический процесс как по первому, так и по второму механизму. [c.218]

Синтез метанола из СО и На является промышленно важным процессом. Применение медьсодержащих катализаторов вместо цинк-хромовых позволило снизить давление с 25—35 МПа до [c.325]

Первые работы по синтезу метанола на медьсодержащих катализаторах были опубликованы в 1928—1938 гг. К ним относились системы Си—2п и Си—N[g. [c.219]

Синтез-газ (тСО + пНз), получаемый при конверсии метана с водяным паром, служит сырьем для производства многих ценных продуктов метанола на цинк-хромовых или медьсодержащих катализаторах [9, 10], углеводородов для получения синтетического бензина, синтола и моющих средств с применением железных, кобальтовых, никелевых и других сложных катализаторов [5—9], высших спиртов на промотированных железных катализаторах. Применяя разные катализаторы и варьируя параметры технологического режима, из одного и того же сырья получают разнообразные продукты с различными свойствами. [c.14]

Технологические параметры эксплуатации рассмотренных выше схем синтеза метанола приведены в табл. 3.9. Мощность одной технологической линии в промышленных производствах изменяется в широких пределах. Удельный расход природного газа при этом отличается незначительно и определяется в основном способом подготовки исходного газа. Обращает на себя внимание разница в диаметре реакторов синтеза и соответственно в объеме загружаемого катализатора. Перевод производства метанола на низкотемпературные медьсодержащие катализаторы (см. схемы по рис. 3.35, 3.36 и 3.37) привел к снижению давления в цикле синтеза в 4—8 раз. В связи с этим уменьшение производительности единицы объема катализатора в 4— [c.116]

Отличительной особенностью процесса синтеза метанола на медьсодержащих катализаторах является присутствие в исходной газовой смеси слабого окислителя — диоксида углерода для поддержания стабильной работы катализатора. [c.165]

Рис. 3.23. Схема производства медьсодержащего катализатора синтеза метанола

Синтез может быть проведен в полочном реакторе с фильтрующими слоями катализатора при адиабатическом режиме в каждом слое или в трубчатом реакторе или политермическом режиме, или во взвешенном слое катализатора при изотермических условиях. В настоящее время производство метанола осуществляют в основном на низкотемпературных медьсодержащих катализаторах в высокоэффективных агрегатах большой единичной мощности по энерготехнологической схеме, обеспечивающей собственные потребности в паре и электроэнергии. Выход метанола составляет около 4% за один проход. [c.166]

По механизму образования метанола из оксидов углерода и водорода еще в большей степени, чем в кинетике, во мнениях исследователей нет однозначности. Причем результаты исследований последних лет с использованием современной методики внесли новые предпосылки, которые заставляют относиться к механизму процесса с еще большей осторожностью [80—83]. Расхождения касаются главным образом роли диоксида углерода в процессе синтеза, причем в основном на медьсодержащих катализаторах. [c.67]

В 1960-х гг. в Англии был разработан и освоен промышленный синтез метанола под давлением около 5 МПа на оксидном медьсодержащем катализаторе при температуре 220-310 °С. Обязательным условием хорошей работы низкотемпературного катализатора является наличие в газовой смеси синтеза метанола диоксида углерода (4-5 % (об.)) для поддержания высокой активности катализатора. При более высоких тевшературах происходи рекристаллизация катализатора и его активность падает. [c.836]

Синтез ведут над медьсодержащим катализатором при 200— 300 °С и 5—10 МПа. Срок службы катализатора 3—4 года. В реакторе катализатор расположен несколькими слоями на распределительных решетках (рис. 8.22). Реакционную смесь охлаждают холодным синтез-газом в нескольких точках по высоте реактора. Выходящие из реактора газы проходят серию теплообменников и поступают в сепаратор. Конденсат метанола-сырца подвергают быстрому испарению и направляют на ректификацию. Процесс характеризуется высокой эффективностью утилизации выделяющегося тепла. Суточная производительность 14 установок фирмы составляет от 50 до 1800 т метанола. [c.316]

Имеющиеся в литературе данные по равновесию реакций синтеза метанола выполнены для условий, отвечающих промышленному процессу на цинк-хромовом [36] и медьсодержащих низкотемпературных [34, 37] катализаторах. Исследовано влияние состава газа, температуры и давления на равновесный выход метанола и воды. [c.45]

В последнее время в связи с созданием крупных однолинейных установок (свыше 0,5 млн. т метанола в год) необходимо осуществлять синтез при давлениях более 4,9 МПа. При повышении давления синтеза к катализаторам предъявляют повышенные требования по его термостойкости при обеспечении повышенной активности, селективности и эксплуатационного пробега катализатора (не мепее 1 года). Разработаны и используются на практике медьсодержащие катализаторы с добавками хрома, редкоземельных элементов, бора (табл. 2.8), повышающих термостойкость. [c.60]

В работах [8, 60] приведен перечень известных кинетических уравнений для реакции синтеза метанола из оксидов углерода и водорода на цинк-хромовых и медьсодержащих катализаторах. Многочисленность кинетических уравнений обусловлена разными взглядами исследователей на механизм синтеза метанола, использованием при выводе кинетических закономерностей разных лимитирующих стадий, а также применением при исследовании различных методик (табл. 2.9). [c.64]

Для более точного описания механизма образования метанола, видимо, необходимы более глубокие исследования процессов, протекающих на поверхности катализатора. Например, в последних работах [90] было показано, что при синтезе метанола на медьсодержащих катализаторах адсорбция оксида и диоксида углерода происходит на разных активных центрах катализатора и предварительно адсорбированный диоксид углерода увеличивает адсорбцию водорода и наоборот, адсорбированный водород повышает адсорбцию диоксида углерода. [c.71]

Известно, что при синтезе метанола на медьсодержащих катализаторах производительность и особенно продолжительность эксплуатации катализаторов в большей степени зависят от содержания диоксида углерода в циркуляционном газе. По данным работы [97], максимальный выход метанола на медьсодержащих катализаторах наблюдается при содержании диоксида углерода в пределах 4,5—5,5% (об.). Для катализатора СНМ-1 интервал содержания диоксида углерода в циркуляционном газе увеличивается от 5 до 12% (об.). В исследованных условиях выход метанола при содержании СОг более 5,0% (об.) действительно снижается, хотя закономерности этого явления, как вид- [c.84]

Ввиду возможности создания в будущем крупных агрегатов метанола, работающих под давлением до 30 МПа на низкотемпературном катализаторе, и целесообразности интенсификации действующих производств путем перевода их с цинк-хромового на Медьсодержащие катализаторы, ниже рассмотрен процесс синтеза прн высоких давлениях. [c.91]

МПа на трех образцах медьсодержащих катализаторов НТК-2 и НТК-6, предназначенных для конверсии оксида углерода, и СНМ-2, разработанного для синтеза метанола. [c.92]

В работе [103] было показано также, что при синтезе метанола на медьсодержащем катализаторе в образовании насыщенных углеводородов участвует метанол. [c.104]

Исходный газ для синтеза метанола на низкотемпературных медьсодержащих катализаторах должен быть тщательно очищен от каталитических ядов (сера, хлор). В природном газе содержится 10—300 мг/м сернистых соединений, а содержание их в газе для синтеза не должно превышать 0,5 мг/м . Содержание серы при этом в свежем газе (исходный+циркуляционный) должно быть не более 0,15 мг/м . В связи с этим представляет большой интерес схема синтеза метанола из синтез-газа, отходящего из производства ацетилена, так как сернистые соединения природного газа абсорбируются растворителем ацетилена. Схема производства метанола (рис. 3.35) из синтез-газа компактна и высокоэффективна. Мощность производства определяется ресурсом газа и обычно составляет 100—110 тыс. т в год. [c.111]

Смесь исходного и циркуляционного газов подогревается до температуры начала реакции в рекуперационном теплообменнике б и поступает в паровой подогреватель 5. Последний используется при разогреве реактора и при нарушениях технологического режима. Нагретый до 205—225 °С циркуляционный газ направляется в шахтный реактор синтеза 7, в котором на медьсодержащем катализаторе протекает процесс образования метанола. Поддержание температуры по слоям катализатора в реакторе осуществляется вводом холодного газа. [c.113]

В последнее время получили развитие процессы синтеза метанола по освоенной в промышленности технологии на низкотемпературных медьсодержащих катализаторах при давлении 5— 30 МПа. Для повышения технико-экономических показателей таких производств и снижения уровня загрязнения окружающей среды проводятся разработки в области повышения активности и селективности катализаторов, снижения расхода энергетических п материальных ресурсов, уменьшения капитальных вложений на создание оборудования, повышения стабильности работы крупнотоннажных агрегатов и использования низкопотенциального тепла. [c.193]

Таким образом, для наиболее важных промышленных медьсодержащих катализаторов и для газовых смесей СО, СО самого разного состава (от смеси, в которой преобладает СО, до смеси, не содержащей СО) доказано, что синтез метанола протекает по одному и тому же макроскопическому механизму путем восстановления Oj и сопровождается реакцией конверсии СО водяным паром. Поэтому газовые смеси СО, СО и Я самого разного состава могут быть использованы как сырье для производства метанола. [c.357]

Исследование механизма процесса показало, что метанол на медьсодержащих катализаторах образуется при гидрировании только СО2, но не СО, и, таким образом, в условиях синтеза метанола играют роль две реакции [c.597]

В 1967 г английская фирма Ай Си Ай" выступила с предложением о продаже синтеза метанола под давлением 50 ат ва низкотемпературном медьсодержащем катализаторе. По данньш фирмы,ка- [c.281]

Метанол получают в трубчатом реакторе, заполненном медьсодержащим катализатором. В межтрубном пространстве за счет кипения конденсата образуется в час 12000 кг водяного пара с давлением 4 МПа, что позволяет утилизировать 70% выделяющейся теплоты (100 кДж/моль). Определить нагрузку реактора по сИнтез-газу, если степень его конверсии равна 8%, селективность по метанолу 90%, а теплота парообразования 1712 кДж/кг. [c.107]

При разработке технологического процесса синтеза метанола была установлена интересная особенность медьсодержащих катализаторов— их активность меняется в зависимости от концентрации Двуокиси углерода в контактирующем газе. Обычно максимальное Количество метанола получается с единицы объема катализатора в присутствии 4,5—5,5 объемн. % СОг. Объяснение этому явлению следует искать в состоянии поверхности контакта. Вероятно, двуокись углерода — слабый окислитель — способствует сохранению катализатора в наиболее активном состоянии. [c.36]

Для осуществления промышленного синтеза метанола при относительно низких давлениях (50—100 атм) необходим катализатор, проявляющий очень высокую активность при относительно низких темиературах. Давно было известно, что катализаторы, содержащие медь, имеют более высокую активность, чем цинк-хромовые катализаторы. Возможность использования этих медьсодержащих катализаторов для промышленного синтеза метанола была исследована в 30-х гг. В технической литературе эти катализаторы назывались катализаторами Блазиака [25]. [c.219]

Схема производства метанола при низком давлении (5,0-6,0 Ша) (рис. 81, 82). В последние годы получили широкое распросвтранение схемы синтеза метанола на низкотемпературных катализаторах при давлении 5,0-6,0 Ша. Низкотемпературные медьсодержащие катализаторы весьма чувствительны к соединениям серы поэтому природный газ (или жидкое сырье) должен очищаться до содержания серы не более I мг/м . Очистка проводится путем гидрирования сернистых соединений с последующей адсорбцией окисью цинка. Очищенный газ смешивается с водяным паром в отношении I 3 и с температурой 340-350°С направляется в подогреватель парогазовой смеси I, находящейся в конвективной зоне печи. Нагретая до 510°С парогазовая смесь поступает в реакционные [c.260]

При синтезе метанола протекают также реакции с образованием побочньЕк продуктов простые и сложные эфиры, ал еги-ды и кетоны, формали, ацетали, высшие спирты, карбоновые кислоты. Общее содержание их в пересчете на органические соединения колеблется от 0,3 (на медьсодержащем катализаторе) до 5,2 % (мае.) (на цинкхромовом катализаторе). УвеличвЕше соотношения На СО в циркуляционном газе сопровождается снижением содержания побочных продуктов в метаноле-сырце (эфиров, кислот, альдегидов, непредельных соединений). [c.837]

В промышленности применяется следующий оптимальный режим синтеза метанола на 1щнкхромовом катализаторе [(2,5-3,3) ZnO Zn r O ] температура 360-380 °С, давление 30 МПа, объемное соотношение Hj СО = 6, объемная скорость газа (35-40) 10 ч на низкотемпературных медьсодержащих катализаторах (СиО - 52-54 ZnO - 24-28 AljOa - 5-6 % (мае.)) - температура 260-280 С, давление 5-10 МПа, объемная скорость газа (5-35) 10 ч" , объемное соотношение (На + СОг) (СО + СО ) = = 0,5-i-5,0. [c.837]

Исследования механизма синтеза метанола, проведенные в нашей стране в 1970-1980-е гг., показали, что на оксидных катализаторах, в частности на медьсодержащих, возможно образование меуганола также из диоксида углерода, присутствующего в исходной смеси или образующегося по реакции конверсии оксида углерода водой [c.839]

В 60-х годах в Англии был разработан и освоен промышленностью синтез метанола под давлением около 5 МПа на медьсодержащем низкотемпературном катализаторе. Это подняло производство метанола на новую техническую ступень, упростило аппаратурное оформление стадии синтеза, улучшило качество метанола-сырца и экономические показатели процесса. В 70-е годы в связи с разработкой крупных одноагрегатных производств метанола мощностью до 400—750 тыс. т в год давление на стадии синтеза при использовании медьсодержащих катализаторов было поднято до 8—10 МПа. В настоящее время практически все вновь создаваемые производства метанола основаны на синтезе его из оксидов углерода и водорода в присутствии низкотемпературных катализаторов под давлением 5—10 МПа. [c.6]

Именно такой способ подротовки исходного газа применяется на большинстве вновь создаваемых крупных агрегатах производства метанола. Так как синтез метанола в крупных агрегатах осуществляется на медьсодержащих катализаторах, к содержанию в газе соединений серы, хлора, мышьяка и др. предъявляют повышенные требования. Например, содержание соединений серы не должно превышать 0,1 мг/м , а хлоридов — 0,01 мг/м Способ очистки газа зависит от вида используемого сырья. При использовании природного газа обычно применяют двухступенчатую очистку газа от соединений серы. Вначале гидрируются органические соединения серы до сероводорода на никель- или кобальтмолибденовом катализаторе при 380—400 °С, затем образовавшийся сероводород поглощается активным оксидом цинка [10, И]. [c.26]

Медьсодержащие катализаторы синтеза метанола после восстановления, работы и последующего контакта с воздухом, например, при выгрузке, склонны к пирофорности. Пирофорность облусловлена окислением на поверхности меди адсорбированных водорода, оксида углерода, метанола. Установлено, что роль водорода сводится только к инициирующему действию в начале реакции тепло, выделяющееся при окислении водорода, ускоряет окисление металлической меди. Для предотвращения пирофорности медных катализаторов при выгрузке проводят постепенное окисление его поверхности каким-либо окислителем — паром или кислородом. [c.60]

Неоднократными исследованиями установлено, что качество метанола-сырца находится в прягдой зависимости от технологических параметров процесса отношения На СО в циркуляционном газе, объемной скорости газа и температуры [100]. Повышение температуры синтеза как на цинк-хромовом, так и на медьсодержащих катализаторах всегда ухудшает качество метанола-сырца увеличивается содержание спиртов Сг—Се, альдегидов, некоторых эфиров и др. Например, при повышении температуры с 360 до 400 °С содержание непредельных соединений, альдегидов, кислот увеличивается следующим образом [c.99]

Происходящая в настоящее время научно-техническая революция в полной мере коснулась и производства метанола. Проектируемые и вновь строящиеся заводы существенно отличаются от введенных в эксплуатацию всего 10—15 лет назад. Совершенствуются все технологические стадии получение сырья, компримирование, синтез и ректификация. Это, прежде всего, внедрение крупных одноагрегатных автономных по энергии установок мощностью 300, 600 и даже 1000 тыс. т метанола в год, создаваемых с учетом последних достижений техники. Во второй половине 70-х годов вводились производства метанола большой единичной мощности, работающие под низким давлением на медьсодержащих катализаторах. Причем за рубежом более 70% производств построены по технологии английской фирмы I I, остальные по методу фирмы Lurgi (ФРГ). С введением новых крупных установок происходит постепенный вывод устаревших агрегатов мощностью 35—50 тыс. т в год или их модернизация. Однако конъюнктура на мировом рынке метанола и рост потребности в нем таковы, что старые производства, видимо, останутся еще до 90-х годов. Поэтому ниже рассматриваются технологические схемы как старых, так и новых производств. [c.106]

В последние годы получают широкое распространение технологические схемы синтеза метанола на низкотемпературных катализаторах при пониженном давлении. Процесс проводят в основном при 5—10 МПа на трехкомпонентных медьсодержащих катализаторах (размером 5X5 мм) с циркуляцией газа турбоциркуляционными машинами. Для привода компрессора от паровой турбины используют пар, получаемый непосредственно на установке. Процесс производства метанола при низком давлении включает практически те же стадии, что и производство его при высоком давлении. Однако имеются и некоторые особенности. [c.111]

Катализаторы с высоким содержанием меди обшдают высокой активностью, работают при более низких температурах (220-280°С), что позволяет свести к минимуму побочные реакции, благодаря чему получается метанол более высокого качества. Однако их недостатком является то, что при восстановлении и в процессе синтеза происходят выделение и кристаллизация металлической меди, в результате чего активность их быстро снижается. Кроме того, работа на таких катализаторах требует высокой степени очист км газа от серы и они чувствительны к перегревам. Поэтому пока не удавалось получать медьсодержащий катализатор, обладающий большой продолжительностью работы. [c.280]

Японская фирма Mitsubishi Gas hemi al проводит процесс синтеза метанола при среднем давленни 5—15 МПа и температуре 200—280 °С также на медьсодержащем катализаторе. [c.335]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология