Синтез метанола равновесие реакции

Константа равновесия синтеза метанола по реакции [c.281]

Регулирование температуры в ходе первой из упомянутых реакций (гидрирование монооксида углерода в кислородсодержащие продукты) осуществляется различными способами. Основной метод состоит в ограничении скорости реакции путем уменьщения количества подаваемого монооксида углерода. В этом случае выделяющееся тепло поглощается водородом. При синтезе аммиака равновесие реакции с повышением температуры смещается в сторону исходных веществ, и поэтому по мере разогрева реакция самопроизвольно затухает. Образование метанола также термодинамически не благоприятно при высоких температурах, но в этих условиях реакция образования метана становится преобладающей. Вследствие ее экзотермичности увеличение температуры происходит даже быстрее, чем при синтезе метанола. Поэтому реакцию образования метана следует полностью подавить. [c.107]

Пример. Зависимость константы равновесия реакции синтеза метанола из водяного газа [c.56]

Расчет константы равновесия реакции синтеза метанола [c.178]

Константа равновесия реакции синтеза метанола из водяного газа [c.178]

Применив эти данные, авторы рассчитали 4 уравнения зависимости логарифма константы равновесия реакции синтеза метанола от температуры [c.351]

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]

Определим условия, благоприятствующие реакции (а). Значение константы равновесия и К°в) вычислим по уравнению (82.3) при 600 К (одна из температур, при которой проводят на производстве синтез метанола) Ки) = 1,09 10 Кш = 1,88 10 . Величина К°в, примерно на 14 порядков больше, чем К°г)- Таким образом, при установлении равновесия в системе концентрация метанола при 600 К будет ничтожна мала по сравнению с концентрацией метана. В отсутствие катализатора обе реакции при 600 К протекают с ничтожной [c.280]

С б) = 5,33. Итак, для реакций (а) и (б) при заданной температуре значения констант равновесия оказываются одного и того же порядка. Поэтому при расчете равновесного состава концентрацией промежуточного соединения (1-гексен) пренебречь уже нельзя в отличие от синтеза метанола. [c.282]

В нестационарном режиме температуры на выходе из реактора существенно ниже, чем в стационарном режиме. Вследствие этого при одних и тех же входных составах синтез-газа и выходных концентрациях метанола в нестационарном режиме выходная концентрация воды будет меньше, чем в стационарном режиме, так как с понижением температуры равновесие реакции конверсии сдвигается в сторону образования СОг. Это означает, что в нестационарном режиме превращение СОа меньше, чем в стационарном режиме. [c.222]

Экзотермические процессы, происходящие с выделением тепла, характеризуются наличием оптимальной температуры, соответствующей максимальному выходу продукта. Как показано на рис. 8, при постоянстве времени контакта газа с катализатором т, давления Р и концентраций исходных веществ Си, С при возрастании температуры / выход продукта сначала повышается и затем вследствие смещения равновесия в сторону исходных веществ, обязательно проходит через максимум, соответствующий оптимальной температуре. В некоторых каталитических процессах при повышении температуры начинаются побочные реакции, и выход целевого продукта необратимо снижается значительно сильнее, чем по причине обратной реакции. Так происходит, например, при синтезе метанола и высших спиртов. [c.42]

Поэтому при таких экзотермических процессах, как синтез аммиака, синтез метанола, гидрирование и т. д., повышение температур сопряжено со снижением выходов, так как равновесия этих систем смещаются в сторону обратных эндотермических реакций. По той же причине на эндотермические процессы дегидрирования, дегидратации и т. д. повышение температуры оказывает благоприятное влияние. [c.44]

РАВНОВЕСИЕ РЕАКЦИИ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА ПРИ ВЫСОКОМ ДАВЛЕНИИ [c.403]

Непосредственное эксперимептальное определение равновесного состава реакционной смеси при синтезе метанола, проведенное рядом исследователей (табл. У-1), не дает надежных результатов вследствие усложнений, вызываемых протеканием побочных реакций. Поэтому единственно правильным путем определения равновесия реакцин синтеза метанола является расчет. [c.403]

Поэтому результаты экспериментального определения константы равновесия реакции синтеза метанола не могут служить надежной основой для проведения термодинамических расчетов. [c.403]

Теоретические вычисления константы равновесия синтеза метанола были выполнены преимущественно на основе третьего закона термодинамики. В настоящее время можно полагать, что наиболее теоретически обоснованным расчетом константы равновесия реакции синтеза метанола является термодинамический расчет М. И. Темкина и В. М. Чередниченко , которые впервые учли, что пары метанола заметно ассоциированы. В соответствии с их вычислениями температурная зависимость константы равновесия выражается уравнением [c.404]

Численное значение константы равновесия зависит от того, как записывается стехиометрическое уравнение реакции. Например, для реакции синтеза метанола константу равновесия можно записать [c.116]

Катализатор гидрогенизации сходен с катализатором непрерывного низкотемпературного синтеза метанола. Применение катализатора кислотной дегидратации превращает метанол в диметиловый эфир и таким образом сдвигает равновесие реакции к значительно большим степеням превращения. Продукты направляются затем на второй катализатор, представляющий собой кристаллический алюмосиликат с высоким отношением [c.272]

Термодинамические расчеты показывают, что при атмосферном давлении из синтез-газа можно получить лишь 2% метанола, но его выход значительно растет с увеличением давления и уже при 6,8 МПа и 300°С составляет 100%. Естественно, практические выходы отличаются от расчетных. На рис. 8.20 приведен график зависимости равновесной степени превращения СО от давления при синтезе метанола на обычных цинк-хромовых катализаторах. Так как образование метанола из синтез-газа является чрезвычайно экзотермической реакцией (110,8 кДж/моль), то константа ее равновесия с повышением температуры падает. [c.312]

При производстве газа для синтеза аммиака метан окисляют водяным паром и кислородом, а для синтеза метанола и высших спиртов — смесью водяного пара и двуокиси углерода или по реакции (II 1.3) кислородом. Обычно конверсию метана проводят при избытке водяного пара для смещения равновесия и предотвращения образования сажи. [c.114]

Широкое распространение в промышленной практике получил способ получения газа для синтеза метанола путем паровой конверсии природного газа в трубчатых печах с добавлением диоксида углерода. Как и в случае применения кислорода состав конвертированного газа определяется равновесием реакции 1.7. Степень превращения метана при такой конверсии уменьшается с повышением давления и понижением температуры [c.17]

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]

При синтезе метанола из газовой смеси Нг—СО—СОг основное количество метанола (70—80% масс.) получается через диоксид углерода (реакции е, /), остальное — из исходного оксида углерода. Снижение количества образовавшегося метанола и его стабилизация (линия 5—6 на рис. 2.8) обусловлены компенсационным эффектом диоксид углерода ускоряет процесс образования метанола, а вода (продукт гидрирования СОг) — снижает. Так, при отключении подачи диоксида углерода активность катализатора резко понижалась (см. рис. 2.8, точки 12, 13) и только после 6—8 ч устанавливалась на прежнем уровне (линия 13—14). Это объяснялось тем, что при отключении подачи диоксида углерода образование метанола по реакциям е, / прекращалось, а реакционная вода еще не успевала полностью десорбироваться в силу ее высокой адсорбционной способности [90]. После удаления воды с поверхности катализатора и установления равновесия в системе Нг—СО — катализатор производительность катализатора по метанолу возвращалась к первоначальной (см. рис. 2.8, линия 13—14). [c.69]

Снижение производительности при любом размере зерна катализатора при температурах выше точки максимума производительности чаш,е всего объясняют увеличением скорости побочных реакций (изменением селективности процесса), а не приближением к равновесию. Действительно,, степень приближения к равновесию в лучшем случае достигает 36%, а при 380°С— 27% (рнс. 3.3 размер зерна 0,5—1,0 мм, давление 34,5 МПа, соотношение Нг СО = 2,2—2,3, объемная скорость газа 40-10 ч >)-Именно вследствие низкой степени превращения исходных компонентов промышленный синтез метанола проводят по непрерывной циклической схеме после выделения метанола в конденсаторах давление газа доводят до рабочего и вновь подают его в колонну — смешивают с исходным газом, поступающим из отделения конверсии. Ведение процесса при температуре выше 400 °С становится опасным, так как в результате реакций мета-нирования, сопровождаемых интенсивным выделением тепла [c.74]

Полученные результаты для реактора синтеза аммиака нельзя распространять на другие процессы. Синтез аммиака протекает удовлетворительно в широком диапазоне температур (400—550° С) относительно далеко от равновесия побочные реакции отсутствуют. Совсем иная картина наблюдается при проведении селективных каталитических процессов, нанример, в реакторах синтеза метанола, высших спиртов и других, где рабочий температурный диапазон узкий и отклонения от него могут привести к температурным вспышкам, побочным реакциям. [c.77]

Конверсия синтез-газа за один проход через реактор составляет 15-50 % и обусловливается равновесием реакции образования метанола в выбранных условиях, продолжительностью контакта и допустимым перепадом температуры по слою катализатора, при адиабатическом режиме процесса. Для определения коэффициента рециркуляции М.М. Караваевым предложена следующая формула [c.355]

Исходя из состояния равновесия реакций синтеза аммиака, синтеза бензина по методу Фишера—Тропша, синтеза метанола, эти реакции целесообразнее проводить при более низких температурах, чем применяемые в настоящее время. Это свя- чано с изысканиями более активных катализаторов. Посколькс с понижением температуры каталитических процессов возрастает чувствительность катализатора к отравлению, следует ожидать дальнейшего повышения требований к чистоте газов для синтеза, что, однако, вряд ли изменит существующие принципы пх очистки. [c.356]

Смис и Брантинг [6] исследовали равновесие реакции синтеза метанола при температуре 303,8° С и атмосферном давлении динамическим методом. В качестве катализатора эти авторы применяли окись цинка или смесь окиси цинка с окисью хрома. Равновесие исследовано с двух сторон, т. е. со стороны синтеза метанола из окиси углерода и водорода и со стороны метанола в последнем случае в реакционную камеру подавали газовую смесь, насыщенную парами метанола при 38° С, содержащую паров спирта больше, чем должно быть в равновесной смеси. Содержание спирта в равновесной смесп при атмосферном давлении и указанной выше температуре (303,8° С) было незначительным найденные численные значения констант сильно колебались средняя величина, полученная этими авторами, приведена в табл. 1. [c.348]

В 1930 г. Смис и Херст [7 ] вновь определили константы равновесия реакции синтеза метанола в тех же условиях, что и в предыдущей работе, т, е. при 303,8° С и атмосферном давлении. Однако и в этой работе, численные значения константы колебались в интервале от 0,00024 до 0,00067 авторами было принято среднее значение, равное 0,000415. [c.348]

Равновесие синтеза метанола было также изучено Уэттбергом и Доджем [9] динамическим методом под давлением 170 ат при температурах от 259 до 329° С в присутствии цинк-хромового и цинк-медного катализаторов. Эта работа выполнена более обстоятельно по сравнению с цитированными выше. Равновесие было изучено как со стороны синтеза, так и со стороны распада. В газовой смеси, получавшейся в результате реакции, исследователи определяли не только водород, окись углерода и метанол, но и другие составные части смеси. [c.349]

Величины К°р(в) даны в разделе VIII. 1. Поскольку синтез метанола проводят при повышенном давлении, для расчета равновесных составов требуется учет неидеальности системы. Для перехода к реальным константам равновесия можно воспользоваться графиком зависимости К у реакции (а) от Г и р (рис. 34). [c.325]

Лишь при 1500 К константа равновесия реакции СН4-Ь Ч-СО2— -СНзОН + СО становится ощутимой lg/ °pl5oo — 2,4. Это означает, что при стандартном давлении конверсия метана может составить 3,4%, если мольное отношение С0г СН4 в исходной смеси равно единице. Увеличение мольного отношения до 10 (или его уменьшение до 0,1) позволит повысить выход метанола в расчете на СН4 (или СО2) до приблизительно 18%. Такой синтез может представить предмет научного поиска, но нужно иметь в виду приближенность расчетов для температуры 1500 К. [c.357]

При условии синтеза метанола концентрация формальдегида в газовой смеси очень мала по сравнению с концентрацией СН3ОН. В результате этого данные стадии при расчете равновесия можно не учитывать и ограничиться суммарной реакцией (а). [c.280]

В СВЯЗИ С экзотермичностью процесса константа равновесия падает с повышением температуры, составляя 2,316-10 при 300°С и всего 1,091-10- прн 400°С. Приходится поэтому повышать давление, что способствует росту равновесной степени конверсии ввиду уменьшения объема газовой смеси в результате реакции. Зависимость равновесного содержания метанола в реакционной смеси от общего давления при разной температуре изображена на рис. 153. Синтез метанола из СО и На был впервые разработан Патаром [c.527]

При температурах выше 200 °С и давлениях ниже 200 фунт/ /дюйм равновесие реакции смещается влево, а при давлениях 500 фунт/дюйм2 и выше и температурах 200—400 °С — вправо. Метанол разлагают с целью получения СО и водорода (синтез-газа) для других реакций гидрирования или для карбонилиро-вания. Чистый водород можно получить из монооксида углерода по реакции СО- -НгО —К202+Н2 с последующей отмывкой [c.149]

Решение. Синтез метанола из синтез-газа (смесь СО и На) по физикохимическим основам процесса и технологическому оформлению аналогичен синтезу аммиака. Как и азотоводородную смесь, синтез-газ получают конверсией генераторного или природного газа. Условия реакции синтеза -метанола, как и синтеза аммиака, требуют высокой энергии активации реакция идет с уменьшением объема, обратима, экзотермична 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 непрерывно по циклической схеме. Уравнение реакции синтеза метанола СО + 2На СН3ОН. i [c.39]

Когда будут введены в строй новые разделительные заводы на Ближнем Востоке, СНГ можно будет использовать вместо дистиллята при производстве аммиака в этом районе, а также в Европе и Японии. Удельный расход природного газа составляет примерно 932 м т аммония. Следовательно, для обеспечения типового завода мощностью до 1000 т/сут аммония потребуется 238 тыс. т бутана в год. Синтетические газы для производства метанола, которые получаются по методу Фищера—Тропща или методу окисления спиртов, отличаются по своему составу от тех, которые используются для синтеза аммиака. При производстве метанола смесь, состоящая из 1 объема СО и 2 объемов Нг, проходит над поверхностью катализатора (активированной окиси цинка) при температуре 350 °С и давлении 25,33—35,46 МПа. Разработанные компаниями ИСИ и Лурги новые катализаторы позволили снизить рабочее давление до 5066—12 160 кПа. Процессы, происходящие как при высоком, так и при низком давлении, базируются на равновесии реакций и нуждаются в многократной рециркуляции непрореагировавщих газов. Наиболее употребительным сырьем для производства метанола являются дистиллят и природный газ, однако с ними могут конкурировать и СНГ, если их имеется достаточное количество и доступны цены. Синтетические углеводороды, получаемые по методу Фишера—Тропша из СНГ, можно использовать для получения парафинов с прямой цепью при экзотермической реакции и давлении около 1013 кПа, что дает возможность избежать применения железного и кобальтового катализаторов. Если соотношение СО и Нз увеличивается, то конечной стадией процесса являются олефины с преобладанием двойных связей. Для синтеза окисленных спиртов требуется газ с соотношением СО и Нг, равным 1 1. При давлении 10,13— 20,26 МПа в присутствии кобальтового катализатора этот газ конвертирует олефины в альдегиды К— H = H2 - 0 -Hг- R— —СНг—СНг—СНО. [c.244]

Влияние давления на равновесие можно проиллюстрировать также, на примере синтеза аммиака и метанола, где АпаО и Куф. Лишь до Я 20 мон<но считать, что для реакции синтеза метанола Ку = сопз1, при высоких же давлениях эта величина начинает уменьшаться вследствие большой сжимаемости метанола и почти полного совпадения и (рис. 182). Таким образом, увеличение выхода СН3ОН с ростом давления здесь обусловлено обоими факторами. [c.480]

Ранее было указано, что благотворное влияние температуры на течение обратимых экзотермических реакций ограничено снижением не только равновесного, но и действительного выхода при повыщенни температуры выще оптимальной. Это противоречие лежду скоростью и равновесием, ограничивающее применение высоких температур, характерно для промышленных процессов синтеза аммиака, каталитического окисления ЗОг, конверсии окиси углерода, синтеза метанола, прямой гидратации олефинов и т. д. [c.145]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология