Реферат на тему метанол

Обновлено: 05.07.2024

Метанол (метиловый спирт) является одним из важнейших по значению и масштабам производства органическим продуктом, выпускаемым химической промышленностью. Впервые метанол был найден в древесном спирте в 1661 г., но лишь в 1834 г. был выделен из продуктов сухой перегонки древесины Думасом и Пелиготом. В это же время была установлена его химическая формула. I v Способы получения метилового спирта могут быть различны:

сухая перегонка древесины, термическое разложение формиатов, гидрирование метилформиата, омыление метилхлорида, каталитическое неполное окисление метана, каталитическое гидрирование .окиси и двуокиси углерода.

В 1913 г. был разработан синтетический способ получения метанола из окиси углерода и водорода на цинк-хромовом катализаторе при давлении 250—350 кгс/см 2 . Позднее, в 1923 г. этот процесс был осуществлен в Германии в промышленном масштабе и в дальнейшем интенсивно развивался и совершенствовался.

История развития отечественного промышленного синтеза метанола началась в 1934 г. выпуском ~30 т/сут. метанола на двух небольших агрегатах Новомосковского химического комбината. Сырьем для производства метанола служил водяной газ, полученный газификацией кокса. В настоящее время основное количество метанола вырабатывается на базе природного газа. Процесс синтеза осуществляется при 250—300 кгс/см 2 и 380 °С.

В соответствии с Директивами XXIV съезда КПСС об ускоренном развитии химической промышленности и расширении ассортимента химической продукции производство метанола, являющееся в настоящее время крупнотоннажным производством, растет бурными темпами.

Выпуск метанола за указанный период значительно превышал темпы роста производства многих продуктов химической промышленности. Увеличение выпуска метанола проводилось путем интенсификации процесса, расширения существующих и строительства новых производств. В дальнейшем выпуск будет расти в результате строительства крупных однолинейных установок с использованием турбоциркуляционных компрессоров вместо поршневых машин и применения новых катализаторов, позволяющих проводить процесс при относительно низком давлении (50—150 кгс/см 2 ).'" \/ Бурный рост производства метанола обусловлен постоянно возрастающим многообразием сфер его применения. .Метанол является сырьем для получения таких продуктов как формальдегид (около 50% от всего выпускаемого метанола), синтетический каучук (~11%), метиламин (^'9%), а также диметилтерефталат, метилметакрилат, пентаэритрит, уротропин. Его используют в производстве фотопленки, аминов, поливинилхлоридных, карбамидных и ионообменных смол, красителей и полупродуктов, в качестве растворителя в лакокрасочной промышленности. В большом количестве метанол потребляют для получения различных химикатов, например хлорофоса, карбофоса, хлористого и бромистого метила и различных ацеталей.

Предприятия по выпуску метанола размещены в различных экономических районах страны, поэтому и виды используемого сырья различны. Наиболее дешевый метанол получают при использования в качестве сырья природного газа. Это и стимулирует перевод предприятий метанола на природный газ.

Несмотря на достигнутые успехи, производство метанола продолжает совершенствоваться. Разрабатываются более активные и селективные катализаторы, а также совершенствуются цинк-хромовые катализаторы, методы получения и подготовки исходного технологического газа, аппаратурное оформление процесса. Более полно используется тепло, выделяющееся при синтезе метанола. Разрабатываются технологические схемы на основе прогрессивной техники. Новые мощные агрегаты синтеза метанола производительностью до 30 тыс. т/г в энергетическом отношении будут автономны—для ведения процесса практически не потребуется подводить извне энергию и пар. Одновременно с созданием крупных одноагрегатных установок с использованием низкотемпературных катализаторов в мировой практике имеются примеры создания крупных агрегатов, работающих при высоком давлении (250— 350 кгс/см 2 ). Однако в мировой и отечественной практике ввиду технико-экономических преимуществ намечается развитие схем производства метанола при низком давлении 50—150 кгс/см 2 .

Метанол (метиловый спирт) является одним из важнейших по значению производства органическим продуктом, выпускаемым химической промышленностью. Впервые метанол был найден Р. Бойлем в древесном спирте в 1661 г., но лишь в 1834 г. был выделен из продуктов сухой перегонки древесины Ж. Дюма и Э. Пелиго. В это же время была установлена его химическая формула. Метанол впервые был синтезирован омылением хлористого метила М. Бертло в 1857 году.
Данный реферат представляет собой описание способов получения метанола в производстве, применение его в промышленности и перспективы разработки новых методов получения и применения метанола.

Содержание

Введение 3
1 Основные характеристики метилового спирта 4
2 Сырье для получения метанола 6
3 Синтезы на основе синтез-газа или оксида углерода (ӀӀ) 8
4 Физико-химические основы синтеза метанола 9
5 Общая схема производства метанола 11
6 Технологические схемы производства метанола 13
7 Применение метанола и перспективы развития производства 16
Литература 18

Работа содержит 1 файл

метанол.docx

Министерство образования Российской Федерации

Федеральное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Дальневосточный Федеральный Университет

Школа естественных наук

Кафедра химических и ресурсосберегающих технологий

по дисциплине "Общая химическая технология"

на тему "Производство метанола"

Выполнил студент группы С8331

1 Основные характеристики метилового спирта 4

2 Сырье для получения метанола 6

3 Синтезы на основе синтез-газа или оксида углерода (ӀӀ) 8

4 Физико-химические основы синтеза метанола 9

5 Общая схема производства метанола 11

6 Технологические схемы производства метанола 13

7 Применение метанола и перспективы развития производства 16

Основные характеристики метилового спирта

с водой;
с бензолом;
с этанолом;
с ацетоном.

Метанол вступает в реакцию с:

щелочными металлами, выделяя водород и образуя метилаты;
кислотами, образуя сложные эфиры;
аммиаком и дегидрирующими катализаторами, образуя метиламины.

В природе в свободном состоянии метанол встречается редко и в малых количествах, обычно в составе эфирных масел. А вещества, из которых производят метанол, наоборот, входят в состав многих природных красителей, растительных масел, алкалоидов.

Свойства метанола относятся к опасным для жизни человека. Это сильный яд, который воздействует на организм с опьяняющим эффектом, воздействует на кровеносную и нервную систему, приводит к потере зрения, а в определенных количествах к смерти. Отравиться ментолом можно не только при внутреннем приеме, а также вдыхая ядовитые пары, которые он выделяет. Опасно проникновение метанола сквозь кожные покровы человека. Помимо этого, при присутствии в воздухе метанола определенной концентрации смесь становится взрывоопасной при температуре 15,6 °C.

Обладает метанол свойствами физическими, при нормальных условиях:

температура плавления -97 °С;
температура кипения +64 °С;
молекулярный вес 32,04 г/моль;
вязкость 0,817 мПа/с;
плотность 0,81 г/см;
теплота сгорания жидкого метанола 173,65 ккал/моль;
теплота сгорания газообразного метанола 177,4 ккал/моль;
теплота парообразования 8,94 ккал/моль.

При повышении температуры вязкость и плотность метанола уменьшаются. К тому же с повышением температуры наблюдается резкое увеличение давления насыщенных паров. Метанол прекрасно поглощает двуокись углерода, пары воды и другие вещества.

К свойствам метанола относится способность растворять многие известные газы и пары: неон, гелий, аргон, кислород. Растворение в метаноле данных веществ происходит лучше, чем в бензоле, ацетоне, этиловом спирте и т.д. если метанол разбавить водой, то растворимость приведенных газов уменьшится. Высокая растворимость газов востребована в промышленности, например, метанол применяется для поглощения разнообразных примесей из технологических газов.

Сырье для получения метанола

Технологический исходный газ для синтеза метанола получается в результате конверсии (превращения) углеводородного сырья: природного газа, синтез-газа после производства ацетилена, коксового газа, жидких углеводородов (нефти, мазута, легкого каталитического крекинга) и твердого топлива (угля, сланцев).

Исходный газ для синтеза метанола можно получить почти из всех видов сырья, которые используют при получении водорода, например в процессах синтеза аммиака и гидрирования жиров. Поэтому производство метанола может базироваться на тех же сырьевых ресурсах, что и производство аммиака. Использование его или иного вида сырья для синтеза метанола определяется ядом факторов, но прежде всего его запасами и себестоимостью в выбранной точке строительства. В соответствии с реакцией образования метанола

В исходном газе отношение водорода к окиси углерода должно составлять 2:1, то есть теоретически необходимо, чтобы газ содержал 66,66 объемн.% H₂ и 33,34 объемн.% СО. В производственных условиях синтез метанола осуществляют по циркуляционной схеме при отношении H₂ : СО в цикле выше стехиометрического. Поэтому необходимо иметь избыток водорода в исходном газе, т. е. отношение H₂ : CO в нем обычно поддерживают в пределах 1,5—2,25.

При содержании значительных количеств двуокиси углерода в исходном газе отношение реагирующих компонентов целесообразно выражать соотношением (H₂—CO₂) : (CO+CO₂). Это соотношение учитывает расход водорода на реакции восстановления окиси и двуокиси углерода. В исходном газе оно должно быть несколько выше стехиометрического для обеих реакций и равно 2,15—2,25. Величина соотношения (H₂—CO₂) : (СО+СО₂) не определяет концентрации двуокиси углерода в исходном газе. Количество СО₂ может быть различным в зависимости от метода получения газа, также условий синтеза (давление, температура, состав катализатора синтеза метанола) и изменяется от 1,0 до 15,0 объемн.%. Природный и попутный газы представляют наибольший интерес как с экономической точки зрения, так и с точки зрения конструктивного оформления процесса подготовки исходного газа. Кроме того, они содержат меньше нежелательных примесей, чем газы, полученные газификацией твердого топлива.

Большинство крупных производств метанола базируется на использовании природного газа. Для получения исходного газа, углеводородное сырье подвергают конверсии различными окислителями —кислородом, водяным паром, двуокисью углерода и их смесями. В зависимости от используемых видов окислителей или их смесей различают следующие способы конверсии: паро-углекислотная при атмосферном или повышенном давлениях, паро-углекислотная с применением кислорода, высокотемпературная и паро-углекислородная газификация жидких или твердых топлив. Выбор окислителя или их комбинации определяется назначением получаемого исходного газа (для синтеза метанола на цинк-хромовом или медьсодержащем катализаторах) и технико-экономическими факторами.

В качестве сырья для производства метанола используют также синтез-газ после производства ацетилена методом окислительного пиролиза (на 1 т ацетилена обычно образуется до 10000 м* газа). Этот газ содержит водород и окись углерода в соотношениях, близких к стехиометрическому для реакции синтеза метанола. Остаточный, метан является нежелательной примесью, поэтому до поступления в отделение синтеза газ проходит и каталитическую конверсию.

Синтезы на основе синтез-газа или оксида углерода (ӀӀ)

Современное производство метанола представляет один из примеров промышленного органического синтеза на основе синтез-газа (СО+Н2) или оксида углерода (ӀӀ). Из многочисленных каталитических превращений этого типа можно выделить наиболее важные направления:

Оксосинтез или гидроформилирование (О. Релен, 1938г.) с целью получения первичных спиртов и кислот на их основе:

Синтез карбоновых кислот и их производных (В. Реппе, 1949 г.) из алкенов, ацителена, спиртов:

CH ≡ CH + CO +ROH → СН₂=СН–COOR

Синтез метанола получил наибольшее промышленное значение. Сырьем для этого синтеза служит синтез-газ, получаемый конверсией природного газа, газификацией углей, переработкой нефти и нефтепродуктов, а так же образующийся как отход других производств

Физико-химические основы синтеза метанола

Реакция синтеза метанола из синтез-газа представляет гетерогенно-каталитическую обратимую экзотермическую реакцию, протекающую по уравнению:

Тепловой эффект реакции возрастает с повышением температуры и давления и для условий синтеза составляет 110,8 кДж.

Параллельно основной протекают и побочные реакции:

а также продукционная реакция образования метанола из содержащегося в синтез-газе диоксида углерода:

Кроме этого, образовавшийся метанол может подвергаться вторичным превращениям по реакциям:

Температура процесса зависит главным образом от активности применяемого катализатора и варьируется в пределах от 250 до 420°С. В соответствии с температурным режимом работы катализаторы синтеза метанола подразделяются на высокотемпературные и низкотемпературные. Высокотемпературные катализаторы, получаемые методом соосаждения оксидов цинка и хрома, например, катализатор СМС-4 состава 2,5 ZnOZnCr₂O₄, термостойки, малочувствительны к каталитическим ядам, причем отравляются обратимо, имеют высокую селективность, но активны только при высоких температурах (370—420°С) и давлениях (20—35 МПа). Низкотемпературные катализаторы, например, цинк-медь-алюминиевый состава ZnOCuOAl₂O₃ или цинк-медь-хромовый состава ZnО-СиО - Сг₂О₃, менее термостойки, необратимо отравляются каталитическими ядами, но проявляют высокую активность при относительно низких температурах (250—300°С) и давлениях (5—10 МПа), что более экономично.

Оба типа катализаторов проявляют свою активность и селективность в узком интервале температур 20—30°С. Исходя из температурного режима работы катализаторов выбирается давление синтеза, которое тем больше, чем выше температура синтеза.

Читайте также: