甲醇及二甲醚的生產.ppt

1、本章主要內容,第一節(jié) 概 述,第二節(jié) 甲醇合成及其應用,第三節(jié) 二甲醚的生產,第四節(jié) 醋酸的生產,第五節(jié) 其他碳一化工生產技術,二甲醚的生產,碳一化學的基本概念,醋酸的生產,知識目標,甲醇合成及其應用,其他碳一化工生產技術,掌握二甲醚的生產方法,掌握甲醇的合成原理與生產 方法,掌握醋酸的生產方法,能力目標,第一節(jié) 概 述,碳一化合物的概念,碳一化合物是指分子中僅含有一個碳原子的化合物，如CO、C0、CH 0H、HCHO、HCOOH等，是含碳化合物中碳含量最少的物質。這些物質在一定條件下均能發(fā)生化學反應生成一系列化工產品。因此碳一化合物可作為化工生產的原料，在化工合成生產中占有比較重要的地位。,

2、合成氣在碳一化學化工中的應用,生產甲醇,醋酸和醋酐,合成氨,制備燃料醇,制備烴燃料,化工生產基本概念,空間速度：是指在單位時間內，單位體積的催化劑所通過氣體體積數(shù)。其單位是m3(m3催化劑h)?？臻g速度越高，單位體積催化劑處理能力越大，生產能力就越大。 空間時間：是指氣體與催化劑的接觸時問。常用來表示反應器的生產能力?？諘r越小，反應器的生產能力越大。 必須注意的是：如果反應過程中物料的密度發(fā)生改變，體積流量也隨之變化此時空間時間不等于物料在反應器內停留時間。只有在反應過程中密度不變(等密度過程，時空時才與物料停留時間相等。,轉化率是指參加反應的原料數(shù)量與通入反應器原料數(shù)量比值百分率，它說朋原料

3、的轉化程度。轉化率越大，參加反應的原料越多。 選擇性是指實際所得目標產物量與反應掉原料計算應得產物理論量之比。 選擇性= 實際所得目標產物量計算應得產物理論量100% = 轉化為目標產物原料量反應掉原料量100% 收率是指轉化為目標產物的原料量與通入反應器原料量之比。 收率=轉化為目標產物的原料量通入反應器原料量100% 有循環(huán)物料時產物總收率和的計算如下。 總收率=轉化為目標產物的原料量新鮮原料量100%,第二節(jié) 甲醇合成及其應用,一.甲醇的性質,物理性質,羰基化反應,生成芳烴,第二節(jié) 甲醇合成及其應用,化學性質,脫水反應,氧化反應,酯化反應,胺化反應,生成低碳烯烴,二、甲醇合成原理,第二節(jié)

4、 甲醇合成及其應用,主反應：,副反應：,影響因素及工藝條件控制,空氣速度及氣體的循環(huán),合成甲醇反應的原料氣化學計量比為H2：CO=2：1生產實踐證明，當C0含量高時，溫度不易控制，且會導致羰基鐵聚集在催化劑上，引起催化劑失活。故一般采用氫過量。,甲醇生產時，氣體一次通過合成塔僅能得到36的甲醇，原料氣轉化率不高，因此原料氣必須循環(huán)使用。增加空速可增大甲醇的生產能力并有利于移走反應熱，防止催化劑過熱。但空速太高轉化率降低，循環(huán)氣量增加，作費用增加?？账龠^小，則不能滿足生產任務要求。,第二節(jié) 甲醇合成及其應用,反應溫度,反應壓力,原料氣組成,三、甲醇生產方法,第二節(jié) 甲醇合成及其應用,高壓法,中壓

5、法,低壓法,高壓法是在壓力為30MPa，溫度為300400下使用鋅鉻催化劑合成甲醇,氣相法,液相法,漿態(tài)床工藝,液相絡合催化法,中壓法是在低壓法基礎上開發(fā)的在510MPa壓力下合成甲醇的方法，其工藝流程如圖8-5所示,第二節(jié) 甲醇合成及其應用,第二節(jié) 甲醇合成及其應用,典型的甲醇合成塔,第二節(jié) 甲醇合成及其應用,四、聯(lián)醇生產簡介,與合成氫聯(lián)合生產甲醇工藝簡稱聯(lián)醇。這是一種合成氣的凈化工藝，是為了替代我國不少合成氨生產用銅氨液脫除微量碳氧化物而開發(fā)的一種新工藝。 聯(lián)醇生產是在10.O13.OMPa壓力下，采用銅基催化劑，串聯(lián)在合成氨工藝中，用合成原料氣中的CO、C02、H2合成甲醇。,第二節(jié) 甲

6、醇合成及其應用,聯(lián)醇生產工藝流程,第二節(jié) 甲醇合成及其應用,聯(lián)醇生產工藝條件,反應壓力：綜合考慮工藝和設備要求，一般中、小型氮肥廠都采用3MPa壓力。,反應溫度：對于銅基催化劑溫度應選取在245315之間。,合成氣中H2與CO的體積比：氣相濃度可選用 V(H2)：V(CO)=10：1。,空間速度：從化學平衡來看接觸時間長，反應越接近平衡，單程轉化率越高，但產率降低。聯(lián)醇生產時空間速度一般控制在1000015000m3(m3催化劑h)。,第三節(jié) 二甲醚的生產,二甲醚性質,二甲醚分子式為C2H6O，結構簡式為CH3-O-CH3，二甲醚在常溫下為無色并有輕微醚香的氣體，能溶于水和醇、乙醚、丙酮、氯仿

7、等有機溶劑。無毒、無腐蝕性，在空氣中不會形成過氧化物，燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱(氣態(tài))為1455 KJmol。,二甲醚制備工藝,第三節(jié) 二甲醚的生產,甲醇液相脫水法:采用硫酸作脫水劑反應在液相中進行。兩分子甲醇在濃硫酸作用下脫去一分子水生成一分子二甲醚，反應如下：,合成氣直接合成二甲醚: 反應方程式如下,甲醇氣相轉化法:也稱二步法,是將甲醇蒸汽通過固體酸催化劑，發(fā)生非均相催化反應脫水生成二甲醚，反應式為：,第三節(jié) 二甲醚的生產,甲醇氣相催化脫水和成二甲醚工藝流程,第三節(jié) 二甲醚的生產,第四節(jié) 醋酸的生產,一、醋酸的性質,醋酸(CH3COOH)是最重要的低級脂肪族一元羧酸。因其是食用醋的主要成

8、分而又稱醋酸。純醋酸是無色透明液體、有刺激性氣味與酸味，并具有強腐蝕性。 醋酸能與水及一般常用有機溶劑互溶而且是許多樹脂的溶劑，在水和非水溶性的酯和醚混合物中，更易溶于非水相。因此可用酯或醚作萃取劑將醋酸從水溶液中分離。,二、羰基合成法生產醋酸工藝,第四節(jié) 醋酸的生產,主反應：,副反應：,第四節(jié) 醋酸的生產,高壓羰基和成法制醋酸工藝流程,第四節(jié) 醋酸的生產,注意：（1）醋酸反應工段 , (2)精制工段, (3)輕組分回收工段,Monsanto低壓法羰基合成醋酸工藝流程,第四節(jié) 醋酸的生產,三、醋酐制備,制備方法,羰基合成法：是用醋酸甲酯與CO反應所進行的羰基合成過程，其反應方程式如下：,醋酸裂

9、解法：也叫乙烯酮法。該方法分兩階段進行， 反應方程式如下：,乙烯酮制醋酐工藝過程,羰基合成醋酐工段羰基合成制醋酐工藝流程,工藝流程,第四節(jié) 醋酸的生產,圖8-14 乙烯酮法制取醋酐工藝流程,一、甲醛生產,第五節(jié)其他碳一化工生產技術,甲醛(HCHO)是最重要的基本有機化工原料，是脂肪族醛系列中最簡單的醛。常溫下是無色具有強烈刺激性的窒息性氣體，易溶于水，可燃燒，能與空氣形成爆炸性混合物。含甲醛如40、甲醇8的水溶液叫福爾馬林，是常用的殺菌劑和防腐劑。甲醛用途十分廣泛，主要用作生產脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等樹脂和多元醇、異戊二烯、烏洛托品等化工產品。也用于醫(yī)藥、農藥和染料生產。,第五節(jié)其他碳一

10、化工生產技術,甲烷氧化,甲醇脫氫氧化,乙烯氧化,鐵鉬法,銀法,當甲醇、空氣和水蒸氣的原料混合氣按一定的配比進入反應器時，在銀催化劑上發(fā)生氧化和脫氫反應，使甲醇在一定條件下轉化成甲醛。主要化學反應方程如下：,制備方法,影響因素,第五節(jié)其他碳一化工生產技術,反應溫度：是決定化學反應產率和產量的重要因素。從化學反應的平衡轉化率來看，甲醇氧化在各種溫度范圍內幾乎100轉化成甲醛，而甲醇脫氫反應的平衡轉化率與溫度關系較大。,原料氣的氧醇分子比：氧醇比越大，反應轉化率越高，但當氧醇比大到一定值時，反應產率反而稍有下降，且隨著氧醇比的增大，尾氣中碳化物所消耗的甲醇量也會增多。,第五節(jié)其他碳一化工生產技術,原料氣中甲醛與水蒸氣的配料濃度： 配料濃度=甲醇的質量（甲醇的質量+水的質量）100 一般控制在5962范圍內,接觸時間：是原料氣通過催化劑的停留時間。接觸時間的長短，直接影響反應的產率。接觸時間短反應不完全，而接觸時間太長則副產物增多，該反應催化劑的接觸時間一般可控制在0.030.1s這時產率可達到80以上。,第五節(jié)其他碳一化工生產技術,甲醇氧化生產甲醛工藝流程,第五節(jié)其他碳一化工生產技術,二、甲基叔丁基醚,甲基叔丁基醚(MTBE)是發(fā)動機汽油的高辛烷值添加劑，不會引起空氣污染，且無毒性，與汽油的互溶性好，辛烷值高，并可通過甲醇與來