甲醇及二甲醚的生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)

本章主要內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)甲醇合成及其應(yīng)用第三節(jié)二甲醚的生產(chǎn)第四節(jié)醋酸的生產(chǎn)第五節(jié)其他碳一化工生產(chǎn)技術(shù)二甲醚的生產(chǎn)碳一化學(xué)的基本概念醋酸的生產(chǎn)知識目標(biāo)甲醇合成及其應(yīng)用其他碳一化工生產(chǎn)技術(shù)掌握二甲醚的生產(chǎn)方法掌握甲醇的合成原理與生產(chǎn)方法掌握醋酸的生產(chǎn)方法能力目標(biāo)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(gè)碳原子的化合物，如CO、C0、CH0H、HCHO、HCOOH等，是含碳化合物中碳含量最少的物質(zhì)。這些物質(zhì)在一定條件下均能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成一系列化工產(chǎn)品。因此．碳一化合物可作為化工生產(chǎn)的原料，在化工合成生產(chǎn)中占有比較重要的地位。合成氣在碳一化學(xué)化工中的應(yīng)用生產(chǎn)甲醇醋酸和醋酐合成氨制備燃料醇制備烴燃料甲醇是碳一化學(xué)的支柱產(chǎn)品，是除合成氨以外，惟一可以經(jīng)過煤炭氣化大規(guī)模合成的簡單化工產(chǎn)品。用CO與甲醇進(jìn)行羰基合成制取醋酸、酸酐、酯等有機(jī)化工產(chǎn)品合成氣是生產(chǎn)合成氨原料氣的一種主要來源。以氨為原料可以制造各種氮肥，合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)。

用合成氣制燃料醇，尋找內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的替代燃料，使能源結(jié)構(gòu)向多元化結(jié)構(gòu)發(fā)展F-T合成技術(shù)的應(yīng)用，使甲醇間接合成液體烴類化合物成為現(xiàn)實(shí)?；どa(chǎn)基本概念空間速度：是指在單位時(shí)間內(nèi)，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(chǎn)能力就越大?？臻g時(shí)間：是指氣體與催化劑的接觸時(shí)問。常用來表示反應(yīng)器的生產(chǎn)能力?？諘r(shí)越小，反應(yīng)器的生產(chǎn)能力越大。

必須注意的是：如果反應(yīng)過程中物料的密度發(fā)生改變，體積流量也隨之變化．此時(shí)空間時(shí)間不等于物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間。只有在反應(yīng)過程中密度不變(等密度過程，時(shí)空時(shí)才與物料停留時(shí)間相等。轉(zhuǎn)化率是指參加反應(yīng)的原料數(shù)量與通入反應(yīng)器原料數(shù)量比值百分率，它說朋原料的轉(zhuǎn)化程度。轉(zhuǎn)化率越大，參加反應(yīng)的原料越多。選擇性是指實(shí)際所得目標(biāo)產(chǎn)物量與反應(yīng)掉原料計(jì)算應(yīng)得產(chǎn)物理論量之比。選擇性=實(shí)際所得目標(biāo)產(chǎn)物量／計(jì)算應(yīng)得產(chǎn)物理論量×100%=轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物原料量／反應(yīng)掉原料量×100%收率是指轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的原料量與通入反應(yīng)器原料量之比。收率=轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的原料量／通入反應(yīng)器原料量×100%

有循環(huán)物料時(shí)產(chǎn)物總收率和的計(jì)算如下?？偸章?轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的原料量／新鮮原料量×100%第二節(jié)甲醇合成及其應(yīng)用一.甲醇的性質(zhì)

無色透明、略帶醇香味、有毒、易揮發(fā)和易燃液體。熔點(diǎn)175．6K，沸點(diǎn)37.8K。甲醇是強(qiáng)極性化臺物，可以和水及乙醇、乙醚等許多有機(jī)溶液以任意比例互溶，并與多種有機(jī)物形成共沸物，但不能與脂肪烴類化合物相互溶。物理性質(zhì)羰基化反應(yīng)生成芳烴第二節(jié)甲醇合成及其應(yīng)用化學(xué)性質(zhì)脫水反應(yīng)氧化反應(yīng)酯化反應(yīng)胺化反應(yīng)生成低碳烯烴二、甲醇合成原理第二節(jié)甲醇合成及其應(yīng)用主反應(yīng)：副反應(yīng)：影響因素及工工藝條件控制制空氣速度及氣氣體的循環(huán)合成甲醇是放熱反應(yīng)。溫度升高，副反應(yīng)產(chǎn)物增多，同時(shí)，由于甲酸的生成，造成設(shè)備的氫腐蝕；從動(dòng)力學(xué)考慮，溫度升高，反應(yīng)速度加快．但過高溫度也會影響催化劑使用壽命，適宜溫度在500～543K左右。合成甲醇主、副反應(yīng)均為體積減小的反應(yīng)，增加壓力對提高甲醇平衡分壓有利。同時(shí)，從反應(yīng)速度考慮，提高壓力，反應(yīng)速度加快。但加壓生產(chǎn)要消耗能量，且受設(shè)備強(qiáng)度限制，適宜壓力為10Mpa合成甲醇反應(yīng)應(yīng)的原料氣化化學(xué)計(jì)量比為為H2：CO=2：1生產(chǎn)實(shí)踐證明明，當(dāng)C0含量高時(shí)，溫溫度不易控制制，且會導(dǎo)致致羰基鐵聚集集在催化劑上上，引起催化化劑失活。故故一般采用氫氫過量。甲醇生產(chǎn)時(shí)，，氣體一次通通過合成塔僅僅能得到3％～6％的甲醇，原原料氣轉(zhuǎn)化率率不高，因此此原料氣必須須循環(huán)使用。。增加空速可可增大甲醇的的生產(chǎn)能力．．并有利于移移走反應(yīng)熱，，防止催化劑劑過熱。但空空速太高．轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化率降低，，循環(huán)氣量增增加，作費(fèi)用用增加?？账偎龠^小，則不不能滿足生產(chǎn)產(chǎn)任務(wù)要求。。第二節(jié)甲甲醇合成及其其應(yīng)用反應(yīng)溫度反應(yīng)壓力原料氣組成三、甲醇生產(chǎn)產(chǎn)方法第二節(jié)甲甲醇合成及其其應(yīng)用高壓法中壓法低壓法高壓法是在壓壓力為30MPa，溫度為300～400℃下使用鋅鉻催催化劑合成甲甲醇?xì)庀喾ㄒ合喾{態(tài)床工藝液相絡(luò)合催化化法中壓法是在低低壓法基礎(chǔ)上上開發(fā)的在5～10MPa壓力下合成甲甲醇的方法，，其工藝流程程如圖8-5所示第二節(jié)甲甲醇合成及其其應(yīng)用第二節(jié)甲甲醇合成及其其應(yīng)用典型的甲醇合合成塔第二節(jié)甲甲醇合成及其其應(yīng)用四、聯(lián)醇生產(chǎn)產(chǎn)簡介與合成氫聯(lián)合合生產(chǎn)甲醇工工藝簡稱聯(lián)醇。這是一種合合成氣的凈化化工藝，是為為了替代我國國不少合成氨氨生產(chǎn)用銅氨氨液脫除微量量碳氧化物而而開發(fā)的一種種新工藝。聯(lián)醇生產(chǎn)是在在10.O～13.OMPa壓力下，采用用銅基催化劑劑，串聯(lián)在合合成氨工藝中中，用合成原原料氣中的CO、C02、H2合成甲醇。第二節(jié)甲甲醇合成及其其應(yīng)用聯(lián)醇生產(chǎn)工藝藝流程第二節(jié)甲甲醇合成及其其應(yīng)用聯(lián)醇生產(chǎn)工藝藝條件反應(yīng)壓力：綜合考慮工藝藝和設(shè)備要求求，一般中、、小型氮肥廠廠都采用3MPa壓力。反應(yīng)溫度：對于銅基催化化劑溫度應(yīng)選選取在245～315℃之間。合成氣中H2與CO的體積比：氣相濃度可選選用V(H2)：V(CO)=10：1?？臻g速度：從化學(xué)平衡來來看接觸時(shí)間間長，反應(yīng)越越接近平衡，，單程轉(zhuǎn)化率率越高，但產(chǎn)產(chǎn)率降低。聯(lián)聯(lián)醇生產(chǎn)時(shí)空空間速度一般般控制在10000～15000m3／(m3催化劑·h)。第三節(jié)二甲甲醚的生產(chǎn)二甲醚性質(zhì)二甲醚分子式為C2H6O，結(jié)構(gòu)簡式為CH3-O-CH3，二甲醚在常常溫下為無色色并有輕微醚醚香的氣體，，能溶于水和和醇、乙醚、、丙酮、氯仿仿等有機(jī)溶劑劑。無毒、無無腐蝕性，在在空氣中不會會形成過氧化化物，燃燒時(shí)時(shí)火焰略帶光光亮，燃燒熱(氣態(tài))為1455KJ／mol。二甲醚制備工工藝第三節(jié)二甲甲醚的生產(chǎn)甲醇液相脫水水法:采用硫酸作脫脫水劑反應(yīng)在在液相中進(jìn)行行。兩分子甲甲醇在濃硫酸酸作用下脫去去一分子水生生成一分子二二甲醚，反應(yīng)應(yīng)如下：合成氣直接合合成二甲醚:反應(yīng)方程式如如下甲醇?xì)庀噢D(zhuǎn)化化法:也稱二步法,是將甲醇蒸汽汽通過固體酸酸催化劑，發(fā)發(fā)生非均相催催化反應(yīng)脫水水生成二甲醚醚，反應(yīng)式為：第三節(jié)二甲甲醚的生產(chǎn)甲醇?xì)庀啻呋撍统啥酌压に嚵髁鞒痰谌?jié)二甲甲醚的生產(chǎn)生產(chǎn)氣霧劑及制冷劑二甲醚應(yīng)用民用潔凈燃料二甲醚作化工原料用作柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料第四節(jié)醋醋酸的生產(chǎn)一、醋酸的性性質(zhì)醋酸(CH3COOH)是最重要的低低級脂肪族一元羧酸。因其是食用用醋的主要成成分而又稱醋醋酸。純醋酸酸是無色透明明液體、有刺刺激性氣味與與酸味，并具具有強(qiáng)腐蝕性性。醋酸能與水及及一般常用有有機(jī)溶劑互溶溶·而且是許多樹樹脂的溶劑，，在水和非水水溶性的酯和和醚混合物中中，更易溶于于非水相。因因此可用酯或或醚作萃取劑劑將醋酸從水水溶液中分離離。二、羰基合成成法生產(chǎn)醋酸酸工藝第四節(jié)醋醋酸的生產(chǎn)主反應(yīng)：副反應(yīng)：第四節(jié)醋醋酸的生產(chǎn)高壓羰基和成成法制醋酸工工藝流程第四節(jié)醋醋酸的生產(chǎn)注意：（1））醋酸反應(yīng)工工段,(2)精制工工段,(3)輕組分分回收工段Monsanto低壓法羰基合合成醋酸工藝藝流程第四節(jié)醋醋酸的生產(chǎn)三、醋酐制備備制備方法羰基合合成法法：是用醋醋酸甲甲酯與與CO反應(yīng)所所進(jìn)行行的羰羰基合合成過過程，，其反反應(yīng)方方程式式如下下：醋酸裂裂解法法：也叫乙乙烯酮酮法。。該方方法分分兩階階段進(jìn)進(jìn)行，，反應(yīng)方方程式式如下下：乙烯酮酮制醋醋酐工工藝過過程羰基合合成醋醋酐工工段羰羰基合合成制制醋酐酐工藝藝流程程工藝流流程第四節(jié)節(jié)醋醋酸酸的生生產(chǎn)圖8-14乙烯酮法制取醋酐工藝流程一、甲甲醛生生產(chǎn)第五節(jié)節(jié)其他他碳一一化工工生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)術(shù)甲醛(HCHO)是最重重要的的基本本有機(jī)機(jī)化工工原料料，是是脂肪肪族醛醛系列列中最最簡單單的醛醛。常溫下下是無無色具具有強(qiáng)強(qiáng)烈刺刺激性性的窒窒息性性氣體體，易易溶于于水，，可燃燃燒，，能與與空氣氣形成成爆炸炸性混混合物物。含甲醛醛如40％、甲甲醇8％的水水溶液液叫福福爾馬馬林，，是常常用的的殺菌菌劑和和防腐腐劑。。甲醛醛用途途十分分廣泛泛，主要用用作生產(chǎn)脲脲醛、、酚醛醛、聚聚甲醛醛和三三聚氰氰胺等等樹脂脂和多多元醇醇、異異戊二二烯、、烏洛洛托品品等化化工產(chǎn)產(chǎn)品。。也用用于醫(yī)醫(yī)藥、、農(nóng)藥藥和染染料生生產(chǎn)。。第五節(jié)節(jié)其他他碳一一化工工生產(chǎn)產(chǎn)技術(shù)術(shù)甲烷氧氧化甲醇脫脫氫氧氧化乙烯氧氧化鐵鉬法法銀法當(dāng)甲醇醇、空空氣和和水蒸蒸氣的的原料料混合合氣按按一定定的配配比進(jìn)進(jìn)入反反應(yīng)器器時(shí)，，在銀銀催化化劑上上發(fā)生生氧化化和脫脫氫反反應(yīng)，，使甲甲醇在在一定定條件件下轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化成成甲醛醛。主主要化化學(xué)反反應(yīng)方方程如如下：：制備備方方法法影響響因因素素第五五節(jié)節(jié)其其他他碳碳一一化化工工生生產(chǎn)產(chǎn)技技術(shù)術(shù)反應(yīng)應(yīng)溫溫度度：：是決決定定化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)率率和和產(chǎn)產(chǎn)量量的的重重要要因因素素。。從從化化學(xué)學(xué)反反應(yīng)應(yīng)的的平平衡衡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率來來看看，，甲甲醇醇氧氧化化在在各各種種溫溫度度范范圍圍內(nèi)內(nèi)幾幾乎乎100％轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化成成甲甲醛醛，，而而甲甲醇醇脫脫氫氫反反應(yīng)應(yīng)的的平平衡衡轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率與與溫溫度度關(guān)關(guān)系系較較大大。。原料料氣氣的的氧氧醇醇分分子子比比：：氧醇醇比比越越大大，，反反應(yīng)應(yīng)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化率率越越高高，，但但當(dāng)當(dāng)氧氧醇醇比比大大到到一一定定值值時(shí)時(shí)，，反反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)率率反反而而稍稍有有下下降降，，且且隨隨著著氧氧醇醇比比的的增增大大，，尾尾氣氣中中碳碳化化物物所所消消耗耗的的甲甲醇醇量量也也會會增增多多。。第五五節(jié)節(jié)其其他他碳碳一一化化工工生生產(chǎn)產(chǎn)技技術(shù)術(shù)原料料氣氣中中甲甲醛醛與與水水蒸蒸氣氣的的配配料料濃濃度度：：配料料濃濃度度=甲醇醇的的質(zhì)質(zhì)量量／／（（甲甲醇醇的的質(zhì)質(zhì)量量+水的的質(zhì)質(zhì)量量））×100％一般般控控制制在在59％～～62％范范圍圍內(nèi)內(nèi)接觸觸時(shí)時(shí)間間：：是原原料料氣氣通通過過催催化化劑劑的的停停留留時(shí)時(shí)間間。。接接觸觸時(shí)時(shí)間間的的長長短短，，直直接接影影響響反反應(yīng)應(yīng)的的產(chǎn)產(chǎn)率率。。接接觸觸時(shí)時(shí)間間短短．．反反應(yīng)應(yīng)不不完完全全，，而而接接觸觸時(shí)時(shí)間間太太長長則則副副產(chǎn)產(chǎn)物物增增多多，，該該反反應(yīng)應(yīng)催催化化劑劑的的接接觸觸時(shí)時(shí)間間一一般般可可控控制制在在0.03～0.1s．這這時(shí)時(shí)產(chǎn)產(chǎn)率率可可達(dá)達(dá)到到80％以以上上。。第五五節(jié)節(jié)其其他他碳碳一一化化工工生生產(chǎn)產(chǎn)技技術(shù)術(shù)甲醇醇氧氧化化生生產(chǎn)產(chǎn)甲甲醛醛工工藝藝流流程程第五五節(jié)節(jié)其其他他碳碳一一化化工工生生產(chǎn)產(chǎn)技技術(shù)術(shù)二、、甲甲基基叔叔丁丁基基醚醚甲基基叔叔丁丁基基醚醚(MTBE)是發(fā)發(fā)動(dòng)動(dòng)機(jī)機(jī)汽汽油油的的高高辛辛烷烷值值添加加劑劑，，不會會引引起起空空氣氣污污染染，，且且無無毒毒性性，，與與汽汽油油的的互互溶溶性性好好，，辛辛烷烷值值高高，，并并可可通過過甲甲醇醇與與來來源源豐豐富富的的異異丁丁烯烯或或異異戊戊烯烯合合成成。。主主反反應(yīng)應(yīng)如如下下三、、胺胺類類衍衍生生物物———甲胺胺甲胺胺為無無色色、、有有毒毒、、易易燃燃?xì)鈿怏w體，，一甲甲胺胺有氨氨味味．．可可溶溶于于水水、、乙乙醇醇、、乙乙醚醚，，與與空空氣氣形形成成爆爆炸炸性性混混合合物物，，呈呈弱弱堿堿性性；；二甲甲胺胺能溶溶于于水水、、醇醇、、醚醚；；三甲甲胺胺有辛辣魚魚腥味、、味咸．．常溫時(shí)時(shí)加壓或或冷凝會會液化，，呈強(qiáng)堿堿性．易易溶于醚醚、苯、、氯仿。。工業(yè)上采采用甲醇醇?xì)庀喟卑被ㄉa(chǎn)甲胺胺。反應(yīng)應(yīng)方程如如下：第五節(jié)其其他碳一一化工生生產(chǎn)技術(shù)術(shù)本章結(jié)束束9、靜夜四四無鄰，，荒居舊舊業(yè)貧。。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、雨中黃黃葉樹，，燈下白白頭人。。。18:32:5618:32:5618:3212/29/20226:32:56PM11、以我獨(dú)沈沈久，愧君君相見頻。。。12月-2218:32:5618:32Dec-2229-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。18:32:5618:32:5618:32Thursday,December29,202213、乍見翻疑疑夢，相悲悲各問年。。。12月-2212月-2218:32:5618:32:56December29,202214、他鄉(xiāng)生白發(fā)發(fā)，舊國見青青山。。29十二月月20226:32:56下午18:32:5612月-2215、比不了了得就不不比，得得不到的的就不要要。。。十二月226:32下午午12月-2218:32December29,202216、行動(dòng)出成成果，工作作出財(cái)富。。。2022/12/2918:32:5618:32:5629December202217、做前，能夠夠環(huán)視四周；；做時(shí)，你只只能或者最好好沿著以腳為為起點(diǎn)的射線線向前。。6:32:56下午6:32下下午18:32:5612月-229、沒有失失敗，只只有暫時(shí)時(shí)停止成成功！。。12月-2212月-22Thursday,December29,202210、很多事情努努力了未必有有結(jié)果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。18:32:5618:32:5618:3212/29/20226:32:56PM11、成功功就是是日復(fù)復(fù)一日日那一一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小小努力力的積積累。。。12月月-2218:32:5618:32Dec-2229-Dec-2212、世間成成事，不不求其絕絕對圓滿滿，留一一份不足足，可得得無限完完美。。。18:32:5618:32:5618:32Thursday,December29,202213、不知香積寺寺，數(shù)里入云云峰。。12月-2212月-2218:32:5618:32:56December29,202214、意志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)的人人能把世世界放在在手中像像泥塊一一樣任意意揉捏。。29十十二月20226:32:56下午午18:32:5612月-2215、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月226:32下午午12月-2218:32December29,202216、少年十五五二十時(shí)，，步行奪得得胡馬騎。。。2022/12/2918:32:5618:32:5629December202217、空山新雨后后，天氣晚來來秋。。6:32:56下午6:32下下午18:32:5612月-229、楊楊柳柳散散和和風(fēng)風(fēng)，，青青山山澹澹吾吾慮慮。。。。12月月-221