第22卷第3期化工時刊Vol.22,No.32008 年3月Chemical Industry TimesMar .3.2008甲醇合成原理及其影響因素徐向軍彭娟祈偉宏*聶英龍(銀川大學(xué)石油化工系,寧夏銀川750105;*銀川大學(xué)商學(xué)院,寧夏銀川750105)摘要目前國內(nèi)外生產(chǎn)甲醇的方法比較多,合成工藝流程雖然不同,但是許多基本步驟是具有相同的地方。用一氧化碳和氫氣制備甲醇的反應(yīng),是一一個體積臧小放熱、并且在催化劑催化下的可逆反應(yīng)。該反應(yīng)要受到許多因素的影響,例如:溫度、壓力、空速、氫碳比惰性氣體以及催化劑。關(guān)鍵詞甲醇合成原理影響因素工藝流程The Theory and Interfered Factors of Synthesis of MethanolXu Xiangjun Peng Juan Qi Weihong"Nie Yinglong(The school of ptroleum and engineering of Yinchuan university ,Ningxia Yinchuan 750105;* the business school of Yinchuan university ,Ningxia Yinchuan 750105)Abstract At present there were many domestic and foreign synthetic methods of methanol. Many basic steps weresame although their synthesis procedures were different. The reaction of synthesis of methanol by carbon monoxide and hydro-gen was volume reducing, exothermic, catalyzed and reversible. And this reaction was interfered by many factors such 8temperature, pressurem, airspeed, inert gas and catalyst.Keywords methanol theory of synthesis interfered factors synthesis procedure甲醇是最簡單的醇,相對分子質(zhì)量為32.04。在甲醇合成方法簡介通常條件下,甲醇是無色、無味、易流動,易揮發(fā)的可燃性液體,并且?guī)в蓄愃埔掖嫉臍馕丁＜状家兹苡?.1木材蒸餾提取法水、乙醇、乙酸乙酯,但在脂肪族烴類中的溶解度較在1924年以前，甲醇差不多全部是用木材或其小。易吸收水(氣),二氧化碳和某些其它物質(zhì),因此，廢料的分解蒸餾來生產(chǎn)的。木材蒸餾提取的甲醇中只用特殊方法才能制得完全無水甲醇。含有丙酮和其它雜質(zhì),因此從甲醇中除去這些雜質(zhì)是甲醇是一種重要的有機(jī)化工原料，主要用于生產(chǎn)非常困難的,并且甲醇的產(chǎn)率也是很低的1]。甲醛,消耗量要占到甲醇總產(chǎn)量的1/2,甲醛則是生1.2氯甲烷的水解法產(chǎn)各種合成樹脂不可少的原料。用甲醇作甲基化試氯甲烷的水解法也可以生產(chǎn)甲醇,反應(yīng)的方程式劑可生產(chǎn)丙烯酸甲酯、對苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲基為:CH2Cl+Na0H→CHg0H+NaCl。但因水解法價(jià)格苯胺、甲烷氯化物等;甲醇羰基化可生產(chǎn)醋酸、醋酐、昂貴,沒有得到工業(yè)的發(fā)展。甲酸甲酯等重要有機(jī)合成中間體,它們是制造各種染1.3甲烷部分氧化法.料、藥品、農(nóng)藥、炸藥、香料、噴漆的原料,目前用甲醇甲烷部分氧化法可以生產(chǎn)甲醇,這種制備甲醇的合成乙二醇乙醛、乙醇也日益受到重視。方法工藝流程簡單,建設(shè)投資節(jié)省,但是其氧化過程不易控制，常因深度氧化生成碳的氧化物和水,而使原料受到很大的損失。因此甲烷部分氧化法制取甲收稿日期:2008-01-24作者簡介:徐向軍(1975-),男,碩士,助教,從事藥物分離和藥物合成的研究工作E - mi:uj642124 @ ohu. com徐向軍等甲醇合成原理及其影響因素2008. Vol.22 ,No.3化工時刊醇的方法仍未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。分離器后是適當(dāng)?shù)摹?.4 CO、CO2加壓催化氫化法2.2 甲醇合成原理目前工業(yè)上幾乎都是采用一氧化碳、二氧化碳加.一氧化碳加氫可發(fā)生許多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。在壓催化氫化法合成甲醇。典型的流程包括原料氣的用一氧化碳和氫氣反應(yīng)制取甲醇,發(fā)生的主要反應(yīng)制造、原料氣的凈化、甲醇合成粗甲醇精餾等工序。有:CO+ 2H2 -CHg0H2甲醇合成原理當(dāng)反應(yīng)物中有二氧化碳存在時,二氧化碳按下列2.1 甲醇合成工藝流程反應(yīng)生成甲醇:甲醇合成方法雖然較多,合成流程雖然不同,但C02+ H2-C0+ H20是許多基本步驟是具有相同的地方。如圖1是一般CO+ 2H2 =CHg0H最基本的流程示意圖。兩步反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為:↑排放氣CO + 3H2 =CH20H+ H20發(fā)生的副反應(yīng)又可以分為平行副反應(yīng)和連串副反應(yīng)。Q中Q平行副反應(yīng)為:CO+ 3H2一CH + H20粗CH.0H新鮮氣2CO+ 2H -CH4 + CO21:新鮮氣壓縮機(jī)構(gòu)2:熱交換器 3:甲 醇合成塔4C0+ 8H2 -C,H20H + 3H204:水冷凝器5:甲醇分離器 6:循環(huán)機(jī)2C0 + 4H2一CHgOCH + H20圖1甲醇合 成工藝流程圖當(dāng)有金屬鐵、鈷、鎳等存在時,還可能發(fā)生生成碳其工藝流程是:新鮮氣由壓縮機(jī)壓縮到所需要的的反應(yīng)。合成壓力,與從循環(huán)機(jī)來的循環(huán)氣體混和后分為兩2C0=CO2 +C股,一股為主線進(jìn)人熱交換器,將混和氣預(yù)熱到催化發(fā)生的連串副反應(yīng)為:劑的活性溫度,進(jìn)入合成塔;另一股副線不經(jīng)過熱交2CH0H -CH2OCH + H20換器而直接進(jìn)人合成塔以調(diào)節(jié)催化劑層的溫度。經(jīng)CHgOH + nCO+ 2nH2 -C,H2x+ ICH20H+ nH2O反應(yīng)后的高溫氣體進(jìn)人熱交換器與冷原料氣換熱后,CH0H+ nC0+2(n- 1)H2=進(jìn)一步在水冷卻器中冷凝,然后在分離器中分離出液C,Hn+1COOH+(n- I)H20態(tài)甲醇,送到精餾部分提純制備精甲醇。為控制循環(huán)這些副反應(yīng)的產(chǎn)物還可以進(jìn)一步發(fā)生脫水、縮氣中惰性氣體的含量,分離出水和甲醇后的氣體小部合、?；蛲确磻?yīng),生成烯烴、酯類、酮類等副產(chǎn)分放空(或回收到制氣工段) ,大部分進(jìn)入循環(huán)機(jī)增壓物。當(dāng)催化劑中含有堿類化合物時,這些化合物的生后返回系統(tǒng),重新利用未反應(yīng)的氣體。新鮮氣補(bǔ)入的成更快。副產(chǎn)物不僅消耗原料,而且影響甲醇的質(zhì)量位置,最有利的是在合成塔的進(jìn)口處,而不宜在合成和催化劑的壽命。特別是生成甲烷的反應(yīng)為一個強(qiáng)塔的出口或甲醇分離器之前,以免甲醇分壓降低,或放熱反應(yīng),不利于反應(yīng)溫度的操作控制，而且生成的少甲醇的收率。采用循環(huán)流程的一個必要結(jié)果是惰甲烷不能隨著產(chǎn)品冷凝,甲烷在循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán),更性氣體在系統(tǒng)中的積累,CO、CO2和H2 因生成不利于主反應(yīng)的化學(xué)平衡和反應(yīng)速率[2]。CH20H而在分離器中排出。惰性氣體除少量溶解在從合成氣(CO、CO2和H2)為原料合成甲醇的主液體甲醇中外,多數(shù)留在系統(tǒng)中,將影響甲醇合成速要方程式:率,為此應(yīng)該在系統(tǒng)中設(shè)有放空管線,但放空時,為避CO+ 2H2一CHgOH 0 H98r= - 90.8 kJ/mol免損失有效氣體(CO、CO2和H2)成分損失,放空位置CO2 + 3H2一CHgOH+ H20應(yīng)該選擇循環(huán)中惰性氣體濃度最大的地方,設(shè)在甲醇△H298e= - 49.6 kJ/mol一63一化工時刊2008. Vol.22,No.3論文綜述