甲醇及二甲醚的生产

本章主要内容包括：第一节概述、第二节甲醇合成及其应用、第三节二甲醚生产、第四节乙酸生产、第五节其他碳一化工生产技术、二甲醚生产、碳一化学基本概念、乙酸生产、知识目标、甲醇合成及其应用、其他碳一化工生产技术、 掌握二甲醚的生产方法，掌握甲醇的合成原理和生产方法，掌握乙酸的生产方法、能力目标，在第一节中概述，碳一化合物的概念是指分子中只含有一个碳原子的化合物，如CO、C0、CH0H、HCHO、HCOOH等，含碳化合物的碳含量最少的物质。 这些物质在一定条件下发生化学反应生成一系列化学制品。 因此，碳一化合物作为化工生产的原料，在化工合成生产中占有较重要的地位。 合成气体在碳一化工中的应用、甲醇、乙酸和乙酸酐的生产、氨的合成、燃料酒精的生产、烃燃料的生产、化工生产的基本概念、空间速度：单位时间内催化剂通过的气体体积数。 单位为m3/(m3催化剂h )。 空间速度越高，单位体积的催化剂处理能力越大，生产能力越大。 空间时间：气体与催化剂接触时不问。 经常表示反应器的生产能力。 空闲时间越小，反应器的生产能力越大。 需要注意的是，反应过程中材料密度发生变化时，体积流量也会发生变化。 此时，空间时间不等于反应器内材料滞留的时间。 反应过程中密度不变(等密度过程，只在时空时等于物质滞留时间)。 转化率是指参加反应的原料数量和投入反应器的原料数量的比率，是指朋原料的转化程度。 转化率越大，参与反应的原料越多。 选择性是指实际得到的目标生成物量与原料反应得到的生成物理量的比较。 选择性=实际得到目标生成物量/应计算的生成物理量100%=目标生成物原料量/反应原料量100%收率是转化为目标生成物的原料量与供给到反应器的原料量之比. 收率=转化为目标物的原料量/供给反应器的原料量100%中有循环材料时的总收率和的计算如下。 总收率=转化为目标物原料量/新鲜原料量100%，第二节甲醇合成及其应用，第一.甲醇的性质、物理性质、羰基化反应、芳烃的生成、第二节甲醇合成及其应用、化学性质、脱水反应、氧化反应、酯化反应、氨基化反应、低碳烯烃的生成、第二、 甲醇合成原理、二节甲醇合成及其应用、主反应：副反应：影响因素和工艺条件的控制、空气速度和气体循环、合成甲醇反应的原料气体化学计量比H2:CO=2:1的生产实践表明，C0含量高时难以控制温度，羰基铁在催化剂中凝聚，引起催化剂失活一般氢过剩。 甲醇生产时，气体一次只能通过合成塔得到3%6%的甲醇，原料气体的转化率不高，原料气体必须回收利用。 增加空速可以提高甲醇的生产能力，有利于消除反应热，防止催化剂过热。 但是，空速太高了。 转化率降低，循环气量增加，费用增加。 空速过小，不能满足生产任务的要求。第二节甲醇合成及其应用、反应温度、反应压力、原料气体组成、三、甲醇制备方法、第二节甲醇合成及其应用、高压法、中压法、低压法、高压法是在压力30MPa、温度300400下使用锌铬催化剂合成甲醇，气相法、液相法、浆料状态床工艺液相络合催化法中压法是基于低压法开发的在510MPa的压力下合成甲醇的方法，其工艺流程如图85所示，包括第二节甲醇合成及其应用、第二节甲醇合成及其应用、典型的甲醇合成塔、第二节甲醇合成及其应用、四甘醇这是合成气的净化技术，是我国为代替众多合成氨生产铜氨液去除微量碳酸化物而开发的新技术。二醇生产在10.O13.OMPa的压力下，使用铜系催化剂，与合成氨的工艺串联连接，用合成原料气体中的CO、C02、H2合成甲醇。二节甲醇合成及其应用、二醇生产工艺、二节甲醇合成及其应用、二醇生产工艺条件、反应压力：综合考虑工艺和设备要求，一般中小型氮肥厂采用3MPa压力。 反应温度：铜系催化剂的温度请选择在245315之间。 合成气中H2与CO的体积比：气相浓度可以选择V(H2):V(CO)=10:1 . 空间速度：从化学平衡看接触时间长，反应越接近平衡，单程转化率越高，收率越低。 二醇生产时的空间速度一般控制在1000015000m3/(m3催化剂h )。 第三节二甲醚的生产，二甲醚的性质，二甲醚的分子式为C2H6O，结构为CH3-O-CH3，二甲醚是常温下无色轻醚香的气体，可溶于水、醇、乙醚、丙酮、氯仿等有机溶剂中。 无毒无腐蚀性，空气中无过氧化物，燃烧时火焰稍亮，燃烧热(气体)为1455KJ/mol。 二甲醚的生产工艺、第三节二甲醚的生产、甲醇液相脱水法：以硫酸为脱水剂在液相中进行反应。 二分子甲醇用浓硫酸排出一分子水生成二甲醚的反应如下：合成气体直接合成二甲醚：的反应方程式也称为：甲醇气相变换法：也称为二阶段法， 甲醇蒸气通过固体酸催化剂发生非均相催化反应脱水二甲醚，反应式为：第三节二甲醚生产，甲醇气相催化脱水和二甲醚工艺，第三节二甲醚生产，第四节乙酸生产，第一、乙酸性质，乙酸(CH3COOH )最重要因为是食醋的主要成分，所以也称为醋酸。 纯醋酸是无色透明的液体，有刺激性和酸味，腐蚀性强。 醋酸与水和一般使用的有机溶剂相溶，是很多树脂的溶剂，水和非水溶性的酯和醚的混合物容易溶于非水相。 因此，以酯和醚为萃取剂，乙酸可以从水溶液中分离出来。 二、羰基合成法乙酸生产工序、第四节乙酸的生产、主反应：第四节乙酸的生产、高压羰基和法制乙酸生产工序、第四节乙酸的生产、注意： (1)乙酸反应工序、(2)精制工序、(3)轻成分回收工序、Monsanto低压法羰基合成乙酸生产工序、第四节乙酸的生产、三、 乙酸酐制造、制造方法、羰基合成法：乙酸甲酯与CO反应进行的羰基合成工序，其反应式如下。 该方法也称为乙酸分解法，分两个阶段进行，反应方程为：乙烯酮制乙酸酐工艺、羰基合成乙酸酐工艺、工艺流程、第四节乙酸生产、图8-14乙烯酮制乙酸酐工艺、第一、甲第五节其他碳一化工生产技术、甲醛(HCHO )是最重要的基本有机化工原料，是脂肪族醛系列中最简单的醛。 常温下无色强刺激性的窒息性气体，易溶于水，燃烧，与空气成爆炸性混合物。 含有40%甲醛、8%甲醇的水溶液称为福尔马林，是常用的杀菌剂和防腐剂。 甲醛的用途非常广泛，主要用于尿素、苯酚、聚甲醛、三聚氰胺等树脂和多元醇、异戊二烯、月桂醇等化工产品的生产。 也用于生产医药、农药和染料。 第五节其他碳一化工生产技术、甲烷氧化、甲醇脱氢氧化、乙烯氧化、铁钼法、银法，甲醇、空气和水蒸气的原料混合气体以一定的配比进入反应器时，在银催化剂中发生氧化和脱氢反应，使甲醇在一定条件下转化为甲醛。 主要的化学反应方程为：制备方法、影响因素、第五节其他决定碳一化工生产技术、反应温度：化学反应产率和产量的重要因素。从化学反应的平衡转化率来看，甲醇氧化在各种温度范围内几乎转化为100%甲醛，与甲醇脱氢反应的平衡转化率温度关系很大。 原料气体的氧醇分子比：氧醇比越大，反应转化率越高，但氧醇比达到一定值以上时，反应收率会稍微降低，随着氧醇比的增大，废气中碳化物所消耗的甲醇量也会增多。 第五节其他碳一化工生产技术，原料气体中甲醛和水蒸气的原料浓度：原料浓度=甲醇的质量/(甲醇的质量水的质量) 100%一般控制在59%62%的范围内，接触时间：原料气体通过催化剂的滞留时间。 接触时间的长短直接影响反应的收率。 接触时间短，反应不完全，接触时间过长，副产物增多，该反应催化剂接触时间一般控制在0.030.1s . 这种情况下，收率会达到80%以上。第五节其他碳一化工生产技术，甲醇氧化制备甲醛工艺，第五节其他碳一化工生产技术，第二、甲基叔丁基醚、甲基叔丁基醚(MTBE )是发动机汽油的高辛烷值添加剂，不会造成空气污染，无毒性，与汽油主要