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文档简介

甲醇的生产原理目前工业上生产甲醇的主要方法是用合成气合成法，本讲学习合成气合成甲醇的生产原理。根据所使用的催化剂、反应温度和反应压力的不同，合成法又分为高压法、中压法、低压法。主反应方程式：CO+2H2↔CH3OHCO2+3H2↔CH3OH+H2O副反应CO+3H2↔CH4+H2O2CO+4H2↔CH3OCH3+H2O4CO+8H2↔C4H9OH+3H2O2CO+2H2↔CO2+CH42CH3OH↔CH3OCH3+H2OCH3OH+nCO+2nH2↔CnH2n+1CH2OH+nH2O一个化学反应要在工业上实现，首先必须从热力学角度判断反应进行的限度，即化学平衡问题。同时，还要研究动力学，了解各种因素对化学反应速率的影响，以确定反应能迅速进行的条件。温度越低、压力越高，合成反应的反应热越大；20MPa、300~500℃:反应热变化最小，反应容易控制；温度低于300℃，要严格控制温度和压力的变化，以免造成温度的失控。1、热效应CO、CO2生成甲醇的分率(f1+f2=1)主反应的理想气体反应热温度T时副反应i的理想反应热等温焓差∆HT、P=∆H1+f1∆HR1+f2∆HR2+∑Xi∆HRi+∆H2生成i副产物与甲醇的摩尔比CO+2H2↔CH3OH-∆HR1CO2+3H2↔CH3OH+H2O-∆HR2等温焓差加压条件下，甲醇合成的热效应：生产1kmol甲醇为基准的所有反应的理想气体反应热总和；等温焓差。根据经验数据，甲醇合成系统中，在同样的温度和压力条件下，当有较多的CO2参加反应时，热效应小的多。甲醇合成反应是体积缩小的可逆放热反应：增高压力、降低温度，有利于平衡；温度和压力相同时，气体组成对甲醇合成反应的平衡有影响；在一定的原料气组成情况下，低温、高压条件下，有利于生成甲醇。2、化学平衡实验指出，压力、温度、气体组成、空速、催化剂的颗粒大小等，对甲醇合成的反应速率和生产强度均有影响。气-固相催化反应：反应主要在催化剂内表面上进行。3、动力学反应物从流体主体扩散到催化剂颗粒外表面；反应物从催化剂颗粒外表面扩散到微孔内；反应物在催化剂内表面上吸附；被吸附的反应物在内表面上发生化学反应；反应生成物从催化剂内表面上解吸；生成物从微孔内扩散到催化剂颗粒外表面；生成物从催化剂颗粒外表面扩散到流体主体。反应总速率取决于阻滞作用最大的一步。外扩散过程的阻滞作用一般忽略不计。不同的催化剂条件，反应动力学方程各不相同。采用较低的反应温度和较高的反应压力对甲醇的合成有利；温度过高，需要在高压下进行，才能有足够的平衡产率；反应温度过低，虽然可降低反应压力，但反应速率不快，影响反应的进程。解决这一矛盾的

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