Виробництво метанолу

style="font-size: СНзОН + H2SO4 ——>- СНзSОзОН + Н2О

Органічні кислоти також реагують з метанолом з утворенням складних ефірів:

СНзОН + СНзСООН ——> СНзСООСНз + Н2О

Основні закономірності процесу синтезу метанолу.

Рівновага реакції утворення метанолу. Процес отримання метанолу заснований на взаємодії водню і окислу вуглецю:

2Н2 + СО ? СНзОН + 21,67 ккал

Реакція може протікати як в прямому, так і в зворотному напрямах.

Відповідно до закону діючих мас швидкість будь-якої хімічної реакції пропорційна твору концентрацій

реагуючих речовин. Тоді швидкості прямої і зворотної реакцій виразяться рівняннями

?1 = k1 [Н2]2 [СО] ?2 = к2 [СНзОН]

де [Hz], [З] і [СНзОН]-концентрації водню, окислу вуглецю і метанолу; k1, kz -константи швидкості прямої і зворотної реакцій, значення яких залежать від температури/

За умови рівноваги швидкості прямої і зворотної реакцій стають рівними

k1 [Н2]2 [СО] = к2 [СНзОН] звідки:

де К-константа рівноваги реакції.

Значення константи рівноваги потрібне для розрахунку рівноважного виходу метанолу. Рівноважний вихід-це теоретичний максимальний вихід метанолу, який може бути отриманий з водню і окислу вуглецю,. узятих при цих концентраціях, температурі і тиску процесу. Константу рівноваги можна визначити як теоретичним, так і експериментальним шляхом.

Константа рівноваги може бути представлена в різних одиницях виміру.

Тиск. У технічних розрахунках зазвичай користуються вираженням константи рівноваги через парціальний тиск компонентів.

При підвищенні тиску і пониженні температури рівновага зрушується у бік збільшення виходу метанолу. У промислових умовах синтез метанолу здійснюється з газової суміші, що містить окрім водню і окислу вуглецю також двоокис вуглецю. Тому при розрахунку рівноваги синтезу метанолу з суміші газів Н2-СО- COz необхідно враховувати наступну реакцію:

СО2 + Н2( г)↔ СО + Н2О — 9,8 ккал;

Рівноважний вихід метанолу, міра перетворення окислу і двоокису вуглецю значною мірою міняються залежно від тиску, температури, стосунки Н2: З і вміст двоокису вуглецю в газі. Вплив тиску і температури на рівноважний вихід метанолу визначений для наступного складу газу: 1,25 об’ємн. . % СОа; 10,6 об’ємн. % С; 74,2 об’ємн. . % Нд;- 13,95 об’ємн.

% (CH4+Nz).

Тиск. При підвищенні тиску вихід метанолу майже прямо пропорціонально збільшується і різко зростає міра перетворення окислу/і двоокису вуглецю (при 380°С):

Тиск, кгс/см2. . . . . . . . . 50 100 200 300 400

Вихід СНеОН, об’ємн. %. . . . . 0,37 1,56 5,54 9,31 11,68

Слід зауважити, що із збільшенням тиску різкіше зростання рівноважного виходу метанолу спостерігається при підвищених температурах. Так, при зміні тиску від 50 до 300 кгс/см5 рівноважний вихід метанолу при 280°С збільшується в 2,4 разу а при 380 °С - в 2,3 разу (відношення Hz: З =4: 1).

Температура. З підвищенням температури рівноважний вихід метанолу знижується. Найбільш різке пониження спостерігається при температурах вище 340°С. В цих умовах (при 300 кгс/см2) починає знижуватися міра перетворення окислу і двоокису вугіллі роду в метанол, причому різкіше окисли вуглецю:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12