Виробництво метанолу

залишаються хімічно незмінними. Для оцінки цього прискорення, або інакше активності каталізатора, необхідно знати швидкість хімічної взаємодії реагуючих компонентів. Якщо реакція протікає в гомогенних умовах, то швидкість її залежить від температури, тиску і концентрації реагуючих речовин. У гетерогенному, каталітичному процесі швидкість реакції визначатиметься також типом каталізатора і станом його поверхні. Синтез метанолу є гетерогенним каталітичним процесом, що протікає на межі розділу твердої (поверхня каталізатора) і газоподібної (суміш окислу вуглецю і водню) фаз. До початку реакції окисел вуглецю і водень концентруються на поверхні каталізатора (відбувається адсорбція З і Hz). Сумарний процес синтезу метанолу складається з наступних стадій:

1.         дифузія початкових речовин до поверхні каталізатора;

2.         адсорбція цих речовин та поверхні каталізатора;

3.         хімічна взаємодія адсорбованих молекул З і Н2 до метанолу;

4.         видалення (десорбція) метанолу, що утворився, з поверхні каталізатора.

Швидкість процесу утворення метанолу дорівнюватиме швидкості реакції залежно від початкових умові (температури, тиску, концентрації речовин, часу контакту газу з каталізатором) дозволило вивести кінетичне рівняння. Останнє використовують при моделюванні процесу і розробці промислових реакторів.

Проведені на електронно-обчислювальній машині розрахунки по кінетичному рівнянню показали, що воно добре описує процес утворення метанолу.

На каталізаторі СНМ- 1, може бути використано для розрахунку промислових реакторів. Пo розрахованим залежностям можна визначити оптимальні параметри процесу і рівноважні умови

Найбільший вихід метанолу спостерігається при 255-270°С, що узгоджується з експериментальними даними. Із зменшенням парціального тиску окислу вуглецю (підвищення відношення Н2:СО) максимум активності каталізатора зміщується у бік нижчих температур.

Каталізатори синтезу метанолу

При взаємодії окислу вуглецю і водню якісний склад продуктів реакції визначається видом використовуваного каталізатора. Так, залежно від складу каталізатора з вікна вуглецю і водню за відповідних умов (температура, тиск і концентрація) можна отримати метанол, вищі спирти, вуглеводні, альдегіди і кислоти.

При синтезі метанолу, окрім основних реакцій, протікають наступні процеси:

2CO + 4H2 ↔ (CH3)2O+H2O

nCO+2nH2↔CnH2n+1(OH)+(n-1)H2O та ін.

Метанол може також реагувати з окислом вуглецю і воднем, утворюючи ряд побічних речовин.

Основні вимоги, що пред'являються до каталізатора синтезу метанолу,: висока активність і селективність (спрямовувати процес у бік переважного утворення метанолу), стабільність в роботі, стійкість до коливань температури і велика механічна міцність. Каталізатори для синтезу метанолу підрозділяються на дві групи: цинк-хромові і мідьвмісні (цинк-мідь-алюмінієві і цинк-мідь-хромові). На вітчизняних виробництвах метанолу в основному використовують активний / цинк-хромовий каталізатор при 250-400 кгс/см2 і 380-400 °С. Цинк-хромовий каталізатор складається з окислу цинку і хроміту цинку. Хімічний склад. його наступний: ZnO-ZnCrzO, 3ZnO-ZnCr204, 3,3ZnO-ZnCr20.

Нині впроваджується каталізатор CMC - 4 (Північнодонецький метанольний середньотемпературний). Цей каталізатор активніший, ніж звичайний промисловий цинк-хромовий каталізатор; техніко-економічні показники роботи на нім прийнятніші: знижується - витрата початкового газу, збільшується міра перетворення окислу і двоокису вуглецю, на 5-10 °Зі знижується температура процесу синтезу.

Останнім часом у зв'язку із зміною сировинної бази (перехід на природний газ), вдосконаленням методів очищення газу і розвитком техніки у ряді країн використовують цинк-мідь-алюминієві і цинк-мідні каталізатори. Каталізатори, що мають у своєму складі мідь,