загрузка...

трусы женские
загрузка...
Реферати » Реферати з науки і техніки » Каталізатори синтезу метанолу

Каталізатори синтезу метанолу

Каталізатори синтезу метанолу

При взаємодії окису вуглецю і водню якісний склад продуктів реакції визначається видом використовуваного каталізатора. Так, в залежності від складу каталізатора з вікна вуглецю і водню при відповідних умовах (температура, тиск і концентрація) можна отримати метанол, вищі спирти, вуглеводні, альдегіди і кислоти.

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

Основні вимоги, які пред'являються до каталізатора синтезу метанолу: висока активність і селективність (спрямовувати процес у бік переважного освіти метанолу), стабільність в роботі, стійкість до коливань температури і велика механічна міцність. Каталізатори для синтезу метанолу поділяються на дві групи: цинк-хромові та медьсодержащие (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 окису цинку і хромита цинку. Хімічний склад його наступний: ZnO-ZnCrzO, 3ZnO-ZnCr204, 3,3ZnO-ZnCr20.

В даний час впроваджується каталізатор CMC-4 (Сєверодонецький метанольний середньотемпературна). Цей каталізатор більш активний, ніж звичайний промисловий цинк-хромовий каталізатор; техніко-економічні показники роботи на ньому переважно: знижується витрата вихідного газу, збільшується ступінь перетворення окису і двоокису вуглецю, на 5-10 ° С знижується температура процесу синтезу.

Останнім часом у зв'язку зі зміною сировинної бази (перехід на природний газ), вдосконаленням методів очищення газу і розвитком техніки в ряді країн використовують цинк-мідь-алюмінієві і цинк-мідні каталізатори. Каталізатори, що мають у своєму складі мідь, більш активні, ніж цинк-хромові, причому максимальна активність їх спостерігається при 220-260 ° С. В силу цієї особливості каталізатори на основі міді зазвичай називають низькотемпературними. Висока активність їх при низьких температурах дозволяє проводити процес при тиску нижче 200 кгс / см2, що значно спрощує апаратурнеоформлення. Розроблено та освоєно в промисловому масштабі каталізатор СНМ-1 (Сєверодонецький низькотемпературний метанольний). Хімічний склад непоновлення зразка наступний: 52-54% CuO, 26-28% ZnO, 5-6% AlaOs, насипна маса 1,3-1,5 кг / м3, питома поверхня 80-90 м ^ г, пористість ~ 50% .

Необхідно відзначити, що медьсодержащие каталізатори в порівнянні з цинк-хромовими мають малу термостійкістю і більш чутливі до каталітичним отрут. Медьсодержащій каталізатор швидко знижує активність при перегревах, а в присутності сірчистих сполук утворюється неактивний сульфід міді.

Сировина, що використовується для виробництва низькотемпературних каталізаторів, повинно містити мінімальну кількість домішок, оскільки наявність останніх знижує селективність контакту і погіршує якість метанолу-сирцю (особливо жорсткі вимоги пред'являють до змісту миш'яку, сірки і заліза). Тому при використанні сировини, забрудненого різними домішками, в тому числі і сірчистими сполуками, медьсодержащие каталізатори практично не можуть бути застосовані.

Виробництво каталізаторів складається з двох основних стадій:

приготування каталізатора і відновлення його до активного стану. У промисловості цинк-хромові каталізатори можуть бути приготовані «сухим» і «мокрим» методами.

При «сухому» методі приготування попередньо подрібнені окис цинку і хромовий ангідрид, взяті в певному співвідношенні, ретельно перемішують на бегунах спочатку в сухому вигляді, потім з зволоженням дистильованою водою. В отриману суміш вводять до 1% дрібнодисперсного графіту і формують таблетки розміром 5х5 або 9Х9 мм. По так званому «мокрому» способу до суспензії окису цинку додають розчин хромового ангідриду. Процес проводять в спеціальних апаратах-змішувачах з наступним відділенням води. Отриману пасту послідовно сушать, змішують з графітом і таблетируют. Приготований «мокрим» способом каталізатор більш однорідний за хімічним складом, більш пористий, а також має високу механічну міцність. Активність каталізатора, приготованого по «мокрому» способу, на 10-15% вище отриманого «сухим» способом.

Цинк-хромовий каталізатор отримують також співосадження з азотнокислих солей цинку і хрому. В розчині при взаємодії цих солей з карбонатом амонію в осад випадають основні вуглекислі солі. При прожаренні осаду в атмосфері водню окисли цинку і хрому взаємодіють з утворенням хромита цинку. Отриману контактну масу після подрібнення змішують з графітом і таблетируют. Приготовлені каталізатори мають високорозвинену внутрішню поверхню (більше 100 м2), меншу на 30-36% насипну масу і більш високу активність, ніж каталізатори, отримані по «сухому» способу.

Каталізатор марки СМС-4 отримують за так званим «полумокрому» методу. Причому його можна приготувати на обладнанні, призначеному для виробництва по «сухому» способу, без істотного ускладнення технології процесу приготування.

Приготування катализаторной маси в будь-якому випадку супроводжується взаємодією хромового ангідриду з окисом цинку.

За технічними умовами непоновлення зразки каталізаторів повинні містити 55 ± 1,5% ZnO, 34 ± 1,0% СгОз, не більше 1,3% графіту, не більше 2,0% води гігроскопічної ( інше - вода кристалізаційна). Непоновлення каталізатор є малопористое речовина з невеликою питомою поверхнею 10-15 м ^ г.

Активна форма цинк-хромового каталізатора утворюється в процесі його відновлення різними газами-відновниками, наприклад воднем. Питома поверхня відновленого каталізатора 100-120 м ^ г (по «сухому» методу) і 196 м ^ г (по «мокрому» методу). Відновлення цинк-хромового каталізатора супроводжується великим виділенням тепла. Зазвичай відновлення проводять при повільному підйомі температури до 190-210 ° С. При необережному веденні процесу можливі мимовільні, в окремих випадках місцеві, перегріви каталізатора, які призводять до втрати його активності в результаті спікання.

При відновленні каталізатора окисом вуглецю інтенсивність відновлення сповільнюється виділяється двоокисом вуглецю. При місцевих перегревах каталізатора можливе утворення метану і як результат різке підвищення температури. При відновленні ж воднем гальмівну дію на процес надають пари води. Для зниження швидкості відновлення газ-відновник розбавляють інертним газом (зазвичай азотом).

У промислових умовах цинк-хромовий каталізатор можна відновлювати безпосередньо в колоні синтезу продувальним газом при 100-150 кгс / см2 і 190-210 ° С. Вміст водню в газі зазвичай підтримують не вище 70 об'ємно.%. Процес контролюють за кількістю зливаємо води, що утворюється в результаті відновлення: не більше 5-8 л / год з 1 м3 каталізатора.

При відновленні цинк-хромового каталізатора поза колони синтезу в киплячому шарі перед таблетированием забезпечується хороший контакт газу з каталізатором і інтенсивне відведення тепла. Останнім часом впроваджено в промисловість спосіб відновлення цинк-хромового каталізатора (СМС-4) парами метанолу при 170-230 ° С і атмосферному або підвищеному тиску. Тривалість відновлення 8-36 год. При використанні як відновлювача парів метанолу зменшується небезпека перегріву каталізатора, крім того, процес відновлення можна вести без циркуляційних компресорів.

Пробіг промислового цинк-хромового каталізатора в значній мірі визначається умовами відновлення каталізатора і процесу синтезу метанолу на ньому. У початковій стадії розвитку виробництв метанолу, коли в якості сировини використовували водяний газ зі значною кількістю домішок і процес проводили при відносинах На: СО не вище 4. пробіг каталізатора не перевищував 4-5 місяців. При використанні природного газу і ставленні Н2: СО в циклі вище 6 цинк-хромовий каталізатор практично не знижує активність протягом року. Зазвичай

* Вихідним газом називають очищений конвертований газ, що надходить при високому тиску в агрегат синтезу.

** Т. е. Час експлуатації каталізатора, протягом якого вихід метанолу відповідає середнім величинам за проектом. відпрацьований цинк-хромовий каталізатор не регенерують. Для стабілізації роботи цинк-хромового каталізатора в часі в нього вводить окисли металів VI групи періодичної системи, наприклад окисли молібдену, вольфраму та ін.-

Низькотемпературні каталізатори можуть бути отримані різноманітними способами і з різної сировини. При приготуванні каталізаторів зумовлюють прийняття за соосаждения. Випускають такі каталізатори в таблетках розміром 5х5 мм.

Відновлення низькотемпературних каталізаторів складніше, ніж цинк-хромових і вимагає великої обережності. Каталізатори відновлюють у вузькому інтервалі температур (110-115 ° С), при цьому виділяється велика кількість тепла. Відновлення можна проводити при атмосферному і підвищеному тисках - важливо забезпечити відведення тепла від каталізатора. Необхідно зауважити, що низькотемпературний каталізатор має пірофорні властивості, і при вивантаженні з колон синтезу можливий його сильний розігрів і навіть запалення. Тому до вивантаження каталізатор пасивують, т. Е. Обробляють парою або азотом, що містить до 5 об'ємно.% Oz.

Частка установок, що працюють на низькотемпературних каталізаторах, у виробництві метанолу поки незначна. Однак переклад виробництв на природний газ, розробка методів очистки газу від сірчистих сполук і простота конструкції апаратури синтезу при низькому тиску розширює перспективу використання цих каталізаторів в промисловості,

Вплив різних параметрів на процес синтезу метанолу.

У процесі синтезу метанолу з плином часу активність каталізатора знижується. Щоб забезпечити нормальні умови

синтезу метанолу і досягти оптимальних техніко-економічних показників виробництва, коригуються технологічні параметри процесу-температура, тиск, ставлення На: СО, об'ємна швидкість і зміст інертних компонентів в газі. Продуктивність каталізатора є показником, який може бути застосований для оцінки активності каталізатора та ефективності його роботи. Продуктивність каталізатора це кількість продукту (метанолу), одержуваного з одиниці об'єму каталізатора за одиницю часу, наприклад т СНзОН / м3 з каталізатора в добу. Крім температури, тиску, об'ємної швидкості і складу вихідного газу на продуктивність впливає також і розмір зерна каталізатора.

Умови проведення процесу . Виходячи з термодинаміки і кінетики процесу вибирають умови його проведення на відповідних каталізаторах.

Так, в промислових умовах на цинк-хромових каталізаторах процес ведуть під тиском 25-70 мПа, при температурі 370-420 ° С, об'ємної швидкості подачі газової суміші-lOOOO-35000-i і мольному співвідношенні Н2: СО = (1,5-2,5): 1. Зазвичай вихідний газ містить 10-15% інертних домішок. У зв'язку з цим потрібно безперервний виведення частини рецикла газовій суміші (» 10%) з системи. У цих умовах конверсія СО за один прохід становить 5-20% при виході метанолу 85-87% від стехіометричного. Непревращенний газ повертається в реактор після конденсації метанолу та води. Одночасно з метанолом утворюється ряд побічних продуктів: диметиловий ефір, вищі спирти і ін.

При роботі на низькотемпературних медьсодержащіх каталізаторах тиск підтримується в межах 3-5 мПа, температура-230-280 ° С, об'ємна швидкість 8000-12000 ч-', мольної співвідношення Н2: СО == (5-7):

Сторінки: 1 2
загрузка...
ur.co.ua

енциклопедія  з сиру  аджапсандалі  ананаси  узвар