Содержание

Введение........................................................................................................................

1. Аналитический оброз литературы.Выбор технологической схемы………………….

2. Характеристика целевого продукта………………………………………………….

3.Характеристика исходного сырья и материалов……………………………………..

4.Физико-химические основы производства и обоснование оптимального технологического режима процесса…………………………………………………….

5.Технологическая схема производства целевого продукта. Описание технологического процесса……………………………………………………………...

6.Материальный баланс………………………………………………………………….

7.Характеристика отходов производства и возможные варианты их утилизации…..

Заключение……………………………………………………………………………..

Список используемой литературы……………………………………………………

Введение

Метанол известен очень давно, его обнаружили когда перегоняли древесину, примерно в 17 веке.

Именно процесс сухой перегонки и оставался долгое время единственным способом его получения.

В 20-х годах был разработан способ получения синтез-газа, а уже через три года был получен первый промышленный метанол. Вначале он использовался как горючее для двигателей внутреннего сгорания. Сейчас пути его применения значительно расширились, как и объемы его производств. Метанол используют в качестве химического сырья для получения: метилгалогенидов, формальдегидов, уксусной кислоты, растворителей, этиленгликоля, уксусного ангидрида, низших олефинов, бензинов и прочих.

Отличие условий синтеза метанола от условий синтеза высших спиртов:

В 1940г. Венцелем был разработан процесс каталитического гидрирования оксида углерода (II) в стационарном слое плавленого железного катализатора – синол-процесс. Синтез проводился при относительно низких температурах: t=180-200⁰C и Р=0.5-2.5 МПа. В жидких продуктах наблюдалось содержание первичных алифатических спиртов около 60-70%, а так же некоторое количество других кислородсодержащих соединений.

Введение церия или ванадия в железные катализаторы, осаждённые на носителях, повышало выход высших спиртов. Это синтез был назван оксил-процессом. Условия его проведения изначально на Fe, Fe-Cr, Zn-Cr катализаторах при t=180-220⁰C и давлении 1-3 МПа. Отличие заключалось в применении синтез-газа, обогащённого водородом, - соотношение СО:Н₂ составило 1:(1.2-2). А при изменении этого соотношения возрастал выход сложных высокомолекулярных эфиров – не нужных в данном процессе. В скорее выяснилось, что модифицирование этих катализаторов – добавка солей или оксидов щёлочных металлов приводит к образованию алифатических спиртов. С того момента развитие синтеза из оксида углерода и водорода в основном пошло по двум направлениям: синтез высших алифатических спиртов и синтез метанола.

Процессы получения высших спиртов можно разбить на три группы: 1) синтез на катализаторах, аналогичных применяемым в синтезе Фишера – Тропша; 2) синтез на модифицированных катализаторах синтеза метанола; 3) синтез из оксида углерода, водорода и олефинов (оксосинтез).

1.Аналитический оброз литературы.Выбор технологической схемы.

Исторически известно несколько способов получения метанола:

1) сухая перегонка древесины и лигнина;

2) термичесaкое разложение формиатов;

3) синтез из метана через хлористый метил с последующим омылением;

4) неполное окисление метана на катализаторах или без таковых под давлением.

Из перечисленных способов промышленностью был освоен лишь первый, и в качестве единственного он пребывал до середины второго десятилетия прошлого века. В настоящее время процесс сухой перегонки древесины полностью вытеснен каталитическим синтезом из смеси монооксида углерода и водорода (синтез-газа):

CO+2H₂ =CH₃OH

сырьем для которого главным образом является природный газ (преимущественно метан). Также известны, но менее распространены схемы употребления с этой целью отходов нефтепереработки, коксующихся углей.

Получение метанола из синтез-газа впервые было осуществлено в Германии в 1923 году. Тогда процесс проводился под давлением 10–35 МПа на оксидных цинк-хромовых катализаторах в интервале температур 320–400°С. Мощность первой промышленной установки не превышала 20 тонн в сутки, что не давало возможность говорить о каких либо серьезных промышленных объемах метанола.

До 60-х годов прошлого столетия метанол синтезировали только на цинк-хромовых катализаторах. Впоследствии были разработаны более активные катализаторы на основе оксидов цинка и меди, которые позволили смягчить условия синтеза: снизить давление до 4–15 МПа, а температуру – до 250°С, что упростило аппаратурное оформление стадии синтеза, улучшило качество метанола-сырца и экономические показатели процесса.

Современная технологическая схема получения метилового спирта из природного газа включает в себя следующие основные стадии:

- очистка природного газа от соединений серы путем гидрирования их до сероводорода с последующей адсорбцией последнего оксидом цинка (ZnO);

- конверсия природного газа в синтез-газ (паровая, паро-углекислотная, паро-кислородная или паро-кислородно-углекислотная);

- непосредственно сам синтез метанола на медьсодержащих катализаторах при 200–300°C и давлении 4–15 МПа. Смесь на выходе из реактора содержит 3–5% метилового спирта. После охлаждения смеси и конденсации метанола-сырца оставшийся газ подают обратно в реактор. Метанол-сырец помимо метанола (94–99%) содержит также воду, бутиловые, амиловые спирты, пропанол и ряд других примесей;

- ректификация метанола-сырца.

Готовым продуктом стадии ректификации является метанол-ректификат (марки А), который (применительно к условиям РФ) должен соответствовать нормам ГОСТ 2222-95 «Метанол технический».

2.Характеристика целевого продукта.

Метиловый спирт, метанол СНзОН является простейшим пред­ставителем предельных одноатомных спиртов. В свободном со­стоянии в природе встречается редко и в очень небольших количе­ствах (например, в эфирных маслах). Его производные,наоборот, содержатся во многих растительных маслах (сложные эфиры), природных красителях, алкалоидах (простые эфиры) и т. д. При обычных условиях это бесцветная, легколетучая, горючая жидкость,иногда с запахом, напоминающим запах этилового спирта. На организм человека метанол действует опьяняющим образом и яв­ляется сильным ядом, вызывающим потерю зрения и, в зависимо­сти от дозы, смерть. ПДК составляет 5 мг/м³. Прием внутрь 5—10 мл приводит к тяжелому отравлению, доза 30 мл и более может быть смертельной.

Физические характеристики метанола при нормальных условиях. следующие:

Молекулярный вес ............ 32,04

Плотность, г/см⁸ ............. 0,8100

Вязкость, мПа-с ............. 0,817

Температура кипения, °С ......... 64,7

Температура плавления, °С ........ —97,68

Теплота парообразования, ккал/моль .... 8,94

Теплота сгорания, ккал/моль

жидкого ............... 173,65

газообразного............. 177,40

Плотность и вязкость метанола уменьшаются при повышении? температуры таким образом:

—40 °С —20 °С О °С 20 °С 40 °С 60 °С

Плотность, г/см³ ....... 0,8470 0,8290 0,8100 0,7915 0,7740 0,7555.

Вязкость, мПа.с. ...... 1,750 1,160 0,817 0,597 0,450 0,350

Метанол при стандартных условиях имеет незначительное дав­ление насыщенных паров. При повышении температуры давление насыщенных паров резко увеличивается.Так, при увеличении температуры с 10 до 60 °С давление насыщенных паров повы­шается от 54,1 до 629,8 мм рт. ст., а при 100 °С оно составляет 2640 мм рт. ст. углеводородами. Он хорошо поглощает пары воды,

двуокись угле­рода и некоторые другие вещества.

Следует указать на способность метанола хорошо растворять большинство известных газов и паров. Так, растворимость гелия, неона, аргона, кислорода в метаноле при стандартных условиях выше, чем растворимость их в ацетоне,бензоле, этиловом спирте, циклогексане и т. д. Растворимость всех этих газов при разбавле­нии метанола водой уменьшается. Высокой растворимостью газов широко пользуются в промышленной практике, применяя метанол и его растворы в качестве поглотителя для извлечения примесей из технологических газов.

Свойства растворов метанола в смеси с другими веществами значительно отличаются от свойств чистого метилового спирта. Интересно рассмотреть изменение свойств системы метанол—во­да. Температура кипения водных растворов метанола закономерно увеличивается при повышении концентрации воды и давления. Температура затвердевания растворов по мере увеличения концентрации метанола понижается: —54 °С при содержании 40% СНзОН и —132°С при 95% СНзОН.

Плотность водных растворов метанола увеличивается при по­нижении температуры и почти равномерно уменьшается с увеличе­нием концентрации метанола от плотности воды до плотности ''спирта при измеряемой температуре. Зависимость вязкости от концентрации метанола имеет при всех исследованных температурах максимум при содержании СНзОН около 40%.В точке максимума вязкость раствора больше вязко­сти чистого метанола.