Разработка и исследование низкотемпературного износоустойчивого катализатора синтеза метанола низкого давления

• Автор: Квасова, Марина Ивановна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 99 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общая характеристика процесса синтеза метанола

1.2. Основные типы реакторов для синтеза метанола

1.3. Катализаторы синтеза метанола

1.4. Медьсодержащие катализаторы

1.5. Постановка задач исследования

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ

2.1. Объекты исследования

2.1.1. Исходное сырье для приготовления катализатора

2.1.2. Методика приготовления катализатора
2.2. Методы исследования катализаторов
2.2.1. Определение удельной поверхности катализатора
2.2.2. Определение удельного объема пор
2.2.3. Определение механической прочности
2.2.4. Определение истираемости катализатора
2.2.5. Исследование активности и селективности катализаторов
3. РАЗРАБОТКА ИЗНОСОУСТОЙЧИВОГО НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ
3.1. Влияние добавок на физико механические свойства
катализатора
3.1.1. Влияние нитрата кальция на пористую структуру
и механические свойства катализатора
3.1.2. Влияние хлорида хрома III на структуру и
прочность катализатора
3.1.3. Совместное влияние хлорида хрома III и нитрата кальция на структуру и прочность катализатора
3.1.4. Совместное влияние хлорида хрома III и нитрата лития на структуру и механическую прочность катализатора
3.1.5. Влияние нитрата хрома III на структуру и прочность катализатора
3.1.6. Совместное влияние нитратов хрома III и кальция на структуру и прочность катализатора
3.1.7. Совместное влияние нитратов хрома III и лития на структуру и прочностные свойства катализатора
3.2. Влияние исследуемых добавок на производительность износоустойчивого катализатора
3.3. Определение оптимального состава катализатора
3.4. Исследование свойств катализатора
4. ВВЕДЕНИЕ ОКСИДА БОРА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОУСТОЙЧИВОСТИ КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА
4.1. Влияние оксида бора на физикомеханические свойства катализатора
4.2. Исследование истираемости износоустойчивых катализаторов
5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ КАТАЛИЗАТОРОВ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА И РАЗРАБАТЫВАЕМОГО ИЗНОСОУСТОЙЧИВОГО НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО КАТАЛИЗАТОРА
Литература


Большое значение метанолу уделяется и в проблеме переработки бурых и каменных углей, в частности метанол производится в больших количествах из продуктов газификации углей в местах их добычи и транспортируется по трубопроводам к потребителям для энергетических и технологических целей. Кроме того, на местах потребления из метанола путем диссоциации можно получать синтез-газ (СО + 2Н2), а на его основе водород, аммиак и другие продукты. В настоящее время эксплуатируются экономичные агрегаты синтеза метанола с низким давлением синтеза (5-8 МПа) при 3 - 3 К с мощностью 0 - 0 тыс. Недостатками этого катализатора являются низкая производительность и стабильность. Наиболее перспективным направлением протекания процесса синтеза метанола является проведение его в кипящем слое, обеспечивающим оптимальный температурный режим и позволяющим снизить затраты по эксплуатации оборудования. Реакторы кипящего слоя уже несколько десятков лет применяют в промышленности для крекинга нефтепродуктов, для галогенирования углеводородов и их производных, в производстве таких продуктов, как формальдегид, оксид этилена и др. Для синтеза метанола такие реакторы не распространены из-за отсутствия стабильного и износоустойчивого катализатора способного работать в условиях кипящего слоя. Поэтому, изучение и разработка достаточно активных и износоустойчивых катализаторов в настоящее время является чрезвычайно важной и актуальной проблемой. Литературный обзор посвящен общей характеристике процесса синтеза метанола, краткому описанию основных типов реакторов, применяемых при синтезе метанола, краткой характеристике промышленных и применяемых в лабораторных условиях катализаторов. Способы получения метилового спирта могут быть различны: сухая перегонка древесины, термическое разложение формиатов, гидрирование метил-формиата, омыление метилхлорида, каталитическое неполное окисление метана, каталитическое гидрирование оксида и диоксида углерода [1]. При сухой перегонке дерева получаются твердые, жидкие и газообразные продукты. Жидкими продуктами являются древесный деготь и водный слой. В последнем содержится ряд веществ, в том числе уксусная кислота (5- %), метиловый спирт (1 - 2 %) и ацетон (0,2 - 0,5 %). Лесохимический метиловый спирт» загрязнен трудноотделимыми примесями. В настоящее время этот способ практически не используется, а сохранил свое значение лишь при переработке отходов древесины. При работе по этому методу требуется вести строгий технологический контроль, так как образующийся спирт может окисляться дальше в формальдегид и муравьиную кислоту, диоксид углерода и воду. При высоком давлении, избытке метана и быстром пропускании смеси газов в качестве основного продукта получается метиловый спирт. В г. МПа. Позднее, в г. Германии в промышленном масштабе и в дальнейшем интенсивно развивался и совершенствовался [1]. История развития отечественного промышленного синтеза метанола началась в г. Новомосковского химического комбината. Сырьем для производства метанола служил водяной газ, полученный газификацией кокса. В настоящее время основное количество метанола вырабатывается на базе природного газа. Технологический исходный газ для синтеза метанола получается в результате конверсии (превращения) углеводородного сырья: природного газа, синтез-газа после производства ацетилена, коксового газа, жидких углеводородов (нефти, мазута, легкого каталитического крекинга) и твердого топлива (угля, сланцев). Исходный газ для синтеза метанола можно получить почти из всех видов сырья, которые используют при получении водорода, например в процессах синтеза аммиака и гидрирования жиров. Поэтому производство метанола может базироваться на тех же сырьевых ресурсах, что и производство аммиака. Использование того или иного вида сырья для синтеза метанола определяется рядом факторов, но прежде всего его запасами и себестоимостью в выбранной точке строительства [1]. Состав природного газа в зависимости от месторождения различен. Основным компонентом природного газа является метан; наиболее значительно меняется содержание гомологов метана (этан, пропан, бутан) и инертных газов.