Процесс синтеза метанола на низкотемпературных катализаторах под давлением 15-30 МПа

• Автор: Воронкова, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Северодонецк
• Количество страниц: 156 c. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. Ч

1. АНАЛИЗ ЛИТЕРАТУРНЫХ ДАННЫХ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Равновесие реакции образования метанола .

1.2. Катализаторы синтеза метанола .

. Скорость образования метанола и механизм

реакции
1.4. Влияние технологических параметров процесса на производительность катализатора .

1.5. Технологические схемы получения метанола 2

1.6. Задачи исследования 2

2. ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА

МЕТАНОЛА .
2.1. Методика расчета равновесного состава газовой
смеси.
2.2. Результаты расчета равновесных концентраций
2.2.1. Влияние температуры на равновесный состав
2.2.2. Влияние давления на равновесный состав
смеси .
2.2.3. Влияние соотношения реагирующих компонентов
на равновесный состав смеси
2.2.4. Влияние концентрации диоксида углерода на равновесный состав смеси. 4
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА НА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ КАТАЛИЗАТОРАХ.
3.1. Методика исследования
3.2. Анализ экспериментальных данных. 6
3.2.1. Влияние температуры и давления на производительность катализаторов
3.3.2. Влияние объемной скорости газа на производительность катализаторов .
3.2.3. Зависимость производительности катализатора
СНМ2 от состава газа
3.3. Оценка закономерностей синтеза метанола по экспериментальным данным 5 Н
4. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМА СИНТЕЗА НА КАТАЛИЗАТОРЕ СНМ2 НА КАЧЕСТВО МЕТАНОЛАСЫРЦА .
5. ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА ПРИ ВЫСОКИХ ДАВЛЕНИЯХ
И НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ МО
5.1. Интенсификация процесса синтеза метанола в действующих производствах .
5.2. Оценка экономичности процесса синтеза метанола
на катализаторе СНМ2 в новых агрегатах 1
5.3. Сравнение техникоэкономических показателей схем производства метанола под давлением
МПа и МПа.
6. ВЫВОДЫ
7. ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ


Особенностью медьсодержащих катализаторов является то, что их использование требует присутствия в газе слабого окислителя диоксида углерода . Катализаторы пирофорны, поэтому требуется особая осторожность при выгрузке из реактора. Промышленному внедрению таких катализаторов препятствовала их высокая чувствительность к соединениям серы и недостаточная термоустойчивость . Предложенный польскими исследователями низкотемпературный катализатор имеет состав СиО , л и 7,7ЖгО Атомное отношение металлов Си 1п Ж 5 . Одна со, такой катализатор дает хорошие результаты только при работе в узком интервале температур, не обладает достаточной прочностью, быстро снижает активность, чувствителен к перегревам и каталитическим ядам. Фирма АйСиАй разработала катализатор и процесс синтеза метанола на нем при 5 МПа. Содержание компонентов но рекомендациям фирмы должно быть следующим не менее Си и не более Кп , а также наличие одного из металлов П1У гряш периодической системы, оксид которого трудно поддается восстановлению. Например, один из рекомендуемых этой фирмой образцов содержит ,2 СиО, и 5,5 ЛЧгО . Остальные ,0 вещества, удаляемые при прокаливании при 0С. Атомное соотношение компонентов СиЪМ ,2,,8. В отдельных работах рекомендуется к указанным основным компонентам вводить бор , марганец, магний , серебро , лантан, вольфрам и редкоземельные элементы . Рекомендуемые содержания активных компонентов в низкотемпературных катализаторах различно. В СССР разработан низкотемпературный катализатор СНМ1 Северодонецкий низкотемпературный метанольный. Для увеличения термоустойчивости в этот контакт введена добавка триоксида вольфрама . Детальные исследования показали, что состав 2 Си0гЮ 0,ДД является оптимальным в отношении активности и термоустойчивости для давления 5 МПа. Разработка и изучение катализатора СНМ1 освещены в работах . Более термостойкими медьсодержащими катализаторами являются системы, в состав которых введены соединения хрома. Обширные исследования таких катализаторов проведены японскими исследователями . Авторы отмечают полный параллелизм в изменении активности СиПСг катализаторов как в реакции конверсии оксида углерода водяным паром, так и в реакции синтеза метанола с изменением содержания меди во всем исследованном интервале Си Сг . По данным авторов, при концентрации меди 8 атомн. Дальнейшее увеличение содержания меди до не приводит к изменению активности, а затем начинает снова интенсивно расти при концентрациях меди больше атомн. Фирма СС предлагает для действующих установок медьсодержащий катализатор, работающий при МПа. Обширные и интенсивные исследования в области технологии приготовления медьцинкхромовых катализаторов способом смешения в пасте выполнены японскими авторами . В этих работах использована высокая реакционная способность хромового ангидрида. Описан способ получения катализатора предварительный растворением меди в хромовом ангидриде с последующим взаимодействием с оксидом цинка. Благодаря данному способу приготовления авторам удалось получить катализатор состав 0,2 Си 1,0 0,2 , активный в области температур до 0С. При этом следует отметить, что активность его резко возрастает в интервале температ. С примерно в раз. Способы получения низкотемпературных медьсодержащих катализаторов разнообразны. Чаще всего рекомендуется использовать способ соосаждения компонентов катализатора из водных растворов их нитратов различными щелочами. Так, Бласиаком рекомендовано применять для соосаждения раствор едкого натра. Фирма АйСиАй в качестве соосадителя рекомендует применять раствор соды . Важным фактором в формировании активного катализатора является процесс восстановления. Восстановление низкотемпературных катализаторов сложнее, чем цинкхромовых, и требует больной тщательности . Процесс протекает в узком интервале температур 0П5С при интенсивном выделении реакционного тепла и обязательном присутствии в газе слабого окислителя диоксида углерода. Скорость восстановления очень велика и если не ограничивать содержание восстановителя в циркуляционном газе, возможен резкий подъем температуры и спекание катализатора.