甲醇生产
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甲醇生产原理
甲醇是一种常见的有机化合物,其化学式为CH3OH。
甲醇的生产原理主要基于合成气的反应,合成气是一种由一氧化碳和氢气组成的气体混合物。
以下是甲醇的生产原理:
1. 合成气制备:首先,通过煤炭、天然气等碳源进行气化或重整反应,产生含有一氧化碳和氢气的合成气。
合成气可根据不同的反应条件和催化剂组合进行生产。
2. 反应器选择:将合成气送入甲醇合成反应器中。
常用的反应器有低温反应器和高温反应器。
低温反应器可通过合成气的洗涤和压缩降低温度,利于甲醇的选择性生成。
高温反应器则有利于反应速率的提高。
3. 反应催化:甲醇合成反应通常在催化剂的存在下进行。
常用的催化剂有金属氧化物,如铜-锌-铝催化剂。
催化剂可以提高甲醇生成的速率和选择性。
4. 反应条件:甲醇的合成受到反应温度、压力和催化剂活性等条件的影响。
通常在中等压力(10-100大气压)和适当的温度(200-300摄氏度)下进行反应。
5. 分离提纯:在反应后,甲醇与未反应的气体、杂质物质等要进行分离和提纯。
常用的方法包括蒸汽混合、蒸馏、吸附等工艺。
通过上述原理,合成气中的一氧化碳和氢气可实现有效转化为
甲醇。
甲醇是一种重要的工业原料,在化工、能源、医药和农业等领域有着广泛的应用。
甲醇生产原理的研究和改进,有助于提高甲醇的生产效率和质量。
甲醇工艺流程介绍甲醇是一种重要的有机化工产品,广泛应用于化工、医药、农药、塑料、合成纤维等领域。
甲醇的生产工艺主要有四种,包括合成气法、天然气重整法、甲烷水蒸气重整法和木质素液化法。
本文将详细介绍甲醇的生产工艺流程。
一、合成气法合成气法是最常用的甲醇生产工艺,其主要原料是天然气或煤炭。
该工艺流程包括气化、合成气净化、气体转化、甲醇合成和甲醇精制等环节。
首先,将天然气或煤炭进行气化,生成合成气。
气化反应需要高温高压环境下进行,主要反应为C+H2O=CO+H2、气化产物中含有一定量的一氧化碳和氢气。
接下来,对合成气进行净化。
合成气中的杂质如硫化物、氨、氯化物等需要被去除,以保证后续反应的顺利进行。
净化工艺主要包括酸性气体的吸收、氢气和一氧化碳的选择性吸附等。
然后,将净化后的合成气进行转化。
转化主要是通过催化剂的作用,将一氧化碳和二氧化碳转化为甲醇。
转化反应的主要反应为CO+2H2=CH3OH。
该反应需要适宜的温度和压力条件,并且需要选择合适的催化剂。
最后,将合成气中生成的甲醇进行精制。
精制工艺主要包括蒸馏、吸附和冷凝等过程,以去除甲醇中的杂质,得到高纯度的甲醇产品。
二、天然气重整法天然气重整法是一种以天然气为原料生产甲醇的工艺。
该工艺流程包括重整、甲醇合成和甲醇精制等环节。
首先,将天然气进行重整反应,生成合成气。
重整反应主要是将天然气中的甲烷和水蒸气在催化剂的作用下进行反应,生成氢气和一氧化碳。
重整反应的主要反应为CH4+H2O=CO+3H2接下来,将重整反应生成的合成气进行甲醇合成。
甲醇合成反应的条件和催化剂与合成气法相似。
最后,对甲醇进行精制,得到高纯度的甲醇产品。
三、甲烷水蒸气重整法甲烷水蒸气重整法是一种以天然气为原料生产甲醇的工艺。
该工艺流程包括甲烷水蒸气重整、甲醇合成和甲醇精制等环节。
首先,将甲烷进行水蒸气重整反应,生成合成气。
重整反应的主要反应为CH4+H2O=CO+3H2接下来,将重整反应生成的合成气进行甲醇合成。
甲醇生产工艺与操作甲醇(CH3OH)是一种无色、难燃的液体,是重要的工业原料和溶剂。
甲醇的生产工艺主要有合成气法、天然气法和余热法等。
下面简要介绍甲醇的生产工艺和操作。
1. 合成气法合成气法是目前甲醇生产中最常用的方法。
该方法是通过将天然气或煤转化为合成气(一氧化碳和氢气的混合物),再通过催化剂的作用,将合成气转化为甲醇。
合成气法的主要步骤包括气化、净化、合成、分离和净化等。
2. 天然气法天然气法是利用天然气作为原料生产甲醇的方法。
该方法在气化步骤中,直接利用天然气进行气化,生成合成气,然后经过合成、分离和净化等步骤得到甲醇。
天然气法相对于合成气法,减少了气化步骤,简化了工艺流程。
3. 余热法余热法是利用工业生产中产生的余热来生产甲醇的方法。
该方法在循环床和余热再利用等工艺条件下,通过将废气进行循环利用,使得废气中的有机物充分利用,生成合成气,再经过催化剂的作用转化为甲醇。
甲醇的生产操作包括原料准备、反应、分离、回收和净化等步骤。
1. 原料准备在甲醇生产过程中,对于不同的工艺,相应的原料也不同。
合成气法中,主要原料包括天然气和煤。
天然气法中,主要原料为天然气。
余热法则是利用工业生产中的余热进行甲醇生产。
2. 反应甲醇的合成反应主要通过催化剂的作用进行。
合成气与催化剂在适当的温度和压力条件下进行反应,生成甲醇。
3. 分离在反应后,需要对产物进行分离。
主要的分离操作包括冷凝分离和蒸馏分离。
通过降温,将甲醇从反应气体中分离出来。
4. 回收回收操作主要是对分离得到的甲醇进行回收利用。
通过蒸馏、过滤和再结晶等操作,将甲醇进行纯化。
5. 净化甲醇的净化操作主要是去除杂质。
通过吸附剂或催化剂的作用,去除甲醇中的杂质,提高甲醇的纯度。
总的来说,甲醇的生产工艺主要有合成气法、天然气法和余热法等方法,生产操作包括原料准备、反应、分离、回收和净化等步骤。
这些工艺和操作对于甲醇的生产具有重要意义,能够确保甲醇的质量和产量。
一、填空题1.甲醇合成包括以下几个工序:原料气的制备、原料气的净化、压缩、甲醇合成和粗甲醇精馏。
2..原料气的净化包括两方面内容,一是脱除对甲醇合成催化剂有毒害作用的硫的化合物。
二是调节原料气的组成。
3.甲醇生产的原料大致有煤、石油、天然气和含H2、CO的工业废气等。
4.固体燃料制甲醇原料气中,①水分<5%②挥发分<6%③灰分<15%④硫含量<1%5.电除尘分离气体中的悬浮物灰尘包括三个基本过程,即悬浮灰尘的荷电;电荷灰尘在电场中回收;除去收尘电极上的积灰。
6.气体脱硫的方法分为两类,一类是干法脱硫,一类是湿法脱硫。
7.甲醇原料气中的硫主要有硫化氢、硫氧化碳、二硫化碳、硫醇、硫醚、环状硫化物等。
8.一氧化碳变换催化剂主要包括中温变换催化剂、低温变换催化剂和宽温耐硫变换催化剂三种。
9.按吸附质与吸附剂之间引力场的性质,吸附可分为化学吸附和物理吸附。
10.工业上合成甲醇的流程分两类,一类是高压合成流程,使用锌铬催化剂,操作压力25—30MPa,操作温度330—390℃;另一类是低中压合成流程,使用铜系催化剂,操作压力5—15MPa,操作温度235—285℃.11.工业用甲醇合成催化剂主要有锌铬催化剂和铜基催化剂两类。
12.甲醇合成主要设备有甲醇合成塔、水冷凝器、甲醇分离器、滤油器、循环压缩机、粗甲醇贮槽。
13.热钾碱法操作条件中,增加碳酸钾浓度,可提高溶液吸收CO2的能力,减少溶液循环与提高气体净化度。
14.甲醇可在银催化剂上,在600—650℃下进行气相氧化,或脱氢生成甲醛。
CH3OH+1/2O2=HCHO+H2O;CH3OH-H2→HCHO。
二、解答题1.甲醇合成工艺条件?答:(1)反应温度:甲醇合成的反应均为放热反应,温度升高使反应速率加快,但平衡常数的数值将会降低。
其次,反应温度还与所选催化剂的活性温度有关,一般zn-cr催化剂的活性温度为320-400℃,铜基催化剂的活性温度为200-290℃。
甲醇生产方法
甲醇的生产方法主要有以下几种:
1. 合成气法:通过对一氧化碳(CO)和氢气(H2)的合成反应制取甲醇。
这种方法是目前主要的工业生产方法,可以通过催化剂催化反应进行,产量较大。
2. 木质素法:将木质纤维素或纤维素材料进行碱蒸煮,得到的溶液经过酸化后析出木糖,在经过酵母发酵转化为乙醇,再通过蒸馏、脱水等步骤转化为甲醇。
这种方法适用于利用农林废弃物等资源进行甲醇生产。
3. 甲酸法:将甲酸和水蒸汽在高温下催化反应生成甲醇。
这种方法需要较高的反应温度和压力,产量较低。
4. 二氧化碳还原法:利用光合作用或化学氧化的方式获取二氧化碳,并通过还原反应将二氧化碳转化为甲醇。
这种方法是一种环保、可持续的甲醇生产方法,但目前在工业应用上还不够成熟。
需要注意的是,甲醇的生产方法还涉及催化剂的选择、反应条件的控制等多个因素,不同的方法适用于不同的生产规模和场景。
甲醇的生产讲义CH3OH 又名木醇或木精,无色、略带醇香气味的挥发性液体,沸点64.7℃,能溶于水,在汽油中有较大的溶解度。
有毒、易燃、其蒸气与空气能形成爆炸混合物。
甲醇是由合成气生产的重要化学品之一,既是重要的化工原料,也是一种燃料。
1984年世界甲醇生产能力为17.7Mt。
沿革:1661年英国R.玻意耳首先在木材干馏的液体产品中发现了甲醇,这成为工业上获得甲醇的最古老方法。
1857年法国M.贝特洛用一氯甲烷(见甲烷氯化物)水解制得甲醇。
合成甲醇的工业生产开始于1923年,德国巴登苯胺纯碱公司首先建成以合成气为原料、年产300t甲醇的高压法装置。
至60年代中期,所有甲醇生产装置均采用高压法。
1966年英国卜内门化学工业公司研制成功铜系催化剂并开发了低压工艺,简称ICI低压法。
1971年,联邦德国鲁奇公司开发了另一种低压合成甲醇工艺(简称鲁奇低压法)。
1973年意大利一座氨和甲醇联合生产装置开工,日产600t甲醇和1250t氨。
70年代中期以后,世界上新建和扩建的甲醇厂均采用低压法,已有的高压法老厂也在逐步改成低压法,并出现了其他低压生产工艺和生产燃料甲醇的工艺。
用途:作为化工原料,甲醇主要用于生产甲醛,其消耗量约占甲醇总量的40%~50%。
其次用作甲基化剂,生产丙烯酸甲酯(见丙烯酸酯)、甲基丙烯酸甲酯、对苯二甲酸二甲酯、甲胺、甲烷氯化物等。
甲醇羰基化(见羰基合成)可生产醋酸、醋酐、甲酸甲酯、碳酸二甲酯等,甲醇也是生产敌百虫、甲基对硫磷、多菌灵等农药的原料。
由甲醇生产醋酸,以及甲醇与异丁烯反应生产甲基叔丁基醚,发展很快,用量逐年增大。
甲醇经生物发酵可生产甲醇蛋白,用作饲料添加剂。
此外,近年来,碳一化学的发展,由甲醇出发合成乙二醇、乙醛、乙醇等工艺路线(现多由乙烯出发制得)正在日益受到注意。
甲醇不但是重要的化工原料,而且是优良的能源和车用燃料,它可直接用于发电站,或经ZSM-5分子筛的催化作用转化成汽油,或与汽油混合直接用作车用燃料,专为此而生产的甲醇称为燃料甲醇。
甲醇的生产方法甲醇是一种广泛应用于工业和化学领域的重要有机化合物,也是一种重要的燃料。
它的生产方法有多种,其中最主要的是从天然气或煤炭中生产。
本文将介绍甲醇的生产方法,包括传统的天然气和煤炭生产法、新型的生物质生产法以及未来可能的人工光合作用生产法等。
一、天然气和煤炭生产法天然气和煤炭生产法是目前最主要的甲醇生产方法。
这种方法主要是利用天然气或煤炭中的一氧化碳和氢气来生产甲醇。
具体的生产流程如下:1、气体净化:将天然气或煤炭中的杂质去除,以保证后续反应的纯度和效率。
2、蒸汽重整:将天然气或煤炭中的甲烷转化为一氧化碳和氢气。
3、合成气净化:将蒸汽重整产生的合成气中的杂质去除,以保证后续反应的纯度和效率。
4、合成反应:将合成气中的一氧化碳和氢气在催化剂的作用下进行反应,生成甲醇。
5、甲醇提纯:将反应产生的混合物中的甲醇和水分离,提纯甲醇。
这种方法的优点是生产成本低,产量大,且可以利用天然气和煤炭等资源。
但是,这种生产方法的缺点也很明显,主要是产生大量的二氧化碳等有害气体,对环境造成污染。
二、生物质生产法生物质生产法是一种新型的甲醇生产方法。
这种方法主要是利用生物质中的碳水化合物,通过生物发酵或化学转化来生产甲醇。
具体的生产流程如下:1、生物质预处理:对生物质进行物理或化学处理,以提取出其中的碳水化合物。
2、生物发酵或化学转化:将生物质中的碳水化合物在微生物或化学催化剂的作用下进行发酵或转化,生成甲醇。
3、甲醇提纯:将反应产生的混合物中的甲醇和水分离,提纯甲醇。
这种方法的优点是可以利用生物质等可再生资源,避免对环境造成污染。
但是,这种方法的缺点也很明显,主要是生产成本高,产量低,且生产过程中需要消耗大量的水和能源。
三、人工光合作用生产法人工光合作用生产法是一种未来可能的甲醇生产方法。
这种方法主要是利用人工合成的光合作用体系,将二氧化碳和水在光合作用体系的作用下进行反应,生成甲醇。
具体的生产流程如下:1、人工光合作用体系的制备:合成一种人工光合作用体系,包括光催化剂、电子传递体系和光反应中心等。
甲醇生产的主要方法介绍
一、熔盐法
熔盐法是利用氢氧化钠熔与乙醇互联反应生成醇挥发油和乙酸,最后再经过分离、水蒸气萃取或其他方法,把乙醇或其他醇从其中提取出来的一种工艺。
该法的工艺流程如下:首先,将氢氧化钠熔盐与乙醇反应,形成混合物;其次,把混合物加入水中,分离产物;然后,利用水蒸气萃取技术将乙醇从混合物中提取出来;最后,用活性炭进行吸附精馏,最终得到纯度较高的乙醇。
熔盐法的优点:1、工艺稳定,产出乙醇纯度较高;2、反应产生物含量低;3、操作简单,经济实惠。
二、纤维素糖法
纤维素糖法也称为水糖法,是利用纤维素糖发酵生产乙醇的一种方法。
纤维素糖发酵过程中,酵母或真菌产生醇酸类物质,可通过蒸馏精馏,将乙醇从混合物中提取出来。
该法的工艺流程如下:首先,将纤维素糖溶解于水中,形成糖水;其次,将糖水添加酵母,引发发酵反应,产生乙醇和乙酸;然后,将发酵液经过蒸馏精馏,分离出乙醇;最后,再用活性炭进行吸附精馏,得到纯度较高的乙醇。
纤维素糖法的优点是:1、原料和燃料来源丰富,可以使用稻米、玉米等农作物产生糖;2、可以大规模生产;3、投资成本低,经济实惠。
三、生物法
生物法是利用微生物将原料发酵产生乙醇的一种工艺方法。
生物法利用酵母或真菌将有机物,如蔗糖、淀粉、纤维素等,通过代谢转化为乙醇。
该法的工艺流程如下:首先,将原料液体糖液添加到发酵罐中,接种微生物;其次,经过混合、加热、加压等提高发酵速度,形成混合物;然后,经过水蒸气萃取技术将乙醇从混合物中提取出来;最后,用活性炭进行吸附精馏,得到纯度较高的乙醇。
生物法的优点:1、原料来源丰富,可以使用糖、麦芽、淀粉等有机物;2、生产成本低,效率高;3、乙醇产品的性能比其他法获得的乙醇要好。
甲醇合成的工艺流程和设备工艺流程:1. 一氧化碳和氢气的制备:首先,通过煤炭气化或天然气重整等方法制备一氧化碳和氢气,然后进行净化和分离处理,得到高纯度的一氧化碳和氢气。
2. 催化反应:将一氧化碳和氢气送入反应器中,在一定的温度和压力条件下,通过催化剂的作用发生一系列反应,将一氧化碳和氢气转化为甲醇。
3. 分离纯化:将反应产物中的甲醇、水蒸汽和未反应的一氧化碳、氢气等组分进行分离和纯化处理,得到高纯度的甲醇产品。
设备:1. 一氧化碳和氢气制备装置:包括气化炉、重整炉、净化器、分离塔等设备。
2. 催化反应器:通常采用固定床反应器,内部填充有高效催化剂,能够保证反应物的充分接触和反应。
3. 分离纯化装置:包括精馏塔、萃取塔、膜分离装置等,用于将反应产物中的各种组分进行分离和纯化处理。
以上是甲醇气相合成的工艺流程和设备,通过精心设计和优化,可以实现甲醇的高效生产,满足不同行业的需求。
甲醇气相合成是一种复杂的化学工艺过程,涉及到高温高压、催化剂选择、反应器设计等多个方面的技术问题。
在甲醇的生产过程中,存在一系列的技术挑战,包括反应的选择性和产率问题、催化剂的稳定性和寿命等。
针对这些挑战,科学家和工程师们提出了许多解决方案,并对工艺流程和设备进行了深入的研究和优化。
在工艺流程方面,甲醇气相合成主要包括气体净化、气体反应和产物分离三个阶段。
首先,气体净化要求将一氧化碳和氢气分离、净化并去除其它杂质;然后在反应阶段,一氧化碳和氢气在一定的温度、压力和催化剂存在下发生反应,生成甲醇;最后在产物分离阶段,需要对反应产物中的甲醇、水蒸汽、未反应的一氧化碳、氢气等组分进行分离、纯化和回收。
这些工艺环节都需要设计合适的设备和优化的操作条件,以保证甲醇高效产出且质量优良。
对于设备的选择和设计,首先需要考虑气体净化部分的设备选型,包括气化炉、重整炉、净化器和分离塔等。
这些设备需要具备耐高温、高压、耐腐蚀等特性,同时还要保证反应物料的净化和分离效果。
甲醇合成的工艺流程和设备甲醇是一种重要的化工原料,广泛应用于化工、医药、食品等领域。
甲醇的合成工艺流程主要包括天然气制甲醇和煤制甲醇两种。
以下将以天然气制甲醇为例,介绍甲醇的合成工艺流程和设备。
1. 甲醇合成工艺流程甲醇的合成主要通过气相合成法进行,该方法通过一系列复杂的催化反应将一氧化碳和氢气合成甲醇。
具体的工艺流程如下:- 天然气→天然气净化→变化转换反应→合成气→合成气净化→合成气改质→甲醇合成→甲醇回收2. 甲醇合成设备甲醇合成设备主要包括催化反应器、冷凝器、分离塔等:- 催化反应器:将一氧化碳和氢气催化反应生成甲醇,需要具有较高的反应活性和选择性。
- 冷凝器:用于冷却和凝结合成气中的甲醇,使其形成液体甲醇。
- 分离塔:用于将液体甲醇从残余的气相中分离出来,保证甲醇的纯度和回收率。
3. 甲醇生产过程甲醇生产过程主要包括天然气的催化转变、合成气的制备、甲醇的合成和甲醇的回收等环节。
整个过程需要耗费大量的热能和电能,因此需要具备较为完备的能源设施和配套设备。
总的来说,甲醇的合成工艺流程较为复杂,需要涉及多个催化反应和分离过程,所需要的设备也比较繁杂。
企业在进行甲醇合成生产时,需要充分考虑到工艺流程和设备配置,确保生产过程的高效稳定。
甲醇是一种重要的化学品,其合成工艺的复杂性和对能源的依赖性使得甲醇工业在全球范围内备受关注。
天然气制甲醇是目前全球最为主流的甲醇生产工艺。
下面将详细介绍甲醇的合成工艺流程和设备,以及在甲醇生产过程中可能出现的关键技术和挑战。
4. 甲醇合成过程甲醇的合成工艺主要涉及以下几个过程:4.1 天然气制备合成气首先,天然气需要在天然气净化设备中进行净化处理,去除其中的硫化氢、二氧化碳和水等杂质。
通过石灰石和干燥剂的吸附、脱硫等处理,可使天然气达到合成气制备的要求。
然后,经催化转化反应,天然气中的甲烷和水蒸气进行高温反应,生成一氧化碳和氢气,形成合成气。
4.2 合成气的制备合成气是由一氧化碳和氢气所组成的气体混合物,它是甲醇合成的重要中间产物。
甲醇生产方法甲醇是一种重要的化工原料和能源源,广泛应用于化工、医药、农药、塑料、合成纤维、染料等领域。
甲醇的生产方法有多种,下面将介绍其中的几种主要方法。
一、合成气法合成气法是目前甲醇生产的主要方法之一。
该方法利用合成气(一氧化碳和氢气的混合气体)作为原料,经过一系列催化反应得到甲醇。
合成气的产生可以采用煤气化、重油气化、天然气重整等方法。
合成气法甲醇生产过程主要分为三步:合成气制备、甲醇合成和甲醇精制。
首先,通过合成气制备装置将原料气体进行净化、调配,合成合适的合成气。
然后,将合成气经过催化剂床层进行合成反应,生成含有甲醇的合成气体。
最后,通过甲醇精制装置对合成气体进行精制,去除杂质和水分,得到高纯度的甲醇产品。
二、生物法生物法是一种利用微生物催化合成甲醇的方法。
该方法主要利用甲醇菌在适宜的条件下,通过代谢产生甲醇。
生物法甲醇生产的原料主要是可再生资源,如木材、农作物秸秆等。
生物法甲醇生产过程主要包括底物制备、发酵和甲醇提取。
首先,将底物进行预处理,将其转化为可供微生物利用的底物。
然后,将底物与甲醇菌一起进行发酵,通过微生物的代谢作用,底物转化为甲醇。
最后,通过提取工艺将甲醇从发酵液中提取出来,得到纯净的甲醇产品。
三、气相催化法气相催化法是一种利用催化剂在气相条件下进行反应合成甲醇的方法。
该方法主要利用氢气和二氧化碳作为原料,经过一系列催化反应生成甲醇。
气相催化法甲醇生产过程主要包括原料准备、反应器催化和甲醇分离。
首先,将原料气体进行净化和调配,得到合适的原料气体。
然后,将原料气体经过催化剂床层进行催化反应,生成含有甲醇的气体。
最后,通过分离工艺将甲醇与其他气体分离,得到高纯度的甲醇产品。
以上是几种常见的甲醇生产方法,每种方法都有其适用的场合和优劣势。
随着技术的进步和工艺的改进,甲醇的生产方法也在不断发展和完善,以提高生产效率和降低成本,更好地满足市场需求。
希望通过不断的研究和创新,能够实现甲醇生产的可持续发展。
1、甲醇氧化制甲醛甲醇在高温、浮石银、催化剂或其它固体催化剂存在下直接氧化制甲醛。
目前,国内外40%以上的甲醇用于制甲醛,进而合成树脂、塑料及其他化工原料。
聚甲醛是性能优良的工程塑料,其用途十分广泛。
甲醛还用来制取丁二醇、乌洛托品等近一百种下游产品。
2、甲醇氨化制甲胺将甲醇与氨按一定比例混合,在370~420℃、5.0~20.0MPa压力下,以活性氧化铝为催化剂进行合成,制得一甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物,再经精馏可得一、二或三甲胺产品。
一、二、三甲胺用于农药、医药、染料方面或用作有机原料中间体。
3、甲醇羰基化制醋酸由甲醇和一氧化碳在低压下羰基合成制醋酸,其总量占世界醋酸生产能力的50%以上。
4、甲醇酯化可生产各种酯类化合物。
5、甲醇与氯气、氢气混合催化反应生成一、二、三氯甲烷,直至四氯化碳。
一氯甲烷可用作有机硅化合物和含氟树脂的原料,又是重要的甲基化剂,用于生产甲基纤纤维素、季胺化学品等。
二氯甲烷用于去漆剂、气雾剂、医药原料及硅片生产。
三氯甲烷可生产HCFC-22作制冷剂,或进一步加工生产四氟乙烯等产品,可用作有机溶剂、萃取剂,还可用作染料和药物的中间体等。
四氯甲烷可用行生产F-11、F-12等。
6、甲醇在金属硅铝催化剂或ZSM-5型分子筛存在下,脱水可制得二甲醚。
7、甲醇脱氢制甲酸甲酯。
甲酸甲酯是有机合成原料,可用于制甲酰胺、二甲基甲酰胺等。
甲酰胺是医药、香料、染料的原料,还可用作纸张处理剂,纤维工业的柔软剂,有机合成的极性溶剂等。
二甲基甲酰胺是重要的有机化工原料和优良的溶剂,可用作气体吸收剂、农药、聚氯酯合成革以及聚丙烯腈抽丝和丁二烯抽提等领域。
8、甲酸制甲基叔丁基醚(MTBE)。
MTBE具有较好的调和特性,从环保和发动机操作两方面考虑,均被认为是汽油最好的改良剂,MTBE被列入世界上50种基本化工产品之一,每吨MTBE约需消耗0.4吨甲醇,因此可望成为今后甲醇消费的大市场。
9、甲醇用作燃料。
甲醇生产授课内容:•甲醇生产方法•合成气生产方法•合成气生产甲醇原理知识目标:•了解常见甲醇生产方法•了解合成气生产方法•掌握合成气生产甲醇原理能力目标:•分析和判断各种甲醇生产方法的优缺点•分析和判断合成气制甲醇反应产物中产品的分布特点思考与练习:•常见生产甲醇方法有哪些?•合成气生产方法有哪些?•影响合成气生产甲醇的主要因素有哪些?甲醇是饱和醇中最简单的一元醇,最早是由木材和木质素干馏制得,俗名又称“木醇”或“木精”甲醇(CH3OH)在通常状态下为无色、略带乙醇香味的挥发性液体。
甲醇与水互溶,在汽油中也有很大的溶解度,熔点175.6K,常压沸点337.8K。
甲醇毒性很大,饮入5〜8ml可使人失明,30ml能致人死亡。
甲醇蒸气与空气能形成爆炸性混合物,爆炸极限为6.0%〜36.5%。
甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料,尤其近年来在有些以达国家中,甲醇以清洁燃料的身份登上了环境保护的殿堂,更使其身份倍增。
因此,发达国家中甲醇产量仅次于乙烯、丙烯、苯,居第四位。
甲醇广泛用于有机合成、染料、合成纤维、合成橡胶、涂料和国防等工业。
甲醇大量用于生产甲醛和对苯二甲酸二甲酯。
以甲醇为原料经羰基化反应直接合成醋酸已经工业化。
近年来,随着技术的发展的能源结构的改变,甲醇又开辟了许多新的用途,是合成人工蛋白的重要原料,蛋白转化率高,发酵速度快,价格便宜,所得人工合成蛋白是很好的畜禽饲料。
以甲醇为原料生产烯烃和汽油已实现工业化。
因此,甲醇的生产具有十分重要的意义。
第一节生产方法早期用木材或木质素干馏法制甲醇的方法,在工业上已经被淘汰。
现在,凡含有碳素的固体、液体和气体均可转化为碳的化合物,再以人工合成法制取甲醇。
目前,可以制取甲醇的方法有以下几种。
一、氯甲烷水解法氯甲烷的水解反应如下:CH3Cl+H2O NaOH>CH3OH+HCl但是,即使与碱溶液共沸至140°C,其水解速度仍很慢。
在300〜350°C,在碱石灰作用下氯甲烷可以定量地转变为甲醇和二甲醚,反应式如下:2CH3Cl+Ca(OH)2>CaCl2+2CH3OHCH3Cl+CH3OH>CH3OCH3+HClCH3OCH3+H2O>2CH3OH在350C,于流动系统中进行这一过程时,所得到的甲醇产率为67%,二甲醚为33%。
甲醇的制备方法
标题:甲醇的制备方法
一、引言
甲醇,化学式为CH3OH,是一种无色透明液体,有特殊气味,具有极强的挥发性。
甲醇在化工、制药、燃料等领域有着广泛的应用。
本文将介绍几种常见的甲醇制备方法。
二、甲醇的工业生产方法
1. 二氧化碳加氢法:这是一种以天然气或煤炭为原料,通过蒸汽重整得到氢气和一氧化碳,然后用氢气和一氧化碳合成甲醇的方法。
此法的优点是原料来源广泛,成本较低。
2. 煤炭间接液化法:这种方法是以煤炭为原料,先将其转化为合成气(一氧化碳和氢气),然后再通过催化剂的作用合成甲醇。
这种方法的优点是可以充分利用我国丰富的煤炭资源。
三、实验室制备甲醇的方法
1. 氧化锌催化还原法:利用甲醛与锌粉反应生成甲醇。
具体步骤如下:首先将甲醛溶液加入到含有氧化锌催化剂的反应器中,然后加热至沸腾,反应一段时间后冷却,再经过蒸馏和干燥,即可得到甲醇。
2. 醇酸酯水解法:利用乙酸甲酯与水在硫酸催化下进行水解反应,生成甲醇和乙酸。
该方法操作简单,但需要处理产生的副产物乙酸。
四、结论
甲醇作为一种重要的化工原料,其制备方法多种多样。
不同的制备方法有不同的优缺点,选择哪种方法主要取决于原料来源、设备条件以及产品纯度等要求。
随着科技的进步,相信未来会有更多高效、环保的甲醇制备方法被开发出来。
甲醇的生产方法甲醇是一种重要的有机化工原料,也是一种重要的能源化工产品。
它的生产方法主要有合成气法、煤焦油法、天然气法等。
其中,合成气法是目前主要的生产方法之一。
合成气法是指利用天然气、煤、石油等为原料,经过气化、合成气制备、甲醇合成等一系列工艺过程,最终生产甲醇的方法。
具体步骤如下:首先,原料气化。
将天然气、煤或石油等原料在气化炉中进行气化反应,生成合成气。
合成气主要由一氧化碳和氢气组成,是后续生产甲醇的重要原料。
其次,合成气制备。
将合成气经过一系列净化和转化反应,去除杂质,提高一氧化碳和氢气的纯度,为后续的甲醇合成提供优质的原料。
然后,甲醇合成。
将经过制备的合成气经过催化剂的作用,在高温高压条件下进行甲醇合成反应,生成甲醇产品。
甲醇合成反应是整个生产过程中的关键步骤,催化剂的选择和反应条件的控制对甲醇的产率和质量都有重要影响。
最后,甲醇的精制和提纯。
经过合成反应生成的甲醇产品中还会含有少量的杂质和水,需要经过精制和提纯过程,去除杂质和水分,得到纯净的甲醇产品。
总的来说,合成气法是一种成熟、稳定的甲醇生产方法,具有原料来源广泛、工艺流程简单、产品质量稳定等优点。
随着工艺技术的不断进步,合成气法生产甲醇的效率和能耗都在不断提高,为甲醇的生产提供了可靠的技术支持。
除了合成气法,煤焦油法和天然气法也是甲醇生产的重要方法。
煤焦油法是利用煤焦油为原料,通过气化、合成气制备和甲醇合成等工艺过程生产甲醇。
天然气法则是直接利用天然气为原料,经过催化转化反应合成甲醇。
这两种方法各有其适用的原料来源和工艺特点,为甲醇的生产提供了多样化的选择。
综上所述,甲醇的生产方法主要包括合成气法、煤焦油法和天然气法。
这些方法各有其适用的场合和优缺点,可根据实际情况选择合适的生产方法,以满足市场需求和经济效益的要求。
随着技术的不断进步,相信甲醇生产技术将会不断提高,为甲醇产品的质量和产量带来更大的提升。
授课内容:•甲醇生产方法•合成气生产方法•合成气生产甲醇原理知识目标:•了解常见甲醇生产方法•了解合成气生产方法•掌握合成气生产甲醇原理能力目标:•分析和判断各种甲醇生产方法的优缺点•分析和判断合成气制甲醇反应产物中产品的分布特点思考与练习:•常见生产甲醇方法有哪些?•合成气生产方法有哪些?•影响合成气生产甲醇的主要因素有哪些?甲醇是饱和醇中最简单的一元醇,最早是由木材和木质素干馏制得,俗名又称“木醇”或“木精”。
甲醇(CH3OH在通常状态下为无色、略带乙醇香味的挥发性液体。
甲醇与水互溶,在汽油中也有很大的溶解度,熔点175.6K,常压沸点337.8K。
甲醇毒性很大,饮入5〜8ml可使人失明,30ml能致人死亡。
甲醇蒸气与空气能形成爆炸性混合物,爆炸极限为6.0%〜36.5%。
甲醇是仅次于三烯和三苯的重要基础有机化工原料,尤其近年来在有些以达国家中,甲醇以清洁燃料的身份登上了环境保护的殿堂,更使其身份倍增。
因此,发达国家中甲醇产量仅次于乙烯、丙烯、苯,居第四位。
甲醇广泛用于有机合成、染料、合成纤维、合成橡胶、涂料和国防等工业。
甲醇大量用于生产甲醛和对苯二甲酸二甲酯。
以甲醇为原料经羰基化反应直接合成醋酸已经工业化。
近年来,随着技术的发展的能源结构的改变,甲醇又开辟了许多新的用途,是合成人工蛋白的重要原料,蛋白转化率高,发酵速度快,价格便宜,所得人工合成蛋白是很好的畜禽饲料。
以甲醇为原料生产烯烃和汽油已实现工业化。
因此,甲醇的生产具有十分重要的意义。
第一节生产方法早期用木材或木质素干馏法制甲醇的方法,在工业上已经被淘汰。
现在,凡含有碳素的固体、液体和气体均可转化为碳的化合物,再以人工合成法制取甲醇。
目前,可以制取甲醇的方法有以下几种。
一、氯甲烷水解法氯甲烷的水解反应如下:CH 3Cl + H 2O NaOH CH3OH +HCl但是,即使与碱溶液共沸至140C,其水解速度仍很慢。
在300〜350C,在碱石灰作用下氯甲烷可以定量地转变为甲醇和二甲醚,反应式如下:2CH3Cl + Ca (OH)2 CaCl2 +2CH3OHCH3Cl + CH 3OH CH3OCH3 + HClCH3OCH3 + H 2O 2CH3OH在350C,于流动系统中进行这一过程时,所得到的甲醇产率为67% 二甲醚为33%氯甲烷的转化率达98%。
尽管反应指标尚好,又是在常压下进行反应,工艺简单,但反应过程中氯以氯化钙的形式消失,因此水解法价格昂贵,没有在工业上得到广泛应用。
二、甲烷部分氧化法甲烷直接氧化生成甲醇的反应式如下:2CH4 + 02 2CH0H这种制甲醇的方法工艺流程简单,节省建设投资,而且将便宜的原料甲烷变成贵重的产品甲醇,是一种可取的生产甲醇的方法。
但是,这种氧化过程不易控制,常因深度氧化生成碳的氧化物和水,而使原料和产品受到很大损失,使甲醇的总收率不高。
在催化剂作用下,采用压力101.32〜202.64 X 10 5Pa,在350〜500C下,有利于甲醇的生成。
由于该方法甲醇收率不高(30%,虽然已有运行的工业试验装置,甲烷氧化制甲醇的方法仍未实现工业化。
但它具有上述优点,国外在这方面的研究一直没有中断,应该是一个很有工业前景的生产甲醇的方法。
三、合成气生产甲醇合成气是指主要成分为氢和一氧化碳的气体混合物。
合成气生产甲醇的反应式如下:C0 + 2 H 2 ■- CHOH自从1923年工业上实现了这一人工合成甲醇的方法以后,甲醇的生产迅速发展,成为目前世界上生产甲醇的常用方法,在实际生产中又分为高压法、低压法和中压法。
高压法,即合成气在高温(340〜420C)、高压(30〜50MPa下,以锌-铬氧化物作催化剂,其生产能力大,单程转化率较高。
但是,高压法有许多缺点,如合成压力和温度高、设备投资和操作费用大、操作复杂、温度压力不易控制、副产物多,原料损失大。
低压法,即用合成气为原料在低压(5MPa、温度为275C左右下进行,采用铜基催化剂合成甲醇,是近几年开发的合成甲醇的新方法。
低压法的特点是选择性高,粗甲醇中的杂质少,精制甲醇质量好。
中压法,即以合成气为原料,操作压力为10〜27MPa温度235〜275 C,催化剂为铜基催化剂。
此法的特点是处理量大、设备庞大、占地面积大、是综合了高压、低压法的优缺点而提出来的。
此法目前发展较快,新建厂的规模也趋大型化。
我国独创的联醇工艺,实际上也是一种中压法合成甲醇的方法。
第二节合成气生产甲醇工业上生产甲醇曾有过许多方法,目前主要采用合成气为原料的化学合成法。
合成气反应活性好,是优质的原料。
此外,用合成气化学法代替传统的甲醇加工方法,能够降低原材料及能量消耗,提高产品的经济效益。
例如,它可以利用其它方法无法使用的有机废料,单独地或与煤联合作为生产甲醇的初始原料。
因此,合成气作为制备甲醇的原料,具有广阔的前景。
—、生产原料-合成气的制备合成气最先以固体燃料为原料,在常压或加压下气化,用水蒸气和氧气与之反应,生产水煤气作甲醇合成或合成氨的原料。
20世纪50年代以来,原料结构发生了很大变化,以气态烷烃、液体石油馏分为原料生产甲醇原料气,不论从工程投资、能量消耗、生产成本来看都有明显的优越性,很快得到发展。
近年来,由于考虑到世界石油和天然气的贮藏量远不及煤炭,由煤炭生产合成气的意义又重新受到重视。
所以,从根本上说,凡含有碳素的固体、液体和气体均可用作合成气生产的原料。
用以生产合成气的原料不同,生产方法也不尽相同,使用较为普遍的有以下几种。
(一)气体原料生产合成气可用于制造合成气的气体原料主要有天然气、焦炉气、炼厂气和乙炔尾气等,其中天然气是制造合成气的主要原料。
天然气的主要组分是甲烷,还含有少量的其他烷烃、烯烃与氮气。
以天然气为原料生产合成气的方法主要有水蒸气转化法和部分氧化法等。
1天然气水蒸气转化法在高温和催化剂存在下,天然气与水蒸气反应生产合成气的方法称为水蒸气转化法。
是目前工业生产应用最广泛的方法。
甲烷与水蒸气在催化剂上发生的反应为:CH4 + H 20 " * CO + 3H2天然气中所含的多碳烃类与水蒸气发生类似反应:C n H m + nH 2O = - nCO + (n+m/2)H22 •部分氧化法部分氧化法是指用氧气(或空气)将烷烃部分氧化制备合成气的方法。
甲烷在高温和有氧气存在的条件下,发生如下反应:CH 4 + 1/20 2 CO + 2出+35.60 kJ (二)液体原料制取合成气生产合成气的液体原料都是石油产品,如轻质石脑油、重油、 渣油等。
这些液体原料大CO + H 2 CO + 2H 2 壬CO + H 2O CH 3OH两步反应的总反应式为:副反应: (1)平行副反应CO 2 + 3H 2 -CHOH+ HOCO + 3H 2CO + 2H 4CO + 8HCH 4 + H 2O CO 2 + CH 4 C 4H 9OH+3HO多是含有碳原子数目不等的碳氢化合物,因其化学性质都很接近,所以用这些原料生产合成气的方法也大致相同。
常用的方法仍然是水蒸气转化法和部分氧化法。
1水蒸汽氧化法对于沸点较低的轻质油产品,大多采用水蒸气转化法。
液体原料的水蒸气转化反应通式 为:2 •部分氧化法液体原料通过部分氧化法来制取合成气,是利用原料油在氧化炉内不完全燃烧提供高温热源,使烃类碳氢化合物裂解,制得甲醇生产所需要的氢气和一氧化碳。
(三) 固体原料制取合成气固体原料成分以固定碳为主,主要指煤和焦碳。
固体原料在高温下通入水蒸气,生成氢和一氧 化碳等合成气。
其反应主要包括碳的氧化和水蒸气的分解两个部分。
其主反应为:CO +2H2 r - CH 30H当有二氧化碳存在时,二氧化碳按下列反应生成甲醇:C n H m + n H 2On CO + (n + m /2 ) Hb — QC + H二、生产甲醇的原理1.主、副反应20 CO +H — 119.2kJ主反应:222C0 + 4H CHOCH+ H2O当有金属铁、钴、镍等存在时,还可以发生生碳反应。
(2)连串副反应2CH0H ■- CHOCH+ H 20CHOH + nCO +2nH2 - ° GHn+QHOH + nH2OCH3OH + nCO +2 ( n—1) GHh+i COOH + (n—1) HO 这些副反应的产物还可以进一步发生脱水、缩水、酰化或酮化等反应,生成烯烃、酯类、酮类等副产物。
当催化剂中含有碱性化合物时,这些化合物生成更快。
副反应不仅消耗原料,而且影响粗甲醇的质量和催化剂的寿命。
特别是生成甲烷的反应,是一个强放热反应,不利于操作控制,而且生成的甲烷不能随产品冷凝,存在于循环系统中更不利于主反应的化学平衡和反应速率。
2.催化剂目前工业生产中广泛采用的是ZnO基和CuO基的二元或多元催化剂。
其中以ZnO或CuO为主催化剂,同时还要加入一些助催化剂。
ZnO催化剂中加入的助催化剂往往是一些难还原的金属氧化物,它们本身无活性,但都具有较高的熔点,能阻止主催化剂的老化。
作为助催化剂的金属氧化物有Cr2Q、AI2Q、V26 MgO ThQ、TaQ和CdQ其中最有效的成分为C^Q。
在CuO基催化剂中,加入结构型助催化剂AI2Q,起着分散和间隔活性组分的作用,加入适量的AI2O3可提高催化剂的活性和热稳定性。
我国目前使用的是C301型Cu系催化剂,为Cu-Zn-AI三元催化剂,活性组分为CuQ 加入ZnO可以提高催化剂的热稳定性和活性。
CuO和ZnO两种组分有相互促进的作用。
实验证明,CuO-ZnC催化剂的活性比任何单独一种氧化物都高。
但该二元催化剂对老化的抵抗力差,并对毒物十分敏感。
有实际意义的含铜催化剂都是三组分氧化物催化剂。
第三组分是AI2O3或Cr2Q。
由于铬对人体有害,因此工业上CuO-ZnO- AI2Q应用更为普遍。
三、生产甲醇的操作条件为了减少副反应,提高收率,选择适宜的工艺条件非常重要。
工艺条件主要有温度、压力、空速和原料气组成等。
1.反应温度由合成气合成甲醇的反应为可逆放热反应,其总速度是正、逆反应速度之差。
随着反应温度的增加,正、逆反应的速度都要增加,但是吸热方向(逆反应)反应速度增加的更多。
因此,可逆放热反应的总速度的变化有一个最大值,此最大值对应的温度即为“最适宜温度”,它可以从反应速度方程式计算出来。
实际生产中的操作温度取决于一系列因素,如催化剂、压力、原料气组成、空间速度和设备使用情况等,尤其取决于催化剂。
高压法锌铬催化剂上合成甲醇的操作温度是低于最适宜温度的。
在催化剂使用初期为380〜390C,后期提高到390〜420C。
温度太高,催化剂活性和机械强度很快下降,而且副反应严重。
低、中压合成时,铜催化剂特别不耐热,温度不能超过300 C,而200 C以下反应速度又很低,所以最适宜温度确定为240〜270 Co 反应初期,催化剂活性高,控制在240 C,后期逐渐升温到270 Co2.反应压力与副反应相比,合成甲醇的主反应是摩尔数减少最多而平衡常数最小的反应,因此增加压力对提高甲醇的平衡浓度和加快主反应速率都是有利的。