Классификация энергетических ресурсов 17 страница

Пиролиз керосина или других нефтепродуктов является парофазным крекингом, проводимым

при температуре около 650-7500С и давлении, близком к атмосферному. Высокие температуры

процесса обусловливают образование большого количества газообразных продуктов, богатых

этиленом и другими непредельными углеводородами, и ароматических углеводородов, служащих

сырьем для химических синтезов.

Каталитический крекинг дает высокие выходы бензина и дистиллята из тяжелого нефтяного

сырья; получаемые бензины имеют высокие октановые числа, одновременно с бензинами достигается

большой выход легких углеводородов, являющихся сырьем для синтеза органических продуктов.

Присутствие катализатора снижает энергию активации реакций крекинга и благодаря этому скорость

каталитического крекинга значительно выше, чем термического. Так, например, каталитический

крекинг нафтенов протекает в 500-4000 раз быстрее, чем соответствующий термический.

Каталитический крекинг проводят в паровой фазе при температуре 450-5200С, давлении 1-2 ат и

времени соприкосновения паров сырья с катализатором-несколько секунд. В качестве катализаторов

используются пористые, обладающие высокой адсорбционной способностью алюмосиликаты НАlО2

*SiО2, главным образом, синтетические. Регенерация катализатора заключается в выжиге с его

поверхности кокса при продувке воздухом при 550-6000С, после чего катализатор вновь используют

для крекинга. Последовательность реакций алканов на алюмосиликатном катализаторе может быть

представлена в следующем виде:

1. Протонирование катализатора НАlО2*SiО2 ↔ НАlSiО4 ↔Н+ + АlSiО4-

2. Дегидрирование алкана до алкена под воздействием термического фактора

R –СН2-СН2-СН3 ↔ R-СН= СН-СН3 + Н2

3.Образование вторичного карбкатиона

R-СН=СН-СН3 +Н+ ↔R-СН +-СН2-СН3

4. Превращение вторичного карбкатиона по двум схемам: крекинг до алкена

R-СН+-СН2 -СН3 ↔ R-СН =СН2+ СН3+

изомеризация в стабильный третичный карбкатион через нестабильный первичный карбкатион

R-СН+-СН2-СН ↔ R-СН –СН2+ ↔ R-С+-СН3

СН3 СН3

5. Превращение третичного карбкатиона по реакциям

с алканом R-С+ -СН3 + R-Н- ↔ R-СН-СН3 + R+

СН3 СН3

с алкеном R-С+-СН3 + R-СН=СН2 ↔ R-С=СН2 +R-СН+-СН3

СН3 СН3

с образованием конечных продуктов – изоалкана и изоалкена и вторичного карбкатиона

генерирующего цепь.

Технологические процессы каталитического крекинга отличаются друг от друга состоянием

слоя катализатора: с неподвижным, фильтрующим слоем катализатора, со взвешенным или

кипящим слоем катализатора, с движущимся слоем.

Каталитический риформинг получил большее распространение, чем термический.

Очистка нефтепродуктов необходима потому, что получаемые при перегонке и крекинге

продукты, содержат олефины, диолефины, сернистые, кислородсодержащие и азотистые соединения,

которые обуславливают нестабильность их свойств. Существуют физико-химические и химические

методы очистки. К химическим методам относится очистка серной кислотой; гидроочистка; к

физико-химическим – адсорбционные и абсорбционные способы очистки. 13.10.3. Производство и переработка газообразного топлива

Газообразным топливом называется топливо, находящееся в состоянии газа при температуре и

давлении его эксплуатации. По происхождению газообразное топливо подразделяется на природное и

синтетическое. К природному газообразному топливу относятся различные природные горючие газы,

представляющие естественные смеси углеводородов различного состава и строения. К

синтетическому газообразному топливу относятся разнообразные горючие газы, полученные при

переработке твердого и жидкого топлива

Состав газообразного топлива зависит от его природы, происхождения и способа получения.

Природные газы состоят преимущественно из метана с незначительным содержанием низших

алканов, оксида углерода и азота. В попутных газах содержится значительное количество алканов от

этана до пентана и выше при относительно низком содержании метана. Газы конденсатных

месторождений по составу занимают промежуточное положение. Во всех углеводородных газах

содержатся в различных количествах оксид углерода (4), сероводород, аргон и гелий. В состав газов

нефтепереработки входят помимо алканов низшие алкены и водород.

Газообразное топливо используется в качестве источника энергии и сырья для химической

промышленности. По сравнению с твердым газообразное топливо имеет ряд преимуществ:

образование гомогенных систем с воздухом и, как следствие, минимальные потери теплоты с

продуктами горения; удобство и дешевизна транспортировки; легкость воспламенения и т.д.

Газообразное топливо

природное отходы других производств синтетическое

попутные природные газы газы переработки

нефтяные газы нефтепереработки твердого топлива

газы

термокрекинга газы пиролиза генераторные

газы конденсатных каталитического газы

месторождений крекинга полукоксовый воздушный

каталитического коксовый водяной

риформинга

пиролиза сланцевый подземной

гидрокрекинга газификации

Классификация газообразного топлива

Энергетическая ценность газообразного топлива зависит от его природы и состава, низшая

теплота сгорания его колеблется от 3600 до 3800 кДж/м3. При использовании газообразного топлива в

качестве химического сырья его предварительно разделяют на индивидуальные компоненты или

пригодные для дальнейшей переработки фракции. Для этого применяют низкотемпературную

конденсацию, при которой газ в результате охлаждения превращается в двухфазную систему,

механически затем разделяемую на жидкость и газ; абсорбцию, при которой отдельные компоненты

газа извлекаются из него при охлаждении жидкими углеводородами с последующей десорбцией

полученных растворов; низкотемпературную ректификацию, при которой предварительно

охлажденный газ в смеси с образовавшимся при этом конденсатом разделяется под давлением в

ректификационной колонне.

Для химической переработки выделенных из газа углеводородов используются почти все

основные реакции органического и нефтехимического синтеза. Основные пути переработки: пиролиз,

каталитическое дегидрирование, окисление, гидрирование, гидратация, конверсия, нитрование,

алкилирование и т.д.

13.11 Основной органический синтез

Основным органическим синтезом (ООС) называется совокупность производств органических

веществ относительно простого строения, вырабатываемых в очень больших количествах и

используемых в качестве целевых продуктов и полупродуктов в других технологиях. К целевым

продуктом ООС относятся синтетическое жидкое топливо, растворители, смазочные масла,

растворители и экстрагенты, мономеры, пластификаторы полимерных материалов, пестициды и т.д.

В качестве полупродуктов ООС используются простейшие представители гомологических рядов

соответствующих соединений: углеводородов (этилен, пропилен, бензол), галогензамещенных

(дихлорэтан), спиртов (метанол, этанол), альдегидов и кетонов (ацетон, ацетальдегид), органических

кислот (уксусная кислота) и т.д. В отличие от ООС тонкий органический синтез (ТОС) объединяет

производства органических веществ сложного строения, вырабатываемых в относительно небольших

количествах и используемых преимущественно в качестве целевых конечных продуктов. К ним

относятся красители, взрывчатые вещества, фармацевтические препараты, парфюмерные средства.

Термин «ООС» указывает на то, что он объединяет производства продуктов, являющихся основой

всех остальной промышленной органической химии.

Современная промышленность ООС решает две основные задачи: крупномасштабное

производство полупродуктов для других отраслей промышленности и получение целевых продуктов

общего назначения. Поэтому в н.в. нет ни одной отрасли, в которой не использовались продукты

ООС и их переработки.

КАМЕННЫЙ УГОЛЬ НЕФТЬ ГАЗ

АРОМАТИЧЕСКИЕ

СОЕДИНЕНИЯ СИНТЕЗ-ГАЗ АЦЕТИЛЕН АЛКЕНЫ АЛКАНЫ

ОСНОВНОЙ ОРГАНИЧЕСКИЙ(НЕФТЕХИМИЧЕСКИЙ) СИНТЕЗ

ПРОМЕЖУТОЧ РАСТВОРИТЕЛИ ПАВ И СИНТЕТИЧЕ ПЕСТИ МОНО ПРОЧИЕ

НЫЕ СКОЕ ЦИДЫ МЕРЫ ПРОД.

ПРОДУКТЫ

экстрагенты МОЮЩИЕ

ТОПЛИВО

СРЕДСТВА

13.11.1 Сырье и процессы ООС

Производство продуктов ООС базируется на ископаемом органическом сырье: нефти,

природном газе, каменном угле и сланцах. В результате разнообразных химических и физико-

химических превращений этого сырья (риформинг, ректификация, пиролиз, крекинг, конверсия,

коксование и полукоксование), получают исходные вещества для ООС, которые могут быть

объединены в пять групп:

– алканы (от метана до парафинов С15-С40);

– алкены (от этиленов до пентенов);

– ароматические углеводороды (бензол, толуол, ксилолы, нафталин);

– ацетилен;

– оксид углерода(2) и синтез-газ.

Наиболее важные производства ООС, работающие на их основе:

– синтез-газа (метанол и формальдегид),

– алканов (высшие кислоты и спирты),

– алкенов (этанол, изопропанол),

– ацетилена (ацетальдегид, уксусная кислота и ее ангидрид),

– ароматических углеводородов (этилбензол, стирол, фенол),

– нафтенов (капролактам).

Выбор конкретного процесса переработки сырья в продукты ООС зависит от природы

синтезируемого соединения, структуры и доступности сырья, экономической целесообразности

производства. Технологии ООС присущи некоторые особенности, которые отличают ее процессы от

процессов общей химической технологии. К ним относятся:

1 Многовариантность производственных процессов, обусловленная тем, что один и тот же

продукт может быть получен из различных видов сырья (ацетальдегид – из ацетилена и этилена) или

различными методами, а также то, что одно и то же сырье может быть использовано для получения

различных продуктов (из этилена можно получить этанол, винилацетат, уксусную кислоту).

2 Многостадийность технологии как следствие сложности взаимосвязей исходного вещества с

готовым продуктом.

3 Многомаршрутность прохождения промежуточных продуктов, связанная с

многочисленностью и многообразием процессов и аппаратов ООС и большое количество возможных

технологических схем получения одного и того же продукта.

4 Кооперирование и комбинирование различных технологических процессов, установок и

производств в целом, взаимосвязанных единой технологией, для более полного использования сырья,

энергии и т.д.

5 Высокая степень автоматизации на всех уровнях производства, обеспечивающая точное

соблюдение технологических параметров.

Для производства продуктов ООС используются типичные реакции органической химии.

Промышленность органического синтеза базируется в основном на реакциях синтеза, т.е. получении

сложных веществ из простых, но в производстве органического синтеза используются и реакции

разложения. Наиболее применимые средства интенсификации процессов органического синтеза –

повышение температуры и применение селективных катализаторов, ускоряющих лишь основную

реакцию. Полимеризацию, гидрирование и другие процессы, происходящие с уменьшением объема,

часто проводят при повышенных и высоких давлениях для ускорения и повышения равновесного

выхода продукта. Применение различных средств интенсификации производства нередко

ограничивается стойкостью органических соединений, что особенно проявляется в случае

высокотемпературных процессов.

Наряду с катализаторами для увеличения константы скорости процесса используют

инициаторы, фотосинтез и радиационное облучение. Под действием ионизирующих облучений

можно проводить окисление парафиновых углеводородов, хлорирование бензола.

Одновременно с внедрением новых технологических схем и процессов непрерывно

улучшается и их аппаратурное оформление. Современные заводы органического синтеза

представляют собой соединение различных технологических цехов, не только вырабатывающих

основной продукт, но и включающий установки, улавливающие и перерабатывающие большинство

побочных продуктов.

Синтезы на основе оксида углерода и водорода

Органический синтез на основе оксида углерода и водорода получил широкое промышленное

развитие.

Каталитический синтез углеводородов из СО и Н2 впервые осуществлен Сабатье,

синтезировавшим СН4 на никелевом катализаторе, и Орловым, получившим этилен на

железопалладиевом катализаторе, нанесенном на кокс.

Из оксида углерода и водорода термодинамически возможно образование углеводородов

любой молекулярной массы, типа и строения. Из СО и Н2 синтезированы углеводородные смеси

широкого фракционного состава (от Сх до С30, редко до С100 и выше), включающие алканы и алкены.

Синтез алканов и алкенов из СО и Н2 на кобальтовых катализаторах в общем виде может

быть представлен уравнениями реакций:

на железном катализаторе — уравнениями

Образование СО2 на железных катализаторах обусловлено реакцией

Фишером и Тропшем было обнаружено, что при катализе оксидами некоторых металлов

получается смесь углеводородов и кислородсодержащих соединений, в том числе метанола.

Добавление щелочей к оксидным катализаторам ведет к образованию высших спиртов, среди

которых преобладает изобутанол:

Таким образом, синтезы из оксида углерода и водорода протекают в различных

направлениях в зависимости от применяемых катализаторов и рабочих условий. Так, на

никелевых катализаторах при 0,1 МПа и 160—200°С образуются алканы и алкены с числом угле-

родных атомов более 2, а выше 200 0С — главным образом метан. На кобальтовых катализаторах при

0,1—1 МПа и температуре 170—200°С получают алканы и алкены, причем преимущественно

алканы линейного строения. На. железных катализаторах при 2—3 МПа и 200—250°С

образуются смеси алканов и алкенов в основном разветвленного строения, а также

кислородсодержащие соединения. На рутениевых катализаторах при высоких давлениях (50—

150 МПа) и температуре 100—120°С получают высокомолекулярные парафиновые углеводороды (с

молекулярной массой до 2-106 и более).

Необходимо отметить, что термодинамическая вероятность и экспериментальные возможности

синтеза из СО и Н2 различных кислородсодержащих соединений расширяются, если брать смеси

СО + Н2О, СО2 + Н2, С3О2 + Н2, использовать вводимые извне инициаторы, специальные

реакционные среды, активные и комплексообразующие растворители, применять более высокие

давления (до 1000 МПа).

Впервые синтез Фишера—Тропша был реализован в Германии в 1936 г. с целью

получения синтина (синтетического бензина).

В настоящее время на основе смесей оксида углерода и водорода в промышленном масштабе

производят такие крупнотоннажные продукты, как метанол, жидкие алифатические углеводороды и

метан.

13.11.2 Синтез метилового спирта

Метиловый спирт (метанол) в течение длительного времени получали из надсмольной воды,

выделяющейся при сухой перегонке древесины. Выход спирта при этом зависит от породы

древесины и колеблется от 3 до 6 кг/м3 древесины. В 1933г была пущена первая установка по

получению метанола из синтез-газа (смесь СО и Н2) и в н.в. более 90% его получают таким способом.

Метанол по значению и масштабам производства является одним из важнейших

многотоннажных продуктов, выпускаемых современной химической промышленностью. Он широко

применяется для получения пластических масс, синтетических волокон, синтетического каучука, в

качестве растворителя и т. п. Метиловый спирт – важный вид сырья для получения

формальдегида, ингибиторов, антидетонационных смесей, антифризов, лаков, красок и других

продуктов. В чистом виде применяется как высокооктановая добавка к топливу.

Области применения метанола все расширяются: он является, в частности, перспективным

продуктом для транспорта энергии на дальние расстояния, возможным компонентом автомобильных

бензинов, сырьем для микробиологического синтеза и т. д.

Производство метанола синтезом из оксида углерода и водорода впервые было организовано

в Германии в 1923 г. Динамика мирового производства метанола показана в табл. 17.1 на примере

развитых капиталистических стран. Из таблицы видно, что в течение 10 лет производство метанола в

среднем удваивается. Выпуск метанола в СССР также постоянно увеличивается. Так, если в 1970 г.

он составлял ~1 млн. т, то в 1980 г. уже 1,9 млн. т, а в 1987 г. — 3,3 млн. т.

Т а б л и ц а 17.1. Производство метанола в развитых капиталистических странах

(тыс. т в год)

Страна I960 г. 1965 г. 1970 г 1975 г. 1980 г.

США 892 1300 2242 2250 4000

Япония 193 430 938 1360 2000

ФРГ 333 603 863 1200 1600=

Италия 112 150 285 300 400

Франция 70 123 212 400 530

Англия 57 160 212 340 400

Метанол СН3ОН представляет бесцветную легкоподвижную жидкость с температурой

кипения 650С, температурой кристаллизации –97.90С и плотностью 0.792 т/м3. Критическая

температура метанола 239.650С. Метанол смешивается во всех отношениях с водой, спиртами,

бензолом, ацетоном и др. органическими растворителями, образуя с некоторыми из них азеотропные

смеси. Хорошо растворяет многие газы, вследствие чего используется для абсорбции примесей из

технологических газов. Пары сухого метанола образуют с воздухом взрывчатые смеси. Метанол

токсичен, вызывает отравление через органы дыхания, кожу и при приеме внутрь, действуя на

нервную и сосудистую систему. ПДК составляет 5 мг/м3. Прием внутрь 5-10 см3 приводит к

тяжелому отравлению, доза 30 см3 – смертельна. Чистый метанол СН3ОН – бесцветная, прозрачная,

горючая жидкость. Молекулярный вес 32, плотность 0.791 г/см3, температура кипения 64.70С,

температура плавления 97.80С, теплота испарения 1101 кДж/кг, теплота растворения в воде 269.63

кДж/кг. Метанол – сильный яд кумулятивного действия.

Метанол очень хорошо растворим в воде, и широко применяется, как растворитель и как

сырье в производстве лаков, красок, антифризов, антидетонационных смесей. Основное количество

метанола используется для получения формальдегида с газообразной соляной кислотой метанол

образует хлористый метил СН3Сl, с аммиаком – метиламин СН3NН2. Высокой растворимостью газов

в метаноле широко пользуются в промышленности, применяя метанол и его растворы в качестве

поглотителя для извлечения примесей из технологических газов. Метанол сочетает в себе свойства

очень слабого основания и очень слабой кислоты, что обусловливает наличие алкильной и

гидроксильной групп. При действии кислорода воздуха он окисляется

+О2 +О2 +О

СН3ОН НСНО НСООН СО2

формальдегид мурав. к-та

При обычной температуре метанол стабилен, а при температуре 3500 –4000С и атмосферном

давлении он разлагается на СО и Н2.

Качество метанола - сырца:

Метанол – 99.1%, ДМЭ –0.14%, изобутилметиловый эфир – 0.00085, ацетальдегид – 0.00065,

метилформиат – 0.39%, пропанол –1 – 0.135, изобутиловый спирт – 0.12%, пентанол –3 – 0.035.

Метанол получают различными методами, отличающимися исходным сырьем, способами его

переработки в технологический газ, а также условиями проведения синтеза метанола.

Ниже приведены сведения о доле различных источников сырья, используемых при получении

технологического газа для синтеза метанола в СССР.

Природный газ 71.6

Синтез-газ производства ацетилена 15,7

Газы нефтепереработки 3,8

Твердое топливо 8,9

Твердое топливо сохраняет в качестве сырья определенное значение. Разработка процесса

газификации угля с целью получения синтез-газа, содержащего Н2, СО2, СО, может изменить

структуру сырьевой базы производства метанола и таким образом неудобный для транспортирования

уголь будет превращен в удобный для хранения, транспортирования и использования метанол

Синтез метанола по физико-химическим условиям его проведения и по технологическому

оформлению аналогичен синтезу аммиака. Как азото-водородную смесь, так и синтез-газ можно

получить конверсией генераторных газов или природного газа. В обоих процессах взаимодействие

смесей тщательно очищенных газов происходит при высоком давлении и температуре в присутствии

катализатора. Из-за малого выхода конечных продуктов и тот и другой процессы являются

непрерывно циклическими, причем реакцию никогда не ведут до полного превращения. Такая

аналогия дала возможность вести оба синтеза на подобных установках, которые монтируют в составе

одного завода. Для синтеза берут смесь газов при соотношении СО и Н2 от 1:4 до 1:8. Процесс ведут

при 350-4000С и 200-300 атм в присутствии смешанного цинк-хромового катализатора (ZnО + Сr2О3).

Основная реакция процесса:

СО + 2Н2 ↔ СН3ОН + 111 кДж

Одновременно могут идти и следующие реакции

СО + 3Н2 ↔ СН4 + Н2О + 209 кД ж 2СО + 2Н2 ↔ СН4 + СО2 + 252 кДж

2СО↔ СО2 + С СО + Н2 = ↔СН2О + 8.4 кДж

2СН3ОН ↔ СН3-О-СН3 + Н2О СН3 –ОН + Н2 ↔СН4+ Н2О

Для достижения максимальных значений выхода метанола и степени превращения синтез-

газа необходимо проведение процесса при низких температурах и высоких давлениях.

Максимально достижимая степень превращения синтез-газа при этом ограничена условиями

равновесия реакций получения метанола, которые изучены экспериментально и теоретически. Для

расчета константы равновесия реакции (I) получено уравнение

Константу равновесия реакции (II) можно рассчитать, исходя из значений константы

равновесия реакции (I), а также используя константу равновесия реакции, которая сопровождает

образование метанола:

При этом К2 = К1/К3, такой метод расчета констант равновесия в данном случае применим,

так как уравнение (II) можно получить, вычтя из уравнения (I) уравнение (III) (см. гл. 2).

Следует отметить, что ранее процесс получения метанола из оксидов углерода трактовался

как последовательное восстановление диоксида углерода до оксида, а затем оксида углерода до

метанола:

Группой исследователей института нефтехимического синтеза АН СССР экспериментально

доказан механизм синтеза метанола из оксидов углерода, согласно которому на оксидных

катализаторах (медь-цинк-алюминиевом и цинк-хромовом) метанол образуется из диоксида

углерода, присутствующего в исходном газе или образующегося при конверсии оксида углерода

водяным паром. Синтез метанола из СО и Н2, отражается схемой:

Следовательно, «прямой» синтез метанола из диоксида углерода и водорода является

основным путем его образования.

Таблица 17.2. Содержание метанола при равновесии газовой смеси при

исходном молярном отношении водорода и оксида углерода 2: 1

Давлен Молярная доля Давлен Молярная доля

ие, метанола (%) ие, метанола (%)

МПа 300 350 МПа 300 350

5 10,5 - 25,0 66,0 31,9

7,5 - 4,9 30,0 75,5 40,4

10,0 26,3 8,2 40,0 86,0 55,5

15,0 40,8 16,0 50,0 89,6 66,7

20 0 54 0 24 0

В табл. 17.2 приведены равновесные концентрации метанола, рассчитанные для исходной смеси,

состоящей из водорода и оксида углерода, взятых в молярном отношении 2: 1.

Из табл. 17.2 видно, что содержание метанола в газовой смеси растет с повышением

давления и снижением температуры. Однако для увеличения скорости реакции необходимо

повышение температуры. При этом, выбирая оптимальный температурный режим, следует учитывать

образование побочных соединений: метана, высших спиртов, кислот, альдегидов, кетонов и

эфиров:

Эти реакции обусловливают бесполезный расход синтез-газа и удорожают очистку метанола.

Применяемый для синтеза метанола катализатор должен обладать высокой селективностью, т.

е. максимально ускорять образование метанола при одновременном подавлении побочных реакций.

Для синтеза метанола предложено много катализаторов. Лучшими оказались катализаторы,

основными компонентами которых являются оксид цинка или медь.

На первых крупнотоннажных установках процесс осуществлялся при давлении около 30 МПа

на цинк-хромовом катализаторе. В последующие годы получили широкое распространение схемы

синтеза при пониженном давлении на низкотемпературных медьсодержащих катализаторах.

Катализаторы синтеза метанола весьма чувствительны к каталитическим ядам, поэтому

первой стадией процесса является очистка газа от сернистых соединений. Сернистые соединения

отравляют цинк-хромовые катализаторы обратимо, а медьсодержащие катализаторы — необратимо.

Необходима также тщательная очистка газа от карбонила железа, который образуется в результате

взаимодействия оксида углерода с железом аппаратуры. На катализаторе карбонил железа разлагается

с выделением элементного железа, что способствует образованию метана.

Для составления математической модели процесса необходимо располагать уравнениями,

связывающими скорость реакции с параметрами процесса. Изучению кинетики синтеза метанола

посвящено много работ. Скорость реакции на цинк-хромовом катализаторе (процесс изучался во

взвешенном слое и лимитирующей стадией принималась адсорбция водорода) может быть описана

уравнением

где k1, и k2 — константы скорости прямой и обратной реакций; р — парциальное давление.

Для расчета скорости на медь-цинк-алюминиевом катализаторе применимо уравнение

где k1 — константа скорости прямой реакции; К — константа равновесия.

Константа скорости k1 в уравнении (17.3) может

быть рассчитана по формуле

Зависимость выхода метанола от температуры

представлена на рис. 17.1. Кривая зависимости количества

образовавшегося метанола от температуры проходит через

экстремум при всех составах газа. причем максимальный

выход метанола наблюдается при 255—270 С.

Интервал оптимальных температур, соответствующих

наибольшему выходу продукта, определяется активностью

катализатора, объемной скоростью газовой смеси и

давлением. Процессы низкого давления (5—10 МПа) на

медьсодержащих катализаторах осуществляют при

температурах 220—2800С. Для цинк-хромового

катализатора характерны более высокие давления (20—30

МПа) и температуры (350—400 °С).

Влияние давления на синтез метанола

иллюстрируется рис. 17.2.

Максимальное давление, применяемое в

промышленных синтезах, составляет 40 МПа; выше этого

давления ускоряются побочные реакции и, кроме того,

увеличение затрат на компрессию газа ухудшает

экономические показатели процесса. В синтезах низкого

давления повышение давления ограничено термической

стабильностью медных катализаторов.

С возрастанием объемной скорости газа выход

метанола падает. Это справедливо для синтеза, как при

высоком, так и при низком давлении. Такая закономерность

основана на том, что с увеличением объемной скорости

уменьшается время контакта газа с катализатором и,

следовательно, концентрация метанола в газе,

выходящем из реактора (см. рис. 17.1).

На рис. 17.3 показана зависимость