煤化工基础之二碳一化工产品

煤化工基础之 碳一化工产品及技术

宁夏大学化学化工学院

张晓光

本章主要内容第一节 概 述

第二节 甲醇合成及其应用

第三节 二甲醚的生产

第四节 醋酸的生产

第五节 其他碳一化工生产技术

知识目标碳一化学的基 本概念 二甲醚的生产

其他碳一化工 生产技术 甲醇合成及其 应用 醋酸的生产

能力目标掌握甲醇 的合成原 理与生产 方法掌握二甲 醚的生产 方法

掌握醋酸的 生产方法

第一节

概

述

碳一化合物的概念碳一化合物是指分子中仅含有一个碳原子的

化合物，如CO、C0、CH 0H、HCHO、HCOOH等，是含碳化合物中碳含量最少的物质。这些物质在一

定条件下均能发生化学反应生成一系列化工产品。因此.碳一化合物可作为化工生产的原料，在化

工合成生产中占有比较重要的地位。

合成气在碳一化学化工中的应用生产甲醇

甲醇是碳一化学的支柱产品，是除合成氨以外，惟 一可以经过煤炭气化大规模合成的简单化工产品。 用CO与甲醇进行羰基合成制取醋酸、酸酐、酯等有 机化工产品合成气是生产合成氨原料气的一种主要来源。以氨为原料可 以制造各种氮肥，合成氨工业是氮肥工业的基础。

醋酸和醋酐

合成氨

制备燃料醇

用合成气制燃料醇，寻找内燃发动机的替代燃料 ，使能源结构向多元化结构发展 F-T合成技术的应用，使甲醇间接合成液体烃类化 合物成为现实。

制备烃燃料

化工生产基本概念空间速度：是指在单位时间内，单位体积的催化剂 所通过气体体积数。其单位是m3/(m3催化剂·h)。 空间速度越高，单位体积催化剂处理能力越大，生 产能力就越大。 空间时间：是指气体与催化剂的接触时问。常用来 表示反应器的生产能力。空时越小，反应器的生产 能力越大。 必须注意的是：如果反应过程中物料的密度发生 改变，体积流量也随之变化.此时空间时间不等于 物料在反应器内停留时间。只有在反应过程中密度 不变(等密度过程，时空时才与物料停留时间相等。

转化率是指参加反应的原料数量与通入反应器原料数量比值 百分率，它说朋原料的转化程度。转化率越大，参加反应的 原料越多。 选择性是指实际所得目标产物量与反应掉原料计算应得产物 理论量之比。 选择性= 实际所得目标产物量/计算应得产物理论量×100% = 转化为目标产物原料量/反应掉原料量×100% 收率是指转化为目标产物的原料量与通入反应器原料量之比。 收率=转化为目标产物的原料量/通入反应器原料量×100% 有循环物料时产物总收率和的计算如下。 总收率=转化为目标产物的原料量/新鲜原料量×100%

第二节一

.甲醇的性质 物 理 性 质

甲醇合成及其应用

无色透明、略带醇香味、 有毒、易挥发和易燃液体。熔 点175.6K,沸点37.8K。甲醇

是强极性化台物，可以和水及乙醇、乙醚等许多有机溶液以 任意比例互溶，并与多种有机

物形成共沸物，但不能与脂肪烃类化合物相互溶。

甲醇合成及精馏技术1、引言

(1) 甲醇是极为重要的有机化工原料和清洁液体燃料，是碳一化工的基础产品； (2)固体燃料煤炭、液体石油石脑油及渣油、气体天然气均可以 通过氧化法或蒸汽转化得到合成气CO和H2, CO加H2制得甲醇； (3)甲醇生产工艺简单、技术容易突破、甲醇及其衍生物用途广

泛，在石油资源短缺及清洁能源的要求下，煤制甲醇有望成为替代石油的清洁燃料、化工原料及清洁能源；

第二节脱水反应

甲醇合成及其应用2CH 3OH CH 3OCH3

化 学 性 质

O O CH 3OH 电解银 HCHO 电解银 HCOOH 2 2 氧化反应 O CH 3OH 3 CO 2 HCOOH CH 3OH Cu Zn / Al 2 H 2HCOOCH3 H 2O

CH 3OH 燃烧 4 CH 3OSO O 酯化反应 CH 3OH H 2SOCO 2 H 2O 2OH H 2O CH 3OSO 2 CO CH COOH CH3OH OH CH 3OSO 2OCH3 H 2SO 4 3 羰基化反应 3OH NH3 CH 3 NH2 H 2O CH2

2CH3OH 2CO (CH3CO)2 O H 2O 胺化反应 2CH3OH NH3 (CH3 ) 2 NH 2H2O 3CH3OH NH3 (CH3 )3 N 3H2O生成芳烃 生成低碳烯烃

CH3OH CH 2 CH 2 H2O

第二节

甲醇合成及其应用

二、甲醇合成原理 主反应： Cu 副反应：

CO 2H2 CH3OH(g) - 90.8kJ/mol

nCO (2n 1)H2 C n H 2 n 2 nH2 O CH 3OH nCO 2nH2 C n H 2n 1CH2 OH nH2 O CO H 2 HCHO 2CO 4H2 CH 3OCH3 H 2O 2CH3OH CH 3OCH3 H 2O CH 3OH nCO 2(n - 1)H2 C n H 2n HCOOH (n - 1)H2 O

第二节反应温度影 响 因 素 及 工 艺 条 件 控 制

甲醇合成及其应用

反应压力

合成甲醇是放热反应。温度升高，副反应产物增 多，同时，由于甲酸的生成，造成设备的氢腐蚀 ；从动力学考虑，温度升高，反应速度加快.但 过高温度也会影响催化剂使用寿命，适宜温度在 合成甲醇主、副反应均为体积减小的反应，增加压 500~543K左右。 力对提高甲醇平衡分压有利。同时，从反应速度考 甲醇生产时，气体一次通过合成塔仅 虑，提高压力，反应速度加快。但加压生产要消耗 能得到3%~6%的甲醇，原料气转化 能量，且受设备强度限制，适宜压力为10Mpa 合成甲醇反应的原料气化学计量比为H2:CO=2:1 率不高，因此原料气必须循环使用。生产实践证明，当C0含量高时，温度不易控制， 增加空速可增大甲醇的 …… 此处隐藏：670字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……