13-maruza mavzu: Metanol sintezi nazariy asoslari Maruza rejasi

13-MARUZA


Mavzu: Metanol sintezi nazariy asoslari

Maruza rejasi:


Metanol sintezi.

Yaqin yillargacha metanol yog‘ochni quruq xaydash (havosiz muhitda) yo‘li bilan olingan. Uning nomi ham shundan kelib chiqib yog‘och spirti deb atalgan. Birinchi marta u 1923 yilda Germaniyada sintez yo‘li bilan chiqarila boshlandi. Etanol uglerod (II) oksidini gidrogenlash metodi bilan ya'ni sintez-gazdan olinadi.

CO+2H₂ CH₃OH+111 KJ

Sintez gaz metanni suv bug‘i bilan oksidlovchi konversiyasidan yoki tabiiy gazni termooksidlovchi kreking qilish bilan (bunda sintez gaz bilan bir vaqtda atsetelin ham olinadi) olinadi. Metanol sintezlash uchun CO va H2 gazlarining 1:4 dan 1:8 gacha nisbatdagi aralashmasi olinadi. Jarayon 20-35 MPa bosimda 370­420 ⁰C temperaturada rux-xromli katalizator ishtirokida olib boriladi. Metanolning unumli unchalik katta emas, shuning uchun, sintez dastlabki gazlar aralashmasini ko‘p marta aylantirish (sirkulyasiyalash) bilan amalga oshiriladi. Bosimning kamayishi yoki temperaturaning optimal qiymatidan ortishi metan, formaldegid, dimetil efir va yuqori spirtlar kabi qo‘shimcha maxsulotlar xosil bo‘lishga olib keladi.

CO+3H₂ CH₄+H₂O+209 Kj

2CO+2H₂ CH₄+CO₂+252 Kj

CO+H₂ CH₂O+8,4 Kj CH₃OH+nCO+2nH₂--CH₃(CH₂)_nOH+nH₂O

2CH₃OH ^±CH₃COH₃+H₂O

CH₃+H₂ —>CH₄+ H₂O




Reaksiya Jarayonida metanolning xosil bo‘lishi reaksion aralashma xajmining kamayishi bilan boradi, shuning uchun Le - SHatele prinsipiga muvofiq sistemada bosimning ortishi muvozanatining spirt xosil bo‘lishi tomonga siljishga, hamda qo‘shimcha reaksiyalarning borishini kamayishiga olib keladi. Reaksiya ekzotermik bo‘lganligidan temperaturaning ko‘tarilishi muvozanatni chapga siljitadi va sintez-gazning metanolga aylanish darajasini kamaytiradi. SHu bilan bir qatorda past temperaturada muvozanat metanol hosil bo‘lishi tomonga kuchli siljiydiyu ammo metanolning sintezlanish tezligi juda sust bo‘ladi hamda bunday sharoitda sintezni tezlatuvchi katalizator ham hozircha ma'lum emas. SHuning uchun ham sanoatda Jarayon juda kichik temperatura (20-30 ⁰C) intervaliga olib boriladi. Sanoatda gazlar aralashmasini siqish uchun zarur bo‘ladigan energiya sarfiyotini kamaytirish uchun Jarayon odatda 20-35 MPa bosimida olib boriladi. Amalda eng optimal sharoit yaratilganida ham gazlar aralashmasida reaktor orqali bir marta o‘tganida hosil bo‘ladigan metanolning unumli 5-20 % bo‘ladi. Shu boisdan dastlabki gazlar aralashmasida hosil bo‘lgan metanol ajratib olinadida reaksiyaga kirishmay qolgan gazlar yana qayta reaktorga kiritiladi, ya'ni bir necha bor sirkulyasiya qilinadi, unum 84-87% gacha chiqariladi.

Sanoatda ikki xil katolizatordan foydalaniladi: 1) Rux-xromli (8ZnO’Cr₂OyCrO₃) u yuqori temperaturaga, kontakt zaxarlariga chidamli, zaxarlanganda ham yana qayta aktivlash mumkin, oson regeneratsiyalanadi, selektivligi yuqori. Buning uchun optimal sharoit 370-400 ⁰S va 25-30 MPa bosim . 2) mis katalizatori aktivligi judayuqoriyu ammo kontakt zaxarlariga va yuqori temperaturaga chidamsiz, qaytmas xolda zaxarlanadi. SHuning uchun ham 300 ⁰Cva 15 MPa bosimda foydalanilajilar.

Sobiq SSSR FA neft kimyo sintezi institutida o‘tkazilgan tekshiruvlar sintez reaksiyasi yuqoridagidan boshqa tartibda borishini ko‘rsatdi.

CO₂+H₂ CH₃OH+H₂O lekin nima uchun metanol CO va H₂ dan (sintez

gazdan) olinadi. Gap shundaki sintez gazda doimo CO2 va suv bug‘larining





aralashmasini (5% gacha) bo‘ladi. Bu miqdor reaksiya boshlanishi uchun kifoyadir. Metanol sintezida katalizatorlar ta'sirida uglerod (II) - oksid suv bug‘i kislorodi hisobga uglerod (IV) - oksidgacha oksidlanadi, busiz Jarayon ketmas edi.

Metanol rangsiz suyuqlik 64, 7 ⁰C da qaynaydi, suvda cheksiz eriydi, organik erituvchilar bilan istagancha aralashadi, o‘ta zaharli, 5-10 ml ichilsa ko‘r qiladi, 30 ml o‘limga olib keladi.

Dunyoda metanol ishlab chiqarishning yillik o‘sishi 15%ni tashkil etadi. Vaxolanki 70-yillarda metanolga kam ishlatiladigan mahsulot, deb qaralgan.Unda formaldegid, dimetiltereftalat, metilamin, dimetisulfat, dimetilformamid, melamin, metilatsetat, metilakrilat metilmetakrilat, yuqori molekulyar spirtlar va boshqa ayrim maxsulotlar olingan. Endichi? Metanoldan benzin, dizel yoqilg‘isining engil fraksialari,sirka kislota va sirka aldegid,olefinlar,etilen va propilen,etilenglikal, vinilitsitat etilbenzol,stirol kabi kup tonnajli maxsulotlarni olish jarayonlari ishlab chikilgan.Metanol ozik-ovkat maxsulotlari uchun xom ashyo bulib koldi va yakin kelajakda kimyo sanoatining eng muxim maxsuloti bulib koladi.

2000 yilga borib faqatgina AQSHning o‘zida 150 mln.t.dan ortiqroq metanol ishlab chiqarish kutilmoqda.

Oltingugurtli birikmalardan tozalangan dastlabki gazlar aralashmasi besh bosqichli kompressorda to1 dan 25 MPa gacha siqiladi.Uchinchi va to‘rtinchi bosqichlar oralig‘ida gaz nasadkali skrubberda 2 CO2 dan tozalash uchun 3 MPa bosim ostida suv bilan yuviladi. Kompressorning beshinchi bosqichidan chiqqan siqilgan gaz aralashtirgichdan 3 moylardan tozalash maqsadida filtrga 4 yuboriladi. So‘ngra gazlar aralashmasi issiqalmashtirgichning 5 quvurlar oralig‘idagi bo‘shlig‘i orqali o‘tkaziladi, u erda chiqib ketuvchi kontakt gazlari bilan 220 ⁰C gacha qizib sintez kolonnasiga 6 kiradi. Kolonnaning balandligi 12-18 m, ichki diametri 0,8 - 1,2 m, devorining qalinligi 0,04-0,1 m. Uglerod (II) oksidi uglerodli po‘lat bilan birga temir pentakarbonilini (Fe(CO)5) hosil qilib, po‘latni emiradi, natijada qo‘shimcha reaksiyalar kuchayadi. SHuning uchun kolonnaning ichi va





ba'zi bir qismlari qizil mis bilan qoplanadi yoki ligerlangan po‘latdan yasaladi. Sanoatda 2 tipdagi sintez kolonnasidan foydaliniladi: 1. Tokchalik kolonna,bunda katalizator bir necha tokchalarga qo‘yiladi va gaz tokchalar orqali o‘tadi. 2. Bir kolonnaning o‘zida katalizator qutisi, elektr qizdirgich va issiqalmashtirgichlari bo‘ladi. Kolonnadan chiqqan gazlar aralashmasi issiqalmashtirgichning quvurlari ichidan o‘tib ancha soviydiva kondensator 7 to‘liq sovib hosil bo‘lgan “xom” spirt kondensatlanadi va separatorda 8 reaksiyaga kirishmay qolgan gazlardan ajralib yig‘gichga tushadi, gazlar esa kompressor orqali surib olinadida aylanma gazaralashtirgichda toza sintez gaz bilan qo‘shiladi. SHu erda sikl qo‘shiladi.

“Xom” spirt 92-93% bo‘lib tozalangach va rektifikatsiyalangach 99,5 - 99,7 % toza metanol olinadi. 1 t. Metanol olish uchun 700 m³ CO, 1400 -2000 m³ H2 sarflanadi. Unum nazariy hisobning 84-87 % ni tashkil etadi. Metanol sintezi fizik - kimyoviy sharoitlari va uni amalga oshirish va texnologik rasmiylashtirilishi bilan ammiak sinteziga o‘xshaydi. SHuning uchun ko‘pincha har ikkalasi ham bir korxonaning o‘zida quriladi.