合成气

H 2O
2
CH 3 OH nCO 2(n - 1)H
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C n H 2n HCOOH
(n - 1)H 2 O
《煤炭气化工艺》
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。
2013-6-28 6 《煤炭气化工艺》
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%
2013-6-28 18 《煤炭气化工艺》
第三节 二甲醚的生产
甲醇液相脱水法:采用硫酸作脱水剂反应在液相 中进行。两分子甲醇在浓硫酸作用下脱去一分子 水生成一分子二甲醚，反应如下： 甲醇气相转化法:也称二步法,是将甲醇蒸汽通过 CH 3 OH H 2 SO 4 CH 3 HSO 4 H 2 O 固体酸催化剂，发生非均相催化反应脱水生成二 CH 3 HSO 4 CH 3 OH — CH 3 OCH 3 H 2 SO 4 甲醚，反应式为： 合成气直接合成二甲醚: 反应方程式如下
一、醋酸的性质
醋酸(CH3COOH)是最重要的低级脂肪族一元羧酸。 因其是食用醋的主要成分而又称醋酸。纯醋酸是无色
透明液体、有刺激性气味与酸味，并具有强腐蚀性。
醋酸能与水及一般常用有机溶剂互溶·而且是许 多树脂的溶剂，在水和非水溶性的酯和醚混合物中， 更易溶于非水相。因此可用酯或醚作萃取剂将醋酸从 水溶液中分离。
掌握二甲 醚的生产 方法
掌握醋酸的 生产方法
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3
《煤炭气化工艺》
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
胺化反应
3CH 3 OH NH
3
(CH
3
) 3 N 3H 2 O
生成芳烃 生成低碳烯烃 CH 3 OH CH
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2
CH
2
H 2O
《煤炭气化工艺》
第二节
甲醇合成及其应用
二、甲醇合成原理 主反应：
CO 2H
2
CH 3 OH(g)
Cu
- 90. 8kJ/mol
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。
5 《煤炭气化工艺》
制备烃燃料
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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。
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8
《煤炭气化工艺》
第二节
脱水反应 氧化反应
甲醇合成及其应用
2 CH 3 OH CH 3 OCH
3
CH 3 OH 2 HCHO
Cu Zn / Al O
电解银 O
2 HCOOH
3
电解银 O
化 学 性 质
2 CH 3 OH HCOOH CH 3 OH 3 2HCOOCH H CO 2
副反应：
nCO (2n 1)H
2
C n H 2 n 2 nH 2 O
2
CH 3 OH nCO 2nH CO H 2 HCHO 2CO 4H
2
C n H 2n 1CH H 2O
2
OH nH 2 O
CH 3 OCH
3
3
2CH 3 OH CH 3 OCH
工合成生产中占有比较重要的地位。
2013-6-28 4 《煤炭气化工艺》
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。
反应压力：综合考虑工艺和设备要求，一般中、 小型氮肥厂都采用3MPa压力。
联 醇 生 产 工 艺 条 件
反应温度：对于铜基催化剂温度应选取在245～ 315℃之间。 合成气中H2与CO的体积比：气相浓度可选用 V(H2)：V(CO)=10：1。 空间速度：从化学平衡来看接触时间长，反应 越接近平衡，单程转化率越高，但产率降低。
2
C O CH 3 COOH
O
羰基合成法：是用醋酸甲酯与CO反应所进行的羰 基合成过程，其反应方程式如下：
CH 3 OH CH 3 COOH CH 3 COOCH (CH 3 CO)
2 3
CH 3 COOCH
2
3
H 2O CH 3 COOH
CO (CH 3 CO)
3
二 甲 醚 制 备 工 艺
2CH 3 OH CH 3 OCH
H 2 O - 23.4kJ/mol
CO 2H 2CH
3
2
CH
3 3
OH OCH
2
- 90.4 kJ/mol
3 2
OH CH
H 2 O - 23.4kJ/mol - 40.9kJ/mol
CO H 2 O CO
O
3
O CH 3 OH CH 3 COOCH
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《煤炭气化工艺》
第四节 醋酸的生产
工艺流程 乙烯酮制醋酐工艺过程 羰基合成醋酐工段羰基合成制醋酐工艺流程
图8-14 乙烯酮法制取醋酐工艺流程
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《煤炭气化工艺》
第五节其他碳一化工生产技术
一、甲醛生产
甲醛(HCHO)是最重要的基本有机化工原料，是脂 肪族醛系列中最简单的醛。常温下是无色具有强烈刺 激性的窒息性气体，易溶于水，可燃烧，能与空气形 成爆炸性混合物。含甲醛如40％、甲醇8％的水溶液 叫福尔马林，是常用的杀菌剂和防腐剂。甲醛用途十
用铜氨液脱除微量碳氧化物而开发的一种新工艺。
联醇生产是在10.O～13.OMPa压力下，采用铜基
催化剂，串联在合成氨工艺中，用合成原料气中的CO
、C02、H2合成甲醇。
2013-6-28 15 《煤炭气化工艺》
第二节
甲醇合成及其应用
联醇生产工艺流程
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《煤炭气化工艺》
第二节
甲醇合成及其应用
注意：（1）醋酸反应工段 , (2)精制工段, (3)轻组分回收工段
2013-6-28 25 《煤炭气化工艺》
第四节 醋酸的生产
三、醋酐制备
醋酸裂解法：也叫乙烯酮法。该方法分两阶段进行， 反应方程式如下：
制 备 方 法
CH 3 COOH CH
2
CH
2
C O H 2 O 146 7kJ/mol (CH 3 CO)
中压法
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第二节
甲醇合成及其应用
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《煤炭气化工艺》
第二节
典 型 的 甲 醇 合 成 塔
甲醇合成及其应用
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Hale Waihona Puke Baidu《煤炭气化工艺》
第二节
甲醇合成及其应用
四、联醇生产简介
与合成氢联合生产甲醇工艺简称联醇。这是一种 合成气的净化工艺，是为了替代我国不少合成氨生产
2013-6-28 22 《煤炭气化工艺》
第四节
醋酸的生产
二、羰基合成法生产醋酸工艺
主反应：
CH 3 OH CO CH 3 COOH CH 3 COOH CH 3 COOCH CO (CH - 137.9kJ/mo
3
l H 2O
CH 3 OH CH 3 COOCH
3 3
《煤炭气化工艺》
第二节
甲醇合成及其应用
三、甲醇生产方法
高压法
高压法是在压力为30MPa，温度为300～ 400℃下使用锌铬催化剂合成甲醇
浆态床工艺 液相法 液相络合催化法
低压法
气相法 中压法是在低压法基础上开发的在5～ 10MPa压力下合成甲醇的方法，其工艺流程 如图8-5所示
12 《煤炭气化工艺》
H
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《煤炭气化工艺》
第三节 二甲醚的生产
甲醇气相催化脱水和成二甲醚工艺流程
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《煤炭气化工艺》
第三节 二甲醚的生产
生产气雾剂 及制冷剂 二甲醚作 化工原料
二甲醚应用
民用洁净燃料
用作柴油发 动机燃料
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《煤炭气化工艺》
第四节 醋酸的生产
H 2O
CH 3 OH 4 CH OSO 酯化反应 CH 3 OH H 2 SO CO 2 H 23O
燃烧 O 2
2
OH H 2 O
CH OSO CO CH COOH CH 33OH 2 OH CH 3 OSO 2 OCH 3 H 2 SO 4 3 羰基化反应 3 OH NH 3 CH 3 NH 2 H 2 O CH 2CH 3 OH 2CO (CH 3 CO) 2 O H 2 O 2CH 3 OH NH 3 (CH 3 ) 2 NH 2H 2 O
CO)
2
O
副反应：
CH 3 CH 2 OH CO CH 3 CH 2 COOH CO H 2 O CO
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2
H2
《煤炭气化工艺》
第四节
醋酸的生产
高压羰基和成法制醋酸工艺流程
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《煤炭气化工艺》
第四节
醋酸的生产
Monsanto低压法羰基合成醋酸工艺流程
联醇生产时空间速度一般控制在10000～
15000m3／(m3催化剂·h)。
2013-6-28 17 《煤炭气化工艺》
第三节 二甲醚的生产 二甲醚性质
二甲醚分子式为C2H6O，结构简式为 CH3-O-CH3，二甲醚在常温下为无色并有轻 微醚香的气体，能溶于水和醇、乙醚、丙 酮、氯仿等有机溶剂。无毒、无腐蚀性， 在空气中不会形成过氧化物，燃烧时火焰 略带光亮，燃烧热(气态)为1455 KJ／mol。
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生产能力．并 且会导致羰基铁聚集在催化剂上，引起催化剂失 有利于移走反应热，防止催化剂过热 活。故一般采用氢过量。 。但空速太高．转化率降低，循环气
原料气组成
空气速度及气体的循环
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量增加，作费用增加。空速过小，则 不能满足生产任务要求。
2013-6-28 7 《煤炭气化工艺》
第二节
一.甲醇的性质
甲醇合成及其应用
物 理 性 质
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。
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
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《煤炭气化工艺》
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
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《煤炭气化工艺》
能力目标
掌握甲醇 的合成原 理与生产 方法