Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
Рис. 75. Схема колонны синтеза метанола
/ — вход основного газа 2 — катализаторная коробка, 3 — электроподогреватель;- 4 — корпус колонны, б — теплообменик, 6 — выход газа, 7 — вход байпасно-го газа
газ поступает в межтрубиое пространство теплообменника, где подогревается за счет тепла контактных газов, проходящих по трубкам теплообменника. В колонне такого типа лучше осуществляется теплообмен и тем самым обеспечивается приближение к оптимальной температуре. Колонна работает в режиме, близком к идеальному вытеснению Контактные газы выходят из нижней части колонны и, отдав свое тепчо исходной газовой смеси в теплообменнике, направляются через водяной холодильник-конденсатор в сепаратор. Здесь полученный спирт-сырец (концентрация 96°о) отделяется от непрореагировавшего газа, который циркуляционным компрессором дожимается до давления исходного газа и направляется в смеситель, а метиловый спирт поступает в сборник спирта-сырца.
В связи с тем, что в циркулирующей газовой смеси скапливаются различные примеси и продукты побочных реакций (метан, азот, двуокись углерода и др.). ее периодически обновляют, сжигая часть возвращаемого газа. Для получения 1 т метилового спирта расходуется примерно 700 м3 СО и 1400—2000 м3 H2 (из 1 м3 синтез-газа образуется около 400 г спирта, т. е. выход составляет от 84 до 87% от теоретического).
Окись углерода реагирует с углеродистой сталью, образуя пентакарбонил железа Fe (CO)5, который, разлагаясь на катализаторе, быстро покрывает его слоем дисперсного железа, усиливающего побочные реакции образования метана, что, в свою очередь, нарушает оптимальный температурный режим. Для предотвращения карбонильной коррозии стенки колонны и некоторые другие детали футеруются медью или выполняются из высоколегированной стали. Полученный метанол-сырец очищают от кислот, сложных эфиров, высших спиртов, пентакарбонила железа, что в сочетании с последующей ректификацией позволяет получить чистый метиловый спирт.
Для разогрева газовой смеси в пусковой период внутри колонны синтеза вмонтирован электроподогреватель. Изменяя условия синтеза: температуру, давление, соотношение СО и H2 в исходной смесн, состав катализатора можно получить не только метиловый, но и высшие спирты, альдегиды, кетоны, эфиры, органические кислоты, предельные и непредельные углеводороды любой длины цепи вплоть до твердых парафинов, но преимущественно неразветвлен-ной структуры. Исходная смесь газов должна быть тщательно очищена от вредных примесей: сернистых соединений, смол и пыли.
4. производство этилового спирта
Этилен CH2=CH2, пропилен CH3—CH=CH2, бутилен CH3— —CH2—CH=CH2, бутадиен (дивинил) CH2=CH—CH=CH2, будучи очень реакционноспособными соединениями, играют важную роль в промышленности органического синтеза. Из многочисленных реакций, в которые вступают олефины, наибольшее практическое значение имеют процессы полимеризации (полиэтилен, полипропилен, полиизобутилен и др.), гидратации (спирты), хлорирования (дихлорэтан, хлористый аллил и т. п.), окисления (окись этилена), оксосинтеза и некоторые другие реакции. Широкое распространение получили процессы гидратации олефиновых углеводородов. Таким способом получаются этиловый, изопропиловый и другие спирты. В настоящее время этиловый спирт по объему производства занимает первое место среди всех других органических продуктов. С каждым годом спирт, получаемый из пищевого сырья, все более и более заменяется синтетическим, гидролизным и сульфитным (см. стр. 230); 1 т этилена позволяет сэкономить более 4 т зерна. Синтетический спирт из этилена в несколько раз дешевле пищевого и требует меньших затрат труда. Синтетический спирт широко применяется в различных отраслях промышленности: для получения синтетического каучука, целлулоида, ацетальдегида, уксусной кислоты,
искусственного шелка, лекарственных соединении, душистых веществ, бездымного пороха, в качестве растворителя п т. п.
Гидратация этилена осуществляется двумя методами при помощи серной кислоты (сернокислотная гидратация) и непосредственным взаимодействием этилена с водяным паром в присутствии твердых катализаторов (парофазная каталитическая гидратация). Сернокислотный способ, открытый А. М. Бутлеровым, получил промышленное осуществление только в послевоенные годы. Он состоит из следующих четырех стадий: 1) абсорбция этилена серной кислотой с образованием сернокислых эфиров; 2) гидролиз эфиров; 3) выделение спирта и его ректификация; 4) концентрирование серной кислоты. Взаимодействие между этиленом и серной кислотой состоит из двух этапов: первый — физическое растворение этилена в серной кислоте и второй — гомогенное взаимодействие обоих компонентов (Ж—Ж) с образованием алкилсуль-фатов по уравнениям:
C2H4 + H2SO4 ^ C2H0OSO3H (а)
C2H5OSO3H + C2H4 ^ (C2H5O)2SO2 (б)
Диэтилсульфат в условиях процесса может взаимодействовать с серной кислотой, образуя этилсульфат:
(C2H5O)2SO2 + H2SO4 ^ 2C2H5OSO3H (в)
0 12 3 Время адсорВиии от начала, опыта, ч
Рис. 76. Влияние давления на степень насыщения серной кислоты этиленом:
