Процессы гидрирования

Процессы гидрирования
Синтезы, основанные на взаимодействии окиси углерода и водорода, получили широкое распространение. Данные синтеза, как правило, проводятся в присутствии катализаторов. В зависимости от применяемого катализатора, температуры, давления и соотношения СО : Н₂ в реакционных газах получаются продукты различного состава.

Производство метилового спирта. В настоящее время метиловый спирт преимущественно получают из окиси углерода и водорода при соотношении СО : Н₂=1 : 2 по реакции, которая обратима и протекает с выделением тепла и уменьшением объема. В связи с этим для сдвига равновесия реакции слева направо необходимо понижать температуру и повышать давление. Вместе с тем при обычных температурах синтез метанола протекает крайне медленно. Поэтому для его ускорения процесс проводят при высоких температурах (около 400° С) в присутствии цинк-хромового катализатора. Давление в промышленных установках поддерживают около 250 атм.
Наряду с образованием метанола в процессе протекают параллельные и последовательные реакции:

Селективность процесса зависит от температуры, давления и свойств катализатора.
Парогазовая смесь, выходящая из контактного аппарата, содержит от 5 до 20% метанола- После конденсации из нее метанола и других продуктов для увеличения степени использования сырья непрореагировавшие газы возвращаются в контактный аппарат, т. е. процесс проводится по циклической схеме.
Кроме давления, температуры и катализатора на степень контактирования влияет также объемная скорость газовой смеси. С увеличением объемной скорости степень превращения за один проход газа через катализатор уменьшается. Однако при этом производительность катализатора возрастает. Синтез метанола на заводах проводят при объемных скоростях 10 000-30 000 ч^-1.
Чтобы сместить равновесие в сторону образования метанола, процесс проводят с избытком водорода против стехиометрического при соотношении СО : Н₂, равном 1 : 4.

Схема синтеза метилового спирта (рис. 4) аналогична технологической схеме синтеза аммиака. Смесь окиси углерода и водорода очищают от механических примесей, от H₂S и других соединений серы, отравляющих катализатор. Очищенный газ сжимается в многоступенчатом компрессоре 1 до давления 250 am (рис. 4). После третьей ступени компрессора газ очищается от двуокиси углерода промывкой водой, дожимается далее до рабочего давления синтеза и смешивается с непрореагировавшими газами в смесителе 2. В фильтре 3, заполненном активированным углем, газовая смесь очищается от пентакарбонила железа Fe(С0)₃, образующегося при взаимодействии окиси углерода со стальной аппаратурой при высоких давлениях, и от машинного масла. Пентакарбонил железа в колонне синтеза разлагается; на катализаторе отлагается дисперсное железо, ускоряющее побочные реакции образования метана. Далее газ поступает в теплообменник 4, где он в трубках нагревается до 320° С горячими продуктами синтеза, проходящими в межтрубном пространстве аппарата. Нагретый газ поступает в колонну синтеза 5, где в слое катализатора образуется метанол. Колонна синтеза метанола представляет собой контактный аппарат полочного типа. В верхней части колонны находится катализаторная коробка с полками для катализатора и электроподогревателем для подогрева газа в период пуска, в нижней части - теплообменник. Основной поток газовой смеси, нагретый в теплообменнике 4, вводится в верхнюю часть колонны 5 и поступает в слой катализатора. Продукты реакции охлаждаются в трубках теплообменника и выводятся через нижнюю часть колонны. Продукты синтеза, выходящие из колонны, охлаждаются до 100° С в теплообменнике 4, а затем в холодильнике-конденсаторе 6 до 25-30° С, где пары метанола конденсируются. Образовавшийся жидкий метанол-сырец отделяется от непрореагировавших веществ в сепараторе 7 и собирается в сборнике 5, откуда направляется на ректификацию. Непрореагировавшие продукты, выходящие из сепаратора 7, дожимаются до рабочего давления 250 атм в циркуляционном компрессоре 9 и поступают в смеситель 2.

Метанол-сырец подвергается многократной ректификации, которая в сочетании со специальной очисткой позволяет получить чистый продукт.
Метанол получается также при сухой перегонке древесины и в процессе неполного окисления метана.
Метиловый спирт используется как сырье для получения формальдегида, метилового эфира акриловой кислоты, антидетонационных смесей, лаков, красителей и других продуктов, а также в качестве растворителя, добавки к моторному топливу.
Метиловый спирт - сильный яд с резко выраженным кумулятивным действием. При попадании внутрь он вызывает тяжелое поражение зрения и смерть.