甲醇及二甲醚的生產第1頁，課件共35頁，創作于2023年2月二甲醚的生產碳一化學的基本概念醋酸的生產知識目標甲醇合成及其應用其他碳一化工生產技術第2頁，課件共35頁，創作于2023年2月掌握二甲醚的生產方法掌握甲醇的合成原理與生產方法掌握醋酸的生產方法能力目標第3頁，課件共35頁，創作于2023年2月第一節概述碳一化合物的概念碳一化合物是指分子中僅含有一個碳原子的化合物，如CO、C0、CH0H、HCHO、HCOOH等，是含碳化合物中碳含量最少的物質。這些物質在一定條件下均能發生化學反應生成一系列化工產品。因此．碳一化合物可作為化工生產的原料，在化工合成生產中占有比較重要的地位。第4頁，課件共35頁，創作于2023年2月合成氣在碳一化學化工中的應用生產甲醇醋酸和醋酐合成氨制備燃料醇制備烴燃料甲醇是碳一化學的支柱產品，是除合成氨以外，惟一可以經過煤炭氣化大規模合成的簡單化工產品。用CO與甲醇進行羰基合成制取醋酸、酸酐、酯等有機化工產品合成氣是生產合成氨原料氣的一種主要來源。以氨為原料可以制造各種氮肥，合成氨工業是氮肥工業的基礎。

用合成氣制燃料醇，尋找內燃發動機的替代燃料，使能源結構向多元化結構發展F-T合成技術的應用，使甲醇間接合成液體烴類化合物成為現實。第5頁，課件共35頁，創作于2023年2月化工生產基本概念空間速度：是指在單位時間內，單位體積的催化劑所通過氣體體積數。其單位是m3／(m3催化劑·h)。空間速度越高，單位體積催化劑處理能力越大，生產能力就越大。空間時間：是指氣體與催化劑的接觸時問。常用來表示反應器的生產能力。空時越小，反應器的生產能力越大。

必須注意的是：如果反應過程中物料的密度發生改變，體積流量也隨之變化．此時空間時間不等于物料在反應器內停留時間。只有在反應過程中密度不變(等密度過程，時空時才與物料停留時間相等。第6頁，課件共35頁，創作于2023年2月轉化率是指參加反應的原料數量與通入反應器原料數量比值百分率，它說朋原料的轉化程度。轉化率越大，參加反應的原料越多。選擇性是指實際所得目標產物量與反應掉原料計算應得產物理論量之比。選擇性=實際所得目標產物量／計算應得產物理論量×100%=轉化為目標產物原料量／反應掉原料量×100%收率是指轉化為目標產物的原料量與通入反應器原料量之比。收率=轉化為目標產物的原料量／通入反應器原料量×100%

有循環物料時產物總收率和的計算如下。總收率=轉化為目標產物的原料量／新鮮原料量×100%第7頁，課件共35頁，創作于2023年2月第二節甲醇合成及其應用一.甲醇的性質

無色透明、略帶醇香味、有毒、易揮發和易燃液體。熔點175．6K，沸點37.8K。甲醇是強極性化臺物，可以和水及乙醇、乙醚等許多有機溶液以任意比例互溶，并與多種有機物形成共沸物，但不能與脂肪烴類化合物相互溶。物理性質第8頁，課件共35頁，創作于2023年2月羰基化反應生成芳烴第二節甲醇合成及其應用化學性質脫水反應氧化反應酯化反應胺化反應生成低碳烯烴第9頁，課件共35頁，創作于2023年2月二、甲醇合成原理第二節甲醇合成及其應用主反應：副反應：第10頁，課件共35頁，創作于2023年2月影響因素及工藝條件控制空氣速度及氣體的循環

合成甲醇是放熱反應。溫度升高，副反應產物增多，同時，由于甲酸的生成，造成設備的氫腐蝕；從動力學考慮，溫度升高，反應速度加快．但過高溫度也會影響催化劑使用壽命，適宜溫度在500～543K左右。合成甲醇主、副反應均為體積減小的反應，增加壓力對提高甲醇平衡分壓有利。同時，從反應速度考慮，提高壓力，反應速度加快。但加壓生產要消耗能量，且受設備強度限制，適宜壓力為10Mpa合成甲醇反應的原料氣化學計量比為H2：CO=2：1生產實踐證明，當C0含量高時，溫度不易控制，且會導致羰基鐵聚集在催化劑上，引起催化劑失活。故一般采用氫過量。甲醇生產時，氣體一次通過合成塔僅能得到3％～6％的甲醇，原料氣轉化率不高，因此原料氣必須循環使用。增加空速可增大甲醇的生產能力．并有利于移走反應熱，防止催化劑過熱。但空速太高．轉化率降低，循環氣量增加，作費用增加。空速過小，則不能滿足生產任務要求。第二節甲醇合成及其應用反應溫度

反應壓力

原料氣組成

第11頁，課件共35頁，創作于2023年2月三、甲醇生產方法第二節甲醇合成及其應用高壓法中壓法低壓法高壓法是在壓力為30MPa，溫度為300～400℃下使用鋅鉻催化劑合成甲醇氣相法液相法漿態床工藝液相絡合催化法中壓法是在低壓法基礎上開發的在5～10MPa壓力下合成甲醇的方法，其工藝流程如圖8-5所示第12頁，課件共35頁，創作于2023年2月第二節甲醇合成及其應用第13頁，課件共35頁，創作于2023年2月第二節甲醇合成及其應用典型的甲醇合成塔第14頁，課件共35頁，創作于2023年2月第二節甲醇合成及其應用四、聯醇生產簡介與合成氫聯合生產甲醇工藝簡稱聯醇。這是一種合成氣的凈化工藝，是為了替代我國不少合成氨生產用銅氨液脫除微量碳氧化物而開發的一種新工藝。

聯醇生產是在10.O～13.OMPa壓力下，采用銅基催化劑，串聯在合成氨工藝中，用合成原料氣中的CO、C02、H2合成甲醇。第15頁，課件共35頁，創作于2023年2月第二節甲醇合成及其應用聯醇生產工藝流程第16頁，課件共35頁，創作于2023年2月第二節甲醇合成及其應用聯醇生產工藝條件反應壓力：綜合考慮工藝和設備要求，一般中、小型氮肥廠都采用3MPa壓力。反應溫度：對于銅基催化劑溫度應選取在245～315℃之間。合成氣中H2與CO的體積比：氣相濃度可選用V(H2)：V(CO)=10：1。空間速度：從化學平衡來看接觸時間長，反應越接近平衡，單程轉化率越高，但產率降低。聯醇生產時空間速度一般控制在10000～15000m3／(m3催化劑·h)。

第17頁，課件共35頁，創作于2023年2月第三節二甲醚的生產二甲醚性質二甲醚分子式為C2H6O，結構簡式為CH3-O-CH3，二甲醚在常溫下為無色并有輕微醚香的氣體，能溶于水和醇、乙醚、丙酮、氯仿等有機溶劑。無毒、無腐蝕性，在空氣中不會形成過氧化物，燃燒時火焰略帶光亮，燃燒熱(氣態)為1455KJ／mol。第18頁，課件共35頁，創作于2023年2月二甲醚制備工藝第三節二甲醚的生產甲醇液相脫水法:采用硫酸作脫水劑反應在液相中進行。兩分子甲醇在濃硫酸作用下脫去一分子水生成一分子二甲醚，反應如下：合成氣直接合成二甲醚:反應方程式如下甲醇氣相轉化法:也稱二步法,是將甲醇蒸汽通過固體酸催化劑，發生非均相催化反應脫水生成二甲醚，反應式為：第19頁，課件共35頁，創作于2023年2月第三節二甲醚的生產甲醇氣相催化脫水和成二甲醚工藝流程第20頁，課件共35頁，創作于2023年2月第三節二甲醚的生產生產氣霧劑及制冷劑二甲醚應用民用潔凈燃料二甲醚作化工原料用作柴油發動機燃料第21頁，課件共35頁，創作于2023年2月第四節醋酸的生產一、醋酸的性質

醋酸(CH3COOH)是最重要的低級脂肪族一元羧酸。因其是食用醋的主要成分而又稱醋酸。純醋酸是無色透明液體、有刺激性氣味與酸味，并具有強腐蝕性。醋酸能與水及一般常用有機溶劑互溶·而且是許多樹脂的溶劑，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劑將醋酸從水溶液中分離。第22頁，課件共35頁，創作于2023年2月二、羰基合成法生產醋酸工藝第四節醋酸的生產主反應：副反應：第23頁，課件共35頁，創作于2023年2月第四節醋酸的生產高壓羰基和成法制醋酸工藝流程第24頁，課件共35頁，創作于2023年2月第四節醋酸的生產注意：（1）醋酸反應工段,(2)精制工段,

(3)輕組分回收工段

Monsanto低壓法羰基合成醋酸工藝流程第25頁，課件共35頁，創作于2023年2月第四節醋酸的生產三、醋酐制備制備方法羰基合成法：是用醋酸甲酯與CO反應所進行的羰基合成過程，其反應方程式如下：醋酸裂解法：也叫乙烯酮法。該方法分兩階段進行，反應方程式如下：第26頁，課件共35頁，創作于2023年2月乙烯酮制醋酐工藝過程羰基合成醋酐工段羰基合成制醋酐工藝流程工藝流程第四節醋酸的生產圖8-14乙烯酮法制取醋酐工藝流程第27頁，課件共35頁，創作于2023年2月一、甲醛生產

第五節其他碳一化工生產技術

甲醛(HCHO)是最重要的基本有機化工原料，是脂肪族醛系列中最簡單的醛。常溫下是無色具有強烈刺激性的窒息性氣體，易溶于水，可燃燒，能與空氣形成爆炸性混合物。含甲醛如40％、甲醇8％的水溶液叫福爾馬林，是常用的殺菌劑和防腐劑。甲醛用途十分廣泛，主要用作生產脲醛、酚醛、聚甲醛和三聚氰胺等樹脂和多元醇、異戊二烯、烏洛托品等化工產品。也用于醫藥、農藥和染料生產。第28頁，課件共35頁，創作于2023年2月

第五節其他碳一化工生產技術

甲烷氧化甲醇脫氫氧化乙烯氧化鐵鉬法銀法當甲醇、空氣和水蒸氣的原料混合氣按一定的配比進入反應器時，在銀催化劑上發生氧化和脫氫反應，使甲醇在一定條件下轉化成甲醛。主要化學反應方程如下：制備方法第29頁，課件共35頁，創作于2023年2月影響因素

第五節其他碳一化工生產技術

反應溫度：是決定化學反應產率和產量的重要因素。從化學反應的平衡轉化率來看，甲醇氧化在各種溫度范圍內幾乎100％轉化成甲醛，而甲醇脫氫反應的平衡轉化率與溫度關系較大。原料氣的氧醇分子比：氧醇比越大，反應轉化率越高，但當氧醇比大到一定值時，反應產率反而稍有下降，且隨著氧醇比的增大，尾氣中碳化物所消耗的甲醇量也會增多。第30頁，課件共35頁，創作于2023年2月

第五節其他碳一化工生產技術

原料氣中甲醛與水蒸氣的配料濃度：配料濃度=甲醇的質量／（甲醇的質量+水的質量）×100％一般控制在59％～62％范圍內接觸時間：是原料氣通過催化劑的停留時間。接觸時間的長短，直接影響反應的產率。接觸時間短．反應不完全，而接觸時間太長則副產物增多，該反應催化劑的接觸時間一般可控制在0.03～0.1s．這時產率可達到80％以上。第31頁，課件共35頁，創作于2023年2月第五節其他碳一化工生產技術

甲醇氧化生產甲醛工藝流程第32頁，課件共35頁，創作于2023年2月

第五節其他碳一化工生產技術

二、甲基叔丁基醚

甲基叔丁基醚(MTBE)是發動機汽油的高辛烷值添加劑，不會引起空氣污染，且無毒性，與汽油的互溶性好，辛烷值高，并可通過甲醇與來源豐富的異丁烯或異