Синтезы на основе СО и Н2

Научная литература / Синтезы на основе СО и Н2
Страница 4

Синтез метанола

Процесс синтеза метанола из СО и Н2 был разработан в 1923 г фирмой BASF на катализаторах ZnO-Cr2O3-Al2O3 (температуры 320 – 400оС, Р = 250 – 350 атм). В начале 70х были разработаны медноцинковые катализаторы низкого давления (ZnO-CuO-Al2O3), работающие при 230 – 280оС и 50 – 100 атмосферах синтез-газа. Процесс характеризуется высокой активностью и селективностью. При объемной скорости 10000 – 12000 час–1 на цинкхромовых контактах получается ~ 2кг метанола с 1л катализатора в час.

Стехиометрия процесса описывается реакцией (15)

кДж/моль (15)

Вместе с тем исходная шихта, подаваемая в реактор, содержит 8 – 11% СО2, 16 – 21% СО и 67% Н2. Известно, что СО2 также подвергается гидрированию до метанола в условиях процесса

кДж/моль (16)

однако синтез-газ (СО + Н2), не содержащий СО2 и воды, плохо превращается в метанол. Использование меченого 14СО2 и метода относительных селективностей (SCH3OH/SCO2) показало, что процесс на цинкмедных катализаторах протекает по схеме (Ю.Каган, Е.Сливинский, А.Розовский, 1975 – 1980 гг):

Если в системе есть вода, но нет СО2, протекают реакции

(17)

, (16)

в которых вода выполняет роль катализатора. Если в системе есть СО2 (по СО2 наблюдается экстремум), протекают те же реакции

(16)

, (17)

но в другом порядке и катализатором в отношении реакции (15) является СО2. Сухой газ (СО + Н2) без СО2 не превращается в метанол. На Fe-содержащем катализаторе возможен и прямой маршрут через СО.

Процесс синтеза метанола очень показателен в отношении развития кинетических моделей и представлений о механизме процесса.

Кинетические модели первого поколения исходили из представлений об однородной поверхности цинкхромового катализатора, и лимитирующей стадией считали взаимодействие адсорбированных молекул СО и Н2 (Д.Натта, 1953, I.Pasquon, 1960)

Для обратимого процесса с (fi – летучести) скорость описывали уравнением (18)

(18)

В начале 70х появились модели, учитывающие неоднородность поверхности катализатора(В.Леонов, 1973)

, (19)

Уравнение (19) получено в предположении лимитирующей стадии адсорбции водорода

Уравнения (18) и (19) не учитывали необходимость в оптимальном PCO2 и тормозящую роль воды. После открытия роли СО2 в этом процессе вернулись к модели однородной поверхности, но с влиянием воды и СО2.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7

Смотрите также

Природа взаимодействий белков
Белковые вещества составляют громадный класс органических, то есть углеродистых, а именно углеродисто азотистых соединений, неизбежно встречаемых в каждом организме. Роль белков в организме огромна. ...

Металловедение
Металловедение – наука,. Изучающая строение и свойства металлов и устанавливающая связь между их составом, строением и свойствами. В данном реферате приведены общие и теоретические сведе ...

Присадки к современным дизельным топливам.
Зимние дизельные топлива с депрессорными присадками. С 1981 г. вырабатывают зимнее дизельное топливо марки ДЗп по ТУ 38.101889— 81. Получают его на базе летнего дизельного топлива с tп = -5 °С. Доб ...