Tài liệu Công nghệ tổng hợp metanol doc

C
C
«
«
ng ngh
ng ngh
Ö
Ö
t
t
æ
æ
ng h
ng h
î
î
p metanol
p metanol
PGS. TS NguyEn Thi Minh HIEN
PGS. TS NguyEn Thi Minh HIEN
–
–
DHBK.HN
DHBK.HN
øng dông cña metanol
CH
3
COOH
5%
CH
3

COOH
5%
MTBE
3%
MTBE
3%
Nhiªn liÖu, dung m«i
5 - 10%
Nhiªn liÖu, dung m«i
5 - 10%
HCHO
40 - 50%
HCHO
40 - 50%
CH
3
OH
CH
3
OH
Metyl ho¸
30 - 40%
Metyl ho¸
30 - 40%
c«ng nghÖ tæng hîp metanol
CH
3
OH M =32,042
z 1925 - 1956 oxy ho¸ trùc tiÕp CH
4

z 1923 c«ng nghÖ s¶n xuÊt tõ khÝ tæng hîp
C¬ chÕ qu¸ tr×nh oxy ho¸ trùc tiÕp
CH
3
* + O → CH
3
O* (1)
CH
3
O* → HCHO + H* (2)
CH
3
O* + CH
4
→ CH
3
OH + CH
3
*(3)
CH
4
+ CO
2
→ 2HCHO (4)
T = 400 ÷ 700
O
C P = 1 ÷ 3 MPa
Xóc t¸c: BiMoO
4
, V

2
O
5
, Fe, Ni, Cu, Pd,…
H»ng sè tèc ®é ®øt liªn kÕt víi H:
k
H2
= 0,0349 k
CH4
= 0,0392
k
C2H6
= 1,59 k
C3H8
= 12,17
C«ng nghÖ oxy ho¸ trùc tiÕp
Th¸p c« ®Æc
formaldehyt
Lμm l¹nh
Gia nhiÖt
Lß
oxy hãa
Th¸p
ph©n ly
C¸c th¸p ph©n ly vμ tinh chÕ s¶n phÈm
Th¸p
hÊp thô
450 ÷ 470
O
C

3 MPa
τ = 0,25 ÷ 4 sec
Kh«ng khÝ
hoÆc oxy
Hydrocarbon khÝ
Axetaldehyt
Axeton
N−íc
Formaldehyt
37%
N−íc
PhÇn nÆng
Metanol
izo Propanol
n Propanol
Butanol
KhÝ tuÇn hoμn
KhÝ lμm nhiªn liÖu
Công nghệ oxy hoá trực tiếp
Tinh chế hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng:
Trích ly lỏng - lỏng
Chng cất phân đoạn
Chng đẳng phí
Chng trích ly
CO + 2H
2
CO
2
+ 3H
2

CO
2
+ H
2
S¶n xuÊt Metanol tõ khÝ tæng hîp
CH
3
OH ΔH
300K
= - 99,77 kJ/mol
CH
3
OH + H
2
O ΔH
300K
= - 49,16 kJ/mol
CO + H
2
O ΔH
300K
= 41,21 kJ/mol
K
2
= K
1
.K
3
11
2

3
2
3
2
3
222
1 P
HCO
OHCH
HCO
OHCH
HCO
OHCH
KK
PP
P
ff
f
K ×=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
×
×
⎥

⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
×
=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
×
=
ϕ
ϕϕ
ϕ
33
22
2
22
2
22
2
3 P

HCO
OHCO
HCO
OHCO
HCO
OHCO
KK
PP
PP
ff
ff
K ×=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
×
×
×
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣

⎡
×
×
=
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
×
×
=
ϕ
ϕϕ
ϕϕ
z Qu¸ tr×nh ¸p suÊt cao 25 ÷ 30 MPa
z Qu¸ tr×nh ¸p suÊt trung b×nh 10 ÷ 25 MPa
z Qu¸ tr×nh ¸p suÊt thÊp 5 ÷ 10 MPa
S¶n xuÊt Metanol tõ khÝ tæng hîp
S¶n xuÊt Metanol tõ khÝ tæng hîp
KTH 15% CO, 8% CO
2
, 74%H
2
, 3% CH
4
99,5

92,4
71,1
50,0
40,0
30 MPa
83,0
45,1
22,3
23,1
29,3
10 MPa
99,9
99,0
92,8
71,9
34,1
30 MPa
99,0
90,6
60,7
16,7
7,3
10 MPa 5 MPa5 MPa
28,6
14,4
14,1
9,8
27,7
96,3
73,0

25,4
-2,3
-12,8
200
250
300
350
400
§é chuyÓn hãa CO
2
§é chuyÓn hãa CO
T,
O
C
Sản xuất Metanol từ khí tổng hợp
thiết bị phản ứng
200 ữ 300
O
C
Nớc
tháp phân ly
5 ữ 10 MPa
Công nghệ áp suất thấp
Khí tổng hợp
Khí
tuần hon
Khí thải
Metanol thô
Hơi nớc
xóc t¸c cho c«ng nghÖ ¸p suÊt thÊp

25 - 80
10 - 50
4 - 25
71
24
5
37
15
48
Cu
Zn
Al
Cu
Zn
oxit ®Êt hiÕm
Cu
Zn
Cr
IFP
Shell
Haldor Topsoe
Hμm l−îng, %C¸c cÊu töH·ng s¶n xuÊt
Ch−ng cÊt
N−íc
H¬i n−íc
Oxy
KhÝ tù nhiªn
KhÝ th¶i
N−íc

KhÝ tuÇn hoμn
H¬i n−íc ¸p suÊt cao
Metanol
Nhiªn liÖu
C«ng nghÖ cña Haldor Topsoe
C«ng nghÖ cña ICI Katalco
Ch−ng cÊt
Reforming
Kh«ng khÝ
KTN
èng khãi
M¸y nÐn
H¬i n−íc
Lo¹i S
B·o hoμ H
2
O
N−íc s«i
N−íc
B¬m
Condensat
Metanol thμnh
phÈm
Th¸p ph©n lyThiÕt bÞ tæng hîp
C«ng nghÖ cña Lurgi
Oxy
Metanol th«
ThiÕt bÞ tæng hîp
KhÝ th¶i
Ch−ng cÊt

N−íc s«i
N−íc tõ qu¸ tr×nh
ch−ng cÊt
KTN
Kh«ng khÝ
H¬i n−íc ch¹y tuabin
H¬i n−íc ®i s¶n
xuÊt oxy
M¸y nÐn
H¬i n−íc
Khãi th¶i
C«ng nghÖ tiªn tiÕn cña Metanex
C«ng nghÖ Leading Concept Methanol (LCM)
Tæng hîp metanol tõ khÝ th¶i nhμ m¸y
Nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn
KhÝ th¶i
cã CO
2
KhÝ th¶i
kh«ng CO
2
MeOH
CO
2
H
2
KTN
C
MeOH
MeOH lμm nhiªn liÖu

cho ph−¬ng tiÖn giao
th«ng
chuyÓn ho¸ CO
2
qu¸ tr×nh Carnol
nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn
dïng than
Qu¸ tr×nh Carnol: CH
4
= C + 2H
2
T ≥ 800
O
C
P < 1 MPa
CO
2
+ 3H
2
= CH
3
OH + H
2
O T = 260
O
C P = 5 MPa