CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT METHANOL

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HỮU CƠ – HÓA DẦU

TIỂU LUẬN: Công Nghệ Tổng Hợp Hữu Cơ Hóa Dầu

ĐỀ TÀI : CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT METHANOL

GV: PGS-TS. PHẠM THANH HUYỀN

SV:

LƯỜNG THỊ THU
NGUYỄN NGỌC HIẾU
VI ĐỨC THÀNH


NỘI DUNG

PHẦN 1 : LÝ THUYẾT VỀ METANOL
I. SƠ LƯỢC VỀ METANOL
II. TÍNH CHẤT CỦA METANOL
III. ỨNG DỤNG CỦA METANOL

PHẦN 2 : TỔNG HỢP METANOL
I. CƠ SỞ HÓA HỌC
II. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
III. XÚC TÁC
IV. NGUYÊN LÝ
V. CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

KẾT LUẬN

Tài liệu tham khảo


PHẦN 1 : LÝ THUYẾT VỀ METANOL

I. Sơ lược về methanol

DẠNG ĐẶC

CTPT:

Công thức cấu tạo

DẠNG RỖNG

CH3OH


II. Tính chất của methanol

[3]

Tính chất vật lý
Trạng Thái

-Chất lỏng , không màu, trung tính, có tính phân cực

-

Khối lượng phân tử

Tan tốt trong nước và các dung môi hữu cơ
Dễ bay hơi, là một chất rất độc và có thể tạo hỗn hợp nổ với không khí

32,04

g/mol
0

Nhiệt độ sôi

64.7

C

Nhiệt độ đóng rắn

-97

Nhiệt độ tới hạn

239.49

Nhiệt độ tự bốc cháy

385

Áp suất tới hạn

8.097 Mpa

0
Tỉ trọng (20 C)

0.79 g/cm3

0

C

0

0

C

C


2. Tính chất hóa học của metanol
Tính chất đặc trưng

CTPT CH3OH
-H2 OR +[O]

-H2O

CH3OH

bởi nhóm -OH

HCHO

H2C=CH2

+O2

CO2 + H2O

+ CH3COOH

CH3COOCH3 + H2O

Na
+1/2O2

CH30Na + H2O
CO + H2O


3. Một số chỉ tiêu chất lượng của methanol[3]
Thành phần

Quy định

Hàm lượng metanol

>99.5%

Tỉ trọng

0.7928 g/cm3

Khoảng nhiệt độ sôi cực đại

0
10 C

Hàm lượng acetone và acetandehyt

< 0.03 W/t

Hàm lượng etanol

<0.001%

Hàm lượng lưu huỳnh

<0.0001%

Hàm lượng clo

<0.0001%

PH

7

Thời gian khử màu tối thiểu

30ph


4.Vận chuyển Bảo quản tồn chứa [3]

Vận chuyển methanol chủ yếu theo đường bộ hoặc
đường biển trong các bồn hay bể chứa

Methanol được tồn chứa trong các bể hoàn toàn
kín, tránh lửa. Bồn chứa phải có nắp , tồn chứa
trong các bể chứa tương tự như xăng

Metanol cũng cần chú ý tới bảo quản ở nhiệt độ
thường tránh nước và CO2,methanol rất độc và có
thể gây cháy nổ


5.Chỉ tiêu an toàn (MSDS)[8]
Chỉ tiêu

Hàm lượng

Chuột uống

5628mg/kg

Chuột hít phải

64000ppm/4h

Da thỏ

15800mg/kg

Giới hạn tiếp xúc con người

200ppm

Ảnh hưởng mãn tính

Di truyền, gây dị tật bẩm sinh


III. ỨNG DỤNG

METANOL

HÓA DẦU (85%)

Formandehyt

MTBE

Axit Axetic

Chất tải lạnh

LĨNH VỰC KHÁC

Sơn Vecni

Biodiezel


Ứng dụng của methanol

Hình 1. Biểu đồ sử dụng methanol [5]


Sử dụng methanol trên thế giới

Hình2. Tình hình sử dụng methanol trên thế giới [5]


PHẦN 2 :TỔNG HỢP METANOL


I.Cơ sở hóa học



Oxy hóa trực tiếp metan
CH3• + O

CH3O•

CH3O• (1)

HCHO + H• (2)

CH3O• + CH4

CH3OH + CH3• (3)

Hiện nay không còn áp dụng


I.Cơ sở hóa học


 

Đi từ khí tổng hợp
*> CO hydrogenation:

Ath= 448.45
An= 1.874.10^15

CO + 2H2

Eth= 5.561.10^4 kJ/kmol

An =8.427.10^8

H(298)=-90,6KJ/mol

En = 1.54.10^5 kJ/kmol

*> CO2 hydrogenation: CO2 + 3H2

Ath= 2.156.10^-2

CH3OH

Eth= 852kJ/kmol

CH3OH + H2O

H(298)=-49,5KJ/mol

En=5.952.10^4 kJ/kmol

[4]

[4]


I.Cơ sở hóa học


 

WGS reaction:

Ath =33.04
An= 3532.4

CO + H2O

CO2 + H2

Eth=1.949.10^4kJ/kmol
En= 5.917.10^4kJ/kmol

H(298)=41,3KJ/mol
[4]

Hiện nay người ta dựa trên cơ sở này để sản xuất metanol


Nguyên liệu



Khí tổng hợp Thành phần: H2 ,CO, CO2, CH4



Khí tổng hợp
+> chủ yếu được sản xuất từ khí tự nhiên. Thông qua các quá trình như: chuyển hóa bằng hơi nước, oxy hóa

không hoàn toàn….
+>Naphta
+> Khí hóa than


II. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình
*> Nhiệt độ: do phản tỏa nhiệt nên thích hợp phản ứng ở nhiệt độ thấp. Nhệt độ thích hợp nhất để phản ứng khoảng 230- 270 o C

*> Áp

suất và tốc độ thể tích

Áp suất cao thì độ chuyển
hóa và hiệu suất tăng, tuy nhiên để
đảm bảo an toàn và chi phí người ta
vẫn tiến hành ở áp suất thấp

Hình 4. Ảnh hưởng của áp suất và tôc độ thể tích tới độ chuyển hóa CO2 và hiệu suất tổng hợp
methanol


II.Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình
Ngoài các yếu tố nhiệt độ và áp suất thì còn các yếu tố như
* > Xúc tác
*> Vận tốc không gian
cũng ảnh hưởng tới quá trình


•
•
•

•
•
•

NGHIÊN CỨU
Hợp kim Raney Cu
Cu, đất hiếm

Pd/ chất mang

1960-NAY

•
•
•

Xúc tác : CuO/ZnO/Al2O3
Nhiệt độ làm việc : 240-270 C
Áp suất làm việc : 5-10 Mpa

BAN ĐẦU
Xúc tác Cr2O3 và ZnO
Nhiệt độ làm việc : 300-400 C
Áp suất làm việc : 30-35 Mpa

III. Xúc tác của quá trình


Nguyên nhân gây mất hoạt tính


Tạo cốc che phủ bề mặt kim loại và bịt lỗ chất mang



Tâm hoạt động có khả năng thiêu kết lại với nhau ở nhiệt độ cao. Làm giảm độ
phân tán của xúc tác



Xúc tác này rất dễ bị ngộ độc bởi tạp chất chứa clo và lưu huỳnh còn sót lại


Phương pháp tái sinh xúc tác

 Phương pháp oxi hóa : đốt cháy nhựa cốc trên bề mặt xúc tác bằng
không khí hoặc oxi ngay trong thiết bị phản ứng hoặc ở thiết bị tái
sinh

 Phương pháp khử : tái sinh xúc tác đã bị cốc hóa, mất hoạt tính bằng
cách bổ sung thêm các hợp chất clo


IV.Nguyên lý
TỔNG HỢP
Khí tổng hợp

Khí tuần hoàn
TBPU
(1)

2

3

Tách K-L

5

Metanol thô


TINH CHẾ

Metanol
tinh khiết

Tháp
Metanol thô

chưng

Tháp

cất

chưng

sơ

thứ cấp

bộ

Reboiler

Nước thải

V. Một số công nghệ sản xuất

Hình5 : Công nghệ Lurgi sản xuất methanol [3]


V.Một số công nghệ sản xuất

Hình6. Công nghệ ICI sản xuất methanol [3]