Содержание к диссертации
стр.
ВВЕДЕНИЕ 4
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 6
Общая характеристика процесса синтеза метанола 6
Основные типы реакторов для синтеза метанола 9
Катализаторы синтеза метанола 18
Медьсодержащие катализаторы 21
Постановка задач исследования 27
2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КАТАЛИЗАТОРОВ 28
2.1. Объекты исследования 28
Исходное сырье для приготовления катализатора 28
Методика приготовления катализатора 29
2.2. Методы исследования катализаторов 34
Определение удельной поверхности катализатора 34
Определение удельного объема пор 35
Определение механической прочности 37
Определение истираемости катализатора 39
Исследование активности и селективности катализаторов 40
3. РАЗРАБОТКА ИЗНОСОУСТОЙЧИВОГО НИЗКОТЕМПЕРА
ТУРНОГО КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА НИЗКОГО
ДАВЛЕНИЯ 44
3.1. Влияние добавок на физико - механические свойства
катализатора 44
3.1.1. Влияние нитрата кальция на пористую структуру
и механические свойства катализатора 49
3.1.2. Влияние хлорида хрома (III) на структуру и
прочность катализатора 51
Совместное влияние хлорида хрома (III) и нитрата кальция на структуру и прочность катализатора 53
Совместное влияние хлорида хрома (III) и нитрата лития на структуру и механическую прочность катализатора 55
Влияние нитрата хрома (III) на структуру и прочность катализатора 57
Совместное влияние нитратов хрома (III) и кальция на
структуру и прочность катализатора 57
3.1.7. Совместное влияние нитратов хрома (III) и лития на
структуру и прочностные свойства катализатора 59
Влияние исследуемых добавок на производительность износоустойчивого катализатора 59
Определение оптимального состава катализатора 62
Исследование свойств катализатора 67
4. ВВЕДЕНИЕ ОКСИДА БОРА ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСО
УСТОЙЧИВОСТИ КАТАЛИЗАТОРА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА 68
Влияние оксида бора на физико-механические свойства катализатора 68
Исследование истираемости износоустойчивых катализаторов 73
5. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ
КАТАЛИЗАТОРОВ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА И РАЗРАБАТЫВА
ЕМОГО ИЗНОСОУСТОЙЧИВОГО НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО
КАТАЛИЗАТОРА 75
ВЫВОДЫ 81
Литература 83
Приложения 98
Введение к работе
Настоящая диссертация посвящена разработке износоустойчивого и высокоактивного медьсодержащего катализатора синтеза метанола для работы под давлением 5-8 МПа, испытанию его свойств и исследованию синтеза метанола на полученном катализаторе.
В настоящее время по значению и масштабам производства метанол является одним из важнейших органических продуктов, выпускаемых химической промышленностью. Постоянное увеличение объема выпуска метанола вызвано увеличением спроса на этот продукт. Основными производителями метанола за рубежом являются США, Япония, Германия, Англия, Франция, Италия. Мировое производство метанола в период с 1990 по 2000 год возросло в два раза. Лидирующей страной в производстве является США. Выпуск метанола за указанный период значительно превышал темпы роста производства многих продуктов химической промышленности. Бурный рост производства метанола обусловлен постоянно возрастающим многообразием сфер его применения. Метанол является сырьем для получения таких продуктов как формальдегид (около 50 % от всего выпускаемого метанола), синтетический каучук (~ 11 %), метиламин (~ 9 %), а также диметилтерефталат, метилметакрилат, пентаэрит-рит, уротропин. Его используют в производстве фотопленки, аминов, поливи-нилхлоридных, карбамидных и ионообменных смол, красителей и полупродуктов, в качестве растворителя в лакокрасочной промышленности. В большом количестве метанол потребляют для получения различных химикатов, например хлорофоса, карбофоса, хлористого и бромистого метила и различных ацеталей
[1].
Большое значение метанолу уделяется и в проблеме переработки бурых и
каменных углей, в частности метанол производится в больших количествах из продуктов газификации углей в местах их добычи и транспортируется по трубопроводам к потребителям для энергетических и технологических целей.
Кроме того, на местах потребления из метанола путем диссоциации можно получать синтез-газ (СО + 2Н2), а на его основе водород, аммиак и другие продукты.
В настоящее время эксплуатируются экономичные агрегаты синтеза метанола с низким давлением синтеза (5-8 МПа) при 493 - 553 К с мощностью 100 - 750 тыс. т/год и с использованием оксидного медьцинкалюминиевого катализатора. Недостатками этого катализатора являются низкая производительность и стабильность.
Наиболее перспективным направлением протекания процесса синтеза метанола является проведение его в кипящем слое, обеспечивающим оптимальный температурный режим и позволяющим снизить затраты по эксплуатации оборудования.
Реакторы кипящего слоя уже несколько десятков лет применяют в промышленности для крекинга нефтепродуктов, для галогенирования углеводородов и их производных, в производстве таких продуктов, как формальдегид, оксид этилена и др. Для синтеза метанола такие реакторы не распространены из-за отсутствия стабильного и износоустойчивого катализатора способного работать в условиях кипящего слоя. Поэтому, изучение и разработка достаточно активных и износоустойчивых катализаторов в настоящее время является чрезвычайно важной и актуальной проблемой.
