碳一化学复习备考

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第一章 煤制甲醇和二甲醚

1.甲醇合成反应

⑴在工业合成甲醇系统中,用三个反应描述：

CO + 2H2 CH3OH ΔH= -90.37 KJ/mol

CO2 + 3H2 CH3OH + H2O ΔH= -49.29 KJ/mol

CO + H2O CO2 + H2 ΔH= -41.34 KJ/mol

特点：

① 逆、强烈放热反应。②生成甲醇的反应是一个体积缩小的反应 ③反应热要及时移走④

高压低温下合成甲醇比较有利⑤需要高效的催化剂

2.甲醇合成催化剂

⑴锌-铬催化剂

优点：①机械强度高；②对硫不敏感；③耐热性能好；④使用寿命长。

缺点：①低温活性差，选择性差； ② Cr2O3易污染环境。

⑵铜基催化剂

优点：活性高，选择性好；

缺点：耐高温性能差，对硫、氯比较敏感

主要研究方向：①改进制备工艺；②添加助剂

3.甲醇合成反应器

⑴ ICI冷激式绝热合成塔

优点：

该反应器合成压力为5MPa，是甲醇生产工艺的一次重大变革，这种形式的甲醇塔结构简单,生产能力较大,催化剂装卸方便。

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缺点：

催化剂床层轴向温差大,产物出口浓度低,合成效率低，大型塔的高径比限制在2:1左右，这样塔的直径和壁厚将增加，制造费用高。

⑵德国Lurgi低压管壳式合成塔

优点：①通过调节水蒸汽压力，简便的控制床层温度，副反应少，催化剂寿命延长，粗甲醇杂质少；

②单位体积催化剂床层传热面积大，床层的温差较小，操作平稳；

③热能利用合理；

④反应温和，时空收率高；

⑤开车方便，加热管内催化剂达到起始活性温度，便可通气生产。

⑶Linde等温合成塔

优点：

①通过调节蒸汽压力，调节塔的操作温度；

②等温操作减少了催化剂热应力，延长了催化剂使用寿命；

③各种操作条件下，水循环系统可保证温度的绝对稳定；

⑤甲醇收率高，催化剂还原容易，床层压降小；

⑥合成压力可在宽广的范围选择，可针对不同气体组成进行设计；

国外商业化的合成塔：

4.合成气一步法制二甲醚技术

⑴反应原理

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CO + 2H2 → CH3OH ΔH= -90.8 KJ/mol

2CH3OH → CH3OCH3 + H2O ΔH= -23.4 KJ/mol

CO + H2 O→ CO2 + H2 ΔH= -41.0 KJ/mol

⑵催化剂

一步法合成DME使用的催化剂均为双功能催化剂，即由合成甲醇的金属催化剂和甲醇脱水生成DME的固体酸催化剂复合而成。

5合成二甲醚

“一床”是指浆态床，“双返”流程中有两股返回物料，“三塔”是指吸收塔、产品分离塔、甲醇回收塔。

第二章 甲醇制汽油(MTG)

1 甲醇制汽油技术的优点：

⑴ 基本不生成碳数为11以上的烃类；

⑵ 对甲醇原料的纯度要求不高；

⑶ 副产物价值高，副产物为液化石油气和高热值燃料气；

⑷ 产品性能优良，生成物种一部分为芳香族，一部分为脂肪族，且支链烃占多数，其辛烷值为90~95；而在F-T合成法中得到的产品为直链的烯烃和烷烃，且碳数分布广，半数为蜡，裂解后主要是柴油。

2 甲醇制汽油工艺

①碳烯机理②甲基碳离子机理 ③烃池机理

3 ZSM-5分子筛具有下述特点：

（1）选择性好

由于ZSM-5分子筛具有特定结构和孔道尺寸，所以它能使汽油沸点范围内的烃分子通过，

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而临界尺寸大于均四甲基苯的分子很难通过。也就是说，反应产物是以10或11个碳原子的烃类为高限，基本上不生成C11以上的烃，因而该催化剂的选择性好。

（2）活性高

在甲醇制汽油的反应中，ZSM-5分子筛与其他沸石相比不仅C-C键的形成能力强，而且活性下降也较慢。当加氢裂解时，H-ZSM-5分子筛积炭量仅为丝光沸石的1/40～1/50。H-ZSM-5分子筛是ZSM-5分子筛的酸性形式，它由后者在80℃时用HCl交换Na＋并在600 ℃焙烧制得。前者的组成为Na2O/Al2O3/SiO2＝0.02/1/43.6，后者的组成为Na2O/Al2O3/SiO2＝0.33/1/26.3。

（3）芳构化能力强

用Y型分子筛不能生产芳烃。用丝光沸石时，在300℃时也只能生成少量芳构化产物，但用H-ZSM-5分子筛在300℃时已发生明显的芳构化，在380℃芳构化程度很高。

（4）多功能

ZSM-5分子筛除了具有缩合、芳构化的功能外，还有许多用途，如石油馏分脱蜡，由乙烯和苯制取乙苯，甲苯歧化为苯和二甲苯等工艺中均使用。因此，它是人们熟知的经典催化剂。 4 甲醇制汽油工艺

固定床反应器特点：

绝热式固定床反应器从中试装置测得的数据可直接放大到工业规模的情况较多，因而放

大研究的工作量少，应用简单。

在固定床反应器内调节绝热温升最常用的方法是用气体稀释反应物浓度、提高气体流

量、带走反应热。比较适宜的是用反应物中的轻烃再循环。

流化床反应器特点：

不仅可以有效地移去反应热，易于控制温度，而且可以利用反应热产生高压蒸汽。

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流化床可以通过在床内安装盘管直接从流化床移去热量，亦可以使催化剂通过冷却器移

去热量，循环返回反应器 ；

反应热用于发生高压蒸汽，有效回收热能。

流化床和绝热固定床相比较有两个优点:

C5+汽油收率较低;

轻烯烃的收率高得多。这些烯烃可以进一步烃化成丁烷或调整辛烷值的烃类。 流化床的主要难点是:

若要保证甲醇完全转化，需对内部构件进行复杂的流体力学研究，另一个缺点是催化剂的磨损和回收较困难。

4.MTG工艺特点 ：

强放热反应 要求甲醇完全转化 催化剂易失活 生成均四甲基苯

第三章 甲醇制烯烃(MTO)

1 甲醇制烯烃反应机理

(1).氧鎓机理 (2).烃池机理 (3).串联型机理(4).碳烯离子机理

2 甲醇制烯烃工艺

DMTO-Ⅱ是大连化物所在DMTO工艺基础上开发的新一代甲醇制低碳烯烃技术，由于DMTO产物中C4以上组分大部分为烯烃,烷烃含量少,通过C4+产物烯烃转化可以进一步提高产物中乙烯与丙烯收率。

与DMTO相比, DMTO-Ⅱ工艺装置上增加一个C4+转化单元和一个C4+分离单元，整个系统工艺特点为:

①利用甲醇转化反应的强放热和C4+产物催化裂解的强吸热特征,将甲醇的转化与C4+产物在不同的反应区间进行反应,并将两个反应区间进行藕合,从而实现热量的合理利用;

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②两个反应采用同样的催化剂,均使用流化反应方式,从而可以共用再生器,简化系统结构; ③在保证甲醇转化的同时,可显著提高低碳烯烃的选择性,使生产成本降低,每吨烯烃甲醇消耗降低10%。

第四章 甲醇制丙烯(MTP)

1.甲醇制丙烯研究进展 国内研究进展

清华大学研究开发的甲醇制丙烯(FMTP)技术正在逐渐工业化，在安徽淮化建立了万吨级规模的工业试验装置，为下一步百万吨级装置建设提供技术依据和培训平台，该装置年处理甲醇3万吨，年产丙烯1万吨，副产液化石油气800吨。

2. 甲醇制丙烯工艺

FMTP技术与现有其它同类甲醇制烯烃技术相比，具有以下特点：

(1)采用SAPO-18／SAPO-34改进型分子筛催化剂使反应的低碳烯烃收率提高，为提高丙烯的总收率创造了条件，单产丙烯时总收率可达77％；原料甲醇消耗小于3吨 …… 此处隐藏：2568字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……