Библиографическое описание:

Фозилов С. Ф., Мавлонов Б. А., Аннаев Х. Т. Создание селективного катализатора для синтеза метанола // Молодой ученый. — 2015. — №12. — С. 30-32.

Известно, что усовершенствование процесса получения метанола, создание опытно-промышленных установок и повышение качества товарного продукта во многом зависят от активности, селективности и термостойкости применяемых катализаторов.

В настоящие время используется промышленные катализаторы синтеза метанола, которые делятся: на низкотемпературные — цинк-медь-алюминиевые, цинк-хром-медные и другие медьсодержащие катализаторы и на высокотемпературные — цинк-хромовые, цинк-хромовые с добавкой соединений меди. Их производство состоит из двух основных стадии: приготовление контактной массы и восстановление ее до активного состояния [1–4].

Вредными примесями, которые ухудшают действие всех катализаторов является примеси содержащие в составе железо, никель и кобальт, так как они ускоряют не только побочные процессы, но и интенсивно повышают температуру в зоне катализа. Примеси же, щелочных соединений снижают селективность процесса по метанолу, стимулируют образование высших спиртов. А соединения хлора и серы является контактными ядами, они необратимо дезактивируют катализаторы. Поэтому качество исходного сырья и полупродуктов, используемых в процессе приготовления и восстановления катализаторов, является актуальной задачей.

Исходя из этого мы, приготовили нового контактные массы на основе цинк-хромовые с добавкой соединений меди. Нами приведены сравнительные данные условия процесса синтеза метанола при использовании катализаторов различного способа приготовления (табл. 1).

Таблица 1

Условия процесса синтеза метанола и применяемые катализаторы

Способы приготовления катализатора

Состав катализатора, %(масс)

Режим синтеза метанола

Выход 104 м33•сут)

Т, К

Р, МПа

ω, с-1

Пропитка цинк-хромовой массы растворами медьсодержащих солей, сушка, прокаливание

Цинк-хромо-вый с нанесением до 10 % оксида меди

300–380

24,5

11,11

168–192

«Мокрый» способ, сме-шивание карбоната меди и оксидов металлов с водой

50 CuO, 25,4 ZnO, 12 CrO3, 1,8 MnO, 2,1 MgO, 4,8 Al2O3

280

14,7

5,55

91,2

Нанесение соединений меди на носитель шпинельной структуры, которая состоит из оксидов цинка, магния, марганца, алюминия, хрома.

60,1 CuO, 22,2 ZnO, 7,9 Al2O3, 0,03 Na2O

250

4,9

11,11

87,4

Смешивание оксидов цинка, меди и алюминия до получения водной суспензии

23,2 CuO, 46,5 ZnO, 30,2 Al2O3

400

13,7

5,55

76,7

Смешивание кристалло-гидратов нитратов солей хрома и цинка в присутствии (NH4)2CO3 и (NH4)НCO3

Катализатор на основе соединений хрома и цинка

350

19,6

11,11

35,9–60,0

Соосаждение из растворов нитратов меди и цинка и NaALO2

52,5 CuO, 25 ZnO, 7,5 Al2O3, 5,0 H2O

260

14,7–24,5

2,77–6,94

33,5–43,2

Соосаждение из растворов нитратов, карбонатами натрия или алюминия, сушка, прокаливание при 300 оС

Cu:Zn= (0,1:20), 1–25 редкоземельных элементов

270

5,15

2,86

24,0

*Смешивание оксидов цинка, алюминия и меди до получения их водной суспензии

22,5 CuO, 43,5 ZnO,30,0 Al2O3, 5,0 H2O

350

13,7–15,9

5,55

77,5–85,7

* приготовления катализатора осуществляли в полупромышленных установках

 

В процессе смешивания оксидов цинка, алюминия и меди, которые при взаимодействии друг с другом и с водой, образуются катализатор содержащий основную медь с алюминатом цинка:

2ZnO + AL2O3 + CuO + 2H2O → Zn2Cu(OH)4(ALO2)2

Катализаторы, приготовленные мокрым способам, более однородны по химическому составу, пористы и имеют высокую механическую прочность. Полупромышленные испытания приготовленного катализатора, таким способом показало, что при его использование в синтезе метанола повышается качество выхода готового продукта, а степень превращения оксидов углерода увеличивается. Однако температурный диапазон эффективной работы этого катализатора очень ограничен, активность его со временем резко снижается, обладая при этом достаточной прочностью, он чувствителен к перегревам и к контактным ядам.

Как видно из данных таблицы 1, приготовленный катализатор, несмотря на все его недостатки, обеспечивает выход до 77,5–85,7 % готовой продукции.

 

Литература:

 

1.      Караваев М. М., Мастеров А. П. Производство метанола. -М.: Химия,1973.-160 С.

2.      Караваев М. М., Леонов В. Е., Попов И. Г., Шепелев Е. Т. Технология синтетического метанола. –М.: Химия, 1984.-240 С.

3.      Долгов Б. Н. Катализ в органической химии. -Л.: Госхимиздат, 1959.-807 С.

4.      Дзисько В.А и др. Физико-химические основы синтеза окисных катализаторов. -Новосибирск.: Наука, 1978.-384 С.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle