В настоящее время получил развитие процесс неполного окисления метана, проводимый без катализатора при температуре 1200... 1500 "С. При этом происходит реакция
Объемное соотношение метана и кислорода составляет 1:0,6.
В зависимости от способа и условий проведения процесса получают синтез-газ с соотношением СО:Н2 = (1:3)...(1:1). Далее при необходимости корректируют соотношение СО: Н2 в синтез- газе, используя полупроницаемые мембраны.
Производство метанола из синтез-газа. Образование метанола протекает по обратимой экзотермической реакции
Процесс проводят при температуре 370...420 °С и высоком давлении (20...35 МПа). В качестве катализатора используют оксид цинка с добавлением оксидов хрома и меди.
В настоящее время разработан более эффективный катализатор на медной основе, позволяющий проводить реакцию при температуре около 250 "С и давлении не более 5 МПа. В качестве побочных продуктов образуются диметиловый эфир по реакции
и высшие спирты.
Принципиальная технологическая схема процесса получения метанола из синтез-газа приведена на рис. 9.21.
Синтез-газ с помощью компрессора 2 подают в теплообменник 3, где он подогревается контактным газом, выходящим сверху из реактора 1, и далее подается снизу в реактор 1.
Контактный газ после охлаждения в теплообменнике J дополнительно охлаждают, и парожидкостную смесь подают в сепаратор 4, из которого несконденсированный газ вместе с исходным синтез-газом направляют в реактор 1, а сконденсированный метанол (с примесями) подают на ректификацию.
В верхней части колонны 5 происходит отгонка диметилового эфира с частью растворенных газов, а из нижней части кубовый остаток поступает в колонну 6, где сверху выводят метанол (далее его возможно подвергают осушке), а снизу — смесь высших спиртов. В процессе достигается весьма высокий выход метанола — более 95 %.
Производство других продуктов на основе синтез-газа. При введении дополнительных реагентов превращение синтез-газа в зависимости от применяемого катализатора и режима химического взаимодействия может быть направлено в сторону образования высших спиртов, смесей углеводородов (бензина), альдегидов и других продуктов.
Жидкие углеводороды (бензины) и в меньшей степени дизельное топливо получают методом Фишера—Тропша по реакции
Коэффициент η обычно составляет 5... 12 (редко до 20). В качестве катализатора используют железо с соответствующими добавками или природный магнезит с добавкой К20. Синтез проводят при температуре 200... 300°С и давлении 1,5...3 МПа. Конверсия СО превышает 90 % .
|