152
МЕТАНОЛНИНГ ҚЎЛЛАНИШИ ВА ИШЛАБ ЧИҚАРИШ УСУЛЛАРИ.
Умарова М.Б., Азаматов У., Абдуразакова Г.Т.
Тошкент кимё-технология институти
Метил спирти (метанол, СН
3
ОН) – кўплаб маҳсулотлар олиш учун муҳим бири
кма хисобланади. Тоза холда метанол эритувчи ва мотор ёқилғиси сонини оширувчи реаг
ент сифатида қўлланилади. У рангсиз суюқлик бўлиб, молекуляр оғирлиги 32 ρ қ 793 кг/
м
3
(20
0
С) қайнаш ҳароратси 64,8
0
С (337,8К). Суюқланиш ҳарорати – 97,8
0
С (175,2К)/ (кг*
К) Ўртача солиштирма иссиқлик сиғими 2,516 кДж .
Метанол буғларининг ҳаво билан ҳосил қилган аралашмасининг портлаш чегараси 5,5
– 36,5% (хажм усулида)
Метанол синтези учун хом ашё сифатида СО ва Н2 олинади. Метил спиртининг
синтези
физик-кимёвий
шароитлари
жиҳатидан,
ҳамда
технологик қурилмалари билан аммиак синтезига ўхшашдир. Жараён юқори ҳарорат ва
босим остида катализатор иштирокида олиб борилади. Маҳсулот чиқиши жуда кам бўлгани
учун жараён циклик равишда олиб борилади. Битта циклнинг чиқиши 4% га тенг.
Метанолни синтез қилиш ж
араёни 350-400
0
С, К 20-30 МПа да, цинкхромли катализ
атор (ZnO+Cr
2
O
3
) иштирокида 25000/40000 соат
-1
ҳажмий тезликда олиб борилади, ёки 220
-300 5-10 МПа да паст ҳароратли мис тутувчи катализатор (CuO+ZnO+Al
2
O
3
ёки CuO+ZnO
+Cr
2
O
3
) иштирокида 8000 – 10000 соат
-
1 ҳажмий тезлиқда олиб борилади.
Синтез учун газлар аралашмаси 1:4 дан 1:8 нисбатда олинади. Метанол
синтези қайтар экзотермик жараёндир.
CO+2H
2
CH
3
OH
Δ
Hқ-11кДж
Мувозанат константаси қуйидаги тенглама орқали ифодаланади:
Ҳарорат кўтарилиши, билан Кр пасаяди ва қуйидаги тенгламадан топилади:
lgK
p
қ3748,7 Т
-1
- 9,28 lg Т + 3,15·10
-3
·Т – 4,26·10
-7
Т
2
+13,8
Паст ҳароратда мувозанат ўнг томонга кучли силжитилса реакция жуда секин кетади
. Босимни пасайтириб, харорат кўтарилса қўшимча реакциялар кетади:
CO+3H
2
CH
4
+H
2
O
Δ
Hқ-209 кДж
2CO+2H
2
CH
4
+CO
2
Δ
Hқ-252 кДж
2CO
CO
2
+C
СО +Н
2
СН
2
О + 8,4 кДж
2CН
3
OН
(CH
3
) О + H
2
O
CO+2
п
H
2
C
п
Н
2п+1
ОН + (п-1) Н
2
О
СН
3
ОН + Н
2
СН
4
+Н
2
О
Катализатор активлиги ва олинган маҳсулотларнинг таркибига қараб қўшимча
маҳсулот микдори турлича хосил бўлади. Кўпинча аралашма таркибида метан
бўлади. Реакциянинг умумий тезлиги Темкин тенгламаси орқали топилади:
153
k
1
ва k
2
тўғри ва тескари реакция тезлиги. Тўғри реакциянинг активланиш энергияси 1
00 кДж/моль га тенг.
Жараён
экзотермик
бўлгани
учун
ва
Т
аниқ бошқарилган бўлиши
кераклиги сабабли дастлабки реагентлар, яъни синтез-газ совуқ ҳолда аппаратга юборилади.
Синтез газ полкалар оралиғида текис тақсимлангач харорат кўтарилади. Полкаларга
катализатор жойлаштирилгандир. Аппарат деворлари водород таъсирида коррозияга
учрамаслиги учун, яна темирпентокарбонил хосил бўлишини камайтириш учун деворлар
легирланган пўлатдан ясалади. Темирпентокарбонил термик парчаланиб майда дисперс
темирга айланади ва у қўшимча реакцияларни катализлаши мумкин.Синтез-газ 2-3 МПа
босимда скрубберга сув билан ювилиши учун юборилади. (СО2 ювилиб чиқиб кетади). Сўнг
газ
керакли
босимгача
сиқилиб
актив
кўмир
тўлдирилган
адсорберга
темирпентокарбонилдан тозалаш учун юборилади. Ундан иккита оқим бўлиб чиқади.
Биринчи оқим иситилиб синтез колонкага юқоридан берилади. Иккинчи оқим эса газ
таксимлагич орқали катализатор қатламларига юборилади. Ҳар бир полка (катализатор
қатлами) адиабатик режимда ишлайди. Аппарат бутунлигича эса – поғонали газни совитувчи
принципда ишлайди. Айрим холларда қувурли политермик режимда ишловчи аппаратлар
қўлланади.Газ аралашмаси совитгичда совитилиб ажратгичга тушади. Бу ерда конденсат
реакцияга киришмаган газлардан ажратилиб жараёнга қайтарилади. Конденсат, яъни метанол
хом-ашё ректификацион колонкага келади. Колоннанинг энг тепа қисмида диметилэфир
хайдаб олинади.
.
1-расм. Метанол синтезининг схемаси
.
1-иситгич; 2-3-адсорберлар; 4-трубкали конвертор; 5-қозон-утилизатор; 6-10,11-ис
сиқлик алмаштиргич; 7-ҳаво совитгичи; 8-14-сепаратор; 9-компрессор; 12-синтез коло
ннаси; 13-совутгич конденсатор; 15-йиғгич.
Қолган куб суюқликдан конденсатга юборилади. Бу ерда дистиллят сифатида
метанол сув билан бирга ажратиб олинади. Сўнгра метанол сувдан кучли буғ ёрдамида
ажратиб олинади. Қолган куб аралашма юқори спиртлар аралашмаси бўлиб улар ҳам чиқариб
юборилади. Метанолнинг умумий чиқиши 85-95% ни ташкил қилади.
Жараён пайтида чиқадиган чиқинди газлар буғ қозонларида буғ олишда ёқилғи
сифатида ишлатилади. Метанол ишлаб чиқаришда чиқган оқава сувлар таркибида 0,3%
метанол ва углероднинг кислородли бошқа бирикмалари бўлади. Бу сувларни тўлиқ тозалаш
154
учун биологик усул қўлланади. Активли бўлган агротенкалар кислород билан тўйинтирилади
ва ундан оқава сув ўтказилганда микроорганизмлар биологик оксидланиш жараёнида
иштирок этиб органик аралашмаларни СО2 ва Н2О гача айлантириб берадилар.
Метанол синтез қилинадиган энг қулай шароитларда спирт-хом ашё таркибида 5%
гача сув ва турли органик бирикмалар, булар яъни диметил эфир ва юқори спиртлар бўлади.
Метанол синтез бўлиши билан бир вақтда қўшимча реакциялар ҳам боради:
СО + Н
2
® НСНО
Чумоли альдегид
2СН
3
ОН ® СН
3
- О - СН
3
+ Н
2
О
Диметил эфир
СО + 3Н
2
® СН
2
+ Н
2
О
Метан
2СО + 2Н
2
® СН
4
+ СО
2
Метан
Метанолнинг мувозанат концентрациясининг реагентларнинг стехиометрик нисбатида
босимга ва ҳароратга боғлиқлиги қуйидагича:
Босим, Мн/
м
2
ларда
Метанолнинг концентрацияси, ҳажмга нисбатан % ҳи
собида
300°С да
350° С да
0,981
9,81
19,62
29,43
39,24
0
26,3
54,0
75,5
86,0
0
- 8,2
24,0
40,04
55,5
Шундай қилиб, 1 Мн/м
2
гача босимда ва 300-350°С ҳароратда метанол амалда ҳоси
л бўлмайди. Фақат юқори босимдагина қанча бўлмасин кўпроқ унум билан метанол ҳоси
л қилиш мумкин.
