Công nghệ tổng hợp metanol
Tinh chế hỗn hợp sản phẩm sau phản ứng:
+ Trích ly lỏng-lỏng
+ chưng cất phân đoạn
+ Chưng đẳng phi
+ Chưng trích ly
- Quá trình áp suất cao 25/30
- Quá trình áp suất trung bình 10/25 MPa
- Quá trình áp suất thấp 5/10MPa
PGS. TS NguyEn Thi Minh HIEN – DHBK.HN
C«ng nghÖ tæng hîp metanol
øng dông cña metanol
HCHO
HCHO
40 - -50%
40 50%
CH3COOH
CH3COOH Metyl ho¸
Metyl ho¸
5%
5% 30 - -40%
30 40%
CH3OH
CH3OH
MTBE
MTBE Nhiªn liÖu, dung m«i
Nhiªn liÖu, dung m«i
3%
3% 55- -10%
10%
c«ng nghÖ tæng hîp metanol
CH3OH M =32,042
1925 - 1956 oxy ho¸ trùc tiÕp CH4
1923 c«ng nghÖ s¶n xuÊt tõ khÝ tæng hîp
C¬ chÕ qu¸ tr×nh oxy ho¸ trùc tiÕp
CH3* + O → CH3O* (1)
CH3O* → HCHO + H* (2)
CH3O* + CH4 → CH3OH + CH3* (3)
CH4 + CO2 → 2HCHO (4)
T = 400 ÷ 700OC P = 1 ÷ 3 MPa
Xóc t¸c: BiMoO4 , V2O5 , Fe, Ni, Cu, Pd,…
H»ng sè tèc ®é ®øt liªn kÕt víi H:
kH2 = 0,0349 kCH4 = 0,0392
kC2H6 = 1,59 kC3H8 = 12,17
C«ng nghÖ oxy ho¸ trùc tiÕp
KhÝ tuÇn hoμn
KhÝ lμm nhiªn liÖu
N−íc Axetaldehyt
τ = 0,25 ÷ 4 sec Th¸p Axeton
450 ÷ 470OC Metanol
hÊp thô
izo Propanol
Hydrocarbon khÝ n Propanol
Gia nhiÖt Lß Lμm l¹nh Butanol
oxy hãa
3 MPa
Kh«ng khÝ Th¸p
hoÆc oxy ph©n ly
Th¸p c« ®Æc
formaldehyt
Formaldehyt PhÇn nÆng
37%
N−íc C¸c th¸p ph©n ly vμ tinh chÕ s¶n phÈm
C«ng nghÖ oxy ho¸ trùc tiÕp
Tinh chÕ hçn hîp s¶n phÈm sau ph¶n øng:
TrÝch ly láng - láng
Ch−ng cÊt ph©n ®o¹n
Ch−ng ®¼ng phÝ
Ch−ng trÝch ly
S¶n xuÊt Metanol tõ khÝ tæng hîp
CO + 2H2 CH3OH ΔH300K = - 99,77 kJ/mol
CO2 + 3H2 CH3OH + H2O ΔH300K = - 49,16 kJ/mol
CO2 + H2 CO + H2 O ΔH300K = 41,21 kJ/mol
K2 = K1.K3
⎡ fCH OH ⎤ ⎡ ϕ CH OH ⎤ ⎡ PCH OH ⎤
K1 = ⎢ 3
⎥=⎢ 3
⎥×⎢ 3
⎥ = Kϕ1 × K P1
⎢ fCO × f H2 ⎥ ⎢ϕCO × ϕ H2 ⎥ ⎢ PCO × PH2 ⎥
⎣
2
⎦ ⎣
2
⎦ ⎣
2
⎦
⎡ fCO × f H O ⎤ ⎡ϕ CO × ϕ H O ⎤ ⎡ PCO × PH O ⎤
K3 = ⎢ 2
⎥=⎢ 2
⎥×⎢ 2
⎥ = Kϕ3 × K P3
⎢ fCO2 × f H2 ⎥ ⎢ ϕ CO2 × ϕ H2 ⎥ ⎢ PCO2 × PH2 ⎥
⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦
S¶n xuÊt Metanol tõ khÝ tæng hîp
Qu¸ tr×nh ¸p suÊt cao 25 ÷ 30 MPa
Qu¸ tr×nh ¸p suÊt trung b×nh 10 ÷ 25 MPa
Qu¸ tr×nh ¸p suÊt thÊp 5 ÷ 10 MPa
S¶n xuÊt Metanol tõ khÝ tæng hîp
KTH 15% CO, 8% CO2, 74%H2, 3% CH4
§é chuyÓn hãa CO §é chuyÓn hãa CO2
T, OC
5 MPa 10 MPa 30 MPa 5 MPa 10 MPa 30 MPa
200 96,3 99,0 99,9 28,6 83,0 99,5
250 73,0 90,6 99,0 14,4 45,1 92,4
300 25,4 60,7 92,8 14,1 22,3 71,1
350 -2,3 16,7 71,9 9,8 23,1 50,0
400 -12,8 7,3 34,1 27,7 29,3 40,0
S¶n xuÊt Metanol tõ khÝ tæng hîp
C«ng nghÖ ¸p suÊt thÊp
H¬i n−íc
thiÕt bÞ ph¶n øng
200 ÷ 300OC
5 ÷ 10 MPa N−íc
KhÝ tæng hîp
KhÝ
tuÇn hoμn
KhÝ th¶i th¸p ph©n ly
Metanol th«
xóc t¸c cho c«ng nghÖ ¸p suÊt thÊp
H·ng s¶n xuÊt C¸c cÊu tö Hμm l−îng, %
IFP Cu 25 - 80
Zn 10 - 50
Al 4 - 25
Shell Cu 71
Zn 24
oxit ®Êt hiÕm 5
Haldor Topsoe Cu 37
Zn 15
Cr 48
C«ng nghÖ cña Haldor Topsoe
N−íc
H¬i n−íc H¬i n−íc ¸p suÊt cao
Oxy Ch−ng cÊt
KhÝ tù nhiªn
KhÝ th¶i
N−íc
Nhiªn liÖu
KhÝ tuÇn hoμn Metanol
C«ng nghÖ cña ICI Katalco
KTN Reforming Kh«ng khÝ
B·o hoμ H2O èng khãi
M¸y nÐn
Lo¹i S
B¬m
H¬i n−íc
Condensat
N−íc
Metanol thμnh
N−íc s«i phÈm
ThiÕt bÞ tæng hîp Th¸p ph©n ly Ch−ng cÊt
C«ng nghÖ cña Lurgi
Oxy
KTN N−íc s«i
N−íc tõ qu¸ tr×nh
ch−ng cÊt
Khãi th¶i Ch−ng cÊt
Kh«ng khÝ H¬i n−íc
KhÝ th¶i
H¬i n−íc ch¹y tuabin
M¸y nÐn
Metanol th«
H¬i n−íc ®i s¶n ThiÕt bÞ tæng hîp
xuÊt oxy
C«ng nghÖ tiªn tiÕn cña Metanex
C«ng nghÖ Leading Concept Methanol (LCM)
Tæng hîp metanol tõ khÝ th¶i nhμ m¸y
KhÝ th¶i
kh«ng CO2
CO2 H2
MeOH KTN
MeOH
Nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn KhÝ th¶i
cã CO2 C
nhμ m¸y nhiÖt ®iÖn chuyÓn ho¸ CO2 MeOH lμm nhiªn liÖu
dïng than qu¸ tr×nh Carnol cho ph−¬ng tiÖn giao
th«ng
Qu¸ tr×nh Carnol: CH4 = C + 2H2 T ≥ 800OC
P < 1 MPa
CO2 + 3H2 = CH3OH + H2O T = 260OC P = 5 MPa
