4. Производство метанола

Производство метанола во многом похоже на производство аммиака.

В качестве исходного сырья используют водяной пар и природный газ. Проводят конверсию метана и получают смесь угарного газа с водородом (синтез-газ):

 

$\mathit{CO}+{2H}_2\stackrel{\mathit{кат}.}{\rightleftarrows }{\mathit{CH}}_3\mathit{OH}+Q$ — обратимая, экзотермическая, каталитическая, протекает между газами с уменьшением объёма.

 

Для ускорения реакции нужно использовать катализатор, повышать температуру и давление, а также увеличивать концентрацию исходных веществ. Для сдвига равновесия нужно снижать температуру и увеличивать давление, отводить метанол.

 

Исходя из этого, для проведения реакции необходимы следующие условия:

1. Синтез-газ очищают и сжимают в турбокомпрессоре до необходимого давления, смешивают с циркуляционным газом и подают в колонну синтеза.

 

2. Синтез-газ проходит через теплообменник колонны синтеза и подогревается за счёт теплоты продуктов реакции. В теплообменнике используется принцип противотока.

 

Нагретая смесь поступает на катализатор. Происходит гетерогенный катализ. Скорость реакции зависит от поверхности катализатора, поэтому он используется в виде гранул.

 

Равновесный выход метанола составляет около \(20\) \(\%\). После прохождения через катализатор образовавшаяся смесь угарного газа, водорода и метанола с высокой температурой проходит сквозь теплообменник, где отдаёт часть тепла.  

 

3. Частично охлаждённая смесь из колонны синтеза поступает в холодильник и охлаждается противотоком воды.

 

4. Метанол становится жидким, его отделяют в сепараторе.

 

5. Непрореагировавшая смесь угарного газа и водорода из сепаратора попадает в циркуляционный компрессор, сжимается до нужного давления и опять поступает в колонну синтеза. Используется принцип циркуляции, что позволяет увеличить выход метанола до \(85\)–\(90\) \(\%\) от теоретически возможного.