Обоснуйте с позиции термодинамики и кинетики параметры синтеза метанола. (Решение → 25685)

Заказ №38738

Задание 3 Обоснуйте с позиции термодинамики и кинетики параметры синтеза метанола.

Ответ:

Процесс синтеза метанола характеризуется следующими основными реакциями: СО + 2Н2 = СН3ОН + 24.7 ккал (1) СО2 + 3Н2 = СН3ОН + Н2О + 14.9 ккал (2) СО + Н2О = СО2 + Н2 + 9.8 ккал (3) Синтез метанола проводится при температуре (210 - 290)0С и при давлении около 80 кгс/см2 . Степень превращения исходных газов в метанол за один проход через слой катализатора незначительна, т.к. обе реакции (1) и (2) равновесны, поэтому целесообразно проводить синтез по замкнутому циклу, т.е. с повторной циркуляцией газов через катализатор и с промежуточным выводом воды и метанола из газов циркуляции после каждого прохода их через слой катализатора. Объемная скорость циркуляции газа ведет к увеличению съема метанола с единицы объема катализатора. Однако при кратности циркуляции более 5 (отношение объема возвратного газа к объему свежего синтез-газа) выход метанола повышается незначительно. При большой кратности циркуляции значительно ухудшается сепарация метанола и воды из циркулирующего газа, что увеличивает унос метанола с газом и возврат его в реактор синтеза. Вывод метанола из циркулирующего газа по принципу смещения равновесия сдвигает основные реакции вправо, т.е. в сторону получения метанола, поэтому, чем меньше в возвратном газе будет содержаться несконденсированного метанола, тем выше будет производительность катализатора. По этой же причине верхние слои катализатора, куда поступает свежий циркулирующий газ и где наиболее низкая концентрация метанола, обеспечивают более высокий, чем нижние слои, съём метанола с единицы объема катализатора. В результате эксплуатации реактора постепенно теряется активность верхних слоев