کمک لطفا

[reg 56]

سلام دوستان

پروژه ای میخواستم در مورد متانول سازی در صنعت

هم اکنون نیازمند یاری شما عزیزان هستم:w821:

[masi eng 47,044]

[h=1]تاريخچه:[/h] مصريان باستان جهت موميايي كردن ازمخلوطي استفاده مي كردند كه شامل متانول نيزبود،كه آنرا از پيروليز چوب به دست آورده بودند با اين وجود متانول خالص براي اولين بار توسط رابرت بويل در 1661 جدا سازي شد، كه او آنرا Spirit of box ناميد. زيرا در تهيه آن از چوب صندوق استفاده كرده بود كه بعداً به Piroxilic Spirit معروف شد. در سال 1834 ، شيميدانان فرانسوي آقايانJean -Baptiste وEugene Peligot عناصر تشكيل دهندة آنرا شناسايي كردند، آنها همچنين لغت methylene را به شيمي آلي وارد كردند كه واژه methu به معناي شراب واژه hyle به معناي چوب بود، سپس در سال 1840 واژه methyl از آن مشتق شد و جهت توصيف Methyl Alcohol استفاده شد. اين نام در سال 1892 به وسيله كنفرانس بين المللي نامگذاري مواد شيميايي بهMethanol كوتاه شد. در سال 1923،دانشمند آلمانيMattias Pier كه براي شركتBASF كارمي كرد، طرحي را جهت توليد متانول از گاز سنتز (مخلوطي از اكسيدهاي كربن و هيدروژن كه از زغال به دست مي آمد و در سنتز آمونياك نيز كاربرد دارد ) ارائه كرد. كه در آن از كاتاليست روي- كرم استفاده مي شد و شرايط سختي از نظر فشاري (1000 الي300 اتمسفر) و دما (بالاي ) داشت. توليد مدرن متانول هم اكنون توسط كاتاليست هايي که امكان استفاده از شرايط دمايي كمتر را دارند، ممكن است. متانول ( متيل الكل ) به فرمول يك مايع شفاف سفيد رنگ شبيه آب است كه در دماي معمولي بوي ملايم دارد . از زمان كشف آن در اواخر قرن هفدهم تاكنون مصرف آن رشد رو به فزوني داشته به طوري كه اكنون با توليد سالانة‌ 12 میلیون تن متريك رتبه 21 را در بين محصولات شيميايي صنعتي داراست متانول گاهاً با عنوان الكل چوب يا ( برخي مواقع Wood Spirite ) نيز خوانده مي شود كه دليل آن به تقريبا يك قرن توليد تجاري آن از خرده چوب بر مي گردد به هر حال متانولي كه از چوب تهيه شده باشد مواد آلوده كنندة‌ بيشتري ( مانند استيلن ،‌ اسيد استيك ، الكل اليل ) دارد تا الكلهاي صنعتي امروزي . براي سالهاي متوالي مصرف كننده اصلي متانول توليدي، فرمالدئيد با مصرف تقريبا نيمي از متانول توليد شده بود ولي در آينده از اهميت آن كاسته مي شود زيرا مصارف جديدي از جمله توليد اسيد استيك و MTBE (كه جهت بهبود عدد اكتان بنزين به كار مي رود ) در حال افزايش است. از طرفي استفاده از متانول به عنوان سوخت در شرايط ويژه قابل توجه خواهد بود .

خصوصيات فيزيكي متانول (Physical properties)

فشار بخار متانول از 15^oC تا 64.5^oC با معادله زير داده مي شود .

Ln(p)=15.76 - 2.846*10³ * T ^-1 - 3743*10^5*T ^-2 + 2189*10 ^-7*T ^-3

كه درآن فشاربرحسب kpa ( معادل 7.5mmHg) ودما برحسب درجه كلوين است.

واكنشهاي شيميايي:

متانول معمولا در واكنشهايي شركت مي كند كه از نظر شيميايي در دسته واكنشهاي الكلي قرار مي گيرند از مواردي كه از نظر صنعتي اهميت ويژه اي دارد هيدروژن زدايي و هيدروژن زدايي اكسايشي متانول و تبديل به فرم آلدئيد برروي كاتاليست نقره يا موليبدن – آهن و همچنين تبديل متانول به اسيد استيك بر روي كاتاليست كبالت يا روبيديوم است. از طرفي دي متيل اتر(DME) از حذف آب متانول توسط كاتاليست اسيدي قابل توليد است. واكنش ايزوبوتيلن با متانول كه توسط كاتاليزور اسيدي انجام مي شود و منجر به توليد متيل ترشيو بوتيل اتر مي شود ( كه يك افزاينده مهم عدد اكتان بنزين است ) كاربرد فزاينده گي دارد. توليد متيل استرها با كاتاليزور اسيدي از اسيدهاي كربوكسيليك و متانول انجام مي شود كه در آن جهت كامل كردن واكنش از استخراجي آزئوتروپي آب استفاده مي شود . متيل هيدروژن سولفات،‌ متيل نيترات و متيل هاليدها از واكنش متانول با اسيدهاي غير آلي مربوطه توليد مي شوند. مونو- ،‌ دي– و تري- متيل آمين از واكنش مستقيم آمونياك با متانول به دست مي آيند .

توليد صنعتي و فرآيند آن:

اولين و قديمي ترين روش توليد عمده متانول تقطير تخريبي چوب بود كه از اواسط قرن نوزدهم تا اوايل قرن بيستم به صورت عملي انجام مي شد و هم اكنون در ايالات متحده ديگر انجام نمي شود. اين روش توليد با توسعه فرآيند سنتز متانول از هيدروژن و اكسيدهاي كربن،‌ در دهه 1920 كنار گذاشته شد. متانول همچنين به عنوان يكي از محصولات اكسيداسيون غير كاتاليستي هيدروكربنها توليد مي شد. تجربه اي كه از سال 1973 كنار گذاشته شد. متانول را همچنين مي توان به عنوان يك محصول فرعي فرآيند Fisher-Tropsch به دست آورد توليد مدرن متانول در مقياس صنعتي منحصراً بر پايه سنتز آن از مخلوط پر فشار هيدروژن ،‌ دي اكسيد كربن و منوكسيد كربن در حضور كاتاليست فلزي هتروژني است. توليد مدرن در مقياس صنعتی متانول امروزه منحصرا از مخلوط پر فشار گازهای هيدروژن و اکسيدهای کربن بر روی کاتاليست فلزی است. فشار گاز سنتز به اكتيويته كاتاليست مورد استفاده ،‌ بستگي دارد. طبق توافق حاصل شده،‌ تكنولوژي هاي توليد متانول به صورت زير دسته بندي شده اند:

الف-فرآيندهاي فشار پائين (5-10 Mpa) ،‌

-فرآيندهاي با فشار مياني (10-25 Mpa) و

-فرآيندهاي فشار بالا (25-35 Mpa).

(توجه: هر مگا پاسکال 100 متر آب است).

در سال 1923 شركت BASF درآلمان اولين سنتزتجاري متانول را آغازكرد. در اين فرآيند از سيستم كاتاليستي اكسيد روي–اكسيد كرم بهره گرفته شده بود. كه اين واقعه را آغاز تكنولوژي توليد فشار بالا مي توان برشمرد . در سال1927 در يك تلاش جداگانه توليد فشار بالاي متانول در واحدهاي متعلق به شركت هاي Dupont و Commercial Sovents ‎آغاز شد. در سال 1965 يك واحد مدرن توليد متانول با ظرفيتي در حدود 225-450TPD ،‌ در فشار 35Mpa به طور خالص 1300m³ گاز طبيعي به ازای توليد يك تن متانول مصرف مي كرد كه براي فشارهاي بالاتر از 21Mpa از كمپرسورهاي پيستوني استفاده مي شد . در اواخر دهه 1960 تكنولوژي توليد فشار مياني و فشار پائين متانول با استفاده از كاتاليست با دوام و اكتيو مس – اكسيد روي به صورت عملي مورد بهره برداري قرار گرفت .

شركت ICI Ltd. در انگلستان ،‌ سنتز فشار پائين متانول را در اواخر سال 1966 آغاز كرد كه در آن سال يك واحد توليدي با ظرفيت 400t/d در فشار 5Mpa فقط از كمپرسورهاي سانتريفوژ استفاده مي كرد. در سال 1971 شركت Lurgi به صورت آزمايشي يك واحد توليــــدي فشار پائين با ظرفيت 11t/d كه از كاتاليست مس استفاده مي كرد ،‌ احداث نمود. مزيت هاي تكنولوژي هاي فشار پائين در كاهش توان مصرفي جهت افزايش فشار،‌ عمر طولاني تر كاتاليست ها و ظرفيت توليد بيشتر بود كه در كنار آن مي توان به ظرفيت single–train بيشتر و اطمينان از عملكرد اشاره كرد ،‌ كه با فشار بالا در تناقض هستند. از سال 1970 به بعد علي رغم برخي استثناء‌ها هرگونه توسعه واحدهاي توليد متانول با استفاده تكنولوژي فشار پائين يا مياني بوده است. درسال 1980 ،‌ 55% توليد متانول در ايالات متحده با استفاده از سنتز فشار پائين بوده و ازآن به بعدواحدهاي فشار بالا با تكنولوژي فشار پائين اصطلاحاً “revamp” شده اند، يا اينكه به كل تعطيل شدند. يك واحد معمول توليد فشار پائين – مياني در سال 1980 با ظرفيت 1000-2000t/d در فشاري در حدود 8-10Mpa عمل مي كند و در يك فرآيند single – train فقط از كمپرسورهاي سانتريفيوژ بهره مي برد و جهت توليد 1 تن متانول890m³ گاز طبيعي مصرف مي كند. تنها نوآوري جديدي كه در افق ديده مي شود ، فرآيند سه فازي شركت Chem System است. يك مايع بي اثر جهت سيال سازي كاتاليست و خارج كردن حرارت از سيستم به كار گرفته شده است. ادعا شده است كه درصد تبديل بدون “recycle” اين فرآيند ازدرصد تبديل فرآيند دو فازي معمولي بالاتر است. امروزه سه نوع فرآيند به طور عمده در جهان جهت توليد متانول مورد استفاده قرار مي گيرند که عبارتند از:

ICI

Lurgi

Mitsubishi

نمودار فرایندهای مورد استفاده در دنیا عبارتند از:

که تفاوت اصلي آنها در طراحي رآکتور و نحوه خارج کردن حرارت از آن است که در شکل زير مشاهده مي شود : رآکتور طراحي ICI از تعدادي بسترهاي کاتاليست ثابت آدياباتيک تشکيل شده واز گاز سرد خوراک جهت خنک کردن واکنشگرهاي بين بسترها استفاده مي شود .اين باعث ايجاد جهش هايي در پروفيل دماي رآکتور مي شود که در شکل ديده مي شود .رآکتورهاي طراحي شرکت هاي Lurgi و Mitsubishi پروفيل دماي افقي تري دارند که تقريبا رآکتور را Isothermal مي توان فرض کرد که اين در اثر توليد مقدار قابل توجهي بخار فشار بالا خواهد بود .غيرفعال شدن کاتاليست در رآکتورهاي همدما کندتر خواهد بود.