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甲醇合成的基础知识 化学世界 ??2009-04-05 20:41 ??阅读45???评论0 ? 字号： 大大? 中中? 小小 甲醇合成的基础知识 一、合成甲醇的化学反应： ? ? ? ? 主反应： ? ? ? ? CO+2H2=CH3OH+102.5kJ/mol ? ? ? ? CO2+3H2=CH3OH+H2O+Q kJ/mol ? ? ? ? 副反应： ? ? ? ? 2 CO+4H2=CH3OCH3+H2O+200.2 kJ/mol ? ? ? ? CO+3H2=CH4+H2O+115.6 kJ/mol ? ? ? ? 4CO+8H2=C4H9OH +3H2O+49.62 kJ/mol ? ? ? ? CO+H2=CO+H2O－42.9 kJ/mol ? ? ? ? nCO+2nH2=（CH2）n+nH2O+Q kJ/mol ? ? ? ? 二、一氧化碳与氢气合成甲醇反应热的计算： ? ? ? ? 一氧化碳与氢气合成甲醇是一个放热反应，在25时，反应热为90.8 kJ/mol。 ? ? ? ? 反应热QT（kJ/mol）与温度的关系式为： ? ? ? ? QT=－74893.6－64.77T+47.78×10－3T2－112.926×10－3T3 ? ? ? ? 式中T为绝对温度（K） ? ? ? ? 不同温度下甲醇合成反应热见下表 反应温度（）? ? ? ? 反应热（kJ/mol）? ? ? ? 反应温度（）? ? ? ? 反应热（kJ/mol）? ? ? ? ? ? ? ? 100 ? ? ? ? 200 ? ? ? ? 250? ? ? ? ? ? ? ? 93303.2 ? ? ? ? 97068.8 ? ? ? ? 97926.52? ? ? ? ? ? ? ? 300 ? ? ? ? 350? ? ? ? ? ? ? ? 99370.0 ? ? ? ? 102298.8? ? ? ? ? ? ? ? 三、合成甲醇的平衡常数： ? ? ? ? 一氧化碳和氢气合成甲醇是一个气相可逆反应，压力对反应起着重要作用，用气体分压表示的平衡常数可用下面公式表示： ? ? ? ? kp=p CH3OH /p CO· p H22 ? ? ? ? 式中kp——甲醇的平衡常数 ? ? ? ? p CH3OH 、p CO、 p H2——分别表示甲醇、一氧化碳、氢气的平衡分压。 ? ? ? ? 反应温度也是影响平衡的一个重要因素，下面公式用温度来表示合成甲醇的平衡常数： ? ? ? ? lgKa=3921/T－7.9711lg T+0.002499 T－2.953×10－7T2+10.20 ? ? ? ? 式中Ka——用温度表示的平衡常数； ? ? ? ? T——反应温度，K。 ? ? ? ? 用公式计算的反应平衡常数见下表 ? ? ? ? 反应温度（）? ? ? ? ? ? ? ? 平衡常数（Ka）? ? ? ? ? ? ? ? 反应温度（）? ? ? ? ? ? ? ? 平衡常数（Ka）? ? ? ? ? ? ? ? 0 ? ? ? ? 100 ? ? ? ? 200? ? ? ? ? ? ? ? 667.30 ? ? ? ? 12.92 ? ? ? ? 1.909×10－2? ? ? ? ? ? ? ? 300 ? ? ? ? 400? ? ? ? ? ? ? ? 2.42×10－4 ? ? ? ? 1.079×10－5? ? ? ? ? ? ? ? 由表可知，平衡常数随着温度的上升而很快减小。 ? ? ? ? 四、温度对甲醇合成反应的影响： ? ? ? ? 甲醇的合成反应是一个可逆放热反应。从化学平衡考虑，随着温度的提高，甲醇平衡常数数值将为降低。但从反应速度的观点来看，提高反应温度，反应速度加快。因而，存在一个最佳温度范围。对不同的催化剂，使用温度范围是不同的。C307型合成甲醇催化剂的操作温度：190～300 ，而最佳温度：210～260 。 ? ? ? ? 实际生产中，为保证催化剂有较长的使用寿命和尽量减少副反应，应在确保甲醇产量的前提下，根据催化剂的性能，尽可能在较低温度下操作，（在催化剂使用初期，反应温度宜维持较低的数值，随着使用时间增长，逐步提高反应温度）。另外，甲醇合成反应温度越高，则副反应增多，生成的粗甲醇中有机杂质等组分的含量也增多，给后期粗甲醇的精馏加工带来困难。 ? ? ? ? 五、压力对甲醇合成反应的影响： ? ? ? ? 甲醇的合成反应是一个体积收缩的反应，增加压力，反应向生成甲醇的方向移动；从动力学考虑，增加压力，提高了反应物分压，加快了反应的进行；另外，提高压力也对抑制副反应，提高甲醇质量有利。所以，提高压力对反应是有利的。但是，压力也不宜过高，否则，不仅增加动力消耗，而且对设备和材