甲醇生产过程安全措施分析

时间:2015-09-13 来源:网络 作者:佚名 收藏到我的收藏夹
简介:甲醇,分子式是CH3OH,相对分子质量32.04。常温常压下,纯甲醇是无色透明、易挥发、可燃、略带醇香的有毒液体。甲醇蒸汽能和空气形成爆炸性混合物。燃烧时无烟,火焰呈蓝色,在较强阳光下不易被

甲醇,分子式是CH3OH,相对分子质量32.04。常温常压下,纯甲醇是无色透明、易挥发、可燃、略带醇香的有毒液体。甲醇蒸汽能和空气形成爆炸性混合物。燃烧时无烟,火焰呈蓝色,在较强阳光下不易被肉眼发现。甲醇能和水及常用有机溶剂(乙醇、乙醚、丙酮、苯等)以任意比相溶,但不能和脂肪烃类化合物互溶。甲醇是有机物醇类中最简单的一元醇。甲醇绝大多数是以酯或醚的形式存在于自然界中,只有某些树叶或果实中含有少量的游离甲醇。
 甲醇的化学性质如下:
 甲醇分子中含有 -氢原子和羟基基团,化学性质较活泼,能与许多化合物进行反应,生成有工业应用价值的化工产品。甲醇的主要化学反应有:氧化反应、脱氢反应、裂解反应、置换反应、脱水反应、羰基化反应、氨化反应、酯化反应、缩合反应、氯化反应等。
 ⑴氧化反应 CH3OH+1/2O2→HCHO+H2O 在一定条件下,甲醇不完全氧化成甲醛和水,这是工业上制取甲醛的主要反应之一。以下反应是甲醛工业生产中需要通过控制工艺条件加以抑制的反应。甲醛进一步氧化会生成甲酸:
 HCHO+1/2O2→HCOOH 甲醇部分氧化:CH3OH+1/2O2→2H2+CO2 甲醇完全燃烧氧化,放出大量的热:CH3OH+O2→CO2+H2O
 ⑵脱氢反应 在金属催化剂存在下,甲醇气相脱氢生成甲醛,这也是工业上制取甲醛的基本反应之一。CH3OH→HCHO+H2
 在铜系催化剂存在下和一定温度下,两分子甲醇脱氢可生成甲酸甲酯,由此,可进一步制得甲酸、甲酰胺和二甲基甲酰胺等。2CH3OH→HCOOCH3+2H2
 ⑶裂解反应 在铜催化剂存在下,甲醇能裂解呈一氧化碳和氢:
 CH3OH→CO+H2 若裂解过程中有水蒸气存在,则发生水蒸气转化反应:
 CO+H2O→H2+CO2 另外,甲醇与水蒸气也可以发生如下的反应:
 CH3OH+H2O→3H2+CO2
 ⑷置换反应 甲醇能与活泼金属发生反应,生成甲氧基金属化合物,典型的反应有:2CH3OH+2Na→2CH3ONa+H2
 ⑸脱水反应 甲醇在Al2O3或氟石、分子筛催化剂作用下,分子间脱水生成二甲醚:2CH3OH→(CH3)2O+H2O
 ⑹羰基化反应 甲醇和光气发生反应生成氯甲酸甲酯,进一步反应生成碳酸二甲酯: CH3OH+COCl2→CH3OCOCl+HCl
 CH3OCOCl+CH3OH→(CH3O)2CO+HCl 在压力65MPa,温度250摄氏度下,以碘化钴作催化剂;或在压力3MPa,温度160摄氏度条件下,以碘化铑作催化剂,甲醇和CO能发生羰基化反应生成醋酸或醋酸酐:
 CH3OH+CO→CH3COOH CH3OH+CO→(CH3CO)2O+H2O
 在压力3MPa,温度130摄氏度下,以氯化亚铜作催化剂,甲醇和一氧化碳、氧气发生氧化羰基化反应生成碳酸二甲酯:2CH3OH+CO+1/2O2→(CH3O)2CO+H2O
 在碱催化剂作用下,甲醇和二氧化碳发生羰基化反应生成碳酸二甲酯:
 2CH3OH+CO2→(CH3O)2CO
 在压力5~6MPa,温度80~100摄氏度下,以甲醇钠为催化剂,甲醇和一氧化碳发生羰基化反应可生成甲酸甲酯:CH3OH+CO→HCOOCH3
 ⑺氨化反应 在压力5~20MPa,温度370~420摄氏度下,以活性氧化铝或分子筛作催化剂,甲醇和氨发生反应生成一甲胺、二甲胺、三甲胺的混合物,经精馏分离可得到一甲胺、二甲胺、三甲胺产品。
 CH3OH+NH3→CH3NH2+H2O 2CH3OH+NH3→(CH3)2NH+2H2O
 3CH3OH+NH3→(CH3)3N+3H2O
 ⑻酯化反应 甲醇可与多种无机酸和有机酸发生酯化反应,甲醇和硫酸发生酯化反应生成硫酸氢甲酯,硫酸氢甲酯经加热减压蒸馏生成重要的甲基化试剂硫酸二甲酯:CH3OH+H2SO4→CH3OSO2OH+H2O CH3OSO2OH→CH3OSO3OCH3+H2SO4
 甲醇和硝酸作用生成硝酸甲酯:CH3OH+HNO3→CH3NO3+H2O
 甲醇和甲酸反应生成甲酸甲酯:CH3OH+HCOOH→HCOOCH3+H2O
 ⑼缩合反应 甲醇能与醛类发生缩合反应,生成甲缩醛或醚,例如:
 2CH3OH+HCHO→CH3OCH2OCH3+H2O CH3OH+(CH3)3CHO→(CH3)3COCH3[MTBE]+H2O
 ⑽氯化反应 甲醇和氯化氢在ZnO/ZrO催化剂作用下发生氯化反应生成一氯甲烷:CH3OH+HCl→CH3Cl+H2O
 一氯甲烷和氯化氢在CuCl2/ZrO2催化剂作用下进一步发生氧氯化反应生成二氯甲烷和三氯甲烷:CH3OH+HCl+1/2O2→CH2Cl2+H2O
 CH3Cl2+HCl+1/2O2→CHCl3+H2O
 ⑾烷基化反应 甲醇作为烷基化试剂的研究开发,是甲醇化学的一个新领域,包括碳烷基化、氮烷基化、氧烷基化、硫烷基化等,如
 甲醇与甲苯侧链烷基化生成乙苯可进一步脱氢生成苯乙烯:
 CH3OH+PhCH3→PhCH2CH3+H2O
 甲醇与甲苯在择行催化剂合成二甲苯:CH3OH+PhCH3→Ph(CH3)2+H2O
 甲醇与苯酚在磷酸盐催化剂作用下生成2,6-二甲基苯酚:
 2CH2OH+PhOH→(CH3)2PhOh+2H2O
 甲醇与苯胺反应生成N-甲基苯胺,N,N-二甲基苯胺:
 CH3OH+PhNH2→PhNHCH3+H2O CH3OH+PhNH2→PhN(CH3)2+H2O
 ⑿其他反应 甲醇和异丁烯在酸性离子交换树脂的催化作用下生成甲基叔丁基醚(MTBE);甲醇和二氧化硫在 -Al2O3的催化作用下生成二甲基硫醚,进一步氧化成二甲基亚砜;甲醇在0.1~0.5MPa,350~500摄氏度条件下,在硅铝磷酸盐分子筛(SAPO-34)催化剂作用下生成低碳烯烃;甲醇在750摄氏度,在Ag/ASM-5催化剂作用下生成芳烃;甲醇在240~300摄氏度下,在0.1~1.8MPa下和乙醇在Cu/Zn/Al/Zr催化剂作用下生成乙酸乙酯;甲醇在220摄氏度,22MPa下,在钴催化剂作用下发生同系化反应生成乙醇;
 甲醇是基本的有机化工原料和溶剂,又是化工产品。它在基本有机化工中的用途仅次于乙烯、丙烯和苯等。甲醇在化工生产中具有分厂重要的地位和极其广泛的用途,主要用于生产甲醛、醋酸、甲基叔丁基醚(MTBE)、二甲醚(DME)等多种有机化工产品;其次是作为原料和溶剂生产合成材料、农药医药、燃料和油漆等,是农药(西维因、呋喃丹、杀虫剂、杀螨剂)、医药(硫酸二甲酯、甲醇钠、合霉素)的原料;甲醇还可用于生产对苯二甲酸二甲酯(DMT)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、卤代物(氯甲烷)及甲胺类产品等。
 甲醇的辛烷值很高,又可作汽油的添加剂,是一种性能优良的能源和车用燃料;甲醇是直接合成乙酸的原料;有甲醇为原料还可生产二甲醚(DME)、烯烃(MTO、MTP)、汽油(MTG)等产品。二甲醚可用作民用燃料及柴油的替代原料,烯烃(乙烯和丙烯)既是基本有机化工原料,也可以作为化工生产的原料。
 目前,甲醇已成为最重要的、应用十分广泛的大宗基本有机化工原料之一,目前甲醇的深加工产品已达120多种,广泛应用于化工、轻工、交通运输、医药、纺织等行业。
 气相法一氧化碳加氢合成甲醇是目前工业化合成甲醇的主要工艺。目前世界上典型的气相法合成甲醇工艺主要有英国的ICI工艺、德国Lurgi工艺和日本的三菱瓦斯工艺,我国甲醇生产原料主要是以煤为主,煤气化制甲醇、天然气制甲醇、焦炉气制甲醇以及城市煤气联产甲醇、合成氨联产甲醇等各种工艺并存。甲醇合成反应是一个可逆的强放热反应过程,甲醇合成反应的两个基本化学反应式如下:
 CO+2H2=CH3OH+96,90kJ/mol
 CO2+3H2=CH3OH+H2O+49.53kJ/mol
 在工业生产中,甲醇气相法合成工艺的典型流程一般由原料其制造、原料气净化、甲醇合成、粗甲醇精馏等工序构成,甲醇合成气主要指CO、CO2、H2及少量的N2和CH4。当代甲醇合成工艺技术主要分三种:高压法(30.0MPa以上)、中压法(15.0MPa)、低压法(5.0~10.0MPa)。甲醇的合成是在高温、高压、催化剂存在下进行的,是典型的复合气-固相催化反应过程。随着甲醇合成催化剂技术的不断发展,目前总的趋势是由高压向低、中压发展。
 高压法
 高压工艺流程一般指的是使用锌铬催化剂,在300-400℃,30MPa高温高压下合成甲醇的过程.自从1923年第一次用这种方法合成甲醇成功后,差不多有50年的时间,世界上合成甲醇生产都沿用这种方法,仅在设计上有某些细节不同,例如甲醇合成塔内移热的方法有冷管型连续换热式和冷激型多段换热式两大类,反应气体流动的方式有轴向和径向或者二者兼有的混合型式,有副产蒸汽和不副产蒸汽的流程等.近几年来,我国开发了25-27MPa压力下在铜基催化剂上合成甲醇的技术,出口气体中甲醇含量4%左右,反应温度230-290℃。
 中压法
 中压法是在低压法研究基础上进一步发展起来的,由于低压法操作压力低,导致设备体积相当庞大,不利于甲醇生产的大型化.因此发展了压力为10MPa左右的甲醇合成中压法。它能更有效地降低建厂费用和甲醇生产成本。例如ICI公司研究成功了51-2型铜基催化剂,其化学组成和活性与低压合成催化剂51-1型差不多,只是催化剂的晶体结构不相同,制造成本比51-1型高贵。由于这种催化剂在较高压力下也能维持较长的寿命,从而使ICI公司有可能将原有的5MPa的合成压力提高到l0MPa,所用合成塔与低压法相同也是四段冷激式,其流程和设备与低压法类似。
 低压法
 ICl低压甲醇法为英国ICl公司在1966年研究成功的甲醇生产方法,从而打破了甲醇合成的高压法的垄断,这是甲醇生产工艺上的一次重大变革,它采用51-1型铜基催化剂,合成压力5MPa。ICl法所用的合成塔为热壁多段冷激式,结构简单,每段催化剂层上部装有菱形冷激气分配器,使冷激气均匀地进入催化剂层,用以调节塔内温度。ICI法首先将H2、CO、CO2、以及少量CH4组成的合成气经过变换反应以调节CO/CO2的比例。然后利用离心压缩机升压到5MPa,送入温度为270℃的冷激式反应器,反应后的气体经冷却分离出甲醇, 1/5 12345下一页尾页

上一篇:催化剂分厂事故应急措施
下一篇:浅谈HAZOP分析法在化工工艺安全管理中的作用
评论功能暂停使用! 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表
Powered by www.pv265.com   © 2011-2014