Quá trình tổng hợp metanol:
Tổng hợp Metanol từ khí tổng hợp sinh ra một lượng nhiệt rất lớn. Nó tổng hợp theo các phương trình phản ứng sau:
-Các phản ứng chính CO+2H2=> CH3OH + Q (Q=-90,77KJ/mol) (1) CO2 +3H2=> CH3OH + H2O + Q (Q=-49,16KJ) (2) CO2 + H2=> CO + H2 +Q (Q=41,61 KJ/mol) (3) -Các phản ứng phụ: CO+3H2 => CH4 + H2O CO2 + 4H2 => CH4 + 2H2O nCO +(2n+1)H2 => CnH2n+2 +nH2O nCO +2nH2 => CnH2n+1OH +(n-1)H2O 2CO + 4H2 => CH3OCH3 + H2O 2CH3H => CH3OCH3+ H2O CH3OH + H2=> CH4 + H2O
Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình: - Nhiệt độ
Các phản ứng chính (1) và (2) là phản ứng tỏa nhiệt, phản ứng chính (3) là phản ứng thu nhiệt nhưng tổng lại thì quá trình này là tỏa nhiệt. Nên khi nhiệt độ phản ứng tăng thì làm cân bằng chuyển dịch về phía phân ly CH3OH, hiệu suất quá trình giảm.
Tuy nhiên nếu nhiệt độ quá thấp thì xúc tác lại không hoạt tính do đó ta vẫn phải thực hiện phản ứng ở nhiệt độ cao, và thực hiện thay đổi yếu tố khác để làm cân bằng chuyển dịch về phía tổng hợp Metanol. Đối với mỗi loại xúc tác khác nhau thì ta sử dụng ở nhiệt độ khác nhau. Với xúc tác ZnO, Cr2O3 thì nhiệt độ phản ứng khoảng 320 đến 4500C còn đối với xúc tác CuO thì nhiệt độ phản ứng giảm xuống 200 đến 3000C.
-Áp suất:
Theo các phản ứng chính trên thì khi tăng áp suất thì cân bằng chuyển dịch theo chiều tổng hợp Metanol. Tùy thuộc vào nhiệt độ mà người ta chọn áp suất phù hợp. Khoảng thay đổi áp suất từ khoảng 5 đến 20-30MPa.
-Xúc tác:
Tùy theo xúc tác chúng ta sử dụng mà phản ứng ở nhiệt độ, áp suất phù hợp đồng thời cũng ảnh hưởng đến chất lượng của sản phẩm. Như xúc tác ZnO thì phản ứng ở nhiệt độ cao 320-450 độ và áp suất cao 15 MPa. Còn xúc tác CuO thì phản ứng ở khoảng 220 độ và 5MPa, các sản phẩm phụ sinh ra ít, có lợi cho việc tinh chế Metanol.
-Tỷ lệ CO và H2
Khi tỷ lệ CO và H2 thay đổi thì cũng làm cho cân bằng chuyển dịch. Nên ảnh hưởng tới độ chuyển hóa sản phẩm.
Các thiết bị phản ứng để tổng hợp Metanol từ khí tổng hợp:
- Thiết bị phản ứng dạng ống: đây là thiết bị thông dụng nhất còn gọi là thiết bị đẳng nhiệt. Điển hình cho loại thiết bị này là của hãng Lurgi với năng suất 1200-1500 tấn/ngày.
- Thiết bị phản ứng đẳng áp: hiện nay người ta sử dụng thiết bị phản ứng đẳng áp nhiều hơn thiết bị phản ứng đẳng nhiệt. Điển hình cho công nghệ loại này là của hãng ICI năng suất 3000 tấn/ngày.
- Thiết bị phản ứng hệ 3 pha: phương pháp này mới xuất hiện gần đây, quá trình tổng hợp trong pha lỏng của hydrocacbon, tạo ra một hệ huyền phù. Nhưng do vấn đề bản quyền công nghê, chất hydrocacbon được sử dụng vẫn chưa được công bố rộng rãi.