5. Условия проведения процесса

Исходя из термодинамики и кинетики процесса, выбирают условия его проведения на соответствующих катализаторах.

Так, в промышленных условиях на цинкхромовых катализаторах про­цесс ведут под давлением 25-70 МПа, при температуре 370-420°, объемной скорости подачи газовой смеси 10000 - 35000^-1 и мольном соотношении Н₂:СО = (1,5-2,5):1.

Обычно, исходный газ содержит 10-15% инертных примесей. В связи с этим требуется непрерывный вывод части рецикла газовой смеси (≈10%) из системы. В этих условиях конверсия СО за один проход составляет 5-20% при выходе метанола 85-87% от стехиометрического. Непревращенный газ воз­вращается в реактор после конденсации метанола и воды. Одновременно с ме­танолом образуется ряд побочных продуктов: диметиловый эфир, высшие спирты и др.

При работе на низкотемпературных медьсодержащих катализаторах давление поддерживается в пределах 3-5 МПа, температура - 230-280°С, объ­емная скорость 8000-12000 ч^-1, мольное соотношение Н₂:СО = (5-7):1.

Обязательным условием успешной работы низкотемпературных ката­лизаторов является присутствие в газовой смеси 4-5%(об.) диоксида углерода. Он необходим для поддержания активности таких катализаторов. Срок службы катализатора при выполнении этого условия достигает 3-4 лет.

5. Принцип наилучшего использования сырья

В настоящее время основная химическая и нефтехимическая промышленности используют, в основном, минеральное сырье, кото­рое делится на рудное, нерудное и горючее (органическое). Рудное сырье представляет собой твердофазную совокупность минералов, содержащую сульфиды или оксиды металлов и пустую породу, их вмещающую. Оно применяется для производства металлов и их со­единений. Нерудное сырье содержит в своем составе соли, песок, глину, асбест и используется или в естественном состоянии, или пе­рерабатывается на соли и минеральные удобрения. Горючие мине­ральные ископаемые представлены нефтью, газом, углем и сланцами и в ХТС используются в качестве источников сырья для производст­ва органических продуктов или в качестве топливно-энергетических ресурсов. Так, при производстве аммиака на 1 т расходуется 1200 м³ природного газа, в том числе 650 м³ - на сжигание, а 550 м³ - на син­тез.

Минеральное сырье относится к практически невозобновляемым ресурсам. В тоже время, используемые в производстве вода и воздух, в соответствии с круговоротом веществ в природе, относятся к числу возобновляемых ресурсов.

Особым видом сырьевых источников для производства химиче­ской продукции являются вторичные материальные ресурсы. Они представляют собой отходы производства и потребления, побочные и промежуточные вещества, образующиеся и не использующиеся в процессе функционирования данной ХТС.

Бурное развитие химической и нефтехимической промышлен­ности сопровождается непрерывным ростом потребления природных ресурсов, что приводит к высоким темпам истощения естественных источников сырья. По оценкам специалистов, запасы многих видов минерального сырья израсходуются в течение нескольких десятков лет. Резко падает качество сырья, уменьшается содержание основно­го компонента, возрастает доля примесей, повышается стоимость до­бычи. Возрастающий дефицит многих видов сырья является одной из важнейших проблем в химической промышленности.

Вторая проблема связана с большими расходными коэффициен­тами по сырью, доля которого в себестоимости химической продук­ции достигает 60%.

И, наконец, неполнота использования сырья приводит к образо­ванию отходов и загрязнению окружающей среды.

Поэтому принцип наилучшего использования сырья включает:

- увеличение степени использования сырья;

- сокращение количества отходов;

- комплексное использование сырья.

Низкая степень использования сырья возникает по следующим причинам: термодинамическим (состояние равновесия обратимых реакций не позволяет проводить до конца основную реакцию); кине­тическим (не достигается теоретически возможная степень превра­щения из-за низких скоростей реакции); обусловленным механизмом процесса (например, наличием побочных взаимодействий и др.). Кроме того, на уровне организации производства к ним присоединяются технологические и конструкционные причины. Отсюда формируются основные приемы для увеличения степени использования сырья, базирующегося на основных химических закономерностях.