2) Термоокислительный и плазмохимический пиролиз - расщепление газообразных или жидких углеводородов уг­леводородного сырья, поставляемого нефте- и газодобывающей и перерабатывающей промышленностью:

2СН₄ ↔ СН≡СН + 3Н₂

2С_nН_2n+2 ↔ 2nСН≡СН + (n+2)H₂

Ме­тан более широко используется в промышленной практике как более доступное и дешевое сырье.

В последние годы был разработан плазмохимический процесс совместного про­изводства ацетилена, этилена и технического водорода из природ­ного газа с использованием низкотемпературной плазмы. При этом природный газ практически полностью превращается в С₂Н₂ и Н₂. Сырьем в этом случае могут служить также нефть и ее фракции (керосин, мазут и др.).

Плазмохимическая установка обычно включает плазмотрон, в котором генерируется плазма, реактор, закалочное устройство и аппаратуру для разделения реакционной смеси.

13.8.3 Производство спиртов

13.8.3.1 Производство метанола

Метанол - бесцветная жидкость с запахом этилового спирта и температурой кипения 65 °С, смешивается с водой в любых соот­ношениях. Метанол ядовит. Его употребление даже в небольших количествах приводит к слепоте и смерти.

Раньше метанол получали, нагревая без доступа воздуха дре­весные стружки (сухая перегонка), отсюда и его название - дре­весный спирт.

Получение метанола из синтез-газа представляет собой крупнотоннажный процесс, протекающий по следующей реакционной схеме:

CO + 2Н₂ ↔ СН₃ОН

Целевую реакцию сопровождает ряд обратимых, параллельных и вторичных процессов, в ходе которых образуются побочные про­дукты:

Синтез метанола относится к классу сложных, обрати­мых, экзотермических, газофазных реакций с неблагоприятным положением равновесия. Поэтому при выборе оптимальных ус­ловий ее проведения, кроме увеличения скорости и смещения равновесия в сторону образования целевого продукта, особое внимание уделяют повышению селективности катализатора. Применяют цинкмедный катализатор с низкой температурой зажигания. Этот катализатор проявляет высокую активность уже при 240-270 °С, что позволяет существенно снизить давление, но требует более тонкой очистки исходных продуктов. Тем не менее, кон­версия сырья за один проход через реактор очень мала. Поэтому промышленный процесс синтеза метанола организован по циркуляционной схеме с большим объемом рецикла не превращенного сырья.

Технологическая схема производства метанола включает три подсистемы (рисунок 44):

- получение синтез-газа,

- синтез метанола,

- очистку технического продукта от примесей.

Рисунок 44 - Технологическая схема производства метанола

В промышленной практике используют два основных вариан­та организации процесса:

- синтез под высоким давлением,

- синтез под низким давлением.

Технологические схемы различаются типом катализатора, ра­бочими параметрами и аппаратурным оформлением.

В схеме с высоким давлением (20-35 МПа, 370-420 °С) при­меняется цинкхромовый катализатор ZnO •ZnCrO₄ •Н₂O, а в ка­честве основного реактора - колонна синтеза с совмещенной на­садкой. Колонна синтеза метанола и установка в целом сходны с агрегатом синтеза аммиака при среднем давлении. Оптимальные условия получения этих продуктов также достаточно близки, общей является и сырьевая база. Поэтому оба производства часто комбинировали и, в зависимости от спроса на тот или иной про­дукт, ориентировали на выпуск метанола или аммиака.

Синтез метанола при низком давлении более экономичен и прост. Здесь применяют цинкмедный катализатор (смесь оксидов меди, цинка с А1₂O₃ или SiO₂), и процесс проводят в емкостном или трубчатом реакторах. Цинкмедный катализатор по сравне­нию с цинкхромовым более чувствителен к изменениям темпера­туры, а при незначительном перегреве теряет свою активность из-за нарушения пористой структуры и уменьшения поверхности и числа активных центров. Поэтому при конструировании и экс­плуатации контактных аппаратов, работающих при низком дав­лении, основное внимание уделяют организации интенсивного теплоотвода из реакционной зоны.

Недавно разработан еще один перспективный способ получе­ния метанола - синтез в трехфазной системе. Основная стадия осуществляется при пропускании синтез-газа через суспензию твердого катализатора в жидком углеводороде. Это позволяет достигнуть значительно более высоких степеней конверсии (35 % вместо 15), что значительно уменьшает объем циркулирующего газа и энергетические затраты.

Области применения метанола постоянно расширяются, растет чисто синтезов, в которых метанол используется в качестве полу­продукта: получение формалина, карбамидных смол, уксусной кислоты, синтетического каучука, химических средств защиты растений, поливинилового спирта и ацеталей, антифризов, моторных топлив, кормового белка и пр. Метанол используется также в качестве метилирующего агента в производстве таких важных продуктов, как диметилтерефталат, метионин, метилметакрилат, ряда пестицидов. Кроме того, метанол служит селективным рас­творителем и азеотропным агентом в некоторых процессах неф­тепереработки, а также используется как добавка к автобензинам. На его основе разработан ряд процессов производства синтетического топлива. Кроме того, метанол используется как раство­ритель красок, покрытий. Метанол пользуется повышенным спросом, по­этому объем его производства возрастает. Основные синтезы на основе метанола показаны на рисунке 45.

Рисунок 45 - Основные синтезы на основе метанола