Transcript Nappali MSC szakirány_01

Petrolkémia
Gresits Iván
[email protected]
Petrolkémia kőolaj komponensek feldolgozásával foglalkozó iparág.
Nyersanyagai: különböző földgázok, finomítói gázok, benzinpárlatok, gázolajok és kőolaj
maradványok. Kisebb részét kivonják, elválasztják a kőolajból, nagyobb részüket kémiai reakcióval
átalakítják.
Száraz gáz: csak olyan komponenst tartalmaz, ami légköri nyomáson és hőmérsékleten
gázhalmazállapotú.
Nedves gáz: pentánnál nagyobb szénatom számú komponenst is tartalmaz.
AdBlue 32,5 % karbamid oldat. Fp. -11 oC
3 utas katalizátor
A háromutas katalizátor működési elve
Lambda szonda
CNG
Összetétele:
,Oktánszáma:
90-95 % metán
1-2% etán
1-2% propán
1-2 % bután
0,1-0,5 % víz
0,1-0,5 % nitrogén
0,1-0,5 % széndioxid
120
LPG
Összetétele: propán és a bután kb 40%60%
oktánszáma.: 95 - 100
Oktánszám
RON avagy kiséleti oktánszám: 600/perc 52 °C
levegő
MON avagy motor oktánszám: 900/perc,
előgyujtás váltorik és levegő 150 °C
MON kisebb mint a RON
Molekulaszita
Oktánszám növelés
Oktánszám növelés
Alkilálás
+ CH3OH
H+
+
O
MT BE
H+
alkilát benzin
MTBE oktánszám javító és égésfokozó
Alkilát benzin jó oktánszámú műbenzin finomítói C4
frakcióból
Mindkét eljárásban savas katalízis!
metil-tercier-butiléter, MTBE (összegképlete C5H12O) illékony, gyúlékony, színtelen, jellegzetes szagú,
vízzel nem elegyedő folyadék. benzin adalékként 1-2%-ban használják az oktánszám növelésére, a
szénmonoxid kibocsátás csökkentésére. Illékony, ezért gyorsan párolog a nyitott tartályokból és a
szennyezett felszíni vizekről, gőze általában kimutatható a levegőben. Vízben sokkal jobban oldódik (57%), mint a szénhidrogének, ezért a talajba kerülve sokkal gyorsabban szétterjed, és könnyen szennyez be
nagy területeket, pl. az üzemanyagtöltő állomások környékén. Átmenetileg megkötődik az üledék vagy
talaj szemcséin. Napsütés hatására gyorsan lebomlik, de a felszín alatti szennyezettség tartósan
megmarad. Növényekben, állatokban nem akkumulálódik jelentősen. Gőzének belégzése orr- és toroknyálkahártya irritációt, fejfájást, hányingert okoz. Lenyelése az emésztő rendszer, máj, vese és
idegrendszer károsodását okozhatja. rákkeltő hatása nem bizonyított. Az ivóvízben megengedett
koncentráció (Amerikai Környezetvédelmi Hatóság, EPA) 3 mg/L, a munkahelyi levegőben megengedett
koncentráció (American Conference of Governmental Industrial Hygienists, ACGIH) 40 ppm. (Forrás:
Amerikai Toxikus Anyagok és Betegségek Regisztere, ATSDR, www.atsdr.cdc.gov)
ETBE etilén tercier butil észter
A benzinhozam növelése I.
(katalitikus krakkolás)
Vákuumgázolaj
Könnyű paraffinos olaj
400-500 0C
katalizátor
Krakkolódás
Izomerizáció
Krakkbenzin
Krakkgázolaj
Krakkgázok
Hidrogén-fluoridos alkilálás
Célja: a benzinhozam további növelése, a katalitikus krakkolás
melléktermékéből, a krakkgázból.
Az eljárás lényege, hogy a krakkgáz nagy mennyiségben
tartalmaz izobutánt, butént és egyéb kis szénatomszámú olefint.
Az olefinmolekulák erős sav jelenlétében (HF) protonálódnak,
karbokationok képződnek belőlük. A karbokationok az
olefinekkel és az izobutánnal is reakcióba léphetnek és ionos
láncreakció jöhet létre, melynek során nagyobb
szénatomszámú(C7-C10) izomer paraffinok képződnek, melyek
már jó minőségű motorhajtó anyagok.
*A proton pozitív töltésű atomi részecske. Ha egy szénhidrogén-molekula
valamely szénatomjához proton kapcsolódik, akkor pozitív töltésű ion, ún.
karbokation képződik.Ez a folyamat a protonálódás.
A reakció végtermékeként képződő alkilátbenzin oktánszáma 96-98, és a reakció
igen kedvező hőmérsékleten (38 fok) játszódik le, ami az eljárás költségeit
csökkenti.
A benzinhozam növelése II.
(Hidrogén-fluoridos alkilálás)
Krakkgázok
(C4-frakció)
Bután
Izobután
Butén
Izobutén
HF, 38 0C
Alkilátbenzin
6-10 szénatomszámú
izomer szénhidrogének
Izooktán előállítása Al-oxid hordozós Pt katalizátorral sav jelenlétében 150 – 200
oC
Izobutén
+
izobután
Izooktán
Friedel Crafts reakcióknak nevezzük a Lewis savakkal (AICl3, ZuCl2 , Fe Cl3,
BF3, TiCl4 stb.) katalizált alkilező illetve acilező reakciókat.
A reakció szubsztrátuma valamilyen aromás karakterű vegyület, amely az
úgynevezett aktív komponens Lewis savas komplexével reagált a reakció
során.
A szubsztrátum szerkezete jelentős mértékben befolyásolja annak
reakciókészségét. A helyettesítőt nem tartalmazó szubsztrátumok aktivitási
sorrendje a következő:
Alkilezéshez ritkán használnak különleges készülékeket. Általában keverős,
visszafolyó hűtővel és adagoló berendezéssel felszerelt készülékek használhatók
amennyiben a reakció atmoszferikus nyomáson megy.
Amennyiben a reakciót nyomás alatt kell végezni: Közönséges középnyomású
autoklávokat használnak.
A gőzfázisú alkilezési folyamatokat általában csőköteges katalitikus
reaktorokban, vagy töltetes reaktorokban végzik.
A szerkezeti anyag a közeg kémhatásától függően változó. Általában acél, vagy
zománcozott készülékek használatosak.
 A molszám csökkenéssel járó reakciók esetén a nyomás
növelése gyorsítja a reakciót (L’Chateliér-Brown elv).
 Gyakran alkalmazzák a nyomás növelést olyan esetben
is amikor nincs molszám változás. Ilyenkor részben a
magasabb hőmérséklet elérése forráspont növekedés
által (reakciósebesség növelés) és részben a jobb
oldékonyság biztosítása a cél.
A Friedel Kraft reakciókban használt
komponensek:
 A két táblázat adataiból látható, hogy a Lewis sav az aktív
komponensek többségénél a katalitikusnál nagyobb mennyiségben
szükséges. Ennek az a magyarázata, hogy a molekulában jelenlévő
oxigén, nitrogén- és általában a kénatom komplex formában olyan
erősen megköti a Lewis savat, hogy az nem tudja katalitikus hatását
kifejteni.
 A katalizátorból a szubsztrátum egy móljára vonatkoztatva annyi mol
felesleg szükséges, amennyi oxigén vagy nitrogénatomot a
szubsztrátum és a reagens molekula együttesen tartalmaz.
 Alkohol aktív komponens esetén, a másod- illetve harmadrendű
szénatomhoz kapcsolódó hidroxilcsoporttal alkotott komplex
stabilitása csökken,1 mol/mol katalizátornál kevesebb is elegendő
 A II. táblázat adataiból látható, hogy a Lewis sav az aktív
komponensek többségénél a katalitikusnál nagyobb mennyiségben
szükséges. Ennek az a magyarázata, hogy a molekulában jelenlévő
oxigén, nitrogén- és általában a kénatom komplex formában olyan
erősen megköti a Lewis savat, hogy az nem tudja katalitikus hatását
kifejteni.
 A katalizátorból a szubsztrátum egy moljára vonatkoztatva annyi mol
felesleg szükséges, amennyi oxigén vagy nitrogénatomot a
szubsztrátum és a reagens molekula együttesen tartalmaz.
 Alkohol aktív komponens esetén, a másod- illetve harmadrendű
szénatomhoz kapcsolódó hidroxilcsoporttal alkotott komplex
stabilitása csökken,1 mol/mol katalizátornál kevesebb is elegendő
 A katalizátor tisztasága és szemcsemérete:
 Ipari célokra általában AlCl3 -ot használnak. Ezt
levegőtől elzárva kell tárolni (zárt dobokban), mivel
nedvesség hatására HCl lehasadása közben bomlik.
 Színe az FeCl3 szennyezéstől általában sárgás, de sem
ez, sem a szintén előforduló TiCl4. Szennyeződés
nem csökkenti - sőt az utóbbi kismértékben növeli az
aktivitását.
 A reakcióelegy az esetek többségében heterogén.
Az AlCl3 nem oldódik benne.
A reakció sebessége az érintkezési felület nagyságának tehát a
szemcsenagyságnak a függvénye. Túl hevesnek ígérkező reakció
esetén a darabos, lassú reakció esetén a finom por formájú
katalizátor használata az előnyös.
Ha az AlCl3 adagolása valamilyen dugattyús adagolóval vagy
szállítócsigával történik, a túl apró szemcsék összetapadva
eltömhetik az adagoló berendezést.
Ha a reakcióhoz csak katalitikus mennyiségű AlCl3 szükséges,
pórusos hordozóra felvíve is használható.
Poláros oldószerrel, vagy a reaktánssal gyakran képződik oldható
komplex. Ilyenkor a szemcseméret érdektelen.
A hőmérséklet szerepe:
A reakció általában annyira exoterm, hogy a reakcióelegyet hűteni
kell, mivel magas hőmérsékleten az aktív komponens, de gyakran a
termék is kátrányosodik az AlCl3 hatására.
Ha a szubsztrátum nem elég aktív, melegíteni kell a reakcióelegyet.
A hőmérséklet ritkán haladja meg a 90-100 oC-t.
A hőmérséklet emelésének hatására izomerizációs reakciók is
lejátszódhatnak (AlCl3 hatására). Pl. n-propil-klorid-benzol reakció
esetén -6°C-on n-propil-benzol, 35°C felett i-propil-benzol a
főtermék.
Hőmérsékletre nem érzékeny komplex képződése esetén előfordul,
hogy ennek forrpontján végzik a reakciót.
Az oldószer szerepe:
Az oldószer legfontosabb szerepe a reakcióelegy homogenizálása.
Erre részben a reakció sima lefolytatása (koncentráció viszonyok),
másrészt az egyenletes hőátadás miatt van szükség.
Gyakran előfordul, hogy az oldószer forrponton tartásával
biztosítják a hőelvonást és a reakció számára megfelelő
hőmérsékletet.
 Az oldószer lehet a reakció szempontjából semleges tulajdonságú
vegyület (CS2, petrol-éter, CHCl2 -CHCl2 ), nem reakcióképes, de
komplexképző hatású vegyület (nitrobenzol) és lehet maga a
szubsztrátum (benzol).
Szubsztrátumként is alkalmas vegyület lehet semleges
tulajdonságú hígító is, ha a reakciót aktívabb szubsztrátummal
végezzük (pl. naftalin szubsztrátum, benzol hígító)
A nitrobenzol komplexképző hatása mellett azért is alkalmas
közege a reakciónak, mivel annak során simán, egyenletesen adja
le a katalizátort.
Az oldószer a szubsztituens belépésének a helyét is
befolyásolhatja. (Pl. naftalin - acetilklorid reakció esetén
etilénkloridban
1-acetil-naftalin, nitrobenzolban 2-acetil-naftalin keletkezik)
HCl jelenléte:
A HCl a legtöbb reakció mellékterméke. A katalizátor bomlása során
szintén keletkezik. Emiatt célszerű a reakcióelegyet gyenge vákuum
alatt tartva, vagy a reakcióelegy szempontjából inert gáz
átbuborékoltatásával eltávolítani a reakcióelegyből.
Az olyan típusú reakciók esetén, ahol a HCl átmeneti klór vegyületek
képződése miatt szükséges, a fenti módszert nem kell alkalmazni
(pl. alkohol vagy olefin aktív komponens esetén).
Aromás vegyületekre történő alkilezés
során alkil csoport vihető be az alábbi
aktív komponensekkel a Friedel-Crafts
reakciók alkalmazásával:
Alkil halogenidek
Olefinek
Acetilén származékok
Aktív komponensek:
Alkoholok
Merkaptánok
Tiocianátok
Aromás vegyületek dihalogénezett
alkilvegyülettel vagy halogénezett alkil
oldallánccal cikloalkilezhetők
Izomerizálásra is van lehetőség a Friedelm Craft reagansekkel
Acilezés savval, savkloriddal, foszgénnel,
savanhidriddel, keténnel végezhető. A
termék keton
Az első, ipari méretekben megvalósított alifás alkilezés, izoparaffinok
alkilezését olefinekkel kénsav katalizátor jelenlétében még 1938-ban
fejlesztették ki.
Az eljárás egyszerűsége, a katalizátor olcsósága, a nyersanyagok
variálhatósága és a termék jó minősége miatt az eljárást még jelenleg is
használják az iparban.
Izobután, izopentén, és izohexán 97%-os kénsav jelenlétében viszonylag
könnyen alkilezhető, nagy oktánszámú termékek keletkeznek, amelyek
motorhajtó adalékanyagként használatosak.
Az oktánszámot a motorhajtó üzemanyagokra a n-heptán oktán számát 0nak az izooktán oktán számát 100-nak véve úgy határozzák meg, hogy annak
kopogási tulajdonsága milyen térfogatszázalék izooktán tartalmú izooktán normál heptán elegy kopogási tulajdonságával egyezik meg.
Az izooktán előállítása
izobután alkilezése révén
izobuténnel, Friedel Crafts
katalizátor, kénsav vagy HF
jelenlétében történik.
Izobutén
+
izobután 
izooktán
▀Az alkilezés célja leginkább a végtermék szempontjából
lényeges tulajdonságok kialakítása.
Motorhajtó adalékanyagok, gyógyszerek, lágyítók,
műanyagipari segédanyagok, oldószerek, illatanyagok,
műanyagipari monomerek állíthatók elő alkilezéssel.
▀Kémiai adalékanyagok
▀ teljesítmény növelés
▀ környezetvédelmi előírások kielégítése
▀ benzin oktánszámának javítása
▀ szénmonoxid képződés csökkentése
▀ kibocsátott illékony szerves anyagok
VOC reaktivitásának csökkentése
▀ Kiszorították az ólom tartalmú
adalékanyagokat.
▀ Legelterjedtebben alkalmazott
éterek:
▀ metil tercier butil éter (MTBE)
▀ etil tercier butil éter (ETBE)
▀ tercier amil metil éter (TAME)
Az iparban megvalósított eljárások több változata létezik.
módosítható izobutilén vagy izoamilén reagáltatására
metanollal vagy etanollal a megfelelő éterek metil tercier butil
éter (MTBE), etil tercier butil éter (ETBE), vagy a tercier amil
metil éter (TAME) előállítására.
Mindegyik eljárás savas ioncserélő gyanta katalizátort
alkalmaz szabályozott hőmérsékleten és nyomáson.
Az exoterm reakció hőmérséklet szabályozása fontos a
konverzió maximalizálása és a nem kívánatos mellékreakciók
és a katalizátor deaktiválódás minimalizálására.
A reakciót általában két lépcsőben valósítják meg kis alkohol
felesleggel a 99 % feletti izoolefin konverzió biztosítására.
A különböző eljárások között a reaktor konstrukciójában és a
hőmérsékletszabályozás módjában van különbség
Izobutilén és/vagy izoamilén és metanol (vagy etanol)
szükséges az MTBE (vagy ETBE) és TAME előállításához.
Az izobutilén előállítása többféle olajfinomító forrásból
származik:
Fluidizációs Katalitikus Krakkoló (FCC) és kokszoló
egységből származó könnyűbenzin;
a benzin gőzős krakkolásából melléktermék vagy az
etilén és a propilén gyártásból származó könnyű
szénhidrogének;
az izobután katalitikus dehidrogénezéséből valamint a
tercier butil alkohol a propilén oxid gyártás mellékterméke
A betáp áramokat a primer rektor tetejére történő bevezetés előtt
lehűtik.
A primer reaktorban lévő katalizátor apró gyöngy szemcsés fixágyas
katalizátor.
A reakcióelegy átáramlik a katalizátor rétegen, amelyben kb. 60-90 °C és
14 bár nyomás van, fentről lefelé áramolva és a reaktor alján lép ki.
A primer rektorból kilépő reakcióelegy étert, metanolt és el nem reagált
izobutilént tartalmaz, valamint kismennyiségű paraffint, amely a
betápból származik.
A kilépő áram egy részét lehűtik és visszavezetik a reaktor tetejére a
hőmérséklet szabályozás céljából.
A primer reaktorból kilépő áram másik részét bevezetik a szekunder
reaktor középső részébe, a katalizátor réteg alá. Az étert fenék
termékként távolítják el a szekunder reaktorból, amelyben a nem
reagált izobutilén és olefin gőzök a katalizátor rétegen felfelé áramolva
éterré alakulnak.
A szekunder reaktor tetején kilépő gőzöket lehűtik és reflux
kondenzátorban kondenzáltatják. A kondenzátumból a metanolt egy
vizes mosótoronyban kimossák és a keletkező vizes metanol elegyből
A TVK termékstruktúrájának szélesítése jegyében épült meg és működik 1982. óta a metil-tercierbutiléter üzem, amely magas oktánszámú, környezetbarát benzinkomponenst állít elő izobutilén tartalmú
C4-frakció és metanol felhasználásával.
Ehhez az üzemhez egy,, nagytisztaságú izobutilént gyártó egység kapcsolódik, ami az MTBE bontásával
állítja elő a termékeket.
Az MTBE üzem megtekintése gyakorlati foglalkozás keretében szerepel az oktatási programban.
1999. márciusában Gray Davis California kormányzója rendeletben
elrendelte az MTBE (Metil Tercier butil éter) üzemanyag
adalékanyagként történő betiltását California államban, mivel a
Californiai ivóvíz kutakban a megengedett egészségügyi határértéket
meghaladó koncentrációban találtak MTBE-t, amely egyes kutatók
feltételezése szerint rákkeltő hatású.
Ennek a problémakörnek a megoldására az ETBE (etil tercier butil
éter) alkalmazását javasolják az MTBE helyettesítésére.
A MOL-csoport termékfejlesztési politikájában évek óta
kiemelkedő fontosságú termékek környezetre gyakorolt
hatásainak javítása. Így, miután több lépcsőben áttértek a
kénmentesnek tekinthető üzemanyagok gyártására,
hamarosan megkezdik egy biológiai eredetű alapanyagokból
előállított üzemanyag-komponens, a bio-ETBE gyártását és az
üzemanyag adalék termékekben az MTBE helyett történő
felhasználását.
Megtörtént az MTBE (metil-tercier-butil-éter) üzem
átalakítása bio-ETBE üzemmé a MOL Dunai Finomítójában,
Százhalombattán. A bio-ETBE (etil-tercier-butil-éter)
mezőgazdasági eredetű etanolból (bioetanol) előállított
benzinkomponens, mely azon túl, hogy megújuló
alapanyagból készül, olyan tulajdonságokkal rendelkezik, mint
a ma oktánszámnövelő komponensként alkalmazott MTBE.
Az EU bioüzemanyagokról szóló közösségi célkitűzéseinek
megfelelően a MOL-csoport tovább növelte a bio-ETBE
kapacitását: 2005 végére a pozsonyi finomító MTBE üzemét
is bio-ETBE üzemmé alakították át.
 A bio-etanol adalékanyagok, és a bio-etanol alapú ETBE
alkalmazásának további növekedése várható.
Katalitikus benzin reformálás
A benzinreformálás a motorbenzingyártás egyik legfontosabb technológiája. Az
európai motorbenzinek tömegének 35-40 %-a reformált benzin. Az USA-ban ez a
hányad valamivel kisebb, de ott is 30 % körüli.
Az eljárás alapvető célja közép- és nehézbenzinek aromás és izoparaffin
tartalmának növelése, nagy oktánszámú motorbenzinkomponens vagy egyedi
aromásgyártás (benzol, toluol, xilolok, BTX) alapanyagának előállítására.
A reformált benzin kísérleti oktánszáma az üzemeltetési paraméterektől
függően 95-100, aromástartalma 60-70 %, olefintartalma gyakorlatilag
nincsen. A nagy aromástartalom miatt szenzibilitása nem túl jó (12-13
pont), továbbá ma már önmagában nem alkalmazható motorbenzinként,
hiszen abban max. 42 % aromástartalom a megengedett.
A reformálás fontos mellékterméke a hidrogén, ugyanis a naftén
(cikloparaffin) szénhidrogének aromássá alakulása hidrogén
felszabadulásával jár, az alábbi modellreakció szerint:
A képződött hidrogént a kőolajfinomító a különböző kőolajfrakciók
hidrogénező finomítására, kéntelenítésére használja fel. Ésszerűen
kiépített finomítóban általában az a helyzet, hogy amíg a finomítóban
nincsen maradvány feldolgozás, addig a reformáló üzemek fedezik a
finomító hidrogénszükségletét.
A reformálás során a már említett két modellreakción kívül a nparaffinok és naftének izomerizálása, és ezek hidrokrakkolása játszódik
le. A hidrokrakkolás itt alárendelt és
nem kívánt reakció, mert csökkenti a reformált benzin hozamát,
hiszen a kiindulási benzin C6-C10 komponenseit C1-C4 gázokká
alakítja. Mivel a hidrokrakkolás csak kis mértékű, ezért a
reformált benzin hozama 80-85 %.
azonban a kis nyomás a katalizátor kokszosodását is gyorsítja, a dehidrogénező
reakciók túlzott lejátszódása miatt.
következő ábra
Metanol szintézis
Tungler Antal
Emeritus professzor
MTA Energiatudományi Kutatóközpont
2014
Bevezetés
.
Metanol- további elnevezések metilalkohol, metilkarbinol,
faszesz-egy régóta ismert szerves vegyület, képlete CH3OH.
. A legegyszerűbb primer alkohol, kis sűrűségű, színtelen, illékony,
gyúlékony és mérgező folyadék.
.
A metanol a jövőben is lehet alternatív motorhajtóanyag, számos
szintézis kiindulási anyaga (MTBE), gyakran használt oldószer.
.
A metanol iránti igény nő a világban.
A metanol (szintézis) története
.
Tiszta metanolt először 1661-ben Robert Boyle állított elő,
ládaszesznek nevezte, magyarul faszesz, mert ládakészítéshez
használt fa száraz lepárlásával kapta.
.
Mittasch és munkatársai a szintézisgázból (CO+H2) Fe
katalizátoron 1913-ban állítottak elő metanol tartalmú elegyet a
BASF-nél.
1923-ban Matthias Pier szintén a BASF-nél fejlesztette ki az első
szelektív metanol szintézis katalizátort, ami a szénből nyert
szintézisgázból állított elő metanolt. Ez a cink és krómoxid tartalmú
katalizátor nem volt méreg érzékeny, bár erélyes körülmények
között működött.
Nyomás 25 – 35 MPa
Hőmérséklet 350-400°C.
.
Az 1960-as években az ICI fejlesztette ki a kisnyomású metanol
szintézist földgáz bázison előállított szintézisgázt felhasználva. Ez az
alapanyag sokkal kevesebb kénszennyezést tartalmazott, ezért az
aktívabb Cu tartalmú katalizátort lehetett alkalmazni. A szintézis gáz
jelentősebb mennyiségű széndioxidot is tartalmaz.
Nyomás 5-10 MPa
Hőmérséklet 200-300°C
Ma a világban elsősorban ezzel az eljárással gyártják a metanolt, a
gazdaságos üzemméret 500e és 1000e to/év között van.
A metanol felhasználása szintetikus célra
Fizikai tulajdonságok
Molekula tömeg
Kritikus hőmérséklet
Kritikus nyomás
Hármaspont hőmérséklet
Hármaspont nyomáse
Forráspont
Olvadáspont
Sűrűség
Viszkozitás
Vízoldhatóság
32.4
239.49°C
8.097 MPa
-97.56°C
0.10768Pa
64.7°C
-97.68°C
0°C 0.8100 g/cm³
20°C 0.7913 g/cm³
25°C 0.78664 g/cm³
Folyadék 0.5513 mPa s
Gőz 9.98× 10 –³
Vízzel minden arányban elegyedik
Metanol üzemek
főbb részei
1- Nyersanyag tisztítás.
2- Reformálás.
3- Metanol szintézis.
4- Metanol tisztítás.
A Ni katalizátoron lejátszódó metán vízgőzös
reformálási reakciója
Metanol szintézis fő reakciói
CO+2H2→CH3OH
CO2+3H2→CH3OH+H2O
ΔH300K =−90.77 kJ/mol (1)
ΔH300K = −49.16kJ/mol (2)
A reakciók, a CO és a CO2 szelektív, metanollá történő hidrogénezése
ZnO-Cr2O3 és CuO(Cu)-ZnO katalizátorokon megy végbe nagy
hőmérsékleten és nyomáson.
Metanol szintézis folyamatábrája
Uhde radiációs és szekunder vízgáz
reformer
1) gázbevezetés, 2) égők, 3) reformáló csövek,
4) elvezetés, 5) levegő bevezetés, 6)
katalizátor ágy, 7) gázelvezetés
Reformáló csövekben Ni katalizátor töltet,
nyomás 10-20 bar, hőmérséklet 850oC körül
Katalizátorok
Az ipari katalizátor Cu/ZnO/Al2O3 aktív helyeinek szerkezete Cu lépcsőkből
áll, amik Zn atomokkal vannak dekorálva és hibahelyekkel stabilizálva. Ezek
összességükben teszik a rendszert működőképessé.
HRTEM képek az ipari
katalizátor
felületéről.
Láthatók a lépcsős
felületek, a dekoráló
bevonati ZnO réteg
és a szabályos
rácssíkok
találkozásánál a
hibahelyek.
Reaktor típusok és eljárások
Kvázi-izoterm reaktor Lurgi eljárás
Irodalom (katalizátormérgek)
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
17.
18.
19.
Petró J., in Kontakt katalízis; Szabó Z., Kalló D., (Szerk.); Akadémiai Kiadó, Budapest, 1966; pp. 509–529.
Freifelder M., Practical Catalytic Hydrogenation, Wiley, New York, 1971; pp. 23–56.
Rosenmund K.W., Ber. 1918, 51, 585.
Rosenmund K.W., Zetzsche F., Ber. 1921, 54, 425.
Lindlar H., Helv. Chim. Acta 1952, 35, 446.
Hamilton T.S., Adams R., J. Am. Chem. Soc. 1928, 50, 2260.
Maxted E.B., Walker A.G., J. Chem. Soc. 1948, 1093.
Devereux J.M., Payne K.R., Peeling E.R.A., J. Chem. Soc. 1957, 2845.
Maxted E.B., Briggs M.S., J. Chem. Soc. 1957, 3844.
Horner L., Reuter, H., Hermann, E. Ann. 1962, 660, 1.
Greenfield, H., J. Org. Chem. 1963, 28, 2431.
Deem A.G., Kaveckis J.E., Ind. Eng. Chem. 1944, 33, 1373.
Stevinson M.R., Hamilton C.S., J. Am. Chem. Soc. 1935, 57, 1298.
Maxted E.B., Moorish W.D., J. Chem. Soc. 1940, 252.
Freedman L.D., Doak G.O., Petit E.L., J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 4262.
Hegedűs L., Máthé T., Tungler A., Appl. Catal. A: Gen. 1996, 143, 309.
Varga J., Brennstoff-Chemie 1928, 9, 277.
Máthé T., Tungler A., Petró J., Magyar Szab. 177 860, 1979; US Patent 4 361 500, 1980.
Máthé T., Tungler A., Beck I., Dietz A., Jákfalvi E., Mórász T., Töreki J., Magyar Szab. 208 526, 1992.