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2017化工工程师公共基础考点:甲醇

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  2017化工工程师公共基础考点:甲醇

  甲醇是最简单的醇类,分子式为CH3OH,在通常条件下是无色、易挥发、易流动的液体。甲醇剧毒,口服或接触皮肤均可中毒,如口服5毫升可严重中毒,10毫升以上可失明,30毫升以上可致死。

  甲醇最早是从木材干馏的液体产物中发现的,所以又名木醇或木精。化学合成法生产甲醇始于1923年,这一年德国首先以一氧化碳和氢气为原料,采用高压法建成了一套甲醇合成装置。1966年,英国研制成功低压甲醇合成工艺,其成本和能耗大大低于高压法。20世纪70年代后,各国新建和改建的甲醇装置几乎全部采用低压法。

  合成甲醇的原料路线在几十年中经历了很大变化。20世纪初,甲醇生产多以煤和焦炭为原料,后来,随着天然气和石油资源的大量开采,以天然气为原料的甲醇生产工艺被广泛采用,至今仍是生产甲醇的主要方法。20世纪60年代后,重油部分氧化技术有了长足进步,以重油为原料的甲醇装置有所发展。估计在今后相当长的一段时间内,甲醇仍以石油与天然气原料为主;但从发展趋势来看,由于煤的储藏量远大于石油与天然气,以煤为原料制甲醇的份额会逐渐上升。煤制甲醇作为液体燃料也颇具吸引力,是煤炭利用的重要方向之一。

  目前工业上甲醇均由CO、CO2与氢在加压下催化合成。把天然气或石脑油、渣油、煤炭等经蒸汽转化等反应生产原料气,其主要成分为CO、CO2和H2,原料气经净化、预热后进入甲醇合成工序。为了提高该反应的速率,需采用催化剂,目前主要采用以铜为活性成分的催化剂,反应温度为220~280℃,压力50~100大气压(5~10兆帕)。合成反应在列管反应器中进行,管内装催化剂,管间通沸腾水,可回收反应热以生产中压蒸汽。从反应器出来的粗甲醇,一般含量为4%~7%,经精馏分离,最后得到纯度为99.8%的精甲醇产品。

  甲醇是重要的有机化工原料和溶剂,是碳一化工的基础产品。长期以来,人们一直只把甲醇作为生产农药、染料、医药等的原料,在世界石油资源逐渐枯竭的情况下,以煤为原料生产的甲醇有望替代石油成为清洁燃料与化工原料。

  甲醇的主要用途如下:

  (1)碳一化工的支柱。以分子中含有一个碳原子的物质(CO、CO2、CH4、CH3OH等)为原料的有机化学工业称为碳一化工,以甲醇和CO为原料合成醋酸是碳一化工的成功范例。

  (2)新一代燃料。甲醇是一种清洁燃料,可用来掺入汽油或代替汽油作汽车燃料。

  (3)有机化工的主要原料。甲醇进一步加工,可制得甲醛、甲胺、甲酸及其他多种有机化工原料。

  (4)精细化工与合成树脂的重要原料。例如在农药中做杀螟松、乐果、敌百虫等,在医药中做氨基比林等,在染料工业中用作原料或溶剂,在合成树脂中是有机玻璃(聚甲基丙酸甲酯)等的原料。

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