Синтезы на основе синтез газа

Для кобальтовых и никелевых катализаторов реакции выглядя так:

СО + 2 H₂= {Co}= [-CH₂-]+ H₂O -165, 0 кДж/моль

nСО + 2n H₂= C_nH_2n + nH₂O

C_nH_2n + H₂ = C_nH_2n+2

Для железных катализаторов реакции выглядя так:

2СО + H₂= {Fe}= [-CH₂-]+ CO₂ -207, 9 кДж/моль

2СО + H₂= C_nH_2n + CO₂

C_nH_2n + H₂ = C_nH_2n+2

Стадии процесса и их тепловой эффект

В настоящее время процесс синтеза метанола из оксида углерода и водорода на медь-цинк-алюминиевых катализаторах можно записать следующим образом:

СО+2Н₂ = СН₃ОН ∆ Н⁰₂₉₈= -90.3 кДж

СО₂+3Н₂ = СН₃ОН+Н₂О ∆ Н⁰₂₉₈= -49.4 кДж

Синтез метанола осуществляется в 2 стадии:

СО+Н₂ О= СО₂ + Н₂ ∆ Н⁰₂₉₈= -41, 27 кДж

СО₂+3Н₂ = СН₃ОН+Н₂О ∆ Н⁰₂₉₈= -49.4 кДж

Кроме этих реакций, протекает и обратимая эндотермическая реакция диоксида углерода и водорода:

СО₂+Н₂ = СО+Н₂О ∆ Н⁰₂₉₈ = 41, 0 кДж

Однако, на основании исследований, был экспериментально доказан новый механизм, согласно которому, метанол образовывался из СО2, который есть в исходной смеси или образуется в реакции: СО+Н₂О > СО₂+Н₂.

Выход метанола при атмосферном давлении очень мал, примерно 2%. Но его выход можно значительно увеличить, комбинируя давление, температуру и катализаторы, которые увеличивают селективность процесса.

С термодинамической точки зрения, образование метанола из синтез-газа является экзотермической реакцией(110, 8 кДж/моль), следовательно, с повышением температуры константа её равновесия падает. А с увеличением давления равновесная степень превращения растет, поэтому процесс получения метилового спирта необходимо вести при низких температурах и высоких давлениях. При 6, 8 МПа и 300 С (теоретический) выход составляет 100%.