合成甲醇

有機化學工業主要原料之一

合成甲醇是一種化學物質,為有機化學工業的主要原料之一。

用途


氫氣合甲醇,合成甲醇由於其生產成本較低且用途廣泛,為有機化學工業的主要原料之一,亦為重要的石油化學品,其主要用途可以用來製造甲醛,其次可以製造對苯二甲酸二甲酯(DMT)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲胺聚乙烯醇氯甲烷類、醋酸等,此外甲醇尚可作為溶劑與燃料,若有需要還可制氫氣。

發展


早製造甲醇系木材乾餾,合乎淘汰,初合甲醇煤炭料製造,第二次世界大戰后開發以天然氣、煉油器與輕油等為原料之製法,煤炭法已經式微,僅余煤炭廉價及鍊鋼工業區附近尚有採用。

原理


甲醇合反式:
主反應
提高壓力降低溫度有利於主反應的進行而產生甲醇,早期的合成法為了防止設備之腐蝕,於反應之前先將二氧化碳移除,後來發現二氧化碳也可以作為原料,因而不需將二氧化碳先行去除。
合成甲醇之關鍵在於壓力,過去均採用高壓法,壓力在300大氣壓以上,1966年開發出低壓法,壓力約50大氣壓;之後又有中壓法被開發出來,其壓力約200大氣壓。
壓力(atm)溫度(℃)觸媒
高壓法300~600320~380鉻鋅觸媒
中壓法105~300225~270含銅鋅鉻鋁觸媒
低壓法40~60200~300含銅鋅觸媒
高壓法轉化率較高,但是為了達到高壓需要用往複壓縮機消耗較多的能量,低壓法可以使用離心式壓縮機,消耗能量較少,經濟規模較小,且可以使用含氫氣量較高的合成氣,中壓法也可以使用離心式壓縮機,不需像低壓法還要另加二氧化碳且改良低壓法設備龐大之缺點。
合成塔為直立型管殼式,管中填充觸媒,管外以沸水冷卻;也可以是填充塔式,如此可以於塔測多處通入冷原料以控制反應溫度。壓縮后的原料氣和循環之未反應氣體混合,經與反應生成氣體進行熱交換后,進入合成塔通過觸媒床進行反應,反應生成氣體經過熱交換冷卻后,甲醇冷凝,經分離器分離出甲醇,氣體再循環與原料氣混合。
如此冷凝合成出之粗甲醇中含有雜質,通常低壓法合成所得到的甲醇雜質含量及種類比高壓法所得的少,粗甲醇中的雜質除了水分以外可以分為三大類,即低沸點化合物,乙醇,高沸點化合物。粗甲醇進一步之精緻步驟及操作與設計因合成法及成品規格而不同。若成品純度要求較低時,可以採用單塔蒸餾方式。當純度要求較高時,可採用雙塔式蒸餾。當成品純度要求更高時,採用三塔式蒸餾較適用。於雙塔式蒸餾法中,二甲迷等低沸物雜質由第一塔塔頂排出,高級醇類高沸物由第二塔塔底排出,塔頂則得到高純度甲醇。