28.8.3. Производство метанола

Производство метанола на основе синтез-газа впервые было осу­ществлено в Германии в начале 1920-х годов.

Первоначально в качестве катализатора использовали смесь ZnO и Cr₂O₃, а саму реакцию проводили при 350-400° и высоком давлении до 300 атм. Это обеспечивало 10-15%-ную конверсию синтез-газа в метанол, в резуль­тате рециркуляции выход может быть повышен до 85%. Условия проведения процесса и аппаратура в этом случае такие же, как и при синтезе амми­ака, поэтому производства метанола и аммиака часто объединяют (азотно-туковые заводы).

В 1960 году фирма ICI разработала процесс, где в качестве ката­лизатора используется смесь CuO и ZnO, нанесенная на глинозем.

В настоящее время основное количество метанола получают каталитическим гидрированием СО при низком давлении на медно-цинковом катализаторе.

Традиционные, давно сформировавшиеся направления использования метанола заключаются в получении формальдегида, метиламинов, метилхлорида, метил-трет-бутилового эфира, диметилтерефталата. Около 40% производимого метанола превращают в формальдегид в результате дегид­рирования или окисления.

Дегидрирование метанола эндотермично, а окисление сопровождается вы­делением тепла, поэтому в промышленности, как правило, объединяют оба эти процесса. Смесь воздуха и метанола, взятого с большим из­бытком, пропускают над серебром при 600-650°. Газы, вы­шедшие из реактора, охлаждают и растворяют в воде. Метанол отделя­ют и рециркулируют, выход формальдегида составляет 86-90%. Формаль­дегид получают в виде 37%-ного раствора в воде. Формальдегид находит применение в производстве феноло-формальдегидных смол.

При взаимодействии метанола в аммиаком при 350-500^оС и давлении 20 атм в присутствии Аl₂O₃ происходит образование смеси метил-, диметил- и триметиламина.

Метилхлорид образуется при взаимодействии метанола и хлороводорода в газовой фазе при 300^оС в присутствии ZnCl₂ или CuCl₂ как катали­затора.

Производство диметилтерефталата и метил-трет-бутилового эфира описа­но в других разделах этой главы.

В последние двадцать лет отчетливо проявляется большой и все возрастающий интерес к метанолу как исходному реагенту для самых разнообразных химических превращений. Этот интерес вызван тем, что он дешев и может быть получен практически из любого углеродсодержащего источника - нефти, газа, угля, торфа и даже бытового мусора, которые можно превратить в смесь СО и Н₂. Из метанола в промышленных условиях может быть получено большое число практически важных ве­ществ с применением как гетерогенного, так и в особенности гомоген­ного катализа. Перечислим только некоторые наиболее перспективные направления производства на основе метанола. Это производства уксус­ной кислоты, уксусного ангидрида, этанола, этиленгликоля, метилметакрилата, метилформиата, диметилформамида, некоторых видов топлива и т.д. Некоторые из них уже эксплуатируются в промышленном масштабе, другие находятся в стадии внедрения, а остальные разрабатываются большим числом исследовательских групп и найдут применение, по-види­мому, в недалеком будущем. Возможно, в XXI столетии метанол, наряду с этиленом, станет одним из главных полупродуктов крупнотоннажного органического синтеза.