文档介绍：第一章甲胺生产原理和工艺流程 : 反应方程式甲胺和氨气相催化法,是利用甲醇和液氨为原料,按一定比例,在一定温度和压力下, 通过触媒经气相催化反应而得到一、二、三甲胺,同时发生一系列主、副反应,其主要反应式如下: 主反应: 1CH 3OH+NH 3≒CH 3NH 2+H 2O+4960 卡/克分子 22CH 3OH+NH 3≒(CH 3) 2NH+2 H 2O+14560 卡/克分子 33CH 3OH+NH 3≒(CH 3) 3N+3 H 2O+27360 卡/克分子 42CH 3NH 2≒(CH 3) 2NH+NH 3+4700 卡/克分子 52(CH 3) 2NH≒CH 3NH 2+(CH 3) 3N-3150 卡/克分子 6(CH 3) 3N+NH 3≒CH 3NH 2+(CH 3) 2NH-7850 卡/克分子 7CH 3OH+CH 3NH 2≒(CH 3) 2NH+H 2O+9600 卡/克分子 8CH 3OH+(CH 3) 2NH≒(CH 3) 3N+H 2O+12800 卡/克分子次反应: 12CH 3OH≒CH 3OCH 3+H 2O2CH 3OCH 3+NH 3≒CH 3NH 2+CH 3OH 3CH 3OCH 3+CH 3NH 2≒(CH 3) 2NH+CH 3OH 4CH 3OCH 3+(CH 3) 2NH≒(CH 3) 3N+CH 3OH 5CH 3OCH 3+NH 3≒(CH 3) 2NH+H 2O 6CH 3OCH 3+CH 3NH 2≒(CH 3) 3N+H 2O 副反应: 1CH 3OH≒CO+2H 222NH 3≒N 2+3H 23(CH 3) 3N≒CH 3N=CH 2+CH 44CH 3OH+NH 3≒(CH 3) 2NH+CO 2+H 2O 副反应的发生,不仅增加了甲醇的消耗,而且生成的碳酸盐类(胺,氨的碳酸盐)易于结晶,会堵塞设备和管道,故必须避免副反应的发生。如给予适当的条件,副反应基本上是可以抑制的。合成反应机理由上述反应式可知,甲醇氨化反应制造甲胺的主反应实际上为催化脱水作用。对于该反应的机理,曾有人进行了研究,但说法不一。以 r-Al 2O 3为例,概括有两种说法: 吸附理论: 该理论认为, r-Al 2O 3 在催化脱水过程中具有相当的活性。在 275 ℃以上时,水不要与氧化铝重新化合,而单是被吸附。在整个催化历程中,水被认为是具有重要作用的,由于水生成单分子层,将氧化铝粒子包上一层薄膜,水在薄膜内离解为 0H- 和H+离子。由于合成引力之故,使薄膜具有高度的稳定性,而薄膜即形成催化中心。CH 3OH和NH 3在薄膜具上被吸附,NH 3被OH -离子,CH 3OH被H +离子吸附,从而发生张力状态,CH 3 +(甲基)和NH 2 -(氨基) 就化合成甲胺而引起一分子水的损失,但当温度到 600 ℃以上时,氧化铝由于网状结构变化,品格收缩,引起吸附力减弱而活性破坏。游离基理论: 该理论认为:甲醇和氨的气相混合物通过触媒 r-Al 2O 3 表面,被 r-Al 2O 3 吸附引起游离基而发生反应。当 r-Al 2O 3 之温度高于其活性温度(>600 ℃) 时,其晶格结构变化,活性减弱。当高于 1000 ℃时,使晶格变成完整无缺,而成为 r-Al 2O 3 ,至使游离基消失而成为非活性物质,则不再起催化作用。因此对于 r-Al 2O 3触媒,在使用过程中,必须进行认真的活化处理和活性保护。化学反应的平衡和速度甲胺的合成反应是一个比较复杂的可逆反应。所谓可逆反应,就是反应可以向正方向(从反应物向生产物的方向)进行,同时也可以向反方向(从产物向原来的反应物的方向) 进行。以主反应(1) 为例: CH 3OH+NH 3≒CH 3NH 2+H 2O 反应既可以由反应物 CH 3OH、NH 3 向生成 CH 3NH 2、H 2O 的方向进行,同时,已生成的 CH 3NH 2、 H 2O 也可以反应生成原来的反应物 CH 3OH、NH 3。反应一开始,系统中只有 CH 3OH和NH 3 反应很快地向生成 CH 3NH 2和H 2O的方向进行。当系统中出现 CH 3NH 2和H 2O时,反方向的反应也同时发生了。随着系统中 CH 3OH和NH 3浓度逐渐减少,正方向的反应速度逐渐减慢,而随着系统中 CH 3NH 2和H 2O 的浓度逐渐增加,反方向的反应速度逐渐加快,当正、反方向的反应速度相等时,系统中的 CH 3OH、NH 3和CH 3NH 2、H 2O的浓度不再改变,反应达到了平衡。但是在系统中正、反方向的反应仍不停地进行,所以反应的平衡实质上是一动态平衡。同时,在工业生产中,使化学反应达到平衡状态,必须在有足够的反应速度的前提下,才