За последние 25 лет синтез метанола под давлением от 200 до 1000 ат широко применяется в промышлен­ности. Сырьем для синтеза служит водород в смеси с окисью углерода или же, значительно реже, с углекислым газом.

Основная реакция образования метанола сопровождается значительным выделением тепла:

СО + 2Н2 = СН3ОН + 27200 ккал.

В присутствии катализатора реакция сопровождается рядом побочных реакций, дающих другие продукты. Повышение давле­ния сверх 200—250 ат существенно не влияет на процесс, но позволяет лучше использовать газ за счет возможности без вреда для процесса повысить содержание инертных газов.

Для каталитического процесса получения метанола оптималь­ной является температура 360—370°. Более высокая температура способствует протеканию побочных реакций, особенно метанирования, что приводит к увеличению содержания высших спиртов в сырце и может привести к резкому повышению температуры и нарушению процесса. В течение 0,5—1 минуты температура может повыситься до 1000°, что разрушает внутреннюю насадку колонны и уменьшает механическую прочность таблеток катализатора. Практически поддерживать оптимальную темпе­ратуру процесса трудно, так как она зависит от состава газа, объемной скорости, активности катализатора, конструкции колонны, арматуры и приборов, регулирующих процесс. Увеличе­ние объемной скорости благоприятно сказывается на производи­тельности колонны и качестве сырца, в котором уменьшается содержание высших спиртов.

К чистоте газа, поступающего на реакцию, предъявляют опре­деленные требования. Наиболее вредным загрязнением газа являются карбонилы железа, так как они отлагают на катали­заторе дисперсное железо, что ведет к повышенному метанообразованию. Сера не является контактным ядом, но способ­ствует коррозии, поэтому содержание ее в свежем газе не должно превышать 2—3 мг/м3. Стехиометрическое содержание окиси углерода и водорода, равное 1:2, не благоприятствует процессу синтеза. Избыток водорода необходим для уменьше­ния реакций метанирования и для сохранения катализатора, так как при большом содержании СО на нем отлагается твердая масса из углерода и высокомолекулярных соединений. Практи­чески газовая смесь подается на реакцию в соотношении 1 :4, т. е. в циркулирующем газе содержится до 20% окиси угле­рода.

На рис. 3 показана схема одного из отделений синтеза мета­нола, типичная для многих заводов. Газ от компрессора напра­вляется в маслоотделитель 1, не имеющий насадки. Маслоотде­лителей установлено два, емкостью от 1,5 до 3,5 м3, из них один (резервный) всегда находится под давлением. Работающий масло­отделитель продувается в атмосферу через каждые 2—3 часа. Угольных фильтров 2 также два (один резервный). Газ в них очищается от карбонилов железа и остаточных сернистых соеди­нений. На нижнюю решетку фильтра последовательно уложены слои: щебенки высотой 200 мм, затем чередующиеся слои кокса и активированного угля, поверх которых снова насыпается ще­бенка и кладется железная решетка. Газ входит в фильтр сверху и выходит снизу. Насадка фильтра меняется через каждые 3—4 месяца.

Из фильтра газ поступает в общий приемный коллектор цир­куляционных насосов.

Производительность циркуляционных насосов регулируется с помощью байпаса, расположенного возле них. Кроме того производительность регулируют байпасом, соединяющим линию нагнетания после маслоотделителя 4 с линией всасывания. Маслоотделителей три — по числу агрегатов синтеза метанола, насадки в них нет, наружный диаметр ~ 900 мм, высота ~ 4000 мм. По мере накопления конденсата его спускают в сборники 14, в которых происходит расслоение на масло и грязный метанол. Выделяющимся при этом газом пользуются как топливом. После маслоотделителя 4 основная масса газа идет в межтрубное пространство теплообменника 6, где подогре­вается до 320°, а остальной газ через маслоотделитель 5 посту­пает в колонну синтеза 7 для ее охлаждения. Корпус теплооб­менника имеет такие же размеры, как корпус колонны синтеза — внутри его размещены трубки из марганцовистой бронзы.

Нагретый в теплообменнике газ входит в колонну синтеза че­рез нижнюю головку, поднимается по центральной трубе и про­ходит зону катализатора по направлению сверху вниз. Не­смотря на внутреннюю изоляцию, сокращающую полезный объем колонны на 50%, стенки ее нагреваются до 320—330° (макси­мальная температура до 360—375°). Колонна имеет внутренний электроподогреватель и подвод холодного газа в шести точках зоны катализа для регулирования температуры реакции.

Одна трубка подводит охлаждающий газ через верх колонны и пять — снизу, как изображено на схеме.

Вначале кампании на охлаждение колонны идет от 20 до 40% от объема циркулирующего газа, но по мере падения активно­сти катализатора уменьшают количество охлаждающего газа до 5—10%. Температура в горячей зоне катализатора поддер­живается обычно до 400—420°. В конце кампании температуру доводят до 440—450° Реакционный газ после теплообменника попадает в холодильник скоростного типа 8, где температура его понижается до 30°. Более низкая температура не жела­тельна, так как возможна конденсация высших спиртов. Из холо­дильника газ поступает в сепаратор 9, в котором отделяется сконденсировавшийся в холодильнике метанол. Продувка, необ­ходимая для уменьшения инертов в циркулирующем газе произ­водится на линии после сепаратора Из сепаратора сырой метанол выводится в промежуточный сборник 10, где освобождается от растворенных в нем газов. Затем сырец подается насосом 11 в резервуары метанола сырца проходя по пути фильтр и счетчик.