1. МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 80
Деловая игра
Тема: «Производство метанола»
Урок проводится в форме оперативного совещания
по итогам экскурсии на ОАО «Тольяттиазот»
Тольятти 2013
2. Повестка совещания (тема урока):
«Организация производства метанола на химическом заводе
«Тольяттиазот»
Задачи урока:
- изучить общие принципы производства метанола;
- познакомить учащихся с химическими профессиями, связанными с производством метанола;
- продолжить работу по развитию творческой активности учащихся и умений самостоятельно
приобретать знания.
Оборудование: Компьютер, проектор, экран, презентация учащихся на тему:
«Производство метанола».
Урок начинается с вступительного слова учителя: «Сегодня мы проводим наш урок
по итогам экскурсии на ОАО «Тольяттиазот». Урок наш будет необычным. В ходе его каждый
из вас, используя имеющиеся знания по производству метанола, выступит в качестве
специалиста одной из профессий данного производства. Вашей задачей является рассмотрение
технологического процесса синтеза метанола на ОАО «ТоАЗ». Проводить совещание будет
директор.
Директор: метанол впервые был обнаружен в продуктах сухой перегонки древесины 340
лет назад. Но потребовалось почти 2 столетия, чтобы выделить его в чистом виде.
В 1923 году впервые было освоено промышленное производство метилового спирта из оксида
углерода (II) и водорода под давлением 25-35 МПа на цинк-хромовом катализаторе при
температурах 320-3800
С. Это были первые шаги, а нынче его производство исчисляется в мире
миллионами тонн. Движущие силы этого грандиозного развития заключаются в том, что
метанол является продуктом многоцелевого назначения.
Сфера использования метанола в химической промышленности необычайно широка:
производство формалина, карбамидных смол, синтетических каучуков, уксусной кислоты,
химических средств защиты растений, поливинилового спирта. Его используют в производстве
фотопленки, различных аминов, красителей, а также в лакокрасочной промышленности.
Использование метанола как топлива известно более 150 лет. В наше время метанол
используют как топливо для двигателей внутреннего сгорания. Металлургия испытывает
потребность в восстановительных газах. Такие газы можно получить конверсией метанола.
Метанол может быть использован для получения синтетического протеина. Это новая страница
в биологических методах производства кормового белка для сельского хозяйства.
Сегодня мы рассмотрим, как организовано производство этого бесценного сырья на нашем
заводе. Слово предоставляется технологам.
Технологи: в основе синтеза метанола лежат следующие химические реакции:
CO + 2H2 ↔ CH3OH + 90,73 кДж. По классификации:
• реакция соединения;
• идет с уменьшением объемов;
• обратимая;
• каталитическая;
• экзотермическая.
CO2 + 3H2 ↔ CH3OH + H2O + 49,53 кДж. По классификации:
• обратимая;
• экзотермическая;
• каталитическая;
• идет с уменьшением объемов.
Условия проведения реакций: to
= 200-260 0
С, Р = 9 МПа
Технологическая схема производства метанола состоит из следующих стадий:
1. Сатурация природного газа (насыщение паром природного газа) до соотношения:
метан : вода – 1 : 1,4.
3. 2. Парокислородная конверсия природного газа (получение метана из природного газа в
шахтном конверторе на никелевых катализаторах).
3. Частичная очистка конвертированного газа от оксида углерода (IV) (процесс
абсорбции CO2 раствором моноэтаноламина МЭА – процесс идет с выделением
тепла).
4. Осушка конвертированного газа в абсорберах алюмогелем от H2O, H2S, CO2.
5. Сжатие свежего газа от 1,6 до 9 МПа.
6. Синтез метанола сырца.
7. Ректификация метанола (очистка метанола от примесей).
8. Склад метанола.
Директор: группа главного инженера расскажет нам, какие аппараты используются на
каждой стадии производства метанола.
Группа главного инженера:
1) Сатуратор (колонный аппарат с насадкой из керамических колец).
2) Шахтный конвертор (колонный аппарат с катализатором внутри). В нем
поддерживается давление, температура, состав парокислородной смеси, объем
природного газа. Реакция идет с выделением теплоты. Тепло утилизируется в
котле-утилизаторе для получения из воды пара. Пар используется дальше.
3) Абсорбер (колонный аппарат с «тарелками», насадкой из керамических колец,
форсункой для орошения раствором).
4) Регенератор (колонный аппарат с «тарелками» для восстановления МЭА
раствора).
5) Теплообменники.
6) Насосы.
7) Компрессор.
8) Колонна синтеза (аппарат с насадкой из катализатора).
9) Холодильник-конденсатор (охлаждает газ и конденсирует метанол).
10) Сепаратор (отделяет газ от жидкости).
11) Теплообменник.
12) Колонна ректификации (колонный аппарат с «тарелками»).
13) Насосы (дозаторы).
14) Емкости.
Директор: задания технологам: «Рассчитайте сколько по массе и по объему (при н.у.)
необходимо природного газа с массовой долей метана 98% для получения 1 т метанола по
уравнениям реакций:
(1) СН4 +2 Н2О ↔ 3Н2 + СО
(2) CO + 2H2 ↔ CH3OH + 90,73 кДж
Директор предоставляет слово отделу кадров.
Группа отдела кадров: на нашем производстве требуются следующие специальности:
1.инженер-технолог;
2.лаборант химической лаборатории;
3.аппаратчик химического предприятия;
4.техник-технолог.
Директор предоставляет слово отделу охраны окружающей среды и техники безопасности.
Группа охраны окружающей среды и техники безопасности:
Метанол – яд. 5-10 мл метанола, принятое внутрь, вызывает тяжелое отравление,
ведущее к слепоте; большая доза метанола может привести к смерти. Отравление метанолом
возможно через органы дыхания, через кожу. Предельно допустимая концентрация метанола
в воздухе помещения, где работает человек – 5 мг/м3
. Пары метанола образуют с воздухом
взрывоопасные смеси. Об этом нужно всегда помнить при обращении с метанолом. Поэтому
на производстве предусмотрены мероприятия, направленные на охрану труда:
1.своевременный ремонт вентиляции;
4. 2.строгое соблюдение технологического режима;
3.применение средств индивидуальной защиты.
Директор: подводя итог нашему совещанию, необходимо отметить, что современная
технология должна исключить пагубное воздействие на мир живой природы и самого
человека.
Синтез метанола – одна из тех технологий, которые позволяют поддерживать в природе
гомеостатическое состояние (т.к. в качестве сырья используют СО угарный газ), поэтому его
использование имеет большое экологическое значение. Технология синтетического метанола
вписывается в природное равновесие, не нарушая его.
