Claims (61)
1. Интегрированная установка для получения метанола из потока, содержащего диоксид углерода и водород, включающая1. An integrated plant for producing methanol from a stream containing carbon dioxide and hydrogen, comprising
(a) блок синтеза метанола (А), содержащий реакторный блок синтеза метанола (А1), способный охлаждаться или нагреваться с помощью теплонесущей текучей среды и имеющую вход и выход для теплонесущей текучей среды, для преобразования диоксида углерода и водорода в содержащую метанол реакционную смесь и сепараторный блок (А2) для ее разделения на поток неочищенного метанола, обогащенного метанолом и водой, и газообразный поток, содержащий диоксид углерода, моноксид углерода и водород, причем блок синтеза метанола (А) содержит(a) a methanol synthesis unit (A) comprising a methanol synthesis reactor unit (A1) capable of being cooled or heated by means of a heat-transfer fluid and having an inlet and an outlet for the heat-transfer fluid, for converting carbon dioxide and hydrogen into a methanol-containing reaction mixture and a separator unit (A2) for separating it into a stream of crude methanol enriched in methanol and water and a gaseous stream containing carbon dioxide, carbon monoxide and hydrogen, wherein the methanol synthesis unit (A) comprises
вход для введения диоксида углерода и водорода,inlet for introducing carbon dioxide and hydrogen,
выход для выведения потока неочищенного метанола, обогащенного метанолом и водой,outlet for the discharge of a stream of crude methanol enriched with methanol and water,
выход для выведения газообразного потока, содержащего диоксид углерода, моноксид углерода и водород,an outlet for removing a gaseous stream containing carbon dioxide, carbon monoxide and hydrogen,
вход для введения теплонесущей текучей среды, соединенный с входом для теплонесущей текучей среды реакторного блока синтеза метанола (A1), an inlet for introducing a heat-transfer fluid, connected to the inlet for the heat-transfer fluid of the methanol synthesis reactor block (A1),
выход для выведения теплонесущей текучей среды, соединенный с выходом для теплонесущей текучей среды реакторного блока синтеза метанола (A1),an outlet for removing the heat-carrying fluid, connected to the outlet for the heat-carrying fluid of the methanol synthesis reactor block (A1),
(b) блок выделения метанола (В), содержащий дистилляционный блок для разделения потока неочищенного метанола, обогащенного водой и метанолом, на поток, содержащий очищенный метанол, поток, содержащий компоненты с более низкой температурой кипения, чем у метанола, и поток, содержащий компоненты с более высокой температурой кипения, чем у метанола, причем дистилляционный блок содержит колонну очистки метанола и теплообменник для обеспечения тепла, необходимого для работы колонны очистки метанола, и имеющий вход и выход для теплонесущей текучей среды, причем блок выделения метанола (В) содержит(b) a methanol recovery unit (B) comprising a distillation unit for separating a stream of crude methanol enriched in water and methanol into a stream containing purified methanol, a stream containing components with a lower boiling point than methanol, and a stream containing components with a higher boiling point than methanol, wherein the distillation unit comprises a methanol purification column and a heat exchanger for providing the heat required to operate the methanol purification column, and having an inlet and an outlet for a heat-carrying fluid, wherein the methanol recovery unit (B) comprises
вход для подачи потока неочищенного метанола, обогащенного водой и метанолом, причем данный вход соединен с выходом для выведения потока неочищенного метанола, обогащенного водой и метанолом, из блока синтеза метанола (А),an inlet for feeding a stream of crude methanol enriched with water and methanol, wherein this inlet is connected to an outlet for removing a stream of crude methanol enriched with water and methanol from the methanol synthesis unit (A),
выход для выведения компонентов, имеющих более низкую температуру кипения, чем у метанола,outlet for removing components that have a lower boiling point than methanol,
выход для выведения очищенного метанола,outlet for removing purified methanol,
выход для выведения компонентов, имеющих более высокую температуру кипения, чем у метанола,outlet for removing components that have a higher boiling point than methanol,
вход для введения теплонесущей текучей среды, соединенный с входом теплообменника, an inlet for introducing a heat-transfer fluid, connected to the inlet of the heat exchanger,
выход для выведения теплонесущей текучей среды, соединенный с выходом теплообменника,an outlet for removing the heat-carrying fluid, connected to the outlet of the heat exchanger,
(c) систему теплонесущей текучей среды (С), содержащую резервуар (С1) для хранения и обеспечения теплонесущей текучей среды, причем система теплонесущей текучей среды (С) содержит(c) a heat-transfer fluid system (C) comprising a reservoir (C1) for storing and providing heat-transfer fluid, wherein the heat-transfer fluid system (C) comprises
выход для выведения теплонесущей текучей среды, причем данный выход соединен с входом для теплонесущей текучей среды блока синтеза метанола (A),an outlet for removing a heat-carrying fluid, wherein this outlet is connected to an inlet for the heat-carrying fluid of the methanol synthesis unit (A),
вход для введения теплонесущей текучей среды, причем данный вход соединен с выходом для теплонесущей текучей среды блока синтеза метанола (A),an input for introducing a heat-transfer fluid, wherein this input is connected to the output for the heat-transfer fluid of the methanol synthesis unit (A),
выход для выведения теплонесущей текучей среды, причем данный выход соединен с входом для теплонесущей текучей среды блока выделения метанола (B), an outlet for removing the heat-transfer fluid, wherein this outlet is connected to the inlet for the heat-transfer fluid of the methanol extraction unit (B),
вход для введения теплонесущей текучей среды, причем данный вход соединен с выходом для теплонесущей текучей среды блока выделения метанола (B),an input for introducing a heat-transfer fluid, wherein this input is connected to the output for the heat-transfer fluid of the methanol extraction unit (B),
причем система теплонесущей текучей среды (С) вместе с соединениями к и от блока синтеза метанола (А) и блока выделения метанола (В) и пути прохождения потоков внутри них образуют контур теплонесущей текучей среды, wherein the system of the heat-carrying fluid (C) together with the connections to and from the methanol synthesis unit (A) and the methanol extraction unit (B) and the flow paths within them form a circuit of the heat-carrying fluid,
причем система теплонесущей текучей среды (С) дополнительно содержит электрический нагреватель (EH) или теплообменник, соединенный с электрическим нагревателем (EH), и причемwherein the heat-transfer fluid system (C) further comprises an electric heater (EH) or a heat exchanger connected to the electric heater (EH), and wherein
выход для теплонесущей текучей среды системы теплонесущей текучей среды (С), соединенный с входом для теплонесущей текучей среды блока выделения метанола (B), соединен с выходом резервуара (C1),the outlet for the heat-transfer fluid of the heat-transfer fluid system (C) connected to the inlet for the heat-transfer fluid of the methanol extraction unit (B), connected to the outlet of the tank (C1),
вход для теплонесущей текучей среды системы теплонесущей текучей среды (С), соединенный с выходом для теплонесущей текучей среды блока выделения метанола (B), соединен с входом резервуара (C1),the inlet for the heat-transfer fluid of the heat-transfer fluid system (C) connected to the outlet for the heat-transfer fluid of the methanol extraction unit (B), connected to the inlet of the tank (C1),
выход для теплонесущей текучей среды системы теплонесущей текучей среды (С), соединенный с входом для теплонесущей текучей среды блока синтеза метанола (A), соединен через клапан V1 с выходом резервуара (C1),the outlet for the heat-transfer fluid of the heat-transfer fluid system (C), connected to the inlet for the heat-transfer fluid of the methanol synthesis unit (A), is connected through valve V1 to the outlet of the tank (C1),
вход для теплонесущей текучей среды системы теплонесущей текучей среды (С), соединенный с выходом для теплонесущей текучей среды блока синтеза метанола (А), соединен с входом резервуара (C1),the inlet for the heat-transfer fluid of the heat-transfer fluid system (C), connected to the outlet for the heat-transfer fluid of the methanol synthesis unit (A), is connected to the inlet of the tank (C1),
электрический нагреватель (EH) или теплообменник, соединенный с электрическим нагревателем (EH), имеет вход и выход для теплонесущей текучей среды,an electric heater (EH) or a heat exchanger connected to an electric heater (EH) has an inlet and an outlet for the heat-transfer fluid,
вход для введения теплонесущей текучей среды электрического нагревателя (EH) или теплообменника, соединенного с электрическим нагревателем (EH), соединен с выходом резервуара (C1),the inlet for introducing the heat-transfer fluid of the electric heater (EH) or the heat exchanger connected to the electric heater (EH) is connected to the outlet of the tank (C1),
выход для выведения теплонесущей текучей среды электрического нагревателя (EH) или теплообменника, соединенного с электрическим нагревателем (EH), соединен через клапан V2 с входом резервуара (C1), the outlet for removing the heat-transfer fluid of the electric heater (EH) or the heat exchanger connected to the electric heater (EH) is connected via valve V2 to the inlet of the tank (C1),
выход для выведения теплонесущей текучей среды электрического нагревателя (EH) или теплообменника, соединенного с электрическим нагревателем (EH), соединен через клапан V3 с входом для теплонесущей текучей среды блока синтеза метанола (A).the outlet for removing the heat-transfer fluid of the electric heater (EH) or the heat exchanger connected to the electric heater (EH) is connected via valve V3 to the inlet for the heat-transfer fluid of the methanol synthesis unit (A).
2. Интегрированная установка по п. 1, причем в блоке выделения метанола (В) дистилляционный блок дополнительно содержит колонну низкокипящих компонентов для разделения компонентов, имеющих более низкую температуру кипения, чем у метанола, расположенную выше по потоку от колонны очистки метанола, и теплообменник для обеспечения тепла, необходимого для работы колонны низкокипящих компонентов.2. An integrated plant according to claim 1, wherein in the methanol separation unit (B) the distillation unit additionally comprises a low-boiling component column for separating components having a lower boiling point than methanol, located upstream from the methanol purification column, and a heat exchanger for providing the heat required for operation of the low-boiling component column.
3. Интегрированная установка по п. 2, причем в блоке выделения метанола (В) дистилляционный блок дополнительно содержит вторую колонну очистки метанола, соединенную с другой колонной очистки метанола для их использования в качестве дистилляции при переменном давлении.3. An integrated plant according to claim 2, wherein in the methanol separation unit (B) the distillation unit additionally comprises a second methanol purification column connected to another methanol purification column for their use as a pressure swing distillation.
4. Интегрированная установка по одному из пп. 1-3, причем4. An integrated installation according to one of paragraphs 1-3, wherein
резервуар (С1) расположен на высоте над выходом для теплонесущей текучей среды реактора синтеза метанола внутри реакторного блока синтеза метанола (А1), из которого вытекает теплонесущая текучая среда, иthe tank (C1) is located at a height above the outlet for the heat-carrying fluid of the methanol synthesis reactor inside the methanol synthesis reactor block (A1), from which the heat-carrying fluid flows out, and
электрический нагреватель (EH) или теплообменник, соединенный с электрическим нагревателем (EH), расположен на высоте ниже входа для теплонесущей текучей среды реактора синтеза метанола внутри реакторного блока синтеза метанола (А1), из которого втекает теплонесущая текучая среда.an electric heater (EH) or a heat exchanger connected to the electric heater (EH) is located at a height below the inlet for the heat-carrying fluid of the methanol synthesis reactor inside the methanol synthesis reactor block (A1), from which the heat-carrying fluid flows.
5. Способ получения метанола посредством5. Method for producing methanol by
(a) превращения потока (I), содержащего диоксид углерода и водород, в реакторном блоке синтеза метанола (А1) при температуре от 150 до 300 °C и давлении от 3 до 10 МПа абс. в присутствии катализатора синтеза метанола в реакционную смесь содержащую метанол, воду, диоксид углерода, монооксид углерода и водород, конденсирования из указанной реакционной смеси в сепараторе газ/жидкость (A2) потока неочищенного метанола (II), обогащенного метанолом и водой, и отделения газообразного потока (III), содержащего диоксид углерода, монооксид углерода и водород,(a) converting a stream (I) containing carbon dioxide and hydrogen in a methanol synthesis reactor unit (A1) at a temperature of 150 to 300 °C and a pressure of 3 to 10 MPa abs. in the presence of a methanol synthesis catalyst into a reaction mixture containing methanol, water, carbon dioxide, carbon monoxide and hydrogen, condensing from said reaction mixture in a gas/liquid separator (A2) a stream of crude methanol (II) enriched in methanol and water, and separating a gaseous stream (III) containing carbon dioxide, carbon monoxide and hydrogen,
(b) разделения потока неочищенного метанола (II), обогащенного метанолом и водой, в блоке выделения метанола посредством дистилляции на(b) separating the crude methanol (II) stream enriched in methanol and water in a methanol recovery unit by distillation at
поток (IV), содержащий компоненты, имеющие более низкую температуру кипения, чем у метанола,stream (IV) containing components having a lower boiling point than methanol,
поток (V), содержащий очищенный метанол, stream (V) containing purified methanol,
поток (VI), содержащий компоненты, имеющие более высокую температуру кипения, чем у метанола,stream (VI) containing components having a higher boiling point than methanol,
причем тепло, вырабатываемое в реакторном блоке синтеза метанола (А1), отводится из него теплонесущей текучей средой, циркулирующей из и в систему теплонесущей текучей среды (С), и тепло, необходимое в блоке выделения метанола (B), обеспечивается теплонесущей текучей средой, циркулирующей из и в систему теплонесущей текучей среды (C), wherein the heat generated in the methanol synthesis reactor block (A1) is removed from it by the heat-carrying fluid circulating from and into the heat-carrying fluid system (C), and the heat required in the methanol extraction block (B) is provided by the heat-carrying fluid circulating from and into the heat-carrying fluid system (C),
причем используют интегрированную установку по одному из пп. 1-4 и от 20 до 100% разницы между количеством тепла, необходимым в блоке выделения метанола (В), и количеством тепла, вырабатываемым в реакторном блоке синтеза метанола (А1), подают в теплонесущую текучую среду с помощью электрического нагревателя (EH) или теплообменника, соединенного с электрическим нагревателем (EH).wherein an integrated installation according to one of paragraphs 1-4 is used and from 20 to 100% of the difference between the amount of heat required in the methanol extraction unit (B) and the amount of heat generated in the methanol synthesis reactor unit (A1) is fed into the heat-carrying fluid using an electric heater (EH) or a heat exchanger connected to the electric heater (EH).
6. Способ по п. 5, причем в качестве катализатора синтеза метанола используют медь- и цинксодержащий гетерогенный катализатор.6. The method according to item 5, wherein a copper- and zinc-containing heterogeneous catalyst is used as a catalyst for methanol synthesis.
7. Способ по п. 5, причем очищенный метанол, получаемый посредством потока (V), имеет содержание метанола от 98 до 100 мас.%.7. The method according to claim 5, wherein the purified methanol obtained by means of the stream (V) has a methanol content of from 98 to 100 wt%.
8. Способ по одному из пп. 5-7, причем система теплонесущей текучей среды (С) содержит резервуар (С1)8. The method according to one of paragraphs 5-7, wherein the heat-carrying fluid system (C) comprises a reservoir (C1)
из которого теплонесущая текучая среда течет через клапан V1 в реакторный блок синтеза метанола (А1) и из реакторного блока синтеза метанола (А1) обратно в резервуар (С1),from which the heat-transfer fluid flows through valve V1 into the methanol synthesis reactor block (A1) and from the methanol synthesis reactor block (A1) back into the reservoir (C1),
из которого теплонесущая текучая среда течет в блок выделения метанола (В) и из блока выделения метанола (В) обратно в резервуар (С1), from which the heat-transfer fluid flows into the methanol extraction unit (B) and from the methanol extraction unit (B) back into the reservoir (C1),
из которого теплонесущая текучая среда течет к электрическому нагревателю (EH) или теплообменнику, соединенному с электрическим нагревателем, и от электрического нагревателя (EH) или теплообменника, соединенного с электрическим нагревателем, через клапан V2 обратно в резервуар (С1).from which the heat-transfer fluid flows to the electric heater (EH) or a heat exchanger connected to the electric heater, and from the electric heater (EH) or a heat exchanger connected to the electric heater, through valve V2 back to the tank (C1).
9. Способ по п. 8, причем9. The method according to item 8, wherein
резервуар (С1) расположен на высоте над выходом для теплонесущей текучей среды реактора синтеза метанола внутри реакторного блока синтеза метанола (А1), из которого вытекает теплонесущая текучая среда, the tank (C1) is located at a height above the outlet for the heat-carrying fluid of the methanol synthesis reactor inside the methanol synthesis reactor block (A1), from which the heat-carrying fluid flows out,
электрический нагреватель (EH) или теплообменник, соединенный с электрическим нагревателем, расположен на высоте ниже входа для теплонесущей текучей среды реактора синтеза метанола внутри реакторного блока синтеза метанола (А1), из которого втекает теплонесущая текучая среда.an electric heater (EH) or a heat exchanger connected to the electric heater is located at a height below the inlet for the heat-carrying fluid of the methanol synthesis reactor inside the methanol synthesis reactor block (A1), from which the heat-carrying fluid flows.
10. Способ осуществления пускового режима интегрированной установки по одному из пп. 1-4 для получения метанола из потока, содержащего диоксид углерода и водород, посредством10. A method for implementing the start-up mode of an integrated installation according to one of paragraphs 1-4 for obtaining methanol from a stream containing carbon dioxide and hydrogen, by means of
(a) нагревания реакторного блока синтеза метанола (А1), содержащего катализатор синтеза метанола, до температуры от 150 до 260°C с помощью теплонесущей текучей среды, циркулирующей из и в систему теплонесущей текучей среды (С), (a) heating a methanol synthesis reactor unit (A1) containing a methanol synthesis catalyst to a temperature of from 150 to 260°C using a heat-carrying fluid circulating from and into the heat-carrying fluid system (C),
(b) предоставления потока (I), содержащего диоксид углерода и водород, под давлением от 3 до 10 МПа абс. в реактор синтеза метанола (А1),(b) providing a stream (I) containing carbon dioxide and hydrogen at a pressure of from 3 to 10 MPa abs. to the methanol synthesis reactor (A1),
причем от 20 до 100% необходимого тепла подают к теплонесущей текучей среде с помощью электрического нагревателя (EH) или теплообменника, соединенного с электрическим нагревателем (EH).wherein from 20 to 100% of the required heat is supplied to the heat-transfer fluid using an electric heater (EH) or a heat exchanger connected to an electric heater (EH).
11. Способ по п. 10, причем катализатор синтеза метанола кондиционируют на стадии (а) в присутствии водорода.11. The method according to claim 10, wherein the methanol synthesis catalyst is conditioned in step (a) in the presence of hydrogen.
12. Способ по п. 10, причем катализатор синтеза метанола нагревают на стадии (а) в присутствии водорода, азота или их смеси.12. The method according to claim 10, wherein the methanol synthesis catalyst is heated in step (a) in the presence of hydrogen, nitrogen or a mixture thereof.
13. Способ по одному из пп. 10-12, причем13. The method according to one of paragraphs 10-12, wherein
способ выполняют в интегрированной установке по любому из пп. 1-4,the method is carried out in an integrated installation according to any of paragraphs 1-4,
во время нагревания на стадии (а) теплонесущая текучая среда циркулирует из резервуара (С1) в электрический нагреватель (EH) или теплообменник, соединенный с электрическим нагревателем, затем через клапан V3 в реактор синтеза метанола (А1), и обратно в резервуар (C1), а затемduring heating in step (a), the heat-transfer fluid circulates from the tank (C1) to the electric heater (EH) or a heat exchanger connected to the electric heater, then through valve V3 to the methanol synthesis reactor (A1), and back to the tank (C1), and then
для запуска превращения закрывают клапан V3, и теплонесущая текучая среда циркулирует из резервуара (C1) через клапан V1 в реактор синтеза метанола (A1) и обратно в резервуар (C1).To start the conversion, valve V3 is closed and the heat-transfer fluid circulates from the reservoir (C1) through valve V1 to the methanol synthesis reactor (A1) and back to the reservoir (C1).