RU2630472C1 - Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation - Google Patents
Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630472C1 RU2630472C1 RU2016145511A RU2016145511A RU2630472C1 RU 2630472 C1 RU2630472 C1 RU 2630472C1 RU 2016145511 A RU2016145511 A RU 2016145511A RU 2016145511 A RU2016145511 A RU 2016145511A RU 2630472 C1 RU2630472 C1 RU 2630472C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methanol
- gas
- synthesis
- reactor
- ethane
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
- B01J8/067—Heating or cooling the reactor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
- C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
- C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
- C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к отрасли переработки нефти и газа и может быть использовано непосредственно на нефтяных и газовых месторождениях для получения из природного газа товарного метанола в небольших количествах (до 4 тыс. тонн в год) для обеспечения собственных нужд и нужд небольших химических предприятий.The invention relates to the oil and gas refining industry and can be used directly in oil and gas fields to produce marketable methanol in small quantities (up to 4 thousand tons per year) from natural gas to provide for its own needs and the needs of small chemical enterprises.
В связи с выработкой крупных нефтяных и газоконденсатных месторождений и увеличением доли малых месторождений возрастает потребность в малотоннажном производстве метанола с минимальным выходом побочных продуктов, которые в крупнотоннажном производстве могут извлекаться как полезные продукты.In connection with the development of large oil and gas condensate fields and an increase in the share of small fields, the need for small-capacity methanol production with a minimum yield of by-products that can be extracted as useful products in large-capacity production increases.
Малотоннажное производство метанола должно обладать рядом дополнительных свойств, которые отсутствуют у крупнотоннажного. Желательным готовым продуктом малотоннажного производства является монопродукт - метанол, поскольку остальные возможные продукты синтеза по существу будут отходами, утилизация которых приведет к загрязнению окружающей среды.Small-scale methanol production should have a number of additional properties that are absent in large-capacity. A desirable finished product of small-scale production is a single product - methanol, since the remaining possible synthesis products will essentially be waste, the disposal of which will lead to environmental pollution.
В малотоннажных установках должна быть небольшой номенклатура основных узлов, так как каждая единица дополнительного оборудования существенно влияет на срок окупаемости установки. На промысловых площадках часто нет достаточной электрической мощности, поэтому для достижения автономности малотоннажные установки могут быть оснащены собственной электрогенерацией. Преимущественный вариант - установки в блочно-модульном исполнении, что позволит снизить капитальные затраты на проектные и строительные работы.In small-tonnage installations there should be a small nomenclature of the main units, since each unit of additional equipment significantly affects the payback period of the installation. Often, there is not enough electric power at the fishing sites, therefore, to achieve autonomy, small-tonnage plants can be equipped with their own electric generation. An advantageous option is the installation in block-modular design, which will reduce capital costs for design and construction work.
Известны способы получения метанола и устройства для его осуществления, согласно которым метанол получают, в основном, в два этапа. На первом этапе в трубчатых печах риформинга на катализаторах паровой конверсией получают синтез-газ, т.е. смесь монооксида углерода (угарный газ) и водорода. На втором этапе очищенный и нормализованный синтез-газ подают в реактор синтеза метанола с получением метанола-сырца, который затем поступает в ректификационную колонну, в которой выделяют чистый метанол и набор дополнительных продуктов, имеющих самостоятельную ценность. Дополнительные продукты появляются вследствие того, что паровая конверсия дает синтез-газ, в котором соотношение CO:H2 варьируется от 1:3 до 1:5 (RU 2188790, опубл. 10.09.2009 г., RU 2252209, опубл. 20.05.2005 г.).Known methods for producing methanol and devices for its implementation, according to which methanol is obtained mainly in two stages. At the first stage, synthesis gas is obtained by steam conversion in tube reforming tube furnaces on catalysts, i.e. a mixture of carbon monoxide (carbon monoxide) and hydrogen. At the second stage, the purified and normalized synthesis gas is fed into the methanol synthesis reactor to obtain crude methanol, which then enters the distillation column, in which pure methanol and a set of additional products of independent value are isolated. Additional products appear due to the fact that steam reforming produces synthesis gas in which the CO: H 2 ratio varies from 1: 3 to 1: 5 (RU 2188790, publ. 09/10/2009, RU 2252209, publ. 20.05.2005 g.).
Для крупнотоннажных производств дополнительный набор продуктов синтеза не является проблемой, поскольку большинство продуктов производятся в больших количествах и имеют спрос. Однако на малотоннажных производствах сравнительно небольшие количества получаемых дополнительных продуктов с учетом дополнительных затрат на их выделение и плохую логистику являются существенным недостатком.For large-scale production, an additional set of synthesis products is not a problem, since most products are produced in large quantities and are in demand. However, in small-scale industries, the relatively small amounts of additional products obtained, taking into account the additional costs of their allocation and poor logistics, are a significant drawback.
Существующие малотоннажные установки для получения метанола рассчитаны на производство не менее 50 тысяч тонн метанола в год. Однако высока потребность в установках с производительностью 1-4 тыс. тонн метанола в год.The existing small-tonnage plants for methanol production are designed to produce at least 50 thousand tons of methanol per year. However, there is a high demand for plants with a capacity of 1-4 thousand tons of methanol per year.
Наиболее близким к заявляемому является способ получения метанола из газа газовых и газоконденсатных месторождений (RU 2254322, опубл. 20.06.2005 г.), включающий последовательную подачу углеводородсодержащего газа, впрыск химически очищенной воды, проведение предварительного парового риформинга получения синтез-газа, проведение окончательного риформинга образовавшегося газа с добавлением кислорода при давлении, равном давлению проведения синтеза метанола, обогрев реактора предварительного риформинга потоком полученного синтез-газа, выходящим из реактора окончательного риформинга, который подается в межтрубное пространство реактора предварительного риформинга. Далее осуществляют охлаждение синтез-газа, полученного в результате риформинга, парогазовой смесью и проведение синтеза метанола в 2-ступенчатом реакторе, причем охлаждением реакционной смеси для проведения изотермической реакции синтеза метанола в промежуточном выносном теплообменнике двухступенчатого реактора осуществляют парогазовой смесью, а охлаждение потока, выходящего из реактора синтеза метанола, осуществляют парогазовой смесью и химически очищенной водой.Closest to the claimed is a method of producing methanol from gas from gas and gas condensate fields (RU 2254322, publ. 06/20/2005), which includes the sequential supply of hydrocarbon-containing gas, injection of chemically purified water, preliminary steam reforming of the synthesis gas, final reforming the resulting gas with the addition of oxygen at a pressure equal to the pressure of the methanol synthesis, heating the pre-reforming reactor with the stream of the resulting synthesis gas, leaving them from the final reforming reactor which is fed to the tube space pre-reforming reactor. Next, the synthesis gas obtained by reforming is cooled by a gas-vapor mixture and methanol synthesis is carried out in a 2-stage reactor, and the reaction mixture is cooled by a gas-vapor mixture to conduct an isothermal reaction of methanol synthesis in an intermediate external heat exchanger of a two-stage reactor, and the stream leaving the cooling a methanol synthesis reactor, is carried out with a gas-vapor mixture and chemically purified water.
Недостатком известного способа является выход готового продукта - метанола в количестве не более 60 об. %, остальные 40 об. % составляют побочные продукты.The disadvantage of this method is the yield of the finished product is methanol in an amount of not more than 60 vol. %, the remaining 40 vol. % are by-products.
Однако такой выход монопродукта является низким, что не позволяет указанный способ использовать при малотоннажном производстве метанола.However, such a single product yield is low, which does not allow the specified method to be used in small-capacity methanol production.
Наиболее близкой к заявляемой является установка для получения метанола из газа газовых и газоконденсатных месторождений (RU 2254322, опубл. 20.06.2005 г.), содержащая источник углеводородсодержащего газа, реактор предварительного парового риформинга, обогреваемый потоком, выходящим из реактора окончательного риформинга, двухступенчатый реактор синтеза метанола, теплообменники охлаждения синтез-газа, теплообменники охлаждения потока, выходящего из реактора синтеза метанола, сепаратор для разделения продуктов реакции на отходящие газы и метанол-сырец, а двухступенчатый реактор синтеза метанола, соединенный с теплообменником охлаждения синтез-газа парогазовой смесью, снабжен промежуточным выносным теплообменником охлаждения реакционной смеси парогазовой смесью и последовательно соединен с теплообменником охлаждения полученного в реакторе потока парогазовой смесью, теплообменником охлаждения химически очищенной водой и сепаратором для разделения продуктов реакции.Closest to the claimed is a plant for producing methanol from gas from gas and gas condensate fields (RU 2254322, publ. 06/20/2005), containing a source of hydrocarbon-containing gas, a preliminary steam reforming reactor, heated by a stream leaving the final reforming reactor, a two-stage synthesis reactor methanol, synthesis gas cooling heat exchangers, cooling heat exchangers for the stream leaving the methanol synthesis reactor, a separator for separating reaction products into exhaust gases and meta crude ol, and the two-stage methanol synthesis reactor connected to the syngas cooling heat exchanger with a gas-vapor mixture is equipped with an intermediate remote heat exchanger for cooling the reaction mixture with a gas-vapor mixture and is connected in series with the cooling heat exchanger of the gas-vapor mixture obtained in the reactor, a chemically purified water cooling heat exchanger and a separator for separation of reaction products.
Основным недостатком известной установки является низкий процент выхода готового продукта - метанола, не превышающий 60 об. %, что не позволяет использовать ее для малотоннажного производства метанола.The main disadvantage of the known installation is the low percentage of the finished product - methanol, not exceeding 60 vol. %, which does not allow using it for small-scale production of methanol.
Технической задачей является создание способа получения метанола и малотоннажной установки, обеспечивающих выход готового монопродукта - метанола в количестве не менее 80 об. %.The technical task is to create a method for producing methanol and a small-tonnage installation, providing a yield of a single product - methanol in an amount of at least 80 vol. %
Техническим результатом является повышение выхода метанола до 80-84 об. %.The technical result is to increase the yield of methanol to 80-84 about. %
Указанный технический результат достигается группой изобретений.The specified technical result is achieved by a group of inventions.
Сущность изобретения по п. 1 заключается в том, что способ получения метанола включает комбинированную конверсию газообразных реагентов в синтез-газ и синтез метанола, дальнейший отбор готового продукта.The invention according to
В отличие от прототипа в качестве газообразных реагентов используют смесь метан-этан, воздух и водяной пар, объемное соотношение смесь метан-этан / воздух / водяной пар поддерживают равным 1:2,36:(0-0,4), причем объемная часть водяного пара соответствует величине относительной концентрации этана в смеси метан-этан.Unlike the prototype, methane-ethane mixture, air and water vapor are used as gaseous reagents, the volumetric ratio of methane-ethane / air / water mixture is maintained equal to 1: 2.36: (0-0.4), and the volume fraction of water the pair corresponds to the relative concentration of ethane in the methane-ethane mixture.
Газообразные реагенты раздельно нагревают до температур 700-720°C, перемешивают и подвергают парциальному окислению и комбинированной конверсии с получением синтез-газа, который подвергают быстрому охлаждению до 300-350°C с использованием теплообменников «газ-жидкость», блокируя процесс сажеобразования.Gaseous reactants are separately heated to temperatures of 700-720 ° C, mixed and subjected to partial oxidation and combined conversion to produce synthesis gas, which is subjected to rapid cooling to 300-350 ° C using gas-liquid heat exchangers, blocking the soot formation process.
Затем синтез-газ дополнительно охлаждают, осуществляют компримирование и подачу сжатого и подогретого до температур 190-230°C синтез-газа в реактор синтеза метанола, в трубах трубного пучка которого размещен катализатор, поддерживают изотермический режим в указанном реакторе за счет кипения воды в межтрубном пространстве при давлении 2,4-4,0 МПа, нагретой теплом, выделяемым при протекании реакции синтеза метанола, а также теплом топочных газов.Then, the synthesis gas is additionally cooled, compression and supply of the synthesis gas compressed and heated to temperatures of 190-230 ° C to the methanol synthesis reactor, in the tubes of the tube bundle of which the catalyst is placed, is carried out, the isothermal regime in the specified reactor is maintained by boiling water in the annulus at a pressure of 2.4-4.0 MPa, heated by the heat released during the methanol synthesis reaction, as well as the heat of the flue gases.
Полученный газообразный метанол переводят в жидкую фазу, охлаждают до 30-40°C, и выводят жидкий продукт из процесса, при этом непрореагировавший синтез-газ подвергают многократному повторному синтезу метанола в дополнительных реакторах с последующим отбором готового продукта.The obtained gaseous methanol is transferred to the liquid phase, cooled to 30-40 ° C, and the liquid product is removed from the process, while the unreacted synthesis gas is subjected to repeated re-synthesis of methanol in additional reactors, followed by selection of the finished product.
Способ осуществляется при использовании установки, описанной в п. 2 формулы изобретения.The method is carried out using the installation described in
Сущность изобретения заключается в том, что малотоннажная установка для получения метанола включает дозирующее устройство, модуль синтеза газа с реактором комбинированной конверсии, теплообменник синтез газа, модуль компрессии, модуль синтеза метанола с реактором и теплообменником стабилизации метанола.The essence of the invention lies in the fact that the small-capacity plant for methanol production includes a metering device, a gas synthesis module with a combined conversion reactor, a gas synthesis heat exchanger, a compression module, a methanol synthesis module with a reactor and a methanol stabilization heat exchanger.
Согласно п. 2 формулы к дозирующему устройству присоединен модуль газопламенного подогревателя, в корпусе которого закреплены три трубных пучка, на входе соединенных с тремя входными коллекторами подачи смеси метан - этан, воздуха и воды, а на выходе - со смесительной решеткой, трубы указанных трубных пучков выполнены в виде спиралей и вложены друг в друга.According to
Модуль синтеза газа снабжен пламегасящей насадкой, соединенной с теплоизолированным корпусом реактора комбинированной конверсии кожухотрубного типа и расположенной со смещением относительно центра указанного корпуса.The gas synthesis module is equipped with a flame-retardant nozzle connected to a thermally insulated shell-and-tube type combined conversion reactor vessel and located offset from the center of the specified vessel.
Коллектор синтез-газа реактора комбинированной конверсии соединен с теплообменником стабилизации синтез-газа типа «газ-жидкость», межтрубное пространство которого заполнено охлаждающей жидкостью и соединено с аппаратом воздушного охлаждения.The synthesis gas reservoir of the combined conversion reactor is connected to a gas-liquid-type synthesis gas stabilization heat exchanger, the annulus of which is filled with coolant and connected to an air cooling apparatus.
Модуль синтеза метанола включает реактор синтеза метанола кожухотрубного типа, в котором катализатор синтеза метанола размещен в трубах трубного пучка указанного реактора, а межтрубное пространство заполнено кипящей водой.The methanol synthesis module includes a shell-and-tube type methanol synthesis reactor, in which the methanol synthesis catalyst is located in the tubes of the tube bundle of the said reactor, and the annulus is filled with boiling water.
В межтрубное пространство корпуса реактора синтеза метанола встроен дополнительный теплообменник, соединенный через магистраль топочных газов с газопламенным подогревателем.An additional heat exchanger is integrated into the annular space of the methanol synthesis reactor vessel, which is connected via a flue gas line to a gas-flame heater.
Модуль синтеза метанола оснащен теплообменником осаждения метанола спирального типа, соединенным с теплообменником стабилизации метанола кожухотрубного типа, при этом межтрубные пространства обоих теплообменников заполнены охлаждающей жидкостью и соединены последовательно с аппаратом воздушного охлаждения.The methanol synthesis module is equipped with a spiral-type methanol precipitation heat exchanger connected to a shell-and-tube type methanol stabilization heat exchanger, while the annular spaces of both heat exchangers are filled with coolant and connected in series with the air cooling apparatus.
Способ получения метанола и устройство для его осуществления в отличии от известных технических решений основаны на том, что в процессе синтеза монопродукта - метанола они позволяют поддерживать соотношение CO:H2 в синтез -газе равным 1:2.The method for producing methanol and the device for its implementation, in contrast to the known technical solutions, are based on the fact that in the synthesis of a single product - methanol, they allow you to maintain the ratio of CO: H 2 in the synthesis gas equal to 1: 2.
Известно, что процесс парциального окисления метана для получения синтез-газа состава, оптимально соответствующего синтезу метанола, осуществляют с целью введения в метанольный процесс необходимого количества кислорода.It is known that the process of partial oxidation of methane to produce synthesis gas of a composition that is optimal for the synthesis of methanol is carried out with the aim of introducing the required amount of oxygen into the methanol process.
Процесс проводят в соответствии со следующим уравнением:The process is carried out in accordance with the following equation:
(Розовский А.Я., Лин Г.И., Теоретические основы процесса синтеза метанола, М.: Химия, 1990, стр. 60-62).(Rozovsky A.Ya., Lin G.I., Theoretical Foundations of the Process of Methanol Synthesis, Moscow: Chemistry, 1990, p. 60-62).
В качестве окислителя (кислородсодержащего газа) используют воздух. В реальном газе кроме метана содержится и некоторое количество этана. С целью коррекции состава синтез-газа часть метана конвертируют в синтез-газ посредством соответствующего увеличения доли паровой конверсии в составе комбинированной конверсии.Air is used as an oxidizing agent (oxygen-containing gas). In real gas, in addition to methane, a certain amount of ethane is also contained. In order to correct the composition of the synthesis gas, a part of the methane is converted into synthesis gas by a corresponding increase in the proportion of steam conversion in the combined conversion.
В этом случае полное уравнение материального баланса имеет вид:In this case, the complete equation of material balance has the form:
где Kм, Kэ - концентрация метана и этана соответственно;where K m , K e - the concentration of methane and ethane, respectively;
Q - расход углеводородного газа.Q is the flow rate of hydrocarbon gas.
Первое выражение правой части уравнения - (Kм+2Kэ)*(СO+2H2) показывает, что при наличии этана выход синтез-газа пропорционален (Kм+2Kэ), вторая скобка в этом выражении - (CO+2H2) показывает, что результатом такой реакции является синтез-газ оптимального состава, в котором CO:H2=1:2.The first expression of the right side of the equation - (K m + 2K e ) * (CO + 2H 2 ) shows that in the presence of ethane the synthesis gas yield is proportional to (K m + 2K e ), the second bracket in this expression is (CO + 2H 2 ) shows that the result of this reaction is the synthesis gas of the optimal composition, in which CO: H 2 = 1: 2.
Второе выражение - [Kм+Kэ)*1,86N2 правой части уравнения пропорционально объему проходящего через устройство азота.The second expression is [K m + K e ) * 1.86 N 2 of the right side of the equation is proportional to the volume of nitrogen passing through the device.
Третье выражение правой части уравнения - (1-(Kм+Kэ))*Q представляет собой расход не участвующих в реакции газов, содержавшихся в исходном углеводородном газе, выраженный через сумму парциальных расходов метана и этана.The third expression of the right side of the equation - (1- (K m + K e )) * Q represents the flow rate of the non-participating gases contained in the initial hydrocarbon gas, expressed as the sum of the partial costs of methane and ethane.
Из этого уравнения следует, что соотношение смесь метан-этан / воздух / водяной пар необходимо поддерживать равным 1:2,36:(0-0,4). Только в этом случае синтез газ будет иметь оптимальный состав CO:H2=1:2.From this equation it follows that the ratio of the methane-ethane / air / water mixture must be maintained equal to 1: 2.36: (0-0.4). Only in this case, the synthesis gas will have the optimal composition CO: H 2 = 1: 2.
В реакторе комбинированной конверсии заявленной конструкции на начальном этапе комбинированной конверсии горячие газообразные продукты движутся противотоком по отношению к продуктам паровой и углекислотной конверсиям, идущим с поглощением тепла, поддерживая необходимую для них температуру.In the combined conversion reactor of the claimed design, at the initial stage of the combined conversion, hot gaseous products move countercurrently with respect to the products of steam and carbon dioxide conversions that go with the absorption of heat, maintaining the temperature necessary for them.
В отличие от способа-прототипа, согласно которому в начале процесса проводят паровую конверсию (в атмосфере водяного пара), а затем парциальное окисление, в заявляемом способе на начальном этапе происходит парциальное окисление кислородом воздуха. Азот, занимающий 78% объема воздуха, не участвует в реакции, существенно снижая концентрацию кислорода в реагирующей смеси, что делает процесс окисления более безопасным.In contrast to the prototype method, according to which, at the beginning of the process, steam conversion is carried out (in an atmosphere of water vapor), and then partial oxidation, in the inventive method, partial oxidation by atmospheric oxygen occurs at the initial stage. Nitrogen, which occupies 78% of the air volume, is not involved in the reaction, significantly reducing the oxygen concentration in the reaction mixture, which makes the oxidation process safer.
При наличии в углеводородном газе этана соотношение CO:H2, согласно группе изобретений поддерживают равным 1:2 путем добавления в процесс соответствующего количества водяного пара. В этом случае необходимо учитывать то, что в совокупности реакции парциального окисления, углекислотная и паровая конверсии, являющиеся конечным содержанием комбинированной конверсии, почти сбалансированы по теплу.In the presence of ethane in the hydrocarbon gas, the CO: H 2 ratio according to the group of inventions is maintained equal to 1: 2 by adding an appropriate amount of water vapor to the process. In this case, it is necessary to take into account the fact that in the aggregate of the partial oxidation reaction, carbon dioxide and steam conversions, which are the final content of the combined conversion, are almost balanced in heat.
Увеличение доли паровой конверсии в составе комбинированной требует дополнительного подвода тепла для соблюдения температурного режима.An increase in the proportion of steam conversion in the combined composition requires an additional heat supply to comply with the temperature regime.
Кроме того, в малотоннажных установках в общем тепловом балансе возрастает роль теплоотдачи с поверхностей реакционных объемов, поскольку соотношение поверхностей теплоотдачи и объемного тепловыделения пропорционально , где d - характерный размер реакционного объема.In addition, in small-tonnage plants, the role of heat transfer from the surfaces of the reaction volumes increases in the overall heat balance, since the ratio of heat transfer and volumetric heat transfer surfaces is proportional where d is the characteristic size of the reaction volume.
Экспериментально подтверждено, что объемное соотношение смесь метан-этан / воздух / водяной пар необходимо поддерживать равным 1:2,36: (Kэ/(Kм+Kэ)), причем объемная часть пара (выражение в скобках) может принимать значения от 0 до 0,4 в зависимости от содержания этана и соответствует величине относительной концентрации этана в смеси метан-этан (Kэ/(Kм+Kэ)).It was experimentally confirmed that the volumetric ratio of methane-ethane / air / water steam must be maintained equal to 1: 2.36: (K e / (K m + K e )), and the volumetric part of the vapor (expression in brackets) can take values from 0 to 0.4 depending on the ethane content and corresponds to the value of the relative concentration of ethane in the methane-ethane mixture (K e / (K m + K e )).
С целью компенсации тепловых потерь, в том числе на дополнительную паровую конверсию, реакционные газы (смесь метан-этан, воздух, водяной пар) раздельно нагревают до температуры 700-720°C, тщательно перемешивают и подают в реакционный объем. Далее процесс идет в соответствии с приведенным выше уравнением.In order to compensate for heat losses, including additional steam conversion, the reaction gases (methane-ethane mixture, air, water vapor) are separately heated to a temperature of 700-720 ° C, mixed thoroughly and fed into the reaction volume. Further, the process proceeds in accordance with the above equation.
Раздельный нагрев реакционных газов ниже 700°C нежелателен, так же как и перегрев выше 720°C, т.к. до начала реакции парциального окисления обеспечивается безопасность процесса благодаря тому, что нагретые до 700-720°C метан, этан и кислород, содержащийся в воздухе, вступают в реакцию окисления немедленно после смешения, предотвращая образование даже небольших объемов взрывоопасной смеси.Separate heating of the reaction gases below 700 ° C is undesirable, as well as overheating above 720 ° C, because prior to the start of the partial oxidation reaction, process safety is ensured due to the fact that methane, ethane and oxygen contained in the air are heated to 700-720 ° C and enter the oxidation reaction immediately after mixing, preventing the formation of even small volumes of explosive mixtures.
Полученный на выходе реактора комбинированной конверсии синтез-газ с температурой 750-800°C необходимо охлаждать до 300-350°C. Такая операция как правило выполняется с помощью теплообменных аппаратов разных типов. В способе-прототипе использованы теплообменники типа «газ-газ».The synthesis gas obtained at the outlet of the combined conversion reactor with a temperature of 750-800 ° C must be cooled to 300-350 ° C. Such an operation is usually carried out using different types of heat exchangers. In the prototype method, gas-gas heat exchangers are used.
Для малотоннажных установок использование теплообменников типа «газ-газ» недопустимо. Причина заключается в том, что числа Нуссельта для противоположных сторон металлической стенки, разделяющей потоки, примерно одинаковы. Одинаковыми оказываются и коэффициенты теплоотдачи. Вследствие этого температура стенки теплообменника принимает среднее значение температур обменивающихся теплом потоков. Для выше указанного интервала температур эта величина составляет порядка 500°C. При такой температуре интенсивно протекает реакция Белла-Будуара (реакция сажеобразования), причем реакция идет с большим выделением тепла и поэтому является самоподдерживающейся:For small-tonnage installations, the use of gas-gas heat exchangers is unacceptable. The reason is that the Nusselt numbers for the opposite sides of the metal wall separating the flows are approximately the same. The heat transfer coefficients are the same. As a result, the wall temperature of the heat exchanger assumes the average temperature of the heat exchanging streams. For the above indicated temperature range, this value is about 500 ° C. At this temperature, the Bell-Boudoir reaction intensively occurs (soot formation reaction), and the reaction proceeds with a large release of heat and therefore is self-sustaining:
CO+CO=CO2+C+тепло (http://chem21.info/page/105079024068158033032124233069130012077244002078/)CO + CO = CO 2 + C + heat (http://chem21.info/page/105079024068158033032124233069130012077244002078/)
В результате существенная доля монооксида углерода удаляется из синтез-газа, что нарушает соотношение CO:H2 в сторону увеличения доли водорода и снижения доли монооксида углерода вплоть до его почти полного исчезновения.As a result, a significant proportion of carbon monoxide is removed from the synthesis gas, which violates the ratio of CO: H 2 in the direction of increasing the proportion of hydrogen and reducing the proportion of carbon monoxide until its almost complete disappearance.
По заявляемому способу реакция Белла-Будуара блокируется, т.к. температура разделяющей потоки стенки поддерживается ниже 350°C, благодаря использованию теплообменника типа «газ-жидкость», который не использовался в малотоннажных установках для стабилизации ("закалки") синтез-газа. Это позволяет избежать процесса сажеобразования.According to the claimed method, the Bell-Boudoir reaction is blocked, because the temperature of the wall separating the flows is maintained below 350 ° C, thanks to the use of a gas-liquid heat exchanger, which was not used in small-tonnage installations to stabilize ("quench") the synthesis gas. This avoids the process of soot formation.
Число Нуссельта для разделяющей потоки стенки со стороны жидкого теплоносителя возрастает в десятки и более раз, соответственно возрастает и коэффициент теплоотдачи. Стенка теплообменника принимает температуру, близкую к температуре жидкого теплоносителя (Нащокин В.В. Техническая термодинамика и теплопередача, изд-во "Высшая школа", Москва, 1969 г., стр. 411-446).The Nusselt number for the wall separating the flows from the side of the liquid coolant increases by tens or more times, and the heat transfer coefficient also increases. The wall of the heat exchanger takes a temperature close to the temperature of the liquid coolant (Nashchokin V.V. Technical Thermodynamics and Heat Transfer, Vysshaya Shkola Publishing House, Moscow, 1969, pp. 411-446).
По способу-прототипу режим, в котором работает реактор синтеза метанола, является квазиизотермическим, который поддерживается с помощью выносного теплообменника, что влечет за собой переменный температурный режим вдоль реактора с риском выхода за его допустимые границы, что может привести к снижению выхода продукта, ухудшению его качества, а в некоторых случаях - к разрушению катализатора.According to the prototype method, the mode in which the methanol synthesis reactor operates is quasi-isothermal, which is maintained using an external heat exchanger, which entails a variable temperature regime along the reactor with the risk of exceeding its permissible limits, which can lead to a decrease in the product yield, its deterioration quality, and in some cases, to the destruction of the catalyst.
Согласно заявленному способу изотермический режим работы реактора синтеза метанола кожухотрубного типа обеспечивается за счет кипящей при давлении 2,4-4,0 МПа воды, заполняющей межтрубное пространство реактора, нагреваемой теплом, выделяемым в процессе работы реактора синтеза, а также теплом топочных газов, протекающих через дополнительные, встроенные в реактор синтеза метанола, теплообменники.According to the claimed method, the isothermal mode of operation of the shell-and-tube type methanol synthesis reactor is ensured by boiling water at a pressure of 2.4-4.0 MPa, filling the reactor annulus, heated by the heat generated during the operation of the synthesis reactor, as well as the heat of the flue gases flowing through additional heat exchangers built into the methanol synthesis reactor.
Преимущество заключается в том, что процесс кипения воды сопровождается поглощением скрытой теплоты парообразования, а дополнительный нагрев воды обеспечивает гарантированное кипение, превращая заполняющую межтрубное пространство воду практически в идеальный термостат.The advantage is that the process of boiling water is accompanied by the absorption of latent heat of vaporization, and additional heating of the water provides guaranteed boiling, turning the water filling the annulus practically into an ideal thermostat.
Кроме того, с целью обеспечения равномерности поступления реагентов в реактор синтез-газа необходимо обеспечить одинаковые скорости газов в трубах трубных пучков газопламенного подогревателя. При этом площади сечений труб будут соотноситься так же, как парциальные объемы смеси метан-этан / воздух / водяной пар. Поскольку площади сечений труб пропорциональны квадратам диаметров, то диаметры соотносятся как квадратные корни соответствующих числовых значений.In addition, in order to ensure uniform flow of reagents into the synthesis gas reactor, it is necessary to ensure the same gas velocities in the pipes of the tube bundles of the gas-flame heater. In this case, the cross-sectional areas of the pipes will be correlated in the same way as the partial volumes of the methane-ethane / air / water vapor mixture. Since the cross-sectional areas of the pipes are proportional to the squares of the diameters, the diameters are related as the square roots of the corresponding numerical values.
Группа изобретений проиллюстрирована следующим образом.The group of inventions is illustrated as follows.
На фиг. 1 представлена общая схема установки для получения метанола заявленным способом.In FIG. 1 presents a General diagram of a plant for producing methanol of the claimed method.
На фиг. 2 показан модуль газопламенного подогревателя, на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2, на фиг. 4 вид Б спирали трубного пучка на фиг. 3.In FIG. 2 shows a flame heater module; FIG. 3 is a section AA in FIG. 2, in FIG. 4, view B of the spiral of the tube bundle in FIG. 3.
На фиг. 5 - модуль синтез-газа, а на фиг. 6 разрез В-В на фиг. 5.In FIG. 5 is a synthesis gas module, and in FIG. 6 is a section BB of FIG. 5.
На фиг. 7 представлен теплообменник стабилизации синтез-газа типа «газ-жидкость» кожухотрубной конструкции и аппарат воздушного охлаждения, а на фиг. 8 - модуль компрессии.In FIG. 7 shows a heat exchanger for stabilizing synthesis gas of the gas-liquid type of a shell-and-tube construction and an air-cooling apparatus, and FIG. 8 - compression module.
Фиг. 9 представляет собой реактор синтеза метанола модуля синтеза метанола, фиг.10 - теплообменник осаждения метанола спирального типа и теплообменник стабилизации метанола кожухотрубного типа.FIG. 9 is a methanol synthesis reactor of a methanol synthesis module; FIG. 10 is a spiral-type methanol precipitation heat exchanger and a shell-and-tube type methanol stabilization heat exchanger.
Установка для получения метанола состоит из дозирующего устройства 1 и четырех основных модулей: модуля газопламенного подогревателя 2, модуля синтез-газа 3, модуля компрессии 4 и модуля синтеза метанола 5, соединенных последовательно трубопроводами (фиг. 1).Installation for producing methanol consists of a
Модуль газопламенного подогревателя 2 включает корпус 6, в котором закреплены три трубных пучка 7, 8, 9, на входе соединенных с тремя входными коллекторами 10, 11 и 12, соответственно, для подачи трех реагентов, а именно - смеси метан-этан, воздуха и воды, которая превращается далее в водяной пар. На выходе трубные пучки 7, 8, 9 закреплены на смесительной решетке 13. При этом трубы каждого трубного пучка 7, 8, 9 закреплены в отверстиях смесительной решетки 13, равномерно распределенных по ее поверхности, как показано на фиг. 2. Смесительная решетка 13 соединена с входом модуля синтез-газа 3.The gas-
Трубы трубных пучков 7, 8, 9 выполнены в виде спиралей и вложены друг в друга, как показано на фиг. 3, 4. Диаметры спиралей труб 7, 8, 9, а также диаметры указанных труб соотносятся приблизительно как 1:1,5: 0,4.The tubes of
Газовые горелки с запальным устройством 14 расположены в нижней части корпуса 6. Корпус 6 в верхней части соединен с магистралью топочных газов 15.Gas burners with an
Модуль синтез-газа 3 снабжен пламягасящей насадкой 16, соединенной с реактором комбинированной конверсии 17 кожухотрубного типа (фиг.5).The
Модуль 3 включает также теплообменник стабилизации синтез-газа типа «газ-жидкость» кожухотрубной конструкции 18 и аппарат воздушного охлаждения 19 (фиг. 7). Пламягасящая насадка 16 состоит из корпуса 20, оснащенного загрузочным окном 21 и заполненного пластинчатым корундовым протектором 22. Реактор комбинированной конверсии 17 выполнен в теплоизолированном жаропрочном корпусе 23 с несущими решетками 24, на которых сваркой закреплены трубные пучки 25. Под несущими решетками прикреплен коллектор синтез-газа 26 со съемной крышкой 27. Пламягасящая насадка 16 расположена со смещением относительно центра указанного корпуса 23 реактора 17 (фиг. 6). Такое расположение задает вихревое (спиралевидное) движение продуктов реакций в объеме катализатора, размещенного в межтрубном пространстве реактора 17, обеспечивая равномерное обтекание труб трубного пучка 25.
Межтрубное пространство реактора 17 заполнено двумя слоями катализаторов. Нижнюю часть занимает слой катализатора - протектора 28, высота слоя равна величине внутреннего радиуса реактора 17. Верхняя часть межтрубного пространства и трубы пучка 25 заполнены катализатором комбинированной конверсии 29.The annulus of the
Корпус 23 по линии раздела слоев катализаторов выполнен разъемным. На входе реактор 17 закрыт разделительной решеткой 30, к которой прикреплен конец пламягасящей насадки 16. Трубные пучки 25 закрыты съемными донными решетками 31. Коллектор 26 трубопроводом 32 соединен с нижним коллектором 33 теплообменника стабилизации синтез-газа 18 (фиг. 7).The
Межтрубное пространство теплообменника 18 заполнено охлаждающей жидкостью и через штуцеры 34, 35 связано с аппаратом воздушного охлаждения 19. Верхний коллектор 36 теплообменника 18 соединен трубопроводом 37 с противоточным двухтрубным теплообменником 38 (фиг. 8) модуля компрессии 4.The annular space of the
Модуль 4 содержит компрессор 39 с паросиловым приводом (не показан). Вход компрессора 39 через межтрубное пространство соединен с теплообменником стабилизации синтез-газа 18, выход 41 компрессора 39 через внутреннюю трубу 42 теплообменника 38 соединен с модулем синтеза метанола 5.
Модуль 5 состоит из реактора синтеза метанола 43 (фиг. 9), теплообменника осаждения метанола 44 спирального типа, теплообменника стабилизации метанола 45 кожухотрубного типа и электромагнитного клапана 46 (фиг. 10).
В корпусе 47 реактора синтеза метанола 43 закреплены нижняя 48 и верхняя 49 трубные решетки, в которых сваркой закреплены трубы 50 трубного пучка, заполненные катализатором 51 синтеза метанола. Снизу трубы 50 закрыты съемными донными решетками 52 (фиг. 9).In the
В корпусе реактора синтеза метанола 43 в межтрубное пространство встроен дополнительный теплообменник 53, соединенный через магистраль топочных газов 15 с газопламенным подогревателем 2 через верхний коллектор дымовых газов 54 и трубопровод 55.In the body of the
Верхний коллектор 56 реактора 43 соединен с внутренней трубой 42, межтрубное пространство реактора 43 заполнено кипящей водой, уровень которой поддерживают с помощью датчиков уровня и питающего устройства (не показаны). Паровой объем 57 трубопроводом 58 соединен с паросиловой установкой (не показана).The
Нижний коллектор дымовых газов 59 соединен с трубопроводом 60, т.е. с магистралью отработанных газов (на фиг. 1 не обозначен). Нижний коллектор 52 реактора 43 трубопроводом 63 соединен с входным коллектором 64 теплообменника осаждения метанола 44 (фиг. 10). Нижний коллектор 65 теплообменника 44 соединен трубопроводом 66 с накопительной камерой 67 теплообменника стабилизации метанола 45, оснащенной датчиками уровня жидкой фазы 68, 69. Нижняя часть 70 теплообменника 45 образована двумя трубными решетками 71, 72 с закрепленным в них трубным пучком 73.The lower
Межтрубное пространство теплообменников 44, 45 заполнено охлаждающей жидкостью, причем через патрубки 74, 75 трубопроводом 76 теплообменники 44 и 45 соединены между собой, а через патрубки 77, 78 - с аппаратом воздушного охлаждения 79.The annular space of the
Нижний коллектор 80 теплообменника 45 оснащен электромагнитным клапаном 46, соединенным трубопроводом 81 с емкостью хранения метанола (не показан). Трубопровод 82 может быть соединен с входным коллектором следующего модуля синтеза метанола 5 либо с устройством утилизации остаточных газов (азота) для крайнего модуля 5.The
Заявляемый способ осуществляется с помощью заявляемой установки следующим образом.The inventive method is carried out using the inventive installation as follows.
От источников углеводородного газа, сжатого воздуха и водяного конденсата через раздельные трубопроводы (не показаны) реагенты - смесь метан-этан, воздух и вода поступают в дозирующее устройство 1, обеспечивающее материальный баланс компонентов в соответствии с уравнением материального баланса.From sources of hydrocarbon gas, compressed air, and water condensate through separate pipelines (not shown), reagents — a methane – ethane mixture, air, and water — enter the
С выхода дозирующего устройства 1 через входные коллекторы 10, 11, 12 указанные реагенты раздельно подают в трубные пучки 7, 8, 9 соответственно модуля газопламенного подогревателя 2, где они обогреваются потоком топочных газов, возникающих в результате сжигания углеводородного газа в газовой горелке с запальным устройством 14 (фиг. 2). Топочные газы движутся противотоком по отношению к реагентам в трубных пучках 7, 8, 9, причем каждый реагент движется в собственном пучке, обеспечивая эффективный теплообмен, нагреваясь до температур 700-720°C. Реагенты равномерно распределены по сечению смесительной решетки 13, с помощью которой нагретые газообразные реагенты смешиваются и вступают в реакцию парциального окисления непосредственно в корпусе 20 пламягасящей насадки 16, заполненном пластинчатым корундовым протектором 22.From the output of the
Через разделительную решетку 30 продукты реакции парциального окисления поступают в реактор комбинированной конверсии 17, заполненный двумя слоями катализаторов, в котором протекают реакции комбинированной конверсии (фиг. 5). Решетка 30 предотвращает смешение протектора и катализатора и возможное образование пустот. Пламягасящая насадка 16 закреплена со смещением относительно центра реактора синтез-газа 17, поэтому продукты реакции парциального окисления движутся в слое катализатора вверх спирально и затем противотоком в трубах трубного пучка 25 опускаются, при этом горячий поток на входе реактора 17 обогревает катализатор, заполняющий трубный пучок 25, с преимущественно эндотермическими реакциями комбинированной конверсии.Through the
Собранный в коллекторе 26 синтез-газ через трубопровод 32 и коллектор 33 теплообменника стабилизации синтез-газа 18 поступает в трубное пространство теплообменника стабилизации синтез-газа 18, где «ударно» охлаждается до 300-350°C и через верхний коллектор 36 и трубопровод 37 поступает в межтрубное пространство противоточного двухтрубного теплообменника 38 (фиг. 8) модуля компрессии 4, соединенное со входом компрессора 39.The synthesis gas collected in the
В теплообменнике 38 температура синтез-газа снижается до температур 80-123°C, необходимых для работы компрессора 39, и с помощью того же теплообменника 38 температура компримированного газа повышается до 190-230°C, необходимой для работы катализатора.In the
С выхода компрессора 39 сжатый до 5 МПа через внутреннюю трубу 42 противоточного двухтрубного теплообменника 38 синтез-газ поступает в верхний коллектор 56 (фиг. 9) реактора синтеза метанола 43, в котором путем контактирования с катализатором синтеза метанола в изотермических условиях протекает реакция синтеза метанола.From the output of the
Изотермический режим работы реактора синтеза метанола 43 обеспечивается за счет кипения воды под давлением 2,4-4,0 МПа, заполняющей межтрубное пространство, которая нагревается теплом реакции синтеза метанола. А дополнительное тепло подводится через встроенные дополнительные теплообменники 53 теплом топочных газов, подаваемых через магистраль топочных газов 15 и трубопровод 55 и отводимых через трубопровод 60.The isothermal mode of operation of the
Газообразный метанол, непрореагировавший синтез-газ и азот через нижний коллектор 62 по трубопроводу 63 поступают во входной коллектор 64 теплообменника осаждения метанола 44. Затем жидкий метанол и газообразные продукты по трубопроводу 66 поступают в накопительную камеру 67 теплообменника стабилизации метанола 45. Нижняя часть теплообменника 45 представляет собой теплообменник кожухотрубного типа. Межтрубные пространства теплообменников 44, 45 заполнены охлаждающей жидкостью и сообщаются друг с другом через патрубки 74, 75 и трубопровод 76, а через патрубки 77 и 78 сообщаются с аппаратом воздушного охлаждения 79.Methanol gas, unreacted synthesis gas and nitrogen through the
Охлажденный до 30-40°C жидкий метанол скапливается в накопительной камере 67. С помощью датчиков уровня жидкой фазы 68, 69 и электромагнитного клапана 46 через трубопровод 81 осажденный и охлажденный метанол направляется на склад готовой продукции.Cooled to 30-40 ° C liquid methanol accumulates in the
Непрореагировавший синтез-газ и азот по трубопроводу 82 поступают в следующий один или несколько аналогичных модулей синтеза метанола 5. Такой порядок позволяет довести коэффициент конверсии синтез-газа в метанол до значений 0,80-0,84.Unreacted synthesis gas and nitrogen are fed through
По трубопроводу 58 пар высокого давления (40 атм) может поступать в качестве рабочего тела в паросиловую установку (не показана), являющуюся приводом компрессора 39. Конденсат, образующийся в результате работы паросиловой установки, может быть использован в качестве реагента комбинированной конверсии и частично подаваться в межтрубное пространство реактора синтеза метанола 43.
Пример реализации заявляемого способа получения метанола с использованием заявленной малотоннажной установкиAn example implementation of the proposed method for producing methanol using the claimed low-tonnage installation
Предварительно осуществляли комплексную подготовку природного углеводородного газа, поступающего с месторождения. Расход природного газа составил 0,132 нм3/сек (нормальные метры кубические/сек), причем 0,032 нм3/сек был использован на нагрев газообразных реагентов и воды в реакторах синтеза метанола 5.Preliminary, a comprehensive preparation of natural hydrocarbon gas from the field was carried out. The consumption of natural gas was 0.132 nm 3 / s (normal cubic meters / s), and 0.032 nm 3 / s was used to heat gaseous reactants and water in
Анализ показал, что природный газ содержал 52, 47% метана, 19,29% этана, 11,33% азота, пропана, бутана, фракции легких углеводородов и другие газы. Комплексная подготовка включала очистку от сероводорода и меркаптанов, а также извлечение широкой фракции легких углеводородов и смеси пропана и бутана известными методами.The analysis showed that natural gas contained 52, 47% methane, 19.29% ethane, 11.33% nitrogen, propane, butane, light hydrocarbon fractions and other gases. Comprehensive preparation included the purification of hydrogen sulfide and mercaptans, as well as the extraction of a wide fraction of light hydrocarbons and a mixture of propane and butane by known methods.
После очистки в дозирующее устройство 1 по раздельным трубопроводам подавали метан, этан и азот с расходами 0,0525 нм3/сек, 0,0193 нм3/сек и 0,0113 нм3/сек соответственно, а также воздух с расходом 0,169 нм3/сек и воду в пересчете на пар с расходом 0,0193 нм3/сек (0,0155 кг/сек) под давлением 0,3 МПа.After cleaning, methane, ethane and nitrogen were fed into the
Расчет материального баланса показал, что относительная концентрация этана в смеси метан-этан составила 0,27, поэтому объемная часть водяного пара составила также 0,27, а объемное соотношение смесь метан-этан / воздух / водяной пар соответствовало заявленному соотношению 1:2,36:0,27.The calculation of the material balance showed that the relative concentration of ethane in the methane-ethane mixture was 0.27, so the volumetric part of the water vapor was also 0.27, and the volumetric ratio of the methane-ethane / air / water mixture corresponded to the declared ratio of 1: 2.36 : 0.27.
С выхода дозирующего устройства 1 эти реагенты в указанном объемном соотношении попадали в спиралевидные трубки трех трубных пучков 7, 8, 9 модуля газопламенного подогревателя 2. Диаметры спиралей труб для смеси метан-этан, воздуха и воды составляли 175:215:82 (мм), а условные диаметры этих труб составляли 15:20:6 (см) соответственно.From the output of the
В результате теплообмена реагенты нагревались до 710°C. Проходя через смесительную решетку 13 нагретые реагенты перемешивались, в корпусе 20 пламягасящей насадки 16 они вступали в реакцию парциального окисления, создавая нагретые до 1050°C продукты для реакций комбинированной конверсии. Пламягасящая насадка 16 была заполнена пластинчатым корундовым протектором (Al2O3).As a result of heat transfer, the reagents were heated to 710 ° C. Passing through the mixing
Затем продукты парциального окисления поступали в реактор 17, заполненный двумя слоями катализаторов. Верхний (основной) слой представлял собой катализатор марки K-905-D1, второй слой - катализатор марки НИАП 04-02. Газообразные продукты поднимались вверх по спиральной траектории в слоях катализаторов и затем опускались по трубам трубного пучка 25, в которых проходили эндотермические реакции комбинированной конверсии.Then the products of partial oxidation entered the
Образовался синтез-газ с соотношением CO:H2=1:2, расход составил 0,273 нм3/сек.Formed synthesis gas with a ratio of CO: H 2 = 1: 2, the flow rate was 0.273 nm 3 / s.
На выходе реактора 17 присутствовал не участвующий в реакциях комбинированной конверсии азот с расходом 0,144 нм3/сек. На выходе реактора 17 поддерживали давление 0,25-0,28 МПа.At the outlet of the
В теплообменнике 18 синтез-газ «ударно» охлаждался до 330°C, далее в двухтрубном теплообменнике 38 модуля компрессии 4 температура синтез-газа снижалась до 120°C, далее он компримировался до 4,5 МПа и в том же теплообменнике нагревался до 220°C. В реакторе синтеза метанола 43 при контактировании газа с медно-цинковым низкотемпературным катализатором СНМ-У в изотермических условиях (при 230°C) проходила реакция синтеза метанола.In the
Кипение воды в межтрубном пространстве реактора 43 шло при давлении 2,8 МПа. Топочные газы поступали туда с температурой 500°C, поддерживая процесс кипения воды.Boiling water in the annular space of the
Далее газообразный метанол, непрореагировавший синтез-газ и азот поступали в теплообменник осаждения метанола 44, затем - в теплообменник стабилизации метанола 45. В схеме было задействовано 4 последовательно установленных модуля синтеза метанола 5.Next, methanol gas, unreacted synthesis gas, and nitrogen entered the methanol
На выходе реактора 43 первого модуля 5 присутствовал газообразный метанол с расходом 0,019 нм3/сек.At the outlet of the
Охлажденный до 40°C жидкий метанол с расходом 96 кг/час направляли на склад готовой продукции, а непрореагировавший синтез-газ и азот - далее во 2-й и последующие модули синтеза метанола 5.Liquid methanol cooled to 40 ° C with a flow rate of 96 kg / h was sent to the finished goods warehouse, and unreacted synthesis gas and nitrogen were sent to the 2nd and subsequent
Использование четырех последовательно работающих модулей синтеза метанола 5 позволило конвертировать в метанол 82 объем. % синтез-газа.The use of four sequentially working
Таким образом, при использовании заявленного способа и малотоннажной установки для его осуществления выход готового продукта - метанола составил 82 объем. %.Thus, when using the claimed method and a small-tonnage installation for its implementation, the yield of the finished product, methanol, was 82 volume. %
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145511A RU2630472C1 (en) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016145511A RU2630472C1 (en) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2630472C1 true RU2630472C1 (en) | 2017-09-11 |
Family
ID=59893676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016145511A RU2630472C1 (en) | 2016-11-21 | 2016-11-21 | Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2630472C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685656C1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-04-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Synthesis gas production process control method for the low-tonnage methanol production |
RU2742652C1 (en) * | 2020-08-14 | 2021-02-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Флотметанол" | Method for producing methanol on a floating platform |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4910228A (en) * | 1988-02-18 | 1990-03-20 | Imperial Chemical Industries Plc | Methanol |
RU2135454C1 (en) * | 1998-03-30 | 1999-08-27 | Сосна Михаил Хаймович | Processing of natural gas to produce methanol |
RU2203214C1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-04-27 | Закрытое акционерное общество "ДитГаз" | Methanol production process |
RU2254322C1 (en) * | 2004-02-05 | 2005-06-20 | Юнусов Рауф Раисович | Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit |
-
2016
- 2016-11-21 RU RU2016145511A patent/RU2630472C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4910228A (en) * | 1988-02-18 | 1990-03-20 | Imperial Chemical Industries Plc | Methanol |
RU2135454C1 (en) * | 1998-03-30 | 1999-08-27 | Сосна Михаил Хаймович | Processing of natural gas to produce methanol |
RU2203214C1 (en) * | 2001-12-28 | 2003-04-27 | Закрытое акционерное общество "ДитГаз" | Methanol production process |
RU2254322C1 (en) * | 2004-02-05 | 2005-06-20 | Юнусов Рауф Раисович | Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2685656C1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-04-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Synthesis gas production process control method for the low-tonnage methanol production |
RU2742652C1 (en) * | 2020-08-14 | 2021-02-09 | Общество с ограниченной ответственностью "Флотметанол" | Method for producing methanol on a floating platform |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8025862B2 (en) | Process for producing synthesis gas by steam reforming in a reactor-exchanger | |
RU2556671C2 (en) | Method of obtaining hydrogen based on liquid hydrocarbons, gaseous hydrocarbons and/or oxygen-containing compounds, including those obtained from biomass | |
US9169778B2 (en) | Generating power from natural gas with carbon dioxide capture | |
US20160002035A1 (en) | Steam methane reformer system and method of performing a steam methane reforming process | |
JPS593971B2 (en) | methanol | |
EP3160632B1 (en) | Steam methane reformer system and method of performing a steam methane reforming process | |
RU2630472C1 (en) | Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation | |
WO2004078643A1 (en) | Producing longer-chain hydrocarbons from natural gas | |
US9284234B2 (en) | Gasoline production device | |
RU2254322C1 (en) | Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit | |
US9873642B2 (en) | System and method for producing gasoline | |
RU2515477C2 (en) | Method of obtaining hydrogen | |
CA2628020A1 (en) | Steam generation apparatus and method | |
RU2505475C1 (en) | Method for coproduction of synthetic liquid hydrocarbons and methanol and plant for its implementation integrated into production train facilities of oil and gas condensate deposits | |
Astanovskii et al. | Reactor for catalytic processes under optimal temperature conditions | |
Olsson | Advanced process integration aspects of tubular reactors | |
RU2575848C1 (en) | Apparatus for producing petrol |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191122 |