CS212642B1 - Způsob zpracování tlakového odpadního plynu z výroby syntetického metanolu - Google Patents

Abstract

Vynález se týká zpracování tlakového odpadního plynu z výroby syntetického metanolu a řeší využití jeho energie. Tlakový odpadní plyn je ze syntézního okruhu veden o teplotě 300 K a tlaku 5 až 10 MPa v kaskádě nejprve do kondenzační zóny, z níž je dále veden do koijcové části spelinového tahu reformingové zóny, v níž se předehřeje na 400 K a předehřátý odpadní plyn je dále veden do pracovně expansní zóny, z níž je po vykonóní práce veden o snížené teplotě a tlaku jako chladicí médium do poslední chladicí zóny k ochlazení syntézního plynu na 275 K. Vynález lze využít při výrobě syntetického metanolu ze zemního nebo syntézního plynu.

Description

Vynález se týká způsobu zpracování tlakového odpadního plynu z výroby syntetického metanolu ze zemního plynu nebo jiných uhlíkatých surovin tlakovým reformingem vodní parou, nebo tlakovou parciální oxidací s následující kompresí vzniklého syntézního plynu a jeho syntézou na surový metanol.

Při výrobě syntetického metanolu ze zemního plynu nebo z jiných uhlíkatých surovin tlakovým reformingem vodní parou nebo parciální oxidací kyslíkem obsahuje takto vyrobený syntézní plyn určité množství inertních složek například metanu a dusíku nebo přebytek jedné z reagujících komponent například vodíku, ktefcé při tlakové syntéze surového metanolu musí být ze syntézního systému trvale odstraňovány. Při dosud obvyklých způsobech se to provádí odváděním určitého podílu cirkulačního plynu ze syntézního okruhu a to tak, že tlak odváděného odpadního plynu obsahujícího ještě určité množství par metanolu je redukován ve škrticím ventilu bez využití jeho tlakové energie a při nízkém přetlaku je pak odváděn k dalšímu použití obvykle jako topný plyn k otopu reformingové pece k výrobě syntézního plynu nebo k jiným účelům.

V poslední době Byl navržen způsob využít tlakové energie tohoto odpadního plynu v turboexpanderu k výrobě mechanické nebo elektrické energie, avšak pro nízkou teplotu vstupního odpadního plynu a v důsledku dalšího snížení jeho teploty nastávající kondenza ce zbytku par metanolu na lopatkách turboexpandéru nedošly návrhy dosud praktického uskutečnění. Proto byl dále navržen i způsob, při němž tlakový odpadni plyn je před vstupem do turboexpandéru ohříván cizím médiem tak, aby nenastávala zmíněná kondenzace par metanolu na lopatkách. Jeho nevýhodou je ovšem jednak nutnost použít k předehřevu cizího topného média jednak ztráty na metanolu, odcházejícího s expandujícím plynem, což obojí zvyšuje výrobní náklady na výrobu syntetického metanolu.

Další nevýhodou dosavadních způsobů je to, že roční výrobní kapacita dané výrobní linky je snižována její nižší výrobností hlavně v 9 mimozimních měsících v důsledku vyšší teploty chladicí vody a tím i teploty syntézního plynu nasávaného kompresory pro jeho další zpracování syntézou na surový metanol.

Nevýhody dosud známých způsobů odstraňuje způsob zpracování odpadního plynu z výroby syntetického metanolu podle vynálezu. Podstata způsobu podle vynálezu je v tom, že tlakový odpadní plyn ze syntézního okruhu o teplotě 300 K a tlaku 5 až 10 MPa je veden v kaskádě nejprve do kondenzační zóny, z níž je dále veden do koncové části spalinového tahu reformingové zóny, v níž se předehřeje na 400 K a předehřátý odpadní plyn je dále veden do pracovně expanzní zóny, z níž je po vykonáni práce veden o snížené teplotě a sníženém tlaku jako chladicí médium zpět do kondenzační zóny a odtud jako chladicí médium déle do poslední chladicí zóny k ochlazení syntézního plynu na 275 K.

Způsob zpracování odpadního plynu z výroby syntetického metanolu má proti dosud známým způsobům tyto výhody: dosáhne se jím vyšěího ekonomického účinku několika synergickými vlivy a tím se dosáhne snížení výrobních nákladů na výrobu syntetického metanolu. Zvýšení ekonomického účinku spočívá v tom, že z odpadního plynu ze syntézy jsou nejprve jeho podohlazenim vykondenzovány páry metanolu jako výrobek, o nějž se jednak zvýší roční výroba metanolu o cca 0,4 %, jednak se odstraní potíže s kondenzací par metanolu na lopatkách turboexpandéru při chlazení odpadního plynu jeho expanzí: dále spočívá v tom, že následujícím předehřevem tlakového odpadního plynu nízkopotenciálním teplem spalin z reformingu, jež při obvyklém způsobu výroby odchází nevyužito komínem do okolí a využitím tohoto tepla v turboexpandéru se zvýší výroba elektřiny o 30 % oproti způsobu bez předehřevu odpadním teplem a současně se ještě získá velké množství chladu.

Další výhoda spočívá v tom, že využitím tohoto současně získaného chladu k ochlazení syntézního plynu vstupujícího do kompresoru synplynu na 275 K hlavně v době devíti mimozimních měsíců se zvýší roční výrobní kapacita celé výrobní linky syntetického metanolu o cca 3,6 % bez nároku na zvýšení spotřeby kompresní energie pro kompresi syntézního plynu a bez nároků na zvýšení dimenzí strojního zařízení.

Na výkresu je znázorněno technologické schéma příkladu jednoho z možných provedení způsobu podle vynálezu při výrobě syntetického metanolu ze zemního plynu. Reformingová pec £ je opatřena přívodem zemního plynu £, vodní páry 2, topného plynu £, odtahem spalin £ s komínem 8 a odvodem syntézního plynu £. Do odtahu spalin £ zasahuje parní kotel 6 a do koncové čésti 26 tahu spalin £ zasahuje výměník 25. Potrubí £ pro odvod syntézního plynu je přes výměníky £0, 12. 16. chladič 11 a kompresor ££ a výtlačné potrubí 14 s reaktorem 17. Reaktor je vybaven oběhovým kompresorem ££ s výtlačným potrubím 30 a potrubím 33 pro odvod surového metanolu, chladičem £8, odlučovačem 19 s oběhovým potrubím 31 a potrubím 34 pro odvod surového metanolu k rektifikaci. Odlučovač 19 je dále spojen potrubím 32 pro odpadní plyn přes výměníky 20 á 21 s odlučovačem 23 vybaveného odvodem 24 odloučeného metanolu. Z odlučovače 23 je vyvedeno potrubí 2 pro odpadní plyn přes výměník 20 a koncovou čést 26 spalinových tahů £ s turbokompresorem 27 spojeným s generál torem 28 elektrického proudu. Turbokompresor 27 je opatřen potrubím £ pro expandovaný odpadní plyn, jež je spojeno přes výměníky 21. 12 a chladič 29 s reformingovou pecí £.

Příklad praktického provedení způsobu zpracování odpadního plynu z výroby syntetického metanolu podle vynálezu je znázorněn na obrázku a popsán v dalěím textu; tímto příkladem věak způsob výroby není omezen.

Příklad

Zemní plyn přiváděný potrubím £ s vodní parou přiváděnou potrubím 2 je ve směsi za tlaku 2,5 MPa veden do reformingová pece £ otápěné odpadním plynem přiváděným potrubím £. Vzniklé spaliny jsou odváděny tahem £, po předání tepla vodě v parním kotli 6 a dle vynálezu odpadnímu plynu přiváděnému potrubím 2> odchází do komína 8. Katalytickým reformingem vzniklý syntézní plyn se odvádí potrubím £ o teplotě 1 120 K a tlaku 2,3 MPa a je po předání tepla ve výměníku 10 a ve vodním chladiči 11 veden dle vynálezu do výměníku 12. v němž je ochlazen odpadním plynem přiváděným potrubím £ na 275 K a dále je veden do kompresoru syntézního plynu ££, kde je stlačen na 10,0 MPa a pak zaveden do výtlačného potrubí ££ z cirkulačního kompresoru 15.

Ve výměníku £6 ohřátý cirkulační plyn je pak veden do syntézního reaktoru ££, kde při tlaku 10,0 MPa a teplotě 520 K částečně zreaguje a je veden potrubím 33 zpět přes výměník 16 a chladič 18 do odlučovače 19. Odloučený surový metanol je potrubím 34 pak odveden k dalSímu zpracování destilací. Z odlučovače 19 je odloučený cirkulační plyn veden potrubím 31 zčásti zpět do cirkulačního kompresoru ££, zčásti je potrubím 32 dle vynálezu odveden jako odpadní plyn do kaskády výměníku 20 a výměníku 21. kde je podchlazen až na 230 K, takže se z něj v odlučovači 23 oddělí vykondenzovaný kapalný metanol, který je potrubím 24 odveden k dalšímu zpracování destilací na čistý metanol.

Metanolu zbavený odpadní plyn, vystupující z odlučovače 23 je pak dle vynálezu veden potrubím 2 k ohřetí zpět do výměníku 20 a do výměníku 25 umístěnému na konci 26 spalinového tahu £ kde se předehřeje až na 400 K a na to je zaveden do turboexpandéru 27. pohánějícího elektrický generátor 28. Expanzí pod 200 K ochlazený a na tlak 0,5 až 1,0 MPa uvolněný odpadni plyn je dle vynálezu zaveden potrubím £ nejprve zpět do výměníku 21. odtud do výměníku £2, kde se syntézním plynem ohřeje na teplotu asi, 270 K a po ohřátí chladicí vodou v chladiči 29 v zimních měsících je zaveden jako topný plyn do reformingová pece £, kde je spalován na spaliny.

Konkrétní zvýšení ekonomického účinku pro příklad výrobní linky o kapacitě 320 000 t/rok čistého metanolu způsobem výroby dle vynálezu je oproti dosavadním způsobům charakterizováno zvýšením výroby elektřiny o asi 6 000 MWh/rok, zvýšením výroby metanolu o asi 1 400 t/rok a zvýšení výrobní kapacity celé linky o asi 11 000 t/rok; přitom vynaložené investiční vicenáklady na realizaci způsobu výroby dle vynálezu nedosahují úspor investičních nákladů dosažených jen účinkem zvýšení výrobní kapacity.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob zpracování tlakového odpadního plynu z výroby syntetického metanolu ze zemního plynu nebo jiných uhlíkatých surovin tlakovým reformingem vodní parou nebo tlakovou parciál ní oxidací s následující kompresí vzniklého syntézního plynu a jeho syntézou na surový metanol, vyznačený tím, že tlakový odpadní plyn ze syntézního okruhu o teplotě 300 K a tlaku 5 až 10 MPa je veden v kaskádě nejprve do kondenzační zóny, z níž je déle veden do koncové části spalinového tahu reformingové zóny, v níž se předehřeje na 400 K a předehřátý odpadní plyn je déle veden do pracovně expanzní zóny, z níž je po vykonání práce veden o snížené teplotě a sníženém tlaku jako chladicí médium zpět do kondenzační zóny a odtud jako chladicí médium déle do poslední chladicí zóny k ochlazení syntézního plynu na 275 K.