JPS5829929B2 - Methanol production method - Google Patents

Methanol production method

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JPS5829929B2
JPS5829929B2 JP9497478A JP9497478A JPS5829929B2 JP S5829929 B2 JPS5829929 B2 JP S5829929B2 JP 9497478 A JP9497478 A JP 9497478A JP 9497478 A JP9497478 A JP 9497478A JP S5829929 B2 JPS5829929 B2 JP S5829929B2
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gas
boiler
methanol
steam
synthesis
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JP9497478A
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秀達 稲葉
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Hitachi Zosen Corp
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Hitachi Zosen Corp
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はメタノール製造方法に関するもので、その目的
とするところは、プラント用動力を自らまかない得るの
みならず、余剰動力を他プラントに供給し得、改質炉を
不要にし得、生成した水を他プラントに供給し得、さら
にメタノール濃縮工程を簡単にし得ると共に合成塔を安
価に製作し得る点にあり、以下その実施例を図面に基づ
いて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a methanol production method, and its purpose is to not only be able to provide power for the plant itself, but also to be able to supply surplus power to other plants, eliminating the need for a reforming furnace. The present invention has the following advantages: the produced water can be supplied to other plants, the methanol concentration step can be simplified, and the synthesis column can be manufactured at low cost. Examples thereof will be described below with reference to the drawings.

先ずメタノール製造状態を第1図に基づいて説明する。First, the state of methanol production will be explained based on FIG.

天然ガス(またはメタンガスなど)1は、フィルタ2を
通した空気3と共にバーナ4からボイラ5に供給され、
該ボイラ5にて燃焼される。
Natural gas (or methane gas, etc.) 1 is supplied from a burner 4 to a boiler 5 together with air 3 that has passed through a filter 2.
It is combusted in the boiler 5.

このボイラ5にて発生した燃焼ガス(G)は、開閉フラ
ンジ部6と第1バルブ7を通ったのち、冷却水8が供給
される冷却器9において冷却され、そして気水分離器1
0において水分が除去される。
The combustion gas (G) generated in the boiler 5 passes through the opening/closing flange section 6 and the first valve 7, is cooled in the cooler 9 to which cooling water 8 is supplied, and then is cooled in the steam separator 1.
Water is removed at 0.

なお、ボイラ5出口の燃焼ガス温度は120℃、冷却器
9出口の燃焼ガス温度は約80℃である。
Note that the temperature of the combustion gas at the outlet of the boiler 5 is 120°C, and the temperature of the combustion gas at the outlet of the cooler 9 is about 80°C.

ここで除去された水(H2O)は脱気器11に送られ、
また燃焼ガスfG)はCO2抽出装置12に送られる。
The water (H2O) removed here is sent to the deaerator 11,
Further, the combustion gas fG) is sent to the CO2 extraction device 12.

このCO2抽出装置12では、燃焼ガス(G)を薬液例
えばに2CO3で洗浄してこのに2CO3にCO2を吸
収させると共に、CO2を含んだに2CO3溶液を蒸気
でストリッピングしてCO2だげを抽出し、CO2以外
のガスはパージ(P)する。
In this CO2 extractor 12, the combustion gas (G) is washed with a chemical liquid such as 2CO3 to allow the 2CO3 to absorb CO2, and the 2CO3 solution containing CO2 is stripped with steam to extract CO2 residue. However, gases other than CO2 are purged (P).

ただしパージガス中にメタンなどの可燃ガスが含まれて
いる場合(ボイラの運転が空気過剰率1.0以下で、行
なわれる場合など)では、このガスをボイラ5の燃料ラ
インに戻すことは可能である。
However, if the purge gas contains flammable gas such as methane (such as when the boiler is operated at an excess air ratio of 1.0 or less), it is not possible to return this gas to the fuel line of boiler 5. be.

このCO2抽出装置12からのガス(CO2)に水素ガ
ス(H2)が加えられ、これが原料ガス(CO2+H2
)となる。
Hydrogen gas (H2) is added to the gas (CO2) from this CO2 extraction device 12, and this
).

この原料ガス(CO2+H2) はコンプレッサ13に
より加圧され、第2バルブ14を介して合成塔15に送
られる。
This raw material gas (CO2+H2) is pressurized by the compressor 13 and sent to the synthesis column 15 via the second valve 14.

この合成塔15の触媒層16を通過中に気化メタノール
Mが合成される。
While passing through the catalyst layer 16 of this synthesis tower 15, vaporized methanol M is synthesized.

上記9〜16により気化メタノール製造ラインを構成す
る。
9 to 16 above constitute a vaporized methanol production line.

前記脱気器11から給水ポンプ17により取出された水
(H20)はボイラ5内のエコノマイザ18において加
熱されたのち該ボイラ5から取出され、第1制御バルブ
19を介して合成塔15に供給され、前記の合成過程に
て生ずる合成熱を非接触で吸収して、合成反応を促進さ
せる。
Water (H20) taken out from the deaerator 11 by the water supply pump 17 is heated in the economizer 18 in the boiler 5, then taken out from the boiler 5, and supplied to the synthesis column 15 via the first control valve 19. , the synthesis heat generated in the synthesis process is absorbed in a non-contact manner to promote the synthesis reaction.

合成塔15からの加熱水は第3バルブ20を介して再び
ボイラ5に導びかれ、蒸発部21.および過熱器22に
おいて加熱され、それにより蒸気Mを発生する。
The heated water from the synthesis tower 15 is led to the boiler 5 again via the third valve 20, and then to the evaporation section 21. and is heated in a superheater 22, thereby generating steam M.

前記合成塔15と並列させて、第2制御弁23を有する
バイパスライン24が設けられる。
A bypass line 24 having a second control valve 23 is provided in parallel with the synthesis column 15.

したがって両制御弁19゜23を操作することにより合
成塔15へ送るボイラ水量を制御し得、以って合成塔1
5内を、合成に最適な温度に制御し得る。
Therefore, by operating both control valves 19 and 23, it is possible to control the amount of boiler water sent to the synthesis column 15.
5 can be controlled to the optimum temperature for synthesis.

なおボイラ5からの熱源媒体の取出しとして実施例では
エコノマイザ18からの加熱水を示したが、これは合成
塔15およびボイラ5の運転条件により最適位置を決め
ればよい。
In the embodiment, heated water from the economizer 18 is shown as the heat source medium taken out from the boiler 5, but the optimum position may be determined depending on the operating conditions of the synthesis column 15 and the boiler 5.

すなわち運転条件により、エコノマイザ18の手前、蒸
発部21の中間位置、過熱器22の中間位置から取出し
て合成熱を回収することも可能である。
That is, depending on the operating conditions, it is also possible to recover the synthetic heat by taking it out from before the economizer 18, at an intermediate position in the evaporator 21, or at an intermediate position in the superheater 22.

過熱器22で発生した蒸気Mは蒸気タービン25に送り
込まれて該蒸気タービン25の作動流体となり、発電機
26により動力が取出される。
Steam M generated in the superheater 22 is sent to a steam turbine 25 and becomes a working fluid for the steam turbine 25, and power is extracted by a generator 26.

なお、タービン25出口のガス圧力は約700 mmH
gで、また温度は90%程度である。
Note that the gas pressure at the outlet of the turbine 25 is approximately 700 mmH.
g and the temperature is about 90%.

これにより減圧された蒸気Mは、冷却水27が供給され
る復水器28において冷却され、復水は脱気器11に送
られる。
The steam M whose pressure has been reduced thereby is cooled in a condenser 28 to which cooling water 27 is supplied, and the condensed water is sent to the deaerator 11.

一方、合成塔15からの気化メタノールおよび未反応ガ
スMはガスタービン29に送り込まれて該ガスタービン
29の作動流体となり、発電機30により動力が取出さ
れる。
On the other hand, vaporized methanol and unreacted gas M from the synthesis tower 15 are sent to the gas turbine 29 and become working fluid for the gas turbine 29, and power is extracted by the generator 30.

これにより減圧された気化メタノールおよび未反応ガス
Mは、冷却水31が供給される冷却器32において冷却
され、そして気水分離器33においてメタノール水溶液
(CH30H十H20)と未反応ガス(Ml)とに分離
される。
The vaporized methanol and unreacted gas M, whose pressure has been reduced thereby, are cooled in a cooler 32 to which cooling water 31 is supplied, and then separated into a methanol aqueous solution (CH30H + H20) and an unreacted gas (Ml) in a steam-water separator 33. separated into

未反応ガス(Ml)はリサイクルコンプレッサ34によ
り加圧されたのち再び合成塔15に送り込まれる。
The unreacted gas (Ml) is pressurized by the recycle compressor 34 and then sent to the synthesis tower 15 again.

メタノール水溶液(CH30H十H20)はメタノール
ストリッパ35に送られ、こSで、蒸気タービン25か
ら抽気され、メタノールストリッパ35を通って復水器
28へと流れる蒸気Mにより加熱され、そして蒸発分が
、冷却水36が供給されるコンデンサ37において凝縮
されることにより、濃縮メタノール(CH30H)が得
られる。
The methanol aqueous solution (CH30H + H20) is sent to the methanol stripper 35, where it is heated by the steam M extracted from the steam turbine 25 and flowing through the methanol stripper 35 to the condenser 28, and the evaporated content is Condensed methanol (CH30H) is obtained by being condensed in the condenser 37 to which the cooling water 36 is supplied.

脱気器11の水(H2O)は本プロセスに使用されるが
、その余剰分はパージ(P)される。
Water (H2O) in the deaerator 11 is used in this process, but the excess water is purged (P).

上記31〜37により液化メタノール製造ラインを構成
する。
The above 31 to 37 constitute a liquefied methanol production line.

なお第1図において太線はパワープラントラインを、細
線は合成ガスラインを示す。
In FIG. 1, thick lines indicate power plant lines, and thin lines indicate synthetic gas lines.

上記実施例においてはボイラ5を貫流ボイラとしている
が、細形式のボイラとしてもよい。
Although the boiler 5 is a once-through boiler in the above embodiment, it may be a narrow type boiler.

合成塔15の運転条件は50〜300kg/Cm、25
0〜400℃程度である。
The operating conditions of the synthesis tower 15 are 50 to 300 kg/Cm, 25
The temperature is about 0 to 400°C.

一般にメタノールプラントでは、原料ガスが安価な場合
は低圧運転が有利となる。
Generally, in a methanol plant, low pressure operation is advantageous if the raw material gas is inexpensive.

次に本プロセスを、経済ベースである1000T/Dプ
ラントに適用して計算した結果を第2図のマテリアルバ
ランスシートに示す。
Next, this process was applied to a 1000 T/D plant on an economic basis, and the calculation results are shown in the material balance sheet in Figure 2.

こ呈でQlはボイラ5での発生熱量、Q2は合成塔15
での発生熱量、(E、)は蒸気タービン25での発電機
端出力、(E2)はガスタービン29での発電機端出力
である。
In this case, Ql is the amount of heat generated in the boiler 5, and Q2 is the amount of heat generated in the synthesis column 15.
(E,) is the output of the generator at the steam turbine 25, and (E2) is the output of the generator at the gas turbine 29.

Oプロセスにおける反応式は下記の通りである。The reaction formula in the O process is as follows.

メタノール収率・・・・・・・・・40%(一般には3
0〜60%の範囲である) リサイクルラインのパージ・・・・・・・−・なし0パ
ワープラント側の設計条件 ボイラ蒸気条件230 kg/caG X 560℃(
過熱器出口) ボイラ給水条件260 kg/crriG X 1.4
0℃ボイラ空気過剰率1.1 ボイラ効率92%(低位基準) パワープラントとしての熱効率35% ○合成塔運転条件 250 kg/cttlG X 3
50℃また、ボイラ水側圧力も約250 kg/cni
Gとした。
Methanol yield: 40% (generally 3
(range 0 to 60%) Purge of recycle line...... None 0 Design conditions on the power plant side Boiler steam conditions 230 kg/caG x 560℃ (
Superheater outlet) Boiler water supply conditions 260 kg/criG X 1.4
0°C boiler excess air ratio 1.1 Boiler efficiency 92% (low standard) Thermal efficiency as a power plant 35% ○Synthesis tower operating conditions 250 kg/cttlG X 3
50℃ and the boiler water side pressure is about 250 kg/cni
It was set as G.

次に本プラントを単なるパワープラントとして使用する
場合の作動状態を第3図に基づいて説明する。
Next, the operating state when this plant is used as a mere power plant will be explained based on FIG. 3.

図中太線で示すように、ボイラ5にて発生した燃焼ガス
(G)は、第1バルブγが閉じられ且つ開閉フランジ部
6が開放されていることから該開閉フランジ部6を通し
て放出される。
As shown by the thick line in the figure, the combustion gas (G) generated in the boiler 5 is released through the opening/closing flange 6 because the first valve γ is closed and the opening/closing flange 6 is open.

この放出は大気であっても、次の処理プラント(脱硫、
脱硝装置等)であってもよい。
This release may be released into the atmosphere or into the next treatment plant (desulfurization,
It may be a denitrification device, etc.).

脱気器11から給水ポンプ17により取出された水(H
2O) は、ボイラ5内のエコノマイザ18において加
熱され、そして第1制御バルブ19と第3バルブ20が
閉じられ且つ第2制御バルブ23が開げられていること
から、バイパスライン24を通って蒸発部21、過熱器
22に至り、しかるのち蒸気タービン25に送り込まれ
る。
Water (H
2O) is heated in the economizer 18 in the boiler 5 and evaporates through the bypass line 24 since the first control valve 19 and the third valve 20 are closed and the second control valve 23 is open. section 21, a superheater 22, and then sent to a steam turbine 25.

蒸気タービン25に送られた蒸気Nの一部は抽気されて
脱気器11の加熱用に使用され、大半は動力を発生させ
た後、復水器28を経て脱気器11に戻される。
A portion of the steam N sent to the steam turbine 25 is extracted and used for heating the deaerator 11, and the majority is returned to the deaerator 11 via the condenser 28 after generating power.

以上述べたように本発明によると、次のような効果を期
待できる。
As described above, according to the present invention, the following effects can be expected.

A、従来のメタノール製造プラントでは廃熱ボイラによ
る熱回収しか行なわれておらず、プロセス用動力の大部
分は他のパワープラントから供給すれてL・たが、本発
明によると蒸気タービンおよびガスタービンにより極め
て大きな動力を極めて高い効率のもとに発生でき、これ
らタービン出力によりプロセス用動力をまがなうことが
できるのみならず、余剰動力を他プラントに供給できる
A. In conventional methanol production plants, only heat recovery was performed using a waste heat boiler, and most of the power for the process was supplied from other power plants, but according to the present invention, steam turbines and gas turbines This allows extremely large amounts of power to be generated with extremely high efficiency, and the output of these turbines not only makes it possible to replace process power, but also allows surplus power to be supplied to other plants.

なお減圧、復水の工程は蒸気ライン、メタノールガスラ
インの2系列必要となるが、蒸気ラインには復水不能の
H2およびco2ガスが含まれていないため、タービン
背圧を十分下げることができ、通常のパワープラントの
熱効率が確保できて有利である。
Note that the depressurization and condensation process requires two lines: a steam line and a methanol gas line, but since the steam line does not contain H2 and CO2 gas, which cannot be condensed, the turbine back pressure cannot be sufficiently lowered. , it is advantageous to ensure the thermal efficiency of a normal power plant.

B0本発明によると高純度の炭酸ガスを多量に得られ、
したがって他のプロセスより水素ガスを受けることによ
り、合成のための原料ガスを確保できる。
B0 According to the present invention, a large amount of high-purity carbon dioxide gas can be obtained,
Therefore, by receiving hydrogen gas from another process, raw material gas for synthesis can be secured.

したがって、従来のメタノールプラントにおいてコスト
的に大きなウェイトを占めていた改質炉を不要にでき、
プラントのイニシアルコスト、運転コストを低減できる
Therefore, it is possible to eliminate the need for reforming furnaces, which accounted for a large amount of cost in conventional methanol plants.
The initial cost and operating cost of the plant can be reduced.

C,メタノール合成反応により水を生じることがら、ボ
イラ排ガスからの水の回収と合せて、本プラントで使用
する以外の水を余剰分として取出すことにより他のプラ
ントに使用でき、以って造水効果も期待できる。
C. Since water is produced by the methanol synthesis reaction, in addition to recovering water from boiler exhaust gas, water other than that used in this plant can be taken out as surplus and used in other plants, thus making it possible to produce water. You can also expect good results.

Do例えばボイラ蒸気と合成ガスとを合流させたときに
は、必然的にメタノールストリッパに送られてくるメタ
ノール水溶液の濃度は低くなるが、本発明によるとパワ
ープラントラインと合成ガスラインが独立していること
から、メタノール水溶液の濃度は高くすることができる
For example, when boiler steam and synthesis gas are combined, the concentration of the methanol aqueous solution sent to the methanol stripper will inevitably be lower, but according to the present invention, the power plant line and the synthesis gas line are independent. Therefore, the concentration of the methanol aqueous solution can be increased.

E0合成塔の加熱側(合成ガス側)と受熱側(ボイラ水
側)を等しい圧力として運転することが可能なため、合
成塔の外板(胴板、鏡板など)のみに耐圧強度をもたせ
ればよく、従来方式の合成塔に比べて製作費が安価とな
る。
Since it is possible to operate the heating side (synthesis gas side) and heat receiving side (boiler water side) of the E0 synthesis tower at equal pressure, only the outer panels of the synthesis tower (body plate, head plate, etc.) can have pressure resistance. The production cost is lower than that of conventional synthesis towers.

F、実施例に示すように、合成塔へのラインを閉として
ボイラ水をバイパスさせ、がっボイラよりの排ガスを排
ガス冷却器手前より放出する形にすれば、単なるパワー
プラントとして運転でき、その切換操作も極めて簡単で
ある。
F. As shown in the example, if the line to the synthesis tower is closed, the boiler water is bypassed, and the exhaust gas from the boiler is released from before the exhaust gas cooler, it can be operated as a simple power plant. The switching operation is also extremely simple.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の実施例を示し、第1図はメタノール製造
態勢でのフローシート、第2図は同マテリアルバランス
シート、第3図はパワープラント態勢でのフローシート
である。 1・・・・・・天然ガス、5・・・・・・ボイラ、9・
・・・・・冷却器、10・・・・・・気水分離器、11
・−・・・・脱気器、12・・・・・・CO2抽出装置
、15・・・・・・合成塔、16・・・・・・触媒層、
22・・・・・・過熱器、24・・・・・・バイパスラ
イン 25・−・・・・蒸気タービン 28・・・・・
・復水器、29・・・・・・ガスタービン30・・・・
・・復水器、35・・・・・・メタノールストリッパ。
The drawings show an embodiment of the present invention; FIG. 1 is a flow sheet for a methanol production system, FIG. 2 is a material balance sheet for the same, and FIG. 3 is a flow sheet for a power plant system. 1...Natural gas, 5...Boiler, 9.
...Cooler, 10...Steam water separator, 11
--- Deaerator, 12 --- CO2 extractor, 15 --- Synthesis tower, 16 --- Catalyst layer,
22... Superheater, 24... Bypass line 25... Steam turbine 28...
・Condenser, 29...Gas turbine 30...
...Condenser, 35...Methanol stripper.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 天然ガス、メタンガスなどをボイラで燃焼させ、発
生した燃焼ガスを冷却したのち水分を除去し、次いでこ
の燃焼ガスから炭酸ガスを抽出してこれに水素ガスを加
えて原料ガスとし、この原料ガスを合成塔に導いてボイ
ラから取出した熱源媒体により非接触で冷却しつつ合成
反応させ、合成塔からの気化メタノールはガスタービン
に通したのち液化部へ流動させ、一方、合成塔からの熱
源媒体は再びボイラに導いて蒸気を発生させ、この蒸気
を蒸気タービンに通すことを特徴とするメタノール製造
方法。
1 Natural gas, methane gas, etc. are combusted in a boiler, the generated combustion gas is cooled, moisture is removed, carbon dioxide is extracted from this combustion gas, hydrogen gas is added to it, and this raw material gas is is guided into the synthesis tower and subjected to a synthesis reaction while being cooled in a non-contact manner using the heat source medium taken out from the boiler.The vaporized methanol from the synthesis tower is passed through a gas turbine and then flowed to the liquefaction section. is a methanol production method characterized by introducing the methanol into a boiler again to generate steam, and passing this steam through a steam turbine.
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