RO111672B1 - PROCEDEU DE OBȚINERE A METANOLULUI Șl A UNOR ALCOOLI SUPERIORI - Google Patents

PROCEDEU DE OBȚINERE A METANOLULUI Șl A UNOR ALCOOLI SUPERIORI Download PDF

Info

Publication number
RO111672B1
RO111672B1 RO96-01399A RO9601399A RO111672B1 RO 111672 B1 RO111672 B1 RO 111672B1 RO 9601399 A RO9601399 A RO 9601399A RO 111672 B1 RO111672 B1 RO 111672B1
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
gas
methanol
steam
temperature
bar
Prior art date
Application number
RO96-01399A
Other languages
English (en)
Inventor
Marin Valceanu
Minodor Florea
Original Assignee
Marin Valceanu
Minodor Florea
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marin Valceanu, Minodor Florea filed Critical Marin Valceanu
Priority to RO96-01399A priority Critical patent/RO111672B1/ro
Publication of RO111672B1 publication Critical patent/RO111672B1/ro

Links

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Invenția se referă la un procedeu de obținere a metanolului și a unor alcooli superiori din gaz natural, vapori de apă și oxigen. Se comprimă gazul natural, după care se preîncălzește și se supune desulfurării prin hidrogenarea compușilor cu sulf. Gazul natural desulfurat se amestecă cu abur saturat. Amestecul rezultat se supune unei reformări primare, pe un catalizator de nichel. Se adaugă apoi un amestec de abur-oxigen gazului convertit, urmând o a doua treaptă de reformare. Gazul convertit se supune sintezei propriu-zise pe un catalizator de Cr-Zn. Produșii de reacție se separă prin distilare, obținându-se metanol, butanol și unii alcooli - superiori și dimetil-eter

Description

Invenția se referă la un procedeu de obținere catalitică a metanolului și a unor alcooli superiori, din gaze naturale, vapori de apă și oxigen, produse care se utilizează ca intermediari în industria chimică de sinteză, ca solvenți sau ca stabilizatori ai benzinelor auto.
Sunt cunoscute procedee curente de obținere catalitică a metanolului, prin conversia gazului natural cu vapori de apă la presiuni de 50-60 bari.
Gazele naturale de proces se comprimă de la o presiune de 5 bari la 5.20 bari într-un turbocompresor uzual, acționat de o turbină cu abur, după care se preîncălzește de la o temperatura de 200°C la o temperatură de 410°C, într-o zonă de convecție a unui reformer primar, pe seama căldurii gazelor arse. Sunt supuse apoi unei faze de desulfurare, după care se amestecă cu abur, în raport molar H20:C de 3,5:1.
Se încălzește amestecul de reactanți la 495°C pe seama căldurii gazelor arse, apoi se introduce în tuburile reformerului primar, prevăzute cu catalizator de Ni, în care are loc conversia amestecului de reactanți la o temperatură de 850°C.
Gazul convertit se răcește de la temperatura de 850°C la temperatura de 43°C cu recuperarea căldurii rezultând: abur pentru antrenarea turbocompresoarelor și pentru consumul tehnologic, apă demineralizată, caldă, pentru proces și un surplus de abur la o presiune de 4,5 bari și o temperatură de 228°C.
După recuperarea căldurii, gazul cracat este comprimat de la o presiune de 14 bari, la o presiune de 55 bari, întrun turbocompresor uzual de gaz de sinteză, acționat cu abur supraîncălzit în zona de convecție a reformerului primar.
După comprimare, gazul trece în reactorul de sinteză a metanolului. Sinteza are loc pe catalizator de oxizi de Zn, Cu, Al la o temperatură de 255-257°C.
Deoarece gazul care intră la sinteza metanolului conține gaze inerte și exces de hidrogen care nu participă la reacție, acestea se elimină sub formă de gaze de purjă și care constituie împreună cu gazul natural, gazul combustibil necesar a fi ars în spațiul de radiație aflat între tuburile reformerului primar.
în faza de sinteză se obține metanol brut care se supune unei faze de distilare, rezultând metanol produs finit (STAS 6552/83) și produse volatile combustibile.
După combustia amestecului de gaze de purjă și gaz natural în zona de radiație a reformerului primar, gazele arse cu o temperatură de 900-1000°C, trec în zona de convecție unde căldura lor fizică se transferă pentru: preîncălzirea gazului natural de proces, preîncălzirea aerului necesar combustiei în zona de radiație a reformerului, încălzirea amestecului aburgaz natural (reactanți), iar cea mai mare parte pentru obținerea aburului de acționare al turbocompresoarelor și aburului de proces ce se amestecă cu gazul natural tehnologic.
Acest procedeu cunoscut prezintă însă o serie de dezavantaje astfel:
- consum specific energetic ridicat respectiv 1,7 - 1,8 t combustibil convențional (t.c.c.), pentru o tonă metanol, din care ponderea gazului natural este de 96-97%:
- raporturi nestoechiometrice între reactanți, cu exces mare de hidrogen și conținut ridicat de gaze nereacționate și inerte (CH4, N2 și Ar) în gazul de sinteză a metanolului, fapt ce conduce la un consum mare de gaz natural, la debite mari de gaz de sinteză recirculat și de purjă, cu consumurile energetice aferente pentru vehicularea lor;
- utilizarea pentru comprimarea și vehicularea gazelor de reacție a turbinelor de abur cu condensație, conduce la pierderea căldurii latente a aburului de acționare;
- utilizarea pentru acționarea turbocompresoarelor a unor turbine de capacitate mică determină randamente energetice scăzute;
- componentele volatile valoroase (dimetil-eterul) obținute la sinteza metanolului se utilizează numai pentru combustie;
- datorită concentrațiilor mici ale produșilor secundari (butanol și alcooli superiori) rezultați de la distilarea metanolului brut, aceștia se elimină din instalație ca
RO 111672 Bl deșeu;
- consumul de catalizator pentru sinteza metanolului este ridicat datorită presiunilor scăzute și a vehiculării unor cantități mari de produși de reacție.
Procedeul conform invenției înlătură dezavantajele de mai sus, prin aceea că se comprimă gazul natural de la o presiune de 5 bari și o temperatură de 3O°C la o presiune de 24 bari și o temperatură de 15O°C, se preîncălzește la 38O-4OO°C, pe seama căldurii gazelor arse, se desulfurează la o temperatură de 360380°C prin hidrogenarea compușilor cu sulf și reținerea hidrogenului sulfurat pe un strat de catalizator de ZnO, se încălzește gazul natural în amestec cu aburul saturat având o presiune de 24 bari la o temperatură de 375-395°C pe seama căldurii gazelor arse provenite de la un reformer primar, se amestecă aburul cu gazul natural, se supune amestecul rezultat (reactanții) unei reformări primare la o temperatură de 68O-7OO°C și la o presiune de 20 bari pe un catalizator pe bază de nichel, aportul termic pentru reformare fiind asigurat prin combustia unui amestec de gaz natural, gaze de purje și de desorbție de la sinteza metanolului, după care la gazul convertit rezultat, se adaugă un amestec de abur și oxigen, fiind apoi supus unei reformări secundare la o temperatură de 920-940°C pe un catalizator de nichel, având loc conversia gazului metan până la 0,2-0,3% volum, se recuperează căldura gazelor de reacție sub formă de abur și apă caldă, se răcesc apoi la o temperatură de 35°C cu apă recirculată, după care se comprimă de la o presiune de 17 bari la o presiune de 270-290 bari, iar gazul cracat (gaz de sinteră) astfel comprimat și cu o temperatură de 325-385°C este supus sintezei propriu-zise pe un catalizator de Cr-Zn, rezultând produși de reacție conținând metanol și unii alcooli superiori, produse volatile (dimetil-eter), gaze nereacționate (care se recirculă), gaze inerte (gaze de purjă), care după ce cedează căldura (ce se recuperează) se răcesc și se separă prin procedee în sine cunoscute.
Prin aplicarea procedeului conform invenției, se obțin următoarele avantaje:
- se realizează un consum specific energetic de 1,35 - 1,4 t combustibil convențional pentru o tonă de metanol;
- procedeul se poate realiza cu efort de investiții mic prin transformarea instalațiilor de amoniac care au funcționat la înaltă presiune (450 bari) și sunt în curs de dezafectare, realizându-se indicatori tehnico-economici superiori procedeelor aflate în funcțiune;
- prin utilizarea pentru sinteza metanolului a raporturilor stoechiometrice între reactanți, rezultă un consum minim de gaz natural, debite minime de gaz de sinteză recirculat și de purjă;
- se realizează o recuperare avansată a energiei termice sub formă de abur tehnologic la o presiune de 24 bari și o temperatură de 224°C, de abur supraîncălzit la o presiune de 24 bari și o temperatură de 250°C de apă demineralizată caldă la 95°C care se utilizează în proces și pe platformă;
- rezultă în concentrație mărită ca produs secundar dimetil-eterul, care se poate separa și livra ca produs finit;
- se valorifică ca produse finite obținute la distilarea metanolului brut, butanolul și alți alcooli superiori utilizați pentru stabilizarea benzinelor cu adaos de metanol;
- presiunea de lucru de 280-300 bari determină un consum diminuat de catalizator în procesul de sinteză.
Se prezintă, în continuare, un exemplu de realizare a procedeului conform invenției, în legătură cu figura care reprezintă schema pe faze a fluxului tehnologic de obținere a metanolului.
Gazul natural de proces se comprimă într-un compresor cu piston acționat electric de la o presiune de 5 bari și o temperatură de 35°C la o presiune de 24 bari și o temperatură de 150°C, după care se preîncălzește la temperatura de 38O400°C într-o zonă de convecție a unui reformer primar uzual prin intermediul căldurii de ardere rezultate de la combustia gazelor combustibile în reformerul primar.
RO 111672 Bl
Se supune apoi unei faze de desulfurare, unde la o temperatură de 360380°C, are loc hidrogenarea compușilor cu sulf conținuți în gazul natural. Hidrogenul sulfurat rezultat este reținut într-un strat de oxid de zinc (ZnO).
După desulfurare se amestecă gazul natural desulfurat cu aburul de proces supraîncălzit la o presiune de 24 bari și la o temperatură de 375-395°C la un raport molar H20: carbon de 3: 1, amestecul rezultat la o temperatură de 370-390°C, după care se introduce în tuburile de reformare ale unui reformer primar, în care pe un catalizator de Ni are loc o primă conversie a gazului natural cu vapori de apă la o temperatură de 680700°C și o presiune de 20 bari.
Principalele reacții chimice de echilibru care definesc sistemul sunt următoarele:
CH4 + H20 - CO + 3H2 + 49,2 d mol
CO + H20 - C02 + H2 - 9,8 —Z mol
Deoarece prima reacție este puternic endotermă, căldura necesară pentru conversia gazului natural se asigură prin arderea în exteriorul tuburilor de reformare a gazului natural de combustie împreună cu gazele de purjă și de desorbție rezultate la faza de sinteză a metanolului.
Căldura fizică a gazelor arse după ce acestea încălzesc tuburile de reformulare se utilizează la preîncăizirea gazului natural de proces, a aburului de proces pentru reformerul secundar și la obținerea de abur excedentar la o presiune de 24 bari și o temperatură de 250°C, abur care se livrează în exterior.
în gazul convertit se introduce un amestec de vapori de apă (abur) și oxigen, astfel încât raportul final H20: carbon să fie de maximum 4: 1.
O conversie avansată a gazului natural rămas după prima reformare are loc tot pe catalizator de nichel într-un reformer secundar, realizându-se o compoziție stoechiometrică între produșii de reacție (H2, CO, C02) care participă la sinteza metanolului.
Prin adăugare de oxigen în gazul convertit are loc o conversie oxidativă în reformerul secundar, temperatura crescând de la 680 - 700°C la 920 - 940°C.
Raportul stoechiometric între componenții gazului de sinteză (H2, CO, C02) conduce la o purjă minimă de gaz de la faza de sinteză a metanolului, respectiv la o pierdere minimă a energiei de comprimare.
După reformarea secundară gazul rezultat se răcește de la temperatura de 940°C la temperatura de 50°C cu recuperarea căldurii, rezultând:
- abur saturat la o presiune de 24 bari și o temperatură de 224°C, utilizat integral ca abur de proces atât la reformerul primar cât și la reformerul secundar;
- abur saturat la o presiune de 62 bari și 165°C, utilizat ca agent termic la distilarea metanolului;
- apă demineralizată caldă la o temperatură de 95°C, utilizată atât în proces pentru producția de abur a instalației cât și pe platformă.
După recuperarea căldurii fizice, gazul cracat se răcește cu apă recirculată de la temperatura de 50°C la temperatura de 35-40°C, după care se comprimă în compresoare uzuale acționate electric de la o presiune de 17 bari la o presiune de 280 - 290 bari.
Gazul astfel comprimat este supus operației de sinteză propriu-zisă într-un reactor de sinteză la o temperatură de 325-385°C și la o presiune de 290-300 bari pe un catalizator de crom-zinc, după ce în prealabil au fost reținute urmele de ulei și pentacarbonil de fier pe cărbune vegetal.
Principalele reacții chimice ce au loc sunt:
C0+2H2>*CH30H -21,5 mol
4C0+8H2«C4Hg0H + 3H20 -135,4 ^ mol
2C0+4H2-(CH3)20+H20 -51,4 EEEI mol
După reactorul de sinteză produșii de reacție conțin metanol și alcooli
RO 111672 Bl superiori, dimetil-eter, alți produși secundari precum și gaze de sinteză nereacționate (reciclu) și gaze inerte (purjă). Căldura fizică a produșilor de reacție rezultați este preluată pentru producerea de abur saturat la o presiune de 3 bari și 143°C utilizat la distilarea metanolului brut, după care are loc răcirea acestora cu apă recirculată când se condensează metanolul și alcoolii superiori conținuți. în continuare are loc separarea metanolului brut condensat din gazele de sinteză nereacționate, care apoi se comprimă și se recirculă în reactorul de sinteză.
Metanolul brut (conținând dimetileter butanol și unii alcooli superiori) este apoi supus distilării, obținânsu-se:
- metanol conform STAS 6552/83;
- amestec de butanol și unii alcooli superiori utilizat ca stabilizator al benzinelor cu adaos de metanol;
- dimetil-eter care poate fi utilizat după o distilare ca produs finit în industria cosmetică, sau ca agent de combustie în zona de conversie a reformerului primar.
Gazele inerte ca N2, Ar și CKj care nu participă la reacție se acumulează în instalație și se elimină continuu la un debit minim sub formă de gaz de purjă.
La gazele de purjă se adaugă gazele rezultate de la destinderea metanolului brut de la presiunea de 29O-3OO bari la 4 bari și care împreună se utilizează alături de gazul natural ca agent de combustie la reformerul primar.

Claims (7)

  1. Revendicări
    1. Procedeu de obținere a metanolului și a unor alcooli superiori din gaz natural, vapori de apă și oxigen, prin comprimare, preîncălzire, desulfurare, reformare, sinteză propriu-zisă, răcire condensare, destindere a produșilor de reacție și distilarea metanolului brut, caracterizat prin aceea ca se comprimă gaz natural de la o presiune de 5 bari și o temperatură de 30°C la o presiune de 24 bari și o temperatură de 150°C, se preîncălzește la 360 - 400°C pe seama căldurii gazelor arse, se desulfurează la temperatura de 360 - 380°C prin hidrogenarea compușilor cu sulf și reținerea hidrogenului sulfurat pe un strat de ZnO, se amestecă gazul natural desulfurat cu aburul supraîncălzit având presiunea de 24 bari, și temperatura de 375 - 395°C pe seama căldurii gazelor arse provenite de la un reformer primar, se supune amestecul astfel rezultat unei reformări primare ce are loc la o temperatură de 68O-7OO°C și la o presiune de 20 bari pe un catalizator pe bază de nichel, aportul termic pentru reformare fiind asigurat prin combustia unui amestec din gaz natural, gaze de purjă și de desorbție de la sinteza metanolului, după care gazul convertit rezultat în amestec cu abur și oxigen este supus unei reformări secundare la o temperatură de 920 940°C pe un catalizator de nichel, având loc conversia aproape totală a gazului natural până la 0,2 - 0,3% gaz metan neconvertit, se recuperează căldura fizică conținută de gazul cracat sub formă de abur și apă caldă, după care se răcește cu apă recirculată până la o temperatură de 35°C și se comprimă de la o presiune de 17 bari la o presiune de 270 - 290 bari, se supune apoi sintezei propriu-zise ce are loc la o temperatură de 325 385°C și la o presiune de 290 - 300 bari pe un catalizator de crom-zinc, rezultând metanol brut care conține apă, butanol și alți alcooli superiori, dimetil-eter, precum și gaze de sinteză nereacționate și gaze inerte, iar după recuperarea căldurii fizice sub formă de abur saturat de 3 bari și după răcire-condensare și separarea fazelor, metanolul brut se distilă, gazele de sinteză nereacționate se recirculă la sinteza propriu-zisă, alături de gazul proaspăt, iar gazele inerte se purjează.
  2. 2. Procedeu de obținere a metanolului și a unor alcooli superiori conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că se efectuează conversia catalitică a gazului natural în două trepte și anume: o primă treaptă cu vapori de apă la un raport molar abur: carbon de 3: 1, rezultând un consum minim de gaz natural pentru faza de reformare primară și o a doua treaptă de reformare secundară, în care se adaugă gazului rezultat din prima
    RO 111672 Bl treaptă un amestec de abur-oxigen, astfel încât să se ajungă la un raport final H2O: carbon de maximum 4: 1, concentrația gazului metan nereacționat în final fiind de 0,2 - 0,3% volumetrice, asigurându-se o compoziție a gazului convertit cu raporturi stoechiometrice între H2, CO și C02.
  3. 3. Procedeu de obținere a metanolului și a unor alcooli superiori conform revendicărilor 1 și 2, caracterizat prin aceea că, pentru recuperarea căldurii, se răcește gazul convertit de la temperatura de 940°C la o temperatură de 50°C, iar căldura recuperată se utilizează pentru producerea de abur tehnologic folosit la conversia gazului natural, abur agent termic la faza de distilare apă caldă de 95°C utilizată în proces cât și pe platformă.
  4. 4. Procedeu de obținere a metanolului și a unor alcooli superiori conform revendicărilor 1-3, caracterizat prin aceea că, pentru preîncălzirea amestecului de gaz natural de proces și a aburului tehnologic la intrarea în tuburile de reformulare primară precum și a aburului pentru amestecul abur-oxigen destinat reformării secundare se utilizează o parte din căldura gazelor arse de la faza de reformare primară, iar restul de căldură se recuperează sub formă de abur la o presiune de 24 bari și o temperatură de 250°C, care se utilizează pe platformă.
  5. 5. Procedeul de obținere a metanolului și a unor alcooli superiori conform revendicărilor 1-4, caracterizat prin aceea că, la faza de sinteză propriuzisă, se asigură practic concomitent îndepărtarea urmelor de ulei și a pentacarbonilului de fier prin utilizarea unui strat de cărbune vegetal cu pietriș de râu, cu sintera metanolului și a altor alcooli superior pe catalizator de Cr-Zn.
  6. 6. Procedeu de obținerea a metanolului și a unor alcooli superiori conform revendicărilor 1-5, caracterizat prin aceea că, la faza de distilare a metanolului brut, rezultă butanol și alți alcooli superiori, care se utilizează pentru stabilizarea benzinelor tratate cu metanol.
  7. 7. Procedeu de obținere a metanolului și a unor alcooli superiori conform revendicărilor 1-5, caracterizat prin aceea că, la faza de distilare a metanolului brut, rezultă dimetil-eter care se poate purifica și utiliza ca produs finit sau se poate utiliza ca atare, drept combustibil la faza de reformare primară.
    Președintele comisiei de examinare: chim. IMovac Maria Examinator: ing. Cernat Daniela
RO96-01399A 1996-07-08 1996-07-08 PROCEDEU DE OBȚINERE A METANOLULUI Șl A UNOR ALCOOLI SUPERIORI RO111672B1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO96-01399A RO111672B1 (ro) 1996-07-08 1996-07-08 PROCEDEU DE OBȚINERE A METANOLULUI Șl A UNOR ALCOOLI SUPERIORI

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RO96-01399A RO111672B1 (ro) 1996-07-08 1996-07-08 PROCEDEU DE OBȚINERE A METANOLULUI Șl A UNOR ALCOOLI SUPERIORI

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RO111672B1 true RO111672B1 (ro) 1997-09-30

Family

ID=20103814

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RO96-01399A RO111672B1 (ro) 1996-07-08 1996-07-08 PROCEDEU DE OBȚINERE A METANOLULUI Șl A UNOR ALCOOLI SUPERIORI

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO111672B1 (ro)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0723930B1 (en) Gasification process combined with steam methane performing to produce syngas suitable for methanol production
AU2020291805B2 (en) Process for synthesising methanol
US4910228A (en) Methanol
EP0522744B1 (en) Synthesis gas production
CA1076361A (en) Process for the production of synthesis gas
US4383982A (en) Ammonia production process
US6706770B2 (en) Co-production of hydrogen and methanol from steam reformate
US4618451A (en) Synthesis gas
US6258860B1 (en) Process for the production of methanol
AU6437099A (en) Method of manufacturing methanol
GB1595413A (en) Engergy recovery from chemical process off-gas
EP0233076B1 (en) Process for the production of synthesis gas
AU2016261285A1 (en) A novel method for methanol synthesis
US4443560A (en) Adiabatically reforming a reformed gas for producing methanol
GB2606855A (en) Process for synthesising methanol
WO2020249924A1 (en) Process for synthesising methanol
JP4781612B2 (ja) メタノールの製造方法
JP4473223B2 (ja) 改良されたシフト転化の構成と方法
KR20250007490A (ko) Co 집중에 의한 메탄올 루프 개량
CA1242749A (en) Process for the preparation of methanol
RO111672B1 (ro) PROCEDEU DE OBȚINERE A METANOLULUI Șl A UNOR ALCOOLI SUPERIORI
JP3947266B2 (ja) 水素製造方法およびそれに用いる装置
WO2021170625A1 (en) Co-production of methanol, ammonia and urea
WO2024175574A1 (en) Method for production of blue ammonia
CN119954097A (zh) 提供合成气和生产甲醇的方法