RU2057745C1 - Method for preparing methanol - Google Patents

Method for preparing methanol Download PDF

Info

Publication number
RU2057745C1
RU2057745C1 RU93034463A RU93034463A RU2057745C1 RU 2057745 C1 RU2057745 C1 RU 2057745C1 RU 93034463 A RU93034463 A RU 93034463A RU 93034463 A RU93034463 A RU 93034463A RU 2057745 C1 RU2057745 C1 RU 2057745C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
reactor
oxygen
gas
atm
gases
Prior art date
Application number
RU93034463A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU93034463A (en
Inventor
В.С. Арутюнов
В.И. Веденеев
В.Я. Басевич
Н.Ю. Крымов
Original Assignee
Арутюнов Владимир Сергеевич
Веденнев Владимир Иванович
Басевич Валентин Яковлевич
Крымов Николай Юрьевич
Отраслевой научно-технический центр системного использования и ресурсосбережения углеводородного сырья
Научно-производственное предприятие "Технопром"
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 Арутюнов Владимир Сергеевич, Веденнев Владимир Иванович, Басевич Валентин Яковлевич, Крымов Николай Юрьевич, Отраслевой научно-технический центр системного использования и ресурсосбережения углеводородного сырья, Научно-производственное предприятие "Технопром" filed Critical Арутюнов Владимир Сергеевич
Priority to RU93034463A priority Critical patent/RU2057745C1/en
Publication of RU93034463A publication Critical patent/RU93034463A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2057745C1 publication Critical patent/RU2057745C1/en

Links

Images

Landscapes

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

Abstract

FIELD: chemical industry. SUBSTANCE: methane-containing gas is used as reagent 1, oxygen or air is used as reagent 2. Reaction is carried out at 325-500 C and pressure 30-100 atm, concentration of oxygen is 2-8 vol %. Duration of contact between said gases is 0.2-10 s, it should be not more then duration of diffusion of reacting particles to reactor's wall. Mentioned above gases are supplied into reactor separately. Reagent 1 is preliminary heated to 380-450 C and it is supplied under pressure 10-100 atm, reagent 2 is supplied under pressure 10-100 atm and 40-50 C. Initially only portion only portion of reagent 2 (preferable not more 1.5 vol %), residual portion of said reagent being fed into reaction mass without preliminary cooling of the stream. Duration of mixing of said gases into reactor is not more than 0.1 of reaction time. EFFECT: improves efficiency of method. 4 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к органической химии, а именно к способам получения метанола прямым окислением природного газа (метана), и может быть использовано в химической и газодобывающей промышленности. The invention relates to organic chemistry, and in particular to methods for producing methanol by direct oxidation of natural gas (methane), and can be used in the chemical and gas industries.

Запасы природного газа велики, он является экологически чистым топливом, но прямое использование газообразного энергоносителя во многих случаях, в частности на транспорте, неудобно. Проблему решает превращение природного газа в более универсальное жидкое топливо, в частности в метанол, являющийся к тому же исходным продуктом многих химических производств. The reserves of natural gas are large, it is an environmentally friendly fuel, but the direct use of gaseous energy in many cases, in particular in transport, is inconvenient. The problem is solved by converting natural gas into a more versatile liquid fuel, in particular methanol, which is also the initial product of many chemical industries.

Известен целый ряд способов превращения метана в метанол. Широкое промышленное применение имеет паровая конверсия метана в синтез-газ (смесь СО и Н2) с его последующим каталитическим превращением в метанол, но этот процесс имеет ряд существенных недостатков: сложность оборудования, очень большие энергозатраты на получение синтез-газа, многостадийность процесса, высокие требования к чистоте газа, нерентабельность малых и средних производств (мощностью менее 2000 т/день) (1).A number of methods are known for converting methane to methanol. The steam conversion of methane to synthesis gas (a mixture of CO and H 2 ) with its subsequent catalytic conversion to methanol has wide industrial applications, but this process has a number of significant drawbacks: the complexity of the equipment, the very high energy consumption for producing synthesis gas, the multi-stage process, high requirements for gas purity, unprofitability of small and medium-sized enterprises (with a capacity of less than 2000 tons / day) (1).

В настоящее время наибольший интерес вызывает прямое, минуя стадию получения синтез-газа, газофазное окисление метана в метанол при высоких давлениях. Несмотря на многочисленные исследовательские работы до сих пор нет достаточно технологичного, пригодного для коммерческого производства способа осуществления процесса прямого окисления метана в метанол при высоких давлениях (2). Currently, the most interesting is the direct, bypassing the stage of synthesis gas production, gas-phase oxidation of methane to methanol at high pressures. Despite numerous research works, there is still no sufficiently technologically advanced method suitable for commercial production for carrying out the process of direct oxidation of methane to methanol at high pressures (2).

Известны защитные патентами способы получения метанола прямым окислением метана при повышенных температурах и давлениях (без применения катализаторов) (3-5), но все известные к настоящему времени способы мало пригодны для промышленного освоения, так как уступают по эффективности традиционному способу через синтез-газ. Patent-protected methods for producing methanol by direct oxidation of methane at elevated temperatures and pressures (without the use of catalysts) are known (3-5), but all currently known methods are not very suitable for industrial development, as they are inferior in efficiency to the traditional method through synthesis gas.

Наиболее близким к предлагаемому способу и наилучшим из известных по достигаемому результату способ прямой конверсии природного газа в метанол путем его окисления кислородсодержащим газом (кислородом или воздухом), включающий тщательное перемешивание реагирующих газов (для достижения возможно более полной однородности) и проведение процесса в инертном реакторе с внутренними стенками из кварца или тефлона, снижающими отрицательное влияние внутренней поверхности реактора на процесс, при температуре 300-500оС, давлении 10-100 атм, концентрации кислорода в смеси реагирующих газов 2-20% и времени контакта реагирующих газов 2-1000 с последующим отделением целевого продукта путем охлаждения реакционной смеси и конденсации метанола (6).Closest to the proposed method and the best known method for the direct conversion of natural gas to methanol by its oxidation with an oxygen-containing gas (oxygen or air), including thorough mixing of the reacting gases (to achieve the most complete uniformity) and carrying out the process in an inert reactor with the inner walls of quartz or Teflon, reducing the negative impact on the inner surface of the reactor process at a temperature of 300-500 C and a pressure of 10-100 atm, conc tion of oxygen in the mixture of the reacting gases 2-20% and a contact time of reactant gases 2-1000, followed by separation of the desired product by cooling the reaction mixture, and condensing methanol (6).

Известный способ (6) осуществляют в реакторе диаметром 0,5-2,5 см и длиной 40-45 см. The known method (6) is carried out in a reactor with a diameter of 0.5-2.5 cm and a length of 40-45 cm.

Известный способ (6) отличается от других известных процессов, например (3-5), высоким выходом метанола: до 80-90% на прореагировавший метан, конверсия метана в лучших опытах достигает 15-18% но как и другие известные способы, также мало пригоден доя промышленного освоения из-за необходимости очень большого времени пребывания газов в реакторе (2-1000 с) и связанной с этим низкой линейной скоростью газового потока, ограничивающей производительность процесса. Так, при диаметре реактора D 25 мм, длине L 45 см, времени реакции t 10 с, давлении р 100 атм и температуре в реакторе Т 700 К (400оС) объем газа v при нормальных условиях (То и Ро), проходящий через реактор, составляет
V

Figure 00000001
Figure 00000002
9,5•10-3 нм3/c
Поскольку при 90% селективности и конверсии 10% выход метанола составит около 120 кг/1000 нм3, часовая производительность установки по метанолу не превысит
[Me]
Figure 00000003
4 кг/ч
Следует отметить также, что реализация высоких показателей известного способа (6) в сильной степени зависит от выполнения требований высокой степени однородности перемешивания реагирующих газов и инертности внутренней поверхности реактора. Известный способ сопровождается также возникновением экспериментально наблюдаемых неустойчивых, в частности, колебательных режимов (7), что недопустимо при промышленной эксплуатации.The known method (6) differs from other known processes, for example (3-5), in a high methanol yield: up to 80-90% for reacted methane, methane conversion in the best experiments reaches 15-18%, but like other known methods, there are also few It is suitable for industrial development because of the need for a very long residence time of gases in the reactor (2-1000 s) and the associated low linear velocity of the gas flow, which limits the productivity of the process. Thus, for reactor diameter D of 25 mm, the length L of 45 cm, the reaction time t 10, a pressure P of 100 bar and a reactor temperature of T 700 K (400 ° C) gas volume v under normal conditions (T o and P o), passing through the reactor is
V
Figure 00000001
Figure 00000002
9.5 • 10 -3 nm 3 / s
Since at 90% selectivity and 10% conversion, the methanol yield will be about 120 kg / 1000 nm 3 , the hourly capacity of the installation for methanol will not exceed
[Me]
Figure 00000003
4 kg / h
It should also be noted that the implementation of the high performance of the known method (6) strongly depends on meeting the requirements of a high degree of uniformity of mixing of the reacting gases and the inertia of the inner surface of the reactor. The known method is also accompanied by the appearance of experimentally observed unstable, in particular, oscillatory modes (7), which is unacceptable during industrial operation.

Задачей изобретения является разработка простого, технологичного и устойчивого способа прямого окисления метана в метанол, который был бы достаточно эффективен для использования в промышленности вместо традиционного и пригоден для использования непосредственно в условиях газодобывающих и газотранспортных предприятий. The objective of the invention is to develop a simple, technologically advanced and stable method for the direct oxidation of methane to methanol, which would be effective enough for industrial use instead of the traditional one and suitable for use directly in the conditions of gas production and gas transmission enterprises.

Решение поставленной задачи достигается предлагаемым способом получения метанола путем окисления метансодержащего газа, в том числе, природного газа, кислородом или воздухом при температуре 325-500оС, давлении 30-100 атм, и концентрации кислорода 2-8 об. с последующим отделением целевого продукта охлаждением и конденсацией, в котором время контакта реагирующих газов (время реакции) поддерживают в пределах 0,2-1,0 с, причем время реакции не должно превышать времени диффузии продуктов реакции к внутренней поверхности реактора, подачу матаносодержащего и кислородсодержащего газов в реактор осуществляют раздельно, при этом метаносодержащий газ предварительно подогревают до 300-500оС и подают в реактор под давлением 10-100 атм, а кислород или воздух подают в реактор под давлением 10-100 атм и при температуре 40-50оС, причем сначала подают лишь часть кислорода, необходимую для запуска реакции, предпочтительно не более 1,5 об. а основную часть кислорода подают в уже развивающуюся и стабилизировавшуюся реакцию без предварительного охлаждения газового потока и время перемешивания каждой подаваемой порции кислорода или воздуха с основным потоком в реакторе не превышает 0,1 от продолжительности времени расходования данной порции кислорода.This object is achieved by a process for producing methanol by oxidation of a methane-containing gas, including natural gas, oxygen or air at a temperature of 325-500 C and a pressure of 30-100 atm, and the oxygen concentration of 2-8 vol. followed by separation of the target product by cooling and condensation, in which the contact time of the reacting gases (reaction time) is maintained within 0.2-1.0 s, moreover, the reaction time should not exceed the diffusion time of the reaction products to the inner surface of the reactor, the supply of matane-containing and oxygen-containing gases in the reactor is carried out separately, wherein the methane-gas is preheated to 300-500 ° C and fed to the reactor under pressure of 10-100 atm and oxygen or air is fed into the reactor under pressure of 10-100 atm and at the temperature erature of 40-50 ° C, wherein the first portion of the oxygen supplied only required to start the reaction, preferably no more than about 1.5. and the main part of oxygen is fed into an already developing and stabilized reaction without preliminary cooling of the gas stream and the mixing time of each supplied portion of oxygen or air with the main stream in the reactor does not exceed 0.1 of the length of time that this portion of oxygen is consumed.

Процесс осуществляют при 325-500оС, предпочтительно, при 380-450оС, давлении 30-100 атм, предпочтительно 50-100 атм, подаче кислорода 2-8 об. предпочтительно при 2,5-4,5 об. и непрореагировавший метансодержащий газ рециркулируют.The process is carried out at 325-500 ° C, preferably at 380-450 C, a pressure of 30-100 atm, preferably 50-100 atm, an oxygen feed 2-8. preferably at 2.5-4.5 vol. and unreacted methane-containing gas is recycled.

Предлагаемый способ был разработан на основе детального экспериментального исследования механизма процесса прямого окисления природного газа в метанол с привлечением методов математического моделирования. Проведенные исследования показали, что реакция окисления протекает по цепному механизму с вырожденным разветвлением (в математическую модель включены 69 элементарных стадий). Было выявлено три основные стадии процесса. The proposed method was developed on the basis of a detailed experimental study of the mechanism of the direct oxidation of natural gas to methanol using methods of mathematical modeling. Studies have shown that the oxidation reaction proceeds according to a chain mechanism with degenerate branching (69 elementary stages are included in the mathematical model). Three main stages of the process were identified.

Начальная стадия процесса является разветвленно-цепной реакцией, в которой происходит быстрый рост концентрации активных радикалов. На этой стадии важную роль играют реакции зарождения, разветвления и гибели свободных радикалов. The initial stage of the process is a branched chain reaction in which a rapid increase in the concentration of active radicals occurs. At this stage, an important role is played by the reactions of nucleation, branching and death of free radicals.

Вторая стадия является стационарной разветвленно-цепной реакцией, характеризующейся равенством скоростей разветвления и квадратичной рекомбинации активных радикалов. На второй стадии процесса происходит наработка промежуточных продуктов (перекисей и альдегидов), приводящих к последнему быстрому разогреву. Первая и большая часть второй стадии соответствуют экспериментально наблюдаемому периоду индукции процесса. В конце второй стадии в результате вступления в реакцию накопившихся промежуточных продуктов происходит резкое автоускорение процесса, сопровождаемое подъемом температуры. При этом происходит основное расхождение окислителя (кислорода). The second stage is a stationary branched chain reaction, characterized by the equality of the rates of branching and quadratic recombination of active radicals. At the second stage of the process, the production of intermediate products (peroxides and aldehydes) occurs, leading to the last rapid heating. The first and most of the second stage correspond to the experimentally observed period of the induction of the process. At the end of the second stage, as a result of the reaction of accumulated intermediate products, a sharp auto-acceleration of the process occurs, accompanied by a rise in temperature. In this case, the main divergence of the oxidizing agent (oxygen) occurs.

На третьей, заключительной стадии процесса, после израсходования одного из реагентов кислорода происходит рекомбинация радикалов и относительно медленное термическое безокислительное превращение неустойчивых продуктов реакции. At the third and final stage of the process, after the consumption of one of the oxygen reagents, radical recombination and a relatively slow thermal non-oxidative conversion of unstable reaction products occur.

Принципиальным результатом проведенных исследований является установление того факта, что уменьшение концентрации кислорода не только не приводит к увеличению времени реакции, а наоборот, сокращает его за счет уменьшения периода индукции, составляющего большую часть длительности процесса. Поэтому уменьшение отношения времени реакции к скорости диффузии реагентов может быть достигнуто за счет сокращения концентрации кислорода на начальных стадия процесса. Другим важным результатом является установление того факта, что вероятность возникновения неустойчивых колебательных и холоднопламенных режимов процесса возрастает с увеличением концентрации кислорода на начальных стадиях реакции, особенно при концентрациях, превышающих 4-5% Поэтому подача на начальной стадии минимально необходимого для запуска реакции количества кислорода не только сокращает длительность процесса, но и резко повышает его устойчивость. Кроме того, как хорошо известно из литературы (2), понижение концентрации кислорода уменьшает селективность образования продуктов глубокого окисления метана, прежде всего, окислов углерода и, соответственно, повышает выход целевых продуктов метанола и формальдегида. The principal result of the conducted research is the establishment of the fact that a decrease in the oxygen concentration not only does not increase the reaction time, but, on the contrary, shortens it by reducing the induction period, which makes up most of the duration of the process. Therefore, a decrease in the ratio of reaction time to the diffusion rate of reagents can be achieved by reducing the oxygen concentration at the initial stage of the process. Another important result is the establishment of the fact that the likelihood of unstable vibrational and cold-flame processes increases with increasing oxygen concentration in the initial stages of the reaction, especially at concentrations exceeding 4-5%. Therefore, the supply of the minimum amount of oxygen necessary to start the reaction at the initial stage is not only reduces the duration of the process, but also dramatically increases its stability. In addition, as is well known from the literature (2), a decrease in the oxygen concentration decreases the selectivity of the formation of products of deep oxidation of methane, primarily carbon oxides, and, accordingly, increases the yield of the target products of methanol and formaldehyde.

Полученные данные о механизме реакции позволили предложить способ, принципиально отличающийся от известного (6). The obtained data on the reaction mechanism made it possible to propose a method fundamentally different from the known one (6).

В известном способе (6) большую роль играет качество перемешивания газов и инертность внутренних стенок реактора, т.к. взаимодействие свободно-радикальных частиц с материалами, обычно применяемыми для газофазных реакторов (нержавеющие стали и другие металлические сплавы), приводит к их быстрой гибели. Поскольку в известном способе (6) газовый поток очень медленный, необходимая степень перемешивания достигается путем применения находящейся перед реактором дополнительной смесительной камеры, заполненной тефлоновой стружкой, а инертность поверхности достигается путем применения вставок из "химически инертных" материалов, например, стекла или тефлона, и исключения возможности контакта реагирующих газов "с химически активными" материалами, например, металлами, что создает значительные сложности в осуществлении процесса. In the known method (6), the quality of gas mixing and the inertia of the inner walls of the reactor play an important role, since the interaction of free radical particles with materials commonly used for gas phase reactors (stainless steels and other metal alloys) leads to their rapid death. Since in the known method (6) the gas flow is very slow, the required degree of mixing is achieved by using an additional mixing chamber in front of the reactor filled with Teflon chips, and surface inertness is achieved by using inserts of “chemically inert” materials, for example glass or Teflon, and eliminating the possibility of contact of reacting gases "with chemically active" materials, such as metals, which creates significant difficulties in the implementation of the process.

Кроме того, применение дополнительной смесительной камеры, в которой находятся частично перемешанные, но еще непрореагировавшие газы, резко повышает взрывоопасность процесса, особенно при концентрации кислородов выше 5 об. In addition, the use of an additional mixing chamber, in which there are partially mixed, but still unreacted gases, sharply increases the explosiveness of the process, especially when the oxygen concentration is above 5 vol.

В предлагаемом способе отрицательное влияние внутренней поверхности реактора на процесс также сводится к минимуму, но принципиально другим путем, а именно процесс осуществляют при времени контакта реагирующих газов, не превышающем времени диффузии свободно-радикальных частиц к стенкам реактора при этом свободные радикалы успевают вступить в реакцию в газовой фазе до достижения стенок. Необходимое при этом быстрое перемешивание газов осуществляют в турбулентном режиме путем использования многосекционных смесительных блоков, конструкция которых показана на фиг.1. In the proposed method, the negative influence of the inner surface of the reactor on the process is also minimized, but in a completely different way, namely, the process is carried out at a contact time of the reacting gases not exceeding the diffusion time of free radical particles to the walls of the reactor, while free radicals have time to react gas phase until reaching the walls. The necessary rapid mixing of gases in this case is carried out in a turbulent mode by using multi-section mixing blocks, the design of which is shown in figure 1.

Процесс осуществляют в двухсекционном реакторе из нержавеющей стали (см. фиг. 1). Диаметр секций d 20 см, длина каждой секции, имеющий свой блок смешивания газов БС, составляет 400 см. При диаметрах сопел подачи окислителя d1 0,5 см и сопел подачи природного газа d2 1,5 см (см. фиг.1) необходимая для полного перемешивания реагентов длина канала смешивания I 18 см, а число сопел в каждом блоке смешивания составляет N 49. Скорость газового потока в сопле V 56 м/с, а в реакторе 11,7 м/с. Производительность установки ≈ 1200 кг метанола/ч (10 тыс.т. метанола/год).The process is carried out in a two-section stainless steel reactor (see Fig. 1). The diameter of the sections is d 20 cm, the length of each section, which has its own BS gas mixing unit, is 400 cm. For the diameters of the oxidizing nozzles d 1 0.5 cm and the natural gas nozzles d 2 1.5 cm (see Fig. 1) the mixing channel length I is 18 cm, which is necessary for complete mixing of the reagents, and the number of nozzles in each mixing unit is N 49. The gas flow rate in the nozzle is V 56 m / s and in the reactor 11.7 m / s. Plant productivity ≈ 1200 kg of methanol / h (10 thousand tons of methanol / year).

Коэффициент турбулентной диффузии D рассчитывают по формуле:
D εUL
где ε= 0,01 степень турбулентности; v линейная скорость газового потока; L 0,15d2 масштаб турбулентности для наших условий, задаваемый диаметром канала перемешивания d2.
The turbulent diffusion coefficient D is calculated by the formula:
D εUL
where ε = 0.01 is the degree of turbulence; v linear velocity of the gas stream; L 0.15d 2 the turbulence scale for our conditions, given by the diameter of the mixing channel d 2 .

Поскольку масштаб турбулентности L и степень турбулентности ε, задаваемые смесительными соплами, практически сохраняются при прохождении газами основной части реактора, эти же величины могут быть использованы и для расчета времени диффузии в реакторе t р дифф
t p дифф

Figure 00000004
Figure 00000005
1,37 с
т. е. tдифф > τр= 0,2-1 с, при этом узел смешения указанной конструкции, помимо основной функции выполняет роль устройства, уменьшающего масштаб турбулентности (увеличивающего время турбулентной диффузии) в основной части реактора.Since the turbulence scale L and the degree of turbulence ε specified by the mixing nozzles are practically preserved when gases pass through the main part of the reactor, the same values can be used to calculate the diffusion time in the reactor t R diff
t p diff
Figure 00000004
Figure 00000005
1.37 s
i.e., t diff > τ p = 0.2-1 s, while the mixing unit of this design, in addition to the main function, plays the role of a device that reduces the scale of turbulence (increasing the time of turbulent diffusion) in the main part of the reactor.

В первую стадию реактора подают природный газ и часть окислителя так, чтобы концентрация кислорода в реакторе не превышала 1,5 об. Во вторую аналогичную секцию подают остальную часть окислителя. Одновременно такая конструкция обеспечивает низкий масштаб турбулентности и во второй секции реактора. В случае необходимости получения более высокой степени конверсии природного газа может быть использовано большее число таких секций, однако при этом общая селективность конверсии природного газа в целевые продукты будут уменьшаться. Для более надежного обеспечения низкого масштаба турбулентности в секциях реактора могут быть установлены дополнительные перегородки с отверстиями диаметром 1-2 см и длиной 15-20 см. Выходящий из реактора газ после отделения жидких продуктов содержит лишь небольшие количества окислов углерода, водород и в случае окисления воздухом, азотом и может быть снова подан на вход реактора (рециркулирован). In the first stage of the reactor serves natural gas and part of the oxidizing agent so that the oxygen concentration in the reactor does not exceed 1.5 vol. In the second similar section serves the rest of the oxidizing agent. At the same time, this design provides a low scale of turbulence in the second section of the reactor. If it is necessary to obtain a higher degree of conversion of natural gas, a larger number of such sections can be used, however, the overall selectivity of the conversion of natural gas to target products will decrease. To more reliably ensure a low turbulence scale, additional baffles with holes of 1-2 cm in diameter and 15-20 cm in length can be installed in the reactor sections. The gas leaving the reactor after separation of liquid products contains only small amounts of carbon oxides, hydrogen, and in the case of air oxidation nitrogen and can again be fed to the inlet of the reactor (recycled).

Процесс осуществляют следующим образом. The process is as follows.

Природный газ из трубопровода под давлением 10-75 атм. подают либо непосредственно на очистку и подогрев и далее в реактор, либо сначала в газовый компрессор, где он компримируется до требуемого давления (максимально до 100 атм). Природный газ перед подачей в реактор очищают на фторопластовом фильтре от остаточной влаги и газового конденсата и нагревают сначала в рекуперативном теплообменнике "газ-газ" до 350оС, затем в подогревателе (за счет тепла сгорания топливного газа) до 380-450оС. Кислород или воздух сжимают компрессором до давления 90-100 атм, и направляют в реактор (температура кислородного потока 40-50оС). В реакторе при температуре 325-500оС (предпочтительно при 380-450оС) давлении 30-100 атм, и подаче кислорода 2-8 об. (предпочтительно 2,5-4,5%) протекает процесс окисления метансодержащего (природного) газа до метанольного продукта.Natural gas from the pipeline under a pressure of 10-75 atm. either directly for cleaning and heating and then to the reactor, or first to a gas compressor, where it is compressed to the required pressure (maximum 100 atm). Natural gas before entering the reactor polyacetal was purified on a filter of the residual moisture and gas condensate and first heated in an indirect heat exchanger "gas-gas" to 350 ° C, then the heater (due to heat of combustion of the fuel gas) to 380-450 ° C. Oxygen or air is compressed by a compressor to a pressure of 90-100 atm, and sent to the reactor (temperature of the oxygen stream 40-50 about C). The reactor at a temperature of about 325-500 C (preferably about 380-450 C), a pressure of 30-100 atm, and the oxygen supplying about 2-8. (preferably 2.5-4.5%), the process of oxidation of methane-containing (natural) gas to a methanol product proceeds.

Из реактора реакционная смесь с температурой 390-500оС поступает в трубное пространство рекуперативного теплообменника, где отдает тепло холодному природному газу из магистрали и охлаждается до 120-140оС. Затем реакционная смесь поступает в воздушный холодильник-конденсатор, где жидкие продукты реакции (метанол с примесями этанола, формальдегида, уксусной кислоты и др. ) конденсируются. Полученная газо-жидкостная реакционная смесь поступает в аппарат нейтрализации кислот, затем в сепаратор, в котором метанольный продукт отделяют от непрореагировавшего метансодержащего газа, который направляют либо в магистраль, либо на повторное окисление в реактор.From the reactor the reaction mixture at a temperature of 390-500 C enters the tube side of the regenerative heat exchanger where it gives off heat the cold natural gas from the pipeline and is cooled to 120-140 ° C. Then, the reaction mixture enters the air cooler-condenser where the liquid reaction products of ( methanol with impurities of ethanol, formaldehyde, acetic acid, etc.) condense. The resulting gas-liquid reaction mixture enters the acid neutralization apparatus, then to the separator, in which the methanol product is separated from unreacted methane-containing gas, which is sent either to the main or to re-oxidation to the reactor.

П р и м е р 1 осуществления процесса: Давление, МПа 10 Температура, оС 410 Расход природного газа, нм3/ч 58573 Расход кислорода, нм3/ч: секция 1 889 секция 2 889
Степень превращения кислорода, 95 Время реакции, с 0,3
Выход, кг/1000м3 пропущенного газа: метанольного продукта-сырца 40 метанола 20
Производительность по метанолу, кг/ч 1170
Средний состав метанольного продукта-сырца, мас. метанол 49,8 этанол 2,0 пропанол 0,30 ацетон 0,50 формальдегид 8,0 муравьиная кислота 0,50 вода 38,2 прочие 0,70
П р и м е р ы 2-4.
PRI me R 1 implementation of the process: Pressure, MPa 10 Temperature, о С 410 Natural gas consumption, nm 3 / h 58573 Oxygen consumption, nm 3 / h: section 1 889 section 2 889
The degree of conversion of oxygen, 95 Reaction time, s 0.3
Yield, kg / 1000m 3 of passed gas: crude methanol product 40 methanol 20
Productivity in methanol, kg / h 1170
The average composition of the crude methanol product, wt. methanol 49.8 ethanol 2.0 propanol 0.30 acetone 0.50 formaldehyde 8.0 formic acid 0.50 water 38.2 other 0.70
PRI me R s 2-4.

Таким образом, предложен достаточно простой по технологии и оборудованию способ получения метанола из природного газа производительностью 1200 кг/ч, пригодный для использования в химической промышленности, а также непосредственно на газодобывающих и газотранспортных предприятиях. Thus, a method is quite simple in technology and equipment for producing methanol from natural gas with a productivity of 1200 kg / h, suitable for use in the chemical industry, as well as directly at gas producing and gas transmission enterprises.

Claims (4)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА путем окисления метансодержащего газа, в том числе природного газа, кислородом или воздухом при 325 500oС, 30 100 атм и концентрации кислорода 2 8 об. с последующим отделением целевого продукта охлаждением и конденсацией, отличающийся тем, что время контакта реагирующих газов поддерживают в пределах 0,2 10,0 с, причем время реакции не должно превышать время диффузии реагирующих частиц к стенкам реактора, подачу метан- и кислородсодержащего газов в реактор осуществляют раздельно, при этом метансодержащий газ предварительно подогревают до 380 450oС и подают в реактор под давлением 10 100 атм, а кислородсодержащий газ подают под давлением 10 100 атм и при 40 50oС, причем сначала подают только часть кислорода, предпочтительно не более 1,5 об. а остальную часть подают в уже развившуюся реакцию без предварительного охлаждения потока и время смешивания газов в реакторе составляет не более 0,1 времени реакции.1. METHOD OF PRODUCING METHANOL by oxidation of a methane-containing gas, including natural gas, with oxygen or air at 325 500 o С, 30 100 atm and an oxygen concentration of 2 8 vol. followed by separation of the target product by cooling and condensation, characterized in that the contact time of the reacting gases is maintained within 0.2 10.0 s, and the reaction time should not exceed the diffusion time of the reacting particles to the walls of the reactor, the supply of methane and oxygen-containing gases to the reactor carried out separately, while the methane-containing gas is preheated to 380 450 o C and fed into the reactor under a pressure of 10 100 atm, and oxygen-containing gas is supplied under a pressure of 10 100 atm and at 40 50 o C, and at first only part sulphide, preferably not more than 1.5 vol. and the rest is fed into an already developed reaction without preliminary cooling of the flow and the time of mixing of gases in the reactor is not more than 0.1 reaction time. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что процесс проводят при 370 - 470oС, предпочтительно при 380 450oС.2. The method according to p. 1, characterized in that the process is carried out at 370 - 470 o C, preferably at 380 450 o C. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс проводят при концентрации кислорода 2,5 4,5 об. 3. The method according to claim 1, characterized in that the process is carried out at an oxygen concentration of 2.5 to 4.5 vol. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что выходящий из реактора газ после отделения жидких продуктов снова подают на вход реактора (рециркулируют). 4. The method according to claim 1, characterized in that the gas leaving the reactor after separation of the liquid products is again fed to the inlet of the reactor (recycle).
RU93034463A 1993-07-12 1993-07-12 Method for preparing methanol RU2057745C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93034463A RU2057745C1 (en) 1993-07-12 1993-07-12 Method for preparing methanol

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93034463A RU2057745C1 (en) 1993-07-12 1993-07-12 Method for preparing methanol

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93034463A RU93034463A (en) 1996-01-27
RU2057745C1 true RU2057745C1 (en) 1996-04-10

Family

ID=20144438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93034463A RU2057745C1 (en) 1993-07-12 1993-07-12 Method for preparing methanol

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2057745C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000007718A1 (en) * 1998-08-05 2000-02-17 Enitecnologie S.P.A. Catalyst and process for the oxidation of methane to methanol
WO2011021955A1 (en) 2009-08-19 2011-02-24 Открытое Акционерное Общество "Gtl" Plant for the homogeneous oxidation of methane-containing gas and process for the oxidation of methane-containing gas
RU2448082C2 (en) * 2006-05-11 2012-04-20 Гэс Текнолоджиз ЭлЭлСи Method for direct oxidation of gaseous alkanes

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Gesser H.D. et al. Chemical Reviews, 1985, v.85, р.275. *
Jariagadda P.S. et al. Comb. Flame, 1990, v. 79, р.216. *
Караваев М.М. и др. Технология синтетического метанола, М.: Химия, 1984. *
Патент Канады N 1096884, кл. C 07C 31/04, опублик. 1981. *
Патент СССР N 847913, кл. C 07C 31/04, опублик. 1981. *
Патент США N 4618732, кл. C 07C 29/48, опублик. 1986. *
Патент ФРГ N 2201429, кл. C 07C 31/04, опублик. 1977. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000007718A1 (en) * 1998-08-05 2000-02-17 Enitecnologie S.P.A. Catalyst and process for the oxidation of methane to methanol
RU2448082C2 (en) * 2006-05-11 2012-04-20 Гэс Текнолоджиз ЭлЭлСи Method for direct oxidation of gaseous alkanes
WO2011021955A1 (en) 2009-08-19 2011-02-24 Открытое Акционерное Общество "Gtl" Plant for the homogeneous oxidation of methane-containing gas and process for the oxidation of methane-containing gas

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Goetsch et al. Microsecond catalytic partial oxidation of alkanes
US4973453A (en) Apparatus for the production of heavier hydrocarbons from gaseous light hydrocarbons
TW581758B (en) High hydrocarbon space velocity process for preparing unsaturated aldehydes and acids
US4833170A (en) Process and apparatus for the production of heavier hydrocarbons from gaseous light hydrocarbons
US4298694A (en) Process and a plant for preparing a gas rich in methane
RU2125538C1 (en) Method of producing synthetic gas (versions)
US8293186B2 (en) Method and apparatus for producing methanol
US7642293B2 (en) Method and apparatus for producing methanol with hydrocarbon recycling
RU2162460C1 (en) Method of methanol production and plant for production of methanol
RU2057745C1 (en) Method for preparing methanol
RU2203261C1 (en) Method of production of methanol and plant for method embodiment
US4020052A (en) Treatment of aromatic amines with gas mixtures derived from the oxidation of ammonia to effect diazotization/coupling
RU2200731C1 (en) Methanol production method and installation for implementation of the method
ATE66900T1 (en) INTERNAL HEAT RECOVERY STEAM REFORMER.
US20060035986A1 (en) Method of and apparatus for producing methanol
NL2030905B1 (en) Hybrid ammonia decomposition system
RU2049086C1 (en) Process for preparing methanol
CN114984878A (en) Micro-reaction continuous synthesis method and device for peroxyacetic acid
RU2004118677A (en) METHOD FOR PRODUCING BENZENE, ETHYLENE AND SYNTHESIS GAS
RU2282612C1 (en) Process of producing liquid oxygenates via conversion of natural gas and installation to implement the same
US4104145A (en) Method for producing nitrobenzene
GB1569302A (en) Diazotization/coupling or aromatic amines
RU2233831C2 (en) Method of production of methanol and plant for realization of this method
EP0018420B1 (en) Method of synthesizing urea
US20120149950A1 (en) Plant for the homogeneous oxidation of methane-containing gas and process for the oxidation of methane-containing gas