RU2202531C1 - Method of production of methanol - Google Patents
Method of production of methanol Download PDFInfo
- Publication number
- RU2202531C1 RU2202531C1 RU2001122362A RU2001122362A RU2202531C1 RU 2202531 C1 RU2202531 C1 RU 2202531C1 RU 2001122362 A RU2001122362 A RU 2001122362A RU 2001122362 A RU2001122362 A RU 2001122362A RU 2202531 C1 RU2202531 C1 RU 2202531C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- methanol
- synthesis gas
- gas
- reactor
- hydrogen
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к технологиям синтеза метанола из синтез-газа, полученного парциальным окислением природного газа воздухом, обогащенным кислородом воздухом или в потоках кислородсодержащего газа со значительным содержанием азота. The invention relates to technologies for the synthesis of methanol from synthesis gas obtained by the partial oxidation of natural gas with air, oxygen-enriched air or in streams of oxygen-containing gas with a significant nitrogen content.
Более конкретно, изобретение относится к области химико-технологических, энергосберегающих процессов получения метанола из природного газа или "хвостовых" углеводородсодержащих газов химических, нефтехимических, газоперерабатывающих и металлургических производств. More specifically, the invention relates to the field of chemical-technological, energy-saving processes for the production of methanol from natural gas or "tail" hydrocarbon-containing gases from chemical, petrochemical, gas processing and metallurgical industries.
В традиционных промышленных технологиях получения метанола обычно на первой стадии процесса осуществляется получение синтез-газа паровой конверсией углеводородов природного газа. На этой стадии не достигается полного превращения газообразных углеводородов в синтез-газ и поэтому проводится их дополнительная конверсия на последующей стадии - парокислородной конверсии. Для ее осуществления обычно используется чистый кислород, получение которого связано со значительными энергетическими затратами. Для увеличения содержания водорода в синтез-газе проводится реакция паровой конверсии оксида углерода, а для снижения содержания диоксида углерода в нем дополнительно организуются процессы хемосорбции СО2, в частности, растворами этаноламина или карбонатов калия.In traditional industrial methanol production technologies, usually at the first stage of the process, synthesis gas is produced by steam conversion of natural gas hydrocarbons. At this stage, the complete conversion of gaseous hydrocarbons into synthesis gas is not achieved, and therefore, their additional conversion is carried out at the next stage - vapor-oxygen conversion. For its implementation, pure oxygen is usually used, the production of which is associated with significant energy costs. To increase the hydrogen content in the syngas, a steam reforming reaction of carbon monoxide is carried out, and in order to reduce the carbon dioxide content, it additionally organizes the processes of chemisorption of CO 2 , in particular, solutions of ethanolamine or potassium carbonates.
Себестоимость получаемого синтез-газа, содержащего небольшие количества азота, достаточно высока, чтобы производимый синтез-газ мог быть с высокой рентабельностью использован кроме производства метанола еще и в производствах получения олефинов, моторных топлив, диметилового эфира. Последнее обстоятельство имеет место вследствие того, что реакция паровой конверсии легких углеводородов является сильно эндотермичной и она, также как и реакция парокислородной конверсии легких углеводородов, реализуется в дорогостоящем оборудовании при значительных энергетических и эксплуатационных затратах. The cost of the resulting synthesis gas containing small amounts of nitrogen is high enough so that the produced synthesis gas can be used with high profitability in addition to the production of methanol in the production of olefins, motor fuels, dimethyl ether. The latter circumstance is due to the fact that the steam reforming reaction of light hydrocarbons is highly endothermic and, like the steam-oxygen reforming reaction of light hydrocarbons, it is implemented in expensive equipment with significant energy and operating costs.
Известны технологии производства метанола из природного газа (US 5245110), которые предусматривают получение синтез-газа в результате каталитического окисления природного газа воздухом или обогащенным кислородом воздухом. Снижение себестоимости синтез-газа достигается за счет снижения затрат на производство обогащенного кислородом воздуха по сравнению с дорогостоящим производством чистого кислорода, использования более простого и менее дорогостоящего оборудования, снижения эксплуатационных затрат. Known technologies for the production of methanol from natural gas (US 5245110), which provide for the production of synthesis gas as a result of catalytic oxidation of natural gas by air or oxygen-enriched air. Reducing the cost of synthesis gas is achieved by reducing the cost of producing oxygen-enriched air compared with the expensive production of pure oxygen, using simpler and less expensive equipment, and reducing operating costs.
На второй стадии производства метанола синтез-газ с высоким содержанием азота конвертируют в метанол в четырех или шести последовательно соединенных реакторах с промежуточным выводом образующегося в реакторах метанола после каждого каталитического реактора. "Хвостовые" газы производства метанола имеют достаточно высокую теплоту сгорания, что позволяет использовать их в качестве топлива для газовых турбин. Азот в системе каталитических реакторов не рециркулирует и сбрасывается в атмосферу с выхлопными газами газовой турбины. In a second methanol production step, high nitrogen synthesis gas is converted to methanol in four or six reactors connected in series with an intermediate output of methanol formed in the reactors after each catalytic reactor. The tail gases of methanol production have a rather high calorific value, which allows them to be used as fuel for gas turbines. Nitrogen in the system of catalytic reactors does not recycle and is discharged into the atmosphere with the exhaust gases of a gas turbine.
Наиболее близким к заявленному способу производства метанола, выбранным в качестве прототипа, является способ, описанный в патенте RU 2152378. В способе-прототипе конвертируют синтез-газ с высоким содержанием азота в трех последовательно соединенных каталитических реакторах с промежуточным выделением образующегося в реакторах метанола после каждого каталитического реактора. За счет организации тепловых режимов эксплуатации каждого каталитического реактора достигается высокая общая конверсия синтез-газа при высоком качестве получаемого целевого продукта. Closest to the claimed method for the production of methanol, selected as a prototype, is the method described in patent RU 2152378. In the prototype method, synthesis gas with a high nitrogen content is converted in three series-connected catalytic reactors with an intermediate release of methanol formed in the reactors after each catalytic the reactor. Due to the organization of the thermal conditions of operation of each catalytic reactor, a high overall conversion of synthesis gas is achieved with high quality of the target product.
Недостатками известных способов производства метанола на основе синтез-газа со значительным содержанием азота (более 20%) являются: низкие конверсии синтез-газа при содержании водорода в синтез-газе менее 15 об.%, невысокая объемная нагрузка по сырью при содержании в синтез-газе азота более 70 об.%, значительная дезактивация катализатора при длительной эксплуатации реактора. The disadvantages of the known methods for the production of methanol based on synthesis gas with a significant nitrogen content (more than 20%) are: low conversion of synthesis gas with a hydrogen content of synthesis gas of less than 15 vol.%, Low volumetric load on raw materials when contained in synthesis gas nitrogen more than 70 vol.%, significant catalyst deactivation during prolonged operation of the reactor.
Перечисленные выше недостатки рассмотренных технологий затрудняют их непосредственное использование при организации малотоннажных производств метанола на месторождениях газа и среднетоннажных производств метанола на химических, нефтехимических и газоперерабатывающих предприятиях. The above-mentioned disadvantages of the technologies considered complicate their direct use in the organization of small-tonnage methanol production in gas fields and medium-tonnage methanol production in chemical, petrochemical and gas processing enterprises.
В настоящем изобретении ставятся следующие задачи: достижение высокой производительности процесса получения метанола на основе синтез-газа при одновременной высокой степени использования исходного сырья, снижение степени дезактивации катализаторов при длительной эксплуатации промышленной установки, получение целевого продукта метанола высокого качества. In the present invention, the following tasks are set: achieving a high productivity of the synthesis gas-based methanol production process with a simultaneous high degree of utilization of the feedstock, reducing the degree of catalyst deactivation during the long-term operation of an industrial plant, and obtaining the high-quality methanol target product.
Поставленные задачи достигаются способом получения метанола, включающим стадию получения синтез-газа, стадию регулирования содержания кислорода в нем, стадию каталитической конверсии синтез-газа в метанол в нескольких реакторах, включающих операции нагрева и конверсии синтез-газа, операцию охлаждения продуктов реакции и выделения метанола, операции утилизации "хвостовых" газов, в котором во входные зоны реакторов подается синтез-газ, содержащий более 20 об.% азота при мольном соотношении водорода и оксида углерода от 1,2:1 до 4:1 при повышенных температурах и давлениях. The objectives are achieved by a method for producing methanol, including a stage for producing synthesis gas, a stage for regulating the oxygen content in it, a stage for catalytic conversion of synthesis gas to methanol in several reactors, including heating and conversion of synthesis gas, cooling of reaction products and methanol evolution, utilization of tail gases, in which synthesis gas containing more than 20 vol.% nitrogen at a molar ratio of hydrogen and carbon monoxide from 1.2: 1 to 4: 1 at a higher GOVERNMENTAL temperatures and pressures.
Процесс синтеза метанола проводят предпочтительно в интервале температур 160-300oС, давлений 4,0-10,0 МПа, объемных скоростей потока 500-10000 час-1.The methanol synthesis process is preferably carried out in the temperature range 160-300 o C, pressure 4.0-10.0 MPa, volumetric flow rates of 500-10000 hour -1 .
По мере снижения активности катализатора в реакторы периодически подают синтез-газ, содержащий дополнительно кислород в количестве, не превышающем 0,9 об.%. As the catalyst activity decreases, synthesis gas is periodically fed to the reactors, additionally containing oxygen in an amount not exceeding 0.9% vol.
С целью снижения энергозатрат исходный синтез-газ можно разделить на два потока, один из которых обогащают водородом в массообменной установке мембранного типа и подают в первый каталитический реактор, а второй поток, обедненный водородом, смешивают с газовым потоком, покидающим, после выделения метанола, последний каталитический реактор, и смесь подают в энергетическую установку в качестве газового топлива. In order to reduce energy consumption, the initial synthesis gas can be divided into two streams, one of which is enriched with hydrogen in a membrane-type mass transfer unit and fed to the first catalytic reactor, and the second stream, depleted in hydrogen, is mixed with the gas stream leaving, after methanol evolution, the last a catalytic reactor, and the mixture is supplied to the power plant as gas fuel.
На фиг. 1 иллюстрируется сущность предлагаемого изобретения, которая предполагает использование установки, состоящей из последовательно соединенных реакторов, ориентированных, во-первых, на регулирование содержания кислорода в синтез-газе, во-вторых, на синтез метанола из синтез-газа с промежуточным выводом метанола после каждого каталитического реактора. In FIG. 1 illustrates the essence of the invention, which involves the use of a plant consisting of series-connected reactors oriented, firstly, to regulate the oxygen content in the synthesis gas, and secondly, to synthesize methanol from synthesis gas with an intermediate methanol outlet after each catalytic the reactor.
Синтез-газ, полученный в энергетических машинах в результате реакции гомогенного парциального окисления природного газа, содержит 1,2-1,5 об.% кислорода. Последний имеет концентрацию большую, чем допустимая концентрация во входных потоках реакторов синтеза метанола. Ее снижение до значений 0-0,9 об. % достигается в кислородном реакторе 1, в котором проводится окисление кислородом оксида углерода до диоксида углерода в синтез-газе, предварительно нагретом до заданной температуры в теплообменнике 5. Получение метанола осуществляется в каталитических реакторах 2, 3, 4, загруженных промотированным медно-цинковым катализатором, каждый из которых имеет входную зону 7 и основную зону проведения каталитической реакции 8. Зоны 8 соединены с теплообменниками-конденсаторами 9, 12, 15, а последние - с сепараторами 10, 13, 16. Перед входом в установку синтез-газ проходит через компрессор и поступает в теплообменник 5. The synthesis gas obtained in energy machines as a result of the reaction of homogeneous partial oxidation of natural gas contains 1.2-1.5 vol.% Oxygen. The latter has a concentration higher than the permissible concentration in the input streams of methanol synthesis reactors. Its decrease to values of 0-0.9 vol. % is achieved in an oxygen reactor 1, in which oxygen is oxidized by carbon monoxide to carbon dioxide in synthesis gas pre-heated to a predetermined temperature in a heat exchanger 5. Methanol is produced in
На фиг.2 схематично изображена энерготехнологическая установка получения метанола в соответствии с п.4 формулы изобретения. Установка дополнительно содержит мембранный элемент 17, паровую турбину 20, печь подогрева парогазовых потоков 19, газовую турбину 18. Figure 2 schematically shows an energy-technological installation for the production of methanol in accordance with
Энергохимический способ получения метанола реализуется на установке, представленной на фиг.1, 2, следующим образом. The energy-chemical method for producing methanol is implemented on the installation shown in figure 1, 2, as follows.
Исходное сырье - синтез-газ (полученный парциальным окислением природного газа в двигателях внутреннего сгорания, газовых турбинах или каталитических реакторах) подается с объемной скоростью 500-10000 час-1 в компрессор 5, где компремируется до давления, например, 5,0-7,0 МПа. Затем он направляется в реактор 1, в котором осуществляется каталитический процесс окисления части оксида углерода синтез-газа остаточным кислородом выходных газов двигателя внутреннего сгорания. Далее синтез-газ с заданной концентрацией кислорода подается в теплообменник 6, где нагревается продуктовыми потоками реактора 2 до температуры, близкой к температуре начала реакции получения метанола. После теплообменника 6 синтез-газ направляется в реактор 2, во входной зоне 7 которого он нагревается до температуры реакции. Затем синтез-газ проходит зону 8, в которой происходит основная конверсия синтез-газа в метанол. В зоне 7 исходные реактанты нагреваются кипящим в рубашке каталитического реактора теплоносителем, а в зоне 8 - за счет тепловыделения вследствие протекания химических реакций. Из реактора 1 газовый поток проходит теплообменник 6, где нагревает исходное сырье до температуры, близкой к температуре начала реакции. Далее газовый поток через холодильник-конденсатор 9 направляется в сепаратор 10, где осуществляется конденсация метанола, а не конденсирующиеся газы направляются в теплообменник 11 и далее во входную зону 7 реактора 3.The feedstock is synthesis gas (obtained by partial oxidation of natural gas in internal combustion engines, gas turbines or catalytic reactors) is supplied with a space velocity of 500-10000 h -1 in compressor 5, where it is compressed to a pressure of, for example, 5.0-7, 0 MPa. Then it is sent to the reactor 1, in which the catalytic process of oxidizing part of the carbon monoxide of the synthesis gas by the residual oxygen of the exhaust gases of the internal combustion engine is carried out. Next, the synthesis gas with a given oxygen concentration is fed into the heat exchanger 6, where it is heated by the product flows of the reactor 2 to a temperature close to the temperature at which the methanol production reaction begins. After the heat exchanger 6, the synthesis gas is sent to the reactor 2, in the
Условия эксплуатации реакторов 3, 4 аналогичны условиям эксплуатации реактора 1. Из реактора 4 продуктовый газовый поток подается через холодильник-конденсатор 15 в сепаратор 16, где осуществляется конденсация метанола, а неконденсирующиеся газы подаются в блок утилизации "хвостовых" газов (представлен на фиг.2). Система транспортных газовых коммуникаций установки организована таким образом, что периодически синтез-газ с большей концентрацией кислорода может подаваться в каждый из реакторов 2, 3, 4. The operating conditions of the
Вариант способов, соответствующий п.4, осуществляется следующим образом. A variant of the methods corresponding to
Сырье - синтез-газ с высоким содержанием азота, превышающим 20 об.%, подается в компрессор, на всасывающую линию первой ступени которого поступает пермеатный поток из мембранного аппарата 17. В мембранный аппарат поступает меньшая часть потока синтез-газа из компрессора 5. В элементе 17 поток газа разделяется на два потока. Первый - пермеатный поток обогащается водородом, второй - ретантный поток обедняется водородом и обогащается азотом. Raw materials - synthesis gas with a high nitrogen content exceeding 20 vol.%, Is fed to the compressor, the permeate stream from the
Обогащенный водородом сырьевой поток, компремированный в компрессоре 5, проходит через три последовательно соединенных реактора 2, 3, 4 с образованием метанола в каждом из них. В сепараторах 10, 13, 16 произведенный метанол отделяется от газового потока, собирается в общую емкость и выводится из установки. Непрореагировавший, неконденсирующийся синтез-газ после сепаратора 16 объединяется с ретантным потоком мембранного элемента 17 и направляется в газовую турбину 18 для выработки электроэнергии. Дымовые газы турбины 18 поступают в печь 19 для перегрева пара, поступающего из реакторов 2, 3, 4. Перегретый пар поступает в паровую турбину 20 для выработки электроэнергии. The hydrogen-rich feed stream, compressed in compressor 5, passes through three series-connected
Приведенными примерами не исчерпываются все возможные реализации способа получения метанола. The above examples do not exhaust all possible implementations of the methanol production process.
Следовательно, физико-химический смысл предлагаемого изобретения заключается в том, что синтез метанола в среде синтез-газа и азота (с содержанием более 20 об.%) на промотированных медно-цинковых катализаторах осуществляется в присутствии кислорода, концентрация которого определенным образом изменяется со временем, что позволяет регулировать степень восстановленности поверхности катализатора, что обеспечивает его повышенные эксплуатационные характеристики. Therefore, the physicochemical meaning of the invention lies in the fact that the synthesis of methanol in the medium of synthesis gas and nitrogen (with a content of more than 20 vol.%) On promoted copper-zinc catalysts is carried out in the presence of oxygen, the concentration of which varies in a certain way over time, which allows you to adjust the degree of reduction of the surface of the catalyst, which ensures its increased operational characteristics.
Изобретение поясняется приведенными ниже конкретными примерами воплощения способа. The invention is illustrated by the following specific examples of embodiments of the method.
Пример 1. В энергетическую машину (дизель) подается 1002 м3/ч метана и окислитель (воздух). Коэффициент избытка окислителя 0,34. Образуется 5400 м3/ч синтез-газа состава, об.%: Н2 27, СО 14, N2 52, СO2 2,5, O2 0,9. При получении 1000 м3 чистого синтез-газа (без азота) вырабатывается более 0,35 МВт электроэнергии.Example 1. 1002 m 3 / h of methane and an oxidizing agent (air) are supplied to an energy machine (diesel). The excess ratio of the oxidizing agent is 0.34. 5400 m 3 / h of synthesis gas is formed, vol.%: H 2 27,
Вырабатываемый синтез-газ (фиг. 2) подается в каталитический реактор 1 очистки от кислорода. В исходном сырье содержание кислорода 0,0% на выходе из реактора 1, объемная скорость сырья 2500 час-1. После каталитического реактора 1 сырье при давлении 6,0 МПа и температуре 195oС (сырье нагревается продуктовыми потоками реактора 2) подается в течение 120 часов в реактор 2, в котором образуется 495 кг/час метанола. Реакционная смесь на выходе из реактора 2 охлаждается в теплообменнике 9 и из сепаратора 10 неконденсирующиеся газы поступают в реактор 3, в котором образуется 195 кг/ч катализата. Продуктовая смесь на выходе из реактора 3 поступает в теплообменник 12 и сепаратор 13. Неконденсирующиеся газовые компоненты подаются после нагрева продуктовыми потоками реактора 4 в реактор 4, в котором образуется 97 кг/час метанола. Он после охлаждения газовой смеси в теплообменнике 15 отделяется в сепараторе 16. "Хвостовые" газы направляются в газовую турбину для выработки электроэнергии.The generated synthesis gas (Fig. 2) is supplied to the oxygen purification catalytic reactor 1. In the feedstock, the oxygen content of 0.0% at the outlet of the reactor 1, the volumetric rate of the feedstock 2500 hours -1 . After the catalytic reactor 1, the feed at a pressure of 6.0 MPa and a temperature of 195 o C (the feed is heated by the product streams of the reactor 2) is supplied for 120 hours to the reactor 2, in which 495 kg / h of methanol is formed. The reaction mixture at the outlet of the reactor 2 is cooled in the heat exchanger 9 and from the
После 300 часов эксплуатации установки по приведенной выше схеме работа реактора 1 организуется таким образом, чтобы в исходном сырье, поступающем во второй реактор, содержание кислорода было 0,2 об.%. Длительность работы установки при таком составе сырья 20 часов. Затем 150 часов установка вновь эксплуатируется при отсутствии кислорода в исходном синтез-газе. Далее цикл подачи кислорода с заданным временным интервалом повторяется. After 300 hours of operation of the installation according to the above scheme, the operation of reactor 1 is organized in such a way that the oxygen content in the feedstock entering the second reactor is 0.2 vol.%. The duration of the installation with this composition of raw materials is 20 hours. Then, for 150 hours, the installation is re-operated in the absence of oxygen in the feed synthesis gas. Further, the oxygen supply cycle is repeated with a specified time interval.
После каждых 720 часов работы установки переключается схема подачи исходного сырья в реактор. Первые 720 часов работы реакторы работают в последовательности 1-->2-->3, последующие 720 часов - в последовательности 2-->3-->1, следующие 720 часов - в последовательности 3-->1-->2 и, наконец, через 720 часов - вновь по схеме 1-->2-->3. After every 720 hours of operation of the installation, the feedstock feed circuit switches to the reactor. For the first 720 hours of operation, the reactors operate in the sequence 1 -> 2 -> 3, the next 720 hours in the sequence 2 -> 3 -> 1, the next 720 hours in the sequence 3 -> 1 -> 2 and finally, after 720 hours - again according to scheme 1 -> 2 -> 3.
Общая средняя производительность установки по приведенной выше схеме по метанолу в год составляет 787 кг/час, по схеме организации процесса согласно патенту-прототипу - менее 747 кг/час. Состав метанола, произведенного по новой технологии: метанол - 98,8 мас.%, вода - 1,2 мас.%. Содержание органических соединений (этанол, пропанол, формиаты, диметиловый эфир) в следовых количествах. The total average productivity of the installation according to the above scheme for methanol per year is 787 kg / hour, according to the process organization scheme according to the patent prototype - less than 747 kg / hour. The composition of methanol produced by the new technology: methanol - 98.8 wt.%, Water - 1.2 wt.%. The content of organic compounds (ethanol, propanol, formates, dimethyl ether) in trace amounts.
Пример 2. В энергетической машине вследствие парциального окисления 1005 м3/час природного газа получают 5400 м3/час синтез-газа состава, об.%: водород 37,2, оксид углерода 18,5, диоксид углерода 2,5, метан 1,5, остальное - азот.Example 2. In the energy machine due to the partial oxidation of 1005 m 3 / h of natural gas, 5400 m 3 / h of synthesis gas of the composition, vol.%: Hydrogen 37.2, carbon monoxide 18.5, carbon dioxide 2.5, methane 1 , 5, the rest is nitrogen.
Полученный синтез-газ с содержанием кислорода 0,0 об.% из реактора 1 подается после нагрева продуктовыми газами реактора 2 в реактор 2, в котором при давлении 7,0 МПа, температуре 210oС, объемной скорости потока 4000 час-1 осуществляется синтез метанола. После охлаждения в теплообменнике 9 и конденсации в сепараторе 10 из газа метанола-сырца и воды неконденсирующиеся газовые компоненты подаются после предварительного нагрева продуктовыми потоками реактора 3 в реактор 3. Давление в реакторе 3 7,0 МПа, температура 220oС. После охлаждения в теплообменнике 12 и конденсации в сепараторе 13 метанола-сырца неконденсирующиеся газовые компоненты нагреваются продуктовыми газами реактора 4 и поступают в реактор 4, в котором при давлении 6,9 МПа и температуре 220oС проводится синтез метанола. На выходе из реактора 4 после охлаждения продуктовой смеси в теплообменнике 15 и конденсации метанола-сырца в сепараторе 16 неконденсирующиеся газы направляются в газовую турбину для выработки электроэнергии.The resulting synthesis gas with an oxygen content of 0.0 vol.% From the reactor 1 is fed after heating with the product gases of the reactor 2 to the reactor 2, in which at a pressure of 7.0 MPa, a temperature of 210 o C, a volumetric flow rate of 4000 h -1 the synthesis methanol. After cooling in the heat exchanger 9 and condensation in the
При проведении процесса при отсутствии кислорода в синтез-газе и без переключения входного потока синтез-газа на реакторы 3 и 4 средняя производительность каждого реактора за 1600 часов его работы составляет: 2 - 749,4 кг/час, 3 - 336,5 кг/час, 4 - 137,3 кг/час. Общая средняя производительность установки 1223,2 кг/час. When carrying out the process in the absence of oxygen in the synthesis gas and without switching the input stream of the synthesis gas to
При реализации режимов эксплуатации работы установки (при концентрации кислорода 0,4 об.% и длительности обработки катализатора 10 часов) при периодической схеме подачи кислорода средняя производительность первого реактора в трехреакторном узле синтеза метанола составляет 810,0 кг/час, второго - 362,2 кг/час, третьего - 163,3 кг/час. Общая средняя производительность установки 1335,5 кг/час. После 8000 час эксплуатации реакторного узла его общая средняя производительность при периодической схеме подачи кислорода составила 1175,24 кг/час (88%). При этом средняя производительность реактора 2 - 696,6 кг/час (86%), реактора 3 - 332,4 кг/час (89%), реактора 4 - 146,24 кг/час (89,5%). When operating modes of the unit operation are implemented (at an oxygen concentration of 0.4 vol% and a catalyst treatment time of 10 hours) with a periodic oxygen supply scheme, the average productivity of the first reactor in the three-reactor methanol synthesis unit is 810.0 kg / h, and the second 362.2 kg / hour, the third - 163.3 kg / hour. The total average productivity of the installation is 1335.5 kg / h. After 8000 hours of operation of the reactor unit, its total average productivity with a periodic oxygen supply scheme was 1175.24 kg / h (88%). The average productivity of reactor 2 is 696.6 kg / hr (86%),
Пример 3. В энергетической машине проводится парциальное окисление 1020 м3/час природного газа. Состав полученного синтез-газа, об.%: водород 29, оксид углерода 16, диоксид углерода 3, остальное - инертные компоненты (азот и метан). Поток синтез-газа направляется на мембранный элемент, в котором он делится на два потока - пермеатный (4640 м3/час) и ретантный (760 м3/час). Пермеатный поток, обогащенный водородом до концентрации 33 об.%, направляется через реактор 1 в реактор 2, в котором при давлении 7,0 МПа, температуре 205oС и объемной скорости потока 3200 час-1 при концентрации кислорода 0,0 об. % образуется 489 кг/час метанола. В реакторе 3 при 7,0 МПа и 205oС получено 158,5 кг/час метанола, в реакторе 4 при 7,0 МПа и 210oС - 83,4 кг/час метанола. Средняя производительность установки за 1500 часов работы 730,9 кг/час метанола.Example 3. In an energy machine, a partial oxidation of 1020 m 3 / h of natural gas is carried out. The composition of the obtained synthesis gas, vol.%: Hydrogen 29,
Ретантный поток, объединенный с продуктовым газовым потоком реактора 4, направляется на газовую турбину для выработки электроэнергии. The retant stream combined with the product gas stream of the
При дополнительном дозировании в синтез-газ кислорода до концентрации 0,6 об. % и длительности активации катализаторов в каждом реакторе 10 часов средняя производительность установки за 1500 часов работы составляет 752,0 кг/час (при условиях проведения процесса, определяемых в примере 3). With additional dosing of oxygen into the synthesis gas to a concentration of 0.6 vol. % and the duration of activation of the catalysts in each reactor for 10 hours, the average productivity of the installation for 1500 hours of operation is 752.0 kg / hour (under the process conditions defined in example 3).
При дозировании в синтез-газ кислорода до концентрации 0,8 об.% и длительности активации катализаторов в каждом реакторе 10 часов средняя производительность установки за 1500 часов работы составляет 732,0 кг/час (при условиях проведения процесса, определяемых в примере 3). При дозировании в синтез-газ кислорода качество целевого продукта - метанола не ухудшается. When dosing oxygen to synthesis gas to a concentration of 0.8 vol% and a catalyst activation time of 10 hours in each reactor, the average plant productivity for 1500 hours of operation is 732.0 kg / hour (under the process conditions defined in Example 3). When dosing oxygen into synthesis gas, the quality of the target product, methanol, does not deteriorate.
Пример 4. В энергетической машине проводится парциальное окисление 1234 нм3/час природного газа. Получают 4100 нм3/час синтез-газа состава, об.%: водород 47,2, оксид углерода 25,1, диоксид углерода 5,0, азот 22,0, остальное - метан.Example 4. In an energy machine, a partial oxidation of 1234 nm 3 / h of natural gas is carried out. Get 4100 nm 3 / hour of synthesis gas composition, vol.%: Hydrogen 47.2, carbon monoxide 25.1, carbon dioxide 5.0, nitrogen 22.0, the rest is methane.
Полученный синтез-газ с содержанием кислорода 0,0 об.% из реактора 1 подают после нагрева продуктовыми газами реактора 2 в реактор 2, в котором при давлении 10,0 МПа, температуре 240oС, объемной скорости потока 10000 час-1 осуществляется синтез метанола. После охлаждения в теплообменнике 9 и конденсации из газа метанола-сырца и воды неконденсирующиеся газовые компоненты подают после предварительного нагрева продуктовыми потоками реактора 3 в реактор 3. Давление в реакторе 3 9,9 МПа, температура 230oС. После охлаждения в теплообменнике 12 и конденсации в сепараторе 13 метанола-сырца неконденсирующиеся газовые компоненты нагревают продуктовыми газами реактора 4 и подают в реактор 4, в котором при давлении 9,9 МПа и температуре 220oС проводят синтез метанола. На выходе из реактора 4 после охлаждения продуктовой смеси в теплообменнике 15 и конденсации метанола-сырца в сепараторе 16 неконденсирующиеся газы направляют в газовую турбину для выработки электроэнергии.The resulting synthesis gas with an oxygen content of 0.0 vol.% From the reactor 1 is fed after heating with the product gases of the reactor 2 to the reactor 2, in which at a pressure of 10.0 MPa, a temperature of 240 o C, a volumetric flow rate of 10,000 h -1 synthesis methanol. After cooling in the heat exchanger 9 and condensation from raw methanol gas and water, non-condensable gas components are fed after pre-heating with the product flows of the
При проведении процесса при отсутствии кислорода в синтез-газе средняя производительность каждого реактора за 200 часов его работы составляет: 2 - 630,0 кг/час, 3 - 270,2 кг/час, 4 - 92,4 кг/час. Общая средняя производительность установки 992,6 кг/час. When carrying out the process in the absence of oxygen in the synthesis gas, the average productivity of each reactor for 200 hours of its operation is: 2 - 630.0 kg / h, 3 - 270.2 kg / h, 4 - 92.4 kg / h. The total average productivity of the installation is 992.6 kg / h.
При реализации режимов эксплуатации установки (при концентрации кислорода 0,6 об. % и длительности обработки катализатора 10 часов) при периодической схеме подачи кислорода средняя производительность первого реактора в трехреакторном узле синтеза метанола составляет 676,2 кг/час, второго - 301,8 кг/час, третьего - 137,9 кг/час. Общая производительность установки 1115,9 кг/час. При дозировании в синтез-газ кислорода качество целевого продукта - метанола не ухудшается. When implementing plant operation modes (at an oxygen concentration of 0.6 vol.% And a catalyst treatment time of 10 hours) with a periodic oxygen supply scheme, the average productivity of the first reactor in the three-reactor methanol synthesis unit is 676.2 kg / hour, and the second - 301.8 kg / hour, of the third - 137.9 kg / hour. The total productivity of the installation is 1115.9 kg / h. When dosing oxygen into synthesis gas, the quality of the target product, methanol, does not deteriorate.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001122362A RU2202531C1 (en) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | Method of production of methanol |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001122362A RU2202531C1 (en) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | Method of production of methanol |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2202531C1 true RU2202531C1 (en) | 2003-04-20 |
Family
ID=20252538
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001122362A RU2202531C1 (en) | 2001-08-10 | 2001-08-10 | Method of production of methanol |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2202531C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472765C1 (en) * | 2011-04-26 | 2013-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Production method of methanol |
RU2663432C1 (en) * | 2017-08-08 | 2018-08-06 | Юрий Владимирович Загашвили | Synthesis gas production process control method for the low-tonnage methanol production |
-
2001
- 2001-08-10 RU RU2001122362A patent/RU2202531C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2472765C1 (en) * | 2011-04-26 | 2013-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Production method of methanol |
RU2663432C1 (en) * | 2017-08-08 | 2018-08-06 | Юрий Владимирович Загашвили | Synthesis gas production process control method for the low-tonnage methanol production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4309359A (en) | Energy process in methanol synthesis | |
Tijm et al. | Methanol technology developments for the new millennium | |
RU2524720C2 (en) | Complex installation for gas processing | |
US20220348461A1 (en) | Process for the conversion of carbon dioxide | |
KR20230085907A (en) | Process for producing a gas stream comprising carbon monoxide | |
RU2011101927A (en) | DEVICE AND METHODS FOR HYDROGEN AND CARBON MONOXIDE TREATMENT | |
JP2009179591A (en) | Method for producing methanol | |
CN110177772B (en) | Combined production of methanol, ammonia and urea | |
Yang et al. | Thermodynamic analysis of chemical looping coupling process for coproducing syngas and hydrogen with in situ CO2 utilization | |
WO2022235310A2 (en) | Improved catalytic reactor system and catalyst for conversion of captured co2 and renewable h2 into low-carbon syngas | |
GB2139644A (en) | Synthesis gas | |
CN109095438B (en) | Biomass multistage conversion combined hydrogen production device and working method thereof | |
RU2202531C1 (en) | Method of production of methanol | |
AU2018207831B2 (en) | Method and device for producing organic compounds from biogas | |
RU2515477C2 (en) | Method of obtaining hydrogen | |
RU2203214C1 (en) | Methanol production process | |
RU2198838C1 (en) | Method of methanol producing | |
JP2024509639A (en) | How to control a gas fermentation platform for improved conversion of carbon dioxide to products | |
JPS61286203A (en) | Reforming method for methanol | |
RU2152378C1 (en) | Method of preparing methanol | |
RU2188790C1 (en) | Method of production of methanol | |
RU184920U1 (en) | Small-capacity hydrogen production unit | |
CN115504861B (en) | Coupling CO 2 Process method for preparing methanol by hydrogenation | |
CN115784148B (en) | Self-heating self-pressurizing efficient ammonia decomposition hydrogen production system and hydrogen production method thereof | |
CN214223794U (en) | Conversion and utilization system for discharged purge gas of device for preparing low-carbon mixed alcohol from synthesis gas |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20090811 |