RU2254322C1 - Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit - Google Patents

Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit Download PDF

Info

Publication number
RU2254322C1
RU2254322C1 RU2004103272/04A RU2004103272A RU2254322C1 RU 2254322 C1 RU2254322 C1 RU 2254322C1 RU 2004103272/04 A RU2004103272/04 A RU 2004103272/04A RU 2004103272 A RU2004103272 A RU 2004103272A RU 2254322 C1 RU2254322 C1 RU 2254322C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
methanol
reactor
synthesis
cooling
Prior art date
Application number
RU2004103272/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Р.Р. Юнусов (RU)
Р.Р. Юнусов
Original Assignee
Юнусов Рауф Раисович
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 Юнусов Рауф Раисович filed Critical Юнусов Рауф Раисович
Priority to RU2004103272/04A priority Critical patent/RU2254322C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2254322C1 publication Critical patent/RU2254322C1/en

Links

Abstract

FIELD: organic chemistry, chemical technology.
SUBSTANCE: invention relates to the improved method for preparing methanol. Method involves the successive feeding hydrocarbon-containing gas, injection of chemically purified water, carrying out the preliminary steam reforming for preparing synthesis gas and carrying out the final reforming if formed gas with addition of oxygen under pressure for carrying out synthesis of methanol, heating reactor for preliminary reforming by flow of obtained synthesis gas going out from reactor for the final reforming that is fed to intertubular space of reactor for preliminary reforming followed by cooling synthesis gas obtained as result of reforming by vapor-gas mixture and carrying out synthesis of methanol in 2-step reactor. Cooling the reaction mixture for carrying out isothermal reaction for synthesis of methanol in intermediate external heat exchanger of two-step reactor is carried out with vapor-gas mixture and cooling flow going out from reactor for synthesis of methanol is carried out with vapor-gas mixture and chemically purified water. Also, invention relates to unit for preparing methanol including the source of hydrocarbon-containing gas and unit for complex preparing gas, reactor for preliminary vapor reforming heated with flow going out from reactor for final reforming, two-step reactor for synthesis of methanol, heat exchangers for cooling synthesis gas, heat exchangers for cooling flow going out from reactor for synthesis of methanol, separator for separation of reaction products and exhausting gases and crude methanol. The unit for preparing methanol is assembled with unit for complex gas preparing including block for preparing chemically purified water, block for preparing raw, additional manufacture involving torch making, cleansing constructions, sources of electric energy, air of control and measuring instruments and automatic equipment, chemical laboratory and operating block. Two-step reactor for synthesis of methanol joined with heat exchanger for cooling synthesis gas with vapor-gas mixture, intermediate external heat exchanger for cooling the reaction mixture with vapor-gas mixture is joined in-line with heat exchanger for cooling flow obtained in reactor with vapor gas mixture, heat exchanger for cooling of chemically purified water and separator for separation of reaction products. Ignition device is assembled in reactor for final reforming that promotes to carry out the start of unit without trigger furnace. Water is injected in flow hydrocarbon gas directly before heat exchanger for the reaction mixture that provides excluding boiler-utilizer and trigger boiler from schedule and to solve the problem for cooling the reaction mixture in reactor for synthesis of methanol also. Based on integration of the device for preparing methanol in technological schedule with unit for complex preparing gas and significant change of the conventional schedule for preparing methanol method provides 3-fold reducing capital investment.
EFFECT: improved method for preparing methanol.
2 cl, 1 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области органической химии, а именно к технологии производства метанола через синтез-газ.The present invention relates to the field of organic chemistry, and in particular to a technology for the production of methanol through synthesis gas.

Основные газовые и газоконденсатные месторождения расположены в труднодоступных районах Крайнего Севера Ямало-Ненецкого автономного округа, Красноярского края и Якутии. Сегодня добыча газа в объеме до 85% производится на Севере Тюменской области на крупных месторождениях: таких как Уренгойское, Ямбургское, Заполярное, которые вошли в режим падающей добычи. Дальнейший прирост и поддержание достигнутых объемов добычи газа в основном будут осуществляться за счет многочисленных малых месторождений. В основном на рентабельность таких месторождений влияет себестоимость ингибиторов гидратообразования (до 2,5 кг на 1000 м3 газа для газоконденсатных месторождений), в качестве которых используется метанол. Доставка метанола до отдаленных месторождений представляет огромные затраты, в несколько раз превышающие цену на покупку метанола с нефтехимических заводов.The main gas and gas condensate fields are located in remote areas of the Far North of the Yamal-Nenets Autonomous District, Krasnoyarsk Territory and Yakutia. Today, up to 85% of gas is produced in the North of the Tyumen Region at large fields: such as Urengoyskoye, Yamburgskoye, Zapolyarnoye, which have entered the declining production regime. Further growth and maintenance of achieved gas production volumes will mainly be carried out at the expense of numerous small fields. The cost-effectiveness of hydrate inhibitors (up to 2.5 kg per 1000 m 3 of gas for gas condensate fields), which use methanol, mainly affects the profitability of such deposits. The delivery of methanol to remote fields is a huge cost, several times higher than the price for the purchase of methanol from petrochemical plants.

Создание малотоннажных установок получения метанола в промысловых условиях в составе установок комплексной подготовки газа (УКПГ) позволило бы решить вышеперечисленные проблемы для производителей газа и газоконденсата.The creation of small-tonnage methanol production plants under field conditions as part of integrated gas treatment plants (GTP) would solve the above problems for gas and gas condensate producers.

Известен ряд способов превращения метана в метанол. Широкое промышленное применение имеют следующие технологии:A number of methods are known for converting methane to methanol. The following technologies have wide industrial application:

- паровой риформинг метанола в синтез-газ (смесь СО, СО2, Н2) для крупнотоннажных производств метанола, более 1000 т/сутки с последующим каталитическим превращением в метанол (имеют лицензии на производство фирмы Davy Progress Tegnology Великобритания, AG «Лурги», AG «Линда», ГИАП РФ и др.);- steam reforming of methanol into synthesis gas (a mixture of CO, CO 2 , H 2 ) for large-capacity methanol production, more than 1000 tons per day, followed by catalytic conversion to methanol (they are licensed for the production of Davy Progress Tegnology United Kingdom, AG Lurgi, AG "Linda", GIAP RF, etc.);

- авториформинг метана в синтез-газ с предварительным блоком паровой конверсии метана и доокислением в реакторе авториформинга с подачей кислорода, а далее каталитическим превращением в метанол (имеет лицензию AG «Лурги»), которую можно применить для средних (от 500 т/сутки) и крупнотоннажных производств получения метанола;- autoforming of methane into synthesis gas with a preliminary methane steam reforming unit and additional oxidation in an autoforming reactor with oxygen supply, and then catalytic conversion to methanol (licensed by AG Lurgi), which can be used for medium (from 500 t / day) and large-scale production of methanol;

- процесс «Тандем» разработан российскими разработчиками ГИАП, лицензия на пользование которой продана фирме AG «Линда», процесс основан на получении синтез-газа в 2-х реакторах, тепло реакции окисления метана при помощи кислорода используется в трубчатом реакторе парового риформинга, процесс используется для средних (500 т/сутки) и более крупных производств.- the Tandem process was developed by Russian developers of GIAP, the license for which was sold to AG Linda, the process is based on the production of synthesis gas in 2 reactors, the heat of the methane oxidation reaction with oxygen is used in a tubular steam reforming reactor, the process is used for medium (500 t / day) and larger industries.

Данные технологии описаны в многих публикациях и материалах презентаций вышеперечисленных фирм. Для реализации данных процессов необходимо иметь сложное оборудование, высокие требования к чистоте газа, большие затраты электроэнергии на получение синтез-газа и его очистку, применение дорогостоящих компрессоров газа, нерентабельность малых производств мощностью менее 500 т/сутки.These technologies are described in many publications and presentation materials of the above companies. To implement these processes, it is necessary to have sophisticated equipment, high requirements for gas purity, high energy costs for producing synthesis gas and its purification, the use of expensive gas compressors, unprofitability of small plants with a capacity of less than 500 t / day.

В настоящее время наибольший интерес вызывает прямое, минуя стадию получения синтез-газа, газофазное окисление метана в метанол при высоких давлениях. Процесс проводят при давлениях до 10 МПа и температурах 400-500°С в трубчатых реакторах при относительно низких начальных концентрациях кислорода с последующим охлаждением газожидкостной смеси и отделением жидких продуктов, из которых ректификацией выделяют метанол (Арутюнов B.C., Крылов О.В. «Окислительные превращения метана», Москва, «Наука», 1998 г., RU А, 2049086; GB 2196335; SU A1, 1469788; RU A, 2162460, 2203261). Вышеперечисленные известные способы неполного прямого окисления позволяют создавать малотоннажные производства метанола. Главными недостатками данного производства являются: получение сырца метанола низкой концентрации, получение большого количества побочных продуктов, таких как формальдегид, уксусная кислота и другие, которые в свою очередь не находят применения в промысловых условиях, а при утилизации ухудшают экологическую обстановку и оказывают вредное влияние на оборудование, понижая его коррозионную стойкость, что в свою очередь делает данный способ получения метанола неконкурентоспособным.Currently, the most interesting is the direct, bypassing the stage of synthesis gas production, gas-phase oxidation of methane to methanol at high pressures. The process is carried out at pressures of up to 10 MPa and temperatures of 400-500 ° C in tubular reactors at relatively low initial oxygen concentrations, followed by cooling of the gas-liquid mixture and separation of liquid products, from which methanol is isolated by distillation (Arutyunov VS, Krylov OV “Oxidative transformations methane ", Moscow," Nauka ", 1998, RU A, 2049086; GB 2196335; SU A1, 1469788; RU A, 2162460, 2203261). The above known methods of partial direct oxidation allow you to create small-scale production of methanol. The main disadvantages of this production are: obtaining raw methanol of low concentration, obtaining a large number of by-products, such as formaldehyde, acetic acid and others, which, in turn, are not used in commercial conditions, and when disposed of, they worsen the environmental situation and have a harmful effect on equipment , lowering its corrosion resistance, which in turn makes this method of producing methanol uncompetitive.

Наиболее близким к предложенному способу является получение метанола по технологии ГИАП РФ (патент 803191, 784148).Closest to the proposed method is the production of methanol by the technology of GIAP RF (patent 803191, 784148).

Необходимый для синтеза метанола синтез-газ получается способом паровой конверсии с применением совмещенной схемы трубчатого реактора и шахтного реактора. Наименование системы риформинга природного газа - «Тандем».The synthesis gas required for the synthesis of methanol is obtained by the steam conversion method using a combined scheme of a tubular reactor and a shaft reactor. The name of the natural gas reforming system is “Tandem”.

В трубчатом реакторе осуществляется предварительная конверсия метана и других углеводородов природного газа за счет использования тепла конвертированного газа после шахтного реактора.In a tubular reactor, a preliminary conversion of methane and other hydrocarbons of natural gas is carried out by using the heat of the converted gas after the shaft reactor.

Технологическая схема производства метанола включает следующие основные стадии процесса:The technological scheme of methanol production includes the following main stages of the process:

- блок подготовки сырья, гидроочистки сырья для очистки от сернистых соединений;- block for the preparation of raw materials, hydrotreating raw materials for cleaning from sulfur compounds;

- паровая конверсия природного газа под давлением 2-3,5 МПа и при температуре 510-600°С в трубчатом реакторе, 700-850°С в шахтном реакторе с системой утилизации тепла конвертированного газа;- steam conversion of natural gas at a pressure of 2-3.5 MPa and at a temperature of 510-600 ° C in a tubular reactor, 700-850 ° C in a shaft reactor with a heat recovery system for converted gas;

- компримирование и циркуляция конвертированного газа компрессором синтез-газа с приводом от паровой турбины или электродвигателя;- compression and circulation of the converted gas by a synthesis gas compressor driven by a steam turbine or electric motor;

- синтез метанола-сырца под давлением 6,0-8,0 МПа и при температуре 220-280°С в реакторе радиального типа с использованием тепла реакции синтеза в выносных теплообменниках на подогрев питательной водой или генерации пара; ректификации метанола-сырца в двух колоннах с использованием тепла конвертированного газа с получением метанола-ректификата заданного качества;- synthesis of crude methanol at a pressure of 6.0-8.0 MPa and at a temperature of 220-280 ° C in a radial type reactor using the heat of synthesis reaction in external heat exchangers to heat with feed water or generate steam; rectification of crude methanol in two columns using the heat of the converted gas to obtain rectified methanol of a given quality;

- вспомогательных производств (деаэрация деминерализованной воды для получения питательной воды, котлов-утилизаторов, пускового котла, насосной питательной воды, установка приготовления добавок к питательной воде, отпарка технологического конденсата под давлением с использованием отпарного газа на технологический процесс, пусковая печь, очистные сооружения и т.д.).- auxiliary production (deaeration of demineralized water to produce feed water, waste-heat boilers, start-up boiler, pump feed water, installation of preparation of feed water additives, stripping of process condensate under pressure using stripping gas for the process, start-up furnace, treatment facilities, etc. .d.).

Применение данного набора оборудования делает процесс дорогостоящим и нерентабельным для малотоннажных установок.The use of this set of equipment makes the process expensive and unprofitable for small-tonnage installations.

Учитывая вышеперечисленные факторы, можно констатировать, что на рынке производства метанола отсутствуют конкурентоспособные малотоннажные установки получения метанола.Given the above factors, it can be stated that there are no competitive small-tonnage methanol production plants on the methanol production market.

Рассмотрим в качестве примера состав среднетоннажной установки ГИАП, которая состоит из блоков подготовки сырья (очистка от сернистых соединений), процесса «Тандем» для получения синтез-газа (смесь СО, СО2, H2), реактора синтеза метанола, блока подготовки химического очищения воды, блока сжатия воздуха, обогащенного кислородом, блока дистилляции метанола, теплообменников, аппаратов воздушного охлаждения, пускового котла для получения пара, котла-утилизатора с получением пара, резервуарного парка, вспомогательного производства.Let us consider as an example the composition of the GIAP medium-tonnage installation, which consists of blocks for the preparation of raw materials (purification from sulfur compounds), the Tandem process for producing synthesis gas (a mixture of CO, CO 2 , H 2 ), a methanol synthesis reactor, and a chemical purification preparation unit water, an oxygen-enriched air compression unit, a methanol distillation unit, heat exchangers, air-cooling units, a start-up boiler for producing steam, a recovery boiler for receiving steam, a tank farm, auxiliary production.

Производство метанола условно можно разделить на следующие блоки по капитальным вложениям:Methanol production can be conditionally divided into the following blocks for capital investments:

- блок подготовки газа - 13-17%;- gas treatment unit - 13-17%;

- блок получения синтез-газа - 25-30%;- synthesis gas production unit - 25-30%;

- блок синтеза метанола - 10-12%;- methanol synthesis unit - 10-12%;

- блок дистилляции метанола - 15-20%;- methanol distillation unit - 15-20%;

- блок подготовки химически очищенной воды - 4-6%;- unit for the preparation of chemically purified water - 4-6%;

- компрессорная установка для сжатия и циркуляции синтез-газа - 4-8%;- compressor installation for compression and circulation of synthesis gas - 4-8%;

- блок утилизации тепла с получением пара - 8-10%;- heat recovery unit to produce steam - 8-10%;

- блок подготовки кислорода - 6-8%;- oxygen preparation unit - 6-8%;

- пусковой котел и пусковая печь - 6-8%;- starting boiler and starting furnace - 6-8%;

- вспомогательное производство - 10-15%.- auxiliary production - 10-15%.

Поставленная задача создания малотоннажной установки получения метанола через синтез-газ (смесь СО, СО2, H2) решается путем интегрирования с установкой комплексной подготовки газа (УКПГ), где метанол используется в качестве ингибитора гидратообразования в системе сбора, подготовки и дальнего транспорта газа. Схема интеграции установки получения метанола с УКПГ позволяет снизить капитальные вложения на создание установки получения метанола в несколько раз по сравнению с традиционными способами и намного уменьшает себестоимость получения метанола.The task of creating a small-tonnage plant for the production of methanol through synthesis gas (a mixture of CO, CO 2 , H 2 ) is solved by integration with a complex gas treatment unit (UKPG), where methanol is used as an inhibitor of hydrate formation in the gas collection, preparation and long-distance transport system. The integration scheme of the methanol production unit with the gas treatment unit allows to reduce capital investments in the creation of a methanol production unit several times in comparison with traditional methods and significantly reduces the cost of methanol production.

Поставленная задача решается еще за счет:The problem is solved at the expense of:

- исключения блока подготовки сырья, т.к. газ, подготовленный на УКПГ месторождений Крайнего Севера и Востока РФ, не содержит соединений серы, которые отравляют катализаторы синтез-газа и синтеза метанола (отчетные материалы ООО «ТюменНИИгипрогаз», ООО «ВНИИгаз», ОАО «Газпром» и справочные материалы по месторождениям);- exceptions block preparation of raw materials, because gas produced at the gas treatment facility of the Far North and East of the Russian Federation does not contain sulfur compounds that poison the synthesis gas and methanol synthesis catalysts (reporting materials of TyumenNIIgiprogaz LLC, VNIIgaz LLC, Gazprom OJSC and reference materials for the fields);

- исключения котла-утилизатора для получения пара за счет впрыска воды в поток газа через форсунку непосредственно перед теплообменником охлаждения продуктов реактора синтеза метанола, а также для использования этой парогазовой смеси с температурой 120-150°С для охлаждения промежуточной реакционной смеси реактора синтеза метанола;- exclusion of the recovery boiler for generating steam by injecting water into the gas stream through the nozzle directly in front of the heat exchanger for cooling the products of the methanol synthesis reactor, as well as for using this vapor-gas mixture with a temperature of 120-150 ° C to cool the intermediate reaction mixture of the methanol synthesis reactor;

- исключения пускового котла для получения пара, т.к. вода впрыскивается непосредственно в газовый поток;- exceptions of the starting boiler for steam production, as water is injected directly into the gas stream;

- исключения пусковой печи для нагрева парогазовой смеси до температуры начала процесса получения синтез-газа за счет монтажа в шахтный реактор специального запальника;- exclusion of the starting furnace for heating the gas mixture to the temperature of the beginning of the synthesis gas production process by installing a special igniter in the shaft reactor;

- исключения компрессорной установки для сжатия и циркуляции синтез-газа за счет проведения процесса получения синтез-газа при давлении, равном давлению проведения синтеза метанола;- exclusion of the compressor installation for compression and circulation of synthesis gas due to the process of producing synthesis gas at a pressure equal to the pressure of the synthesis of methanol;

- исключения блока ректификации метанола-сырца, т.к. высокая концентрация метанола-сырца до 78-84% позволяет использовать метанол-сырец как ингибитор гидратообразования;- exceptions to the rectification unit of crude methanol, because a high concentration of crude methanol up to 78-84% allows the use of raw methanol as an inhibitor of hydrate formation;

- исключения блока подготовки химически очищенной воды, т.к. блок подготовки химически очищенной воды имеется на УКПГ;- exceptions of the unit for the preparation of chemically purified water, because a unit for the preparation of chemically purified water is available at the gas treatment facility;

- исключения вспомогательного производства (факельное хозяйство, очистные сооружения, источники электрической энергии, воздуха КИПиА, операторной, химической лаборатории и т.д.), т.к. эти сооружения имеются в составе УКПГ.- exceptions of auxiliary production (flare, treatment facilities, sources of electrical energy, instrumentation air, control room, chemical laboratory, etc.), because these facilities are part of the gas treatment plant.

Таким образом, за счет интеграции малотоннажной установки получения метанола в состав УКПГ и за счет значительного изменения традиционной схемы получения метанола (исключения котла-утилизатора, пускового котла, пусковой печи, компрессорной установки и др.) достигается почти 3-х кратное снижение капитальных вложений, что в свою очередь делает данный способ получения метанола вполне конкурентоспособным предложением. При этом условия соотношения мощностей УКПГ и установки получения метанола остаются неизменными, т.к. удельный расход метанола на 1000 м3 газа практически для всех месторождений приблизительно одинаков.Thus, due to the integration of a small-tonnage methanol production unit into the gas treatment plant and due to a significant change in the traditional methanol production scheme (except for a recovery boiler, start-up boiler, start-up furnace, compressor installation, etc.), an almost 3-fold decrease in capital investments is achieved, which in turn makes this methanol production process a very competitive offer. At the same time, the conditions for the ratio of the capacities of the gas treatment plant and the methanol production unit remain unchanged, because the specific consumption of methanol per 1000 m 3 of gas for almost all fields is approximately the same.

Поставленная задача также решается тем, что углеводородный газ с УКПГ температурой 20°С, охлаждая в теплообменнике «газ-газ» реакционную смесь синтеза метанола, куда в поток непосредственно перед теплообменником через форсунку впрыскивается химически очищенная вода, в объеме, необходимом для проведения процесса предварительного парового риформинга в трубчатом реакторе, далее парогазовая смесь поступает в промежуточный теплообменник реактора синтеза метанола для поддержания температуры проведения синтеза метанола в изотермическом режиме. Парогазовая смесь после охлаждения продуктов синтеза метанола направляется в теплообменник «газ-газ» для закалки (перегрева) и для охлаждения продуктов синтез-газа перед реактором синтеза метанола. После закалки парогазовая смесь с температурой 380-430°С поступает в трубное пространство трубчатого реактора предварительного парового риформинга, трубки которой заполнены никельсодержащим катализатором К-905 ГИАП-16. Образующийся в результате риформинга газ переходит на следующую стадию риформинга, где производится конечный синтез-газ путем добавления кислорода, а далее этот горячий газ используется для нагрева трубок с катализатором на первоначальной стадии риформинга. Процесс образования синтез-газа в шахтном реакторе протекает при температуре 600-950°С и при давлении, равном давлению проведения синтеза метанола. При проведении процесса протекают примерно следующие основные реакции:The problem is also solved by the fact that hydrocarbon gas with a gas treatment plant at a temperature of 20 ° C, cooling the reaction mixture of methanol synthesis in a gas-gas heat exchanger, where chemically purified water is injected into the stream directly in front of the heat exchanger through the nozzle, to the extent necessary for the preliminary process steam reforming in a tubular reactor, then the gas-vapor mixture enters the intermediate heat exchanger of the methanol synthesis reactor to maintain the temperature of the methanol synthesis in isothermal Mode. The gas-vapor mixture after cooling the methanol synthesis products is sent to the gas-gas heat exchanger for quenching (overheating) and for cooling the synthesis gas products in front of the methanol synthesis reactor. After quenching, the gas-vapor mixture with a temperature of 380-430 ° C enters the tube space of the tubular preliminary steam reforming reactor, the tubes of which are filled with the K-905 GIAP-16 nickel-containing catalyst. The gas resulting from the reforming proceeds to the next reforming stage, where the final synthesis gas is produced by adding oxygen, and then this hot gas is used to heat the tubes with the catalyst in the initial reforming stage. The process of formation of synthesis gas in a shaft reactor proceeds at a temperature of 600-950 ° C and at a pressure equal to the pressure of the synthesis of methanol. During the process, approximately the following main reactions occur:

СН42O=СО+3Н2 CH 4 + H 2 O = CO + 3H 2

СН4+2O2=CO2+2Н2OCH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H 2 O

СО+Н2O=СO22 CO + H 2 O = CO 2 + H 2

и др.and etc.

Полученный синтез-газ после охлаждения в теплообменнике закалки исходного сырья с температурой 250-280°С поступает в 2-х ступенчатый изотермический реактор синтеза метанола.The resulting synthesis gas, after cooling in a heat exchanger of quenching the feedstock with a temperature of 250-280 ° C, enters a 2-stage isothermal methanol synthesis reactor.

Для проведения процесса синтеза метанола (СО+2Н2=СН3ОН + тепло, СО2+3H2=СН3ОН+Н2O + тепло) реактор наполняется медьсодержащим катализатором СНМ-3С. Реакция синтеза метанола протекает с образованием тепла и для проведения изотермического процесса реактор выполняется 2-х ступенчатым с выносным теплообменником для промежуточного охлаждения реакционной смеси. Реакция синтеза метанола происходит при температуре 220-280°С. Образовавшаяся реакционная смесь направляется на охлаждение в теплообменник «газ-газ» и далее для окончательного охлаждения «газ-жидкость», где в качестве охлаждающего агента используется химически очищенная вода, которая далее направляется для впрыска в поток газа с целью проведения предварительного риформинга. Охлажденная реакционная смесь с температурой 20-35°С поступает в сепаратор для отделения метанола-сырца от непрореагировавших продуктов синтез-газа. Метанол-сырец с концентрацией 78-84% направляется в парк хранения метанола, а газы с сепаратора, в основном содержащие CH4, H2 и СО2, направляются для использования на собственные нужды УКПГ (котельная, электростанция и другие нагреватели) или смешиваются с подготовленным газом УКПГ, а за счет малых объемов непрореагировавший газ на качество подготовленного товарного газа УКПГ не влияет.To carry out the methanol synthesis process (СО + 2Н 2 = СН 3 ОН + heat, СО 2 + 3H 2 = СН 3 ОН + Н 2 O + heat), the reactor is filled with a copper-containing catalyst SNM-3С. The methanol synthesis reaction proceeds with the formation of heat, and for carrying out the isothermal process, the reactor is carried out in 2 stages with an external heat exchanger for intermediate cooling of the reaction mixture. The reaction of methanol synthesis occurs at a temperature of 220-280 ° C. The resulting reaction mixture is sent for cooling to a gas-gas heat exchanger and then for final gas-liquid cooling, where chemically purified water is used as a cooling agent, which is then sent for injection into the gas stream for the purpose of preliminary reforming. The cooled reaction mixture with a temperature of 20-35 ° C enters the separator to separate the crude methanol from the unreacted synthesis gas products. Raw methanol with a concentration of 78-84% is sent to the methanol storage park, and gases from the separator, mainly containing CH 4 , H 2 and CO 2 , are sent for use for own needs of the gas treatment plant (boiler house, power plant and other heaters) or mixed with gas treatment plant, and due to the small volumes of unreacted gas, the gas treatment process does not affect the quality of the produced commercial gas.

Главным отличием данного способа от традиционных способов получения метанола через синтез-газ (паровой риформинг, комбинированный риформинг, процесс «Тандем») является то, что за счет интеграции установки получения метанола в состав УКПГ достигается почти 3-х кратное сокращение набора оборудования и капитальных вложений для получения метанола в качестве ингибитора гидратообразования, а также значительное снижение эксплуатационных затрат за счет уменьшения потребления электроэнергии (исключены компрессорные установки сжатия и циркуляции синтез-газа, пусковой котел и пусковая печь, котел-утилизатор, установка подготовки химически очищенной воды).The main difference between this method and traditional methods for producing methanol through synthesis gas (steam reforming, combined reforming, the Tandem process) is that by integrating the methanol production unit into the gas treatment plant, an almost 3-fold reduction in the set of equipment and capital investments is achieved to obtain methanol as an inhibitor of hydrate formation, as well as a significant reduction in operating costs by reducing energy consumption (compressor and compression circuits are excluded synthesis gas, start-up boiler and start-up furnace, waste-heat boiler, installation for the preparation of chemically purified water).

Из-за отсутствия вредных выбросов процесс является экологически чистым производством.Due to the absence of harmful emissions, the process is an environmentally friendly production.

В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемым чертежом, на котором изображен общий вид установки для получения метанола.In the future, the invention is illustrated by specific examples of its implementation and the attached drawing, which shows a General view of the installation for producing methanol.

Установка для получения метанола содержит 2-х ступенчатый реактор 7 для проведения реакции синтеза метанола с выносным теплообменником 3 для охлаждения реакционной смеси с целью проведения изотермической реакции, который соединен через теплообменник «газ-газ» 4 с реактором 5 предварительного парового риформинга в виде трубчатого реактора, где трубки заполнены катализатором, межтрубное пространство отделяется трубной доской, куда подается горячий синтез-газ из реактора окончательного риформинга. Для проведения окончательного риформинга в реакторе 6 имеется смесительное устройство для смешения газов предварительного риформинга с кислородом, снабженное запальником для запуска установки, а также реактор 6 заполняется катализатором, верхний слой катализатора защищается керамическими плитками (шариками) от запекания катализатора. Кислород подается с установки получения кислорода, которая поставляется комплектно. Реакционная смесь с реактора 7 для охлаждения подается в трубное пространство теплообменника «газ-газ» 2, в межтрубное пространство которой подается углеводородный газ с установки комплексной подготовки газа, в поток которой впрыскивается химически очищенная вода, направляемая с теплообменника «газ-жидкость» 8, охлажденная реакционная смесь до температуры 20-35°С поступает в сепаратор 9 для выделения метанола-сырца, метанол-сырец направляется в парк хранения для дальнейшего использования, а непрореагировавший синтез-газ возвращается на УКПГ для использования на собственные нужды или на смешение с товарным газом.The methanol production plant comprises a 2-stage reactor 7 for carrying out a methanol synthesis reaction with an external heat exchanger 3 for cooling the reaction mixture in order to carry out an isothermal reaction, which is connected through a gas-gas heat exchanger 4 to the preliminary steam reforming reactor 5 in the form of a tubular reactor where the tubes are filled with catalyst, the annulus is separated by the tube plate, where hot synthesis gas is supplied from the final reforming reactor. To carry out the final reforming, the reactor 6 has a mixing device for mixing preliminary reforming gases with oxygen, equipped with a pilot light to start the installation, and the reactor 6 is filled with a catalyst, the upper catalyst layer is protected by ceramic tiles (balls) from catalyst baking. Oxygen is supplied from the oxygen production unit, which is supplied as a unit. The reaction mixture from the reactor 7 for cooling is fed into the pipe space of the gas-gas heat exchanger 2, into the annular space of which hydrocarbon gas is supplied from the complex gas treatment unit, into the stream of which chemically purified water is injected directed from the gas-liquid heat exchanger 8, the cooled reaction mixture to a temperature of 20-35 ° C enters the separator 9 for the separation of crude methanol, the crude methanol is sent to the storage park for further use, and the unreacted synthesis gas is returned to GPP for use for own needs or for mixing with commercial gas.

Пример, подтверждающий возможность реализации предлагаемого способа получения метанола.An example confirming the feasibility of the proposed method for producing methanol.

Холодный углеводородсодержащий газ с УКПГ 1 с расходом 906,8 кг/час при давлении Р=8,0 МПа проходит через теплообменники 2, 3, 4, где нагревается до 380-430°С, в поток которой перед теплообменником 2 в количестве 1150 кг/час впрыскивается химически очищенная вода, смесь поступает в реактор 5 предварительного парового риформинга в трубное пространство, далее образующийся газ предварительного риформинга направляется на окончательный риформинг в реактор 6, куда подается кислород в количестве 743,5 кг/час, затем реакционная смесь с температурой 750-900°С через реактор 5, теплообменник 4, температурой 220-280°С поступает в реактор 7 синтеза метанола, процесс синтеза метанола протекает при температуре 230-280°С и давлении до 8,0 МПа. Далее реакционная смесь через теплообменники 2, 8 поступает в сепаратор 9, непрореагировавший газ в количестве 1356,5 кг/час направляется на УКПГ для собственных нужд, метанол-сырец 78-84% концентрации в количестве 1439,3 кг/час направляется в парк.Cold hydrocarbon-containing gas with UKPG 1 with a flow rate of 906.8 kg / h at a pressure of P = 8.0 MPa passes through heat exchangers 2, 3, 4, where it is heated to 380-430 ° C, into the flow of which before the heat exchanger 2 in an amount of 1150 kg chemically purified water is injected per hour, the mixture enters the pre-steam reforming reactor 5 into the pipe space, then the pre-reforming gas is sent for final reforming to the reactor 6, where oxygen is supplied in the amount of 743.5 kg / h, then the reaction mixture with a temperature of 750 -900 ° C through reactor 5, heat exchanger 4, with a temperature of 220-280 ° C enters the methanol synthesis reactor 7, the methanol synthesis process proceeds at a temperature of 230-280 ° C and a pressure of up to 8.0 MPa. Next, the reaction mixture through heat exchangers 2, 8 enters the separator 9, unreacted gas in the amount of 1356.5 kg / h is sent to the gas treatment plant for own needs, raw methanol 78-84% concentration in the amount of 1439.3 kg / h is sent to the park.

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000002
Figure 00000003

Claims (2)

1. Способ получения метанола, включающий последовательную подачу углеводородсодержащего газа, впрыска химически очищенной воды, проведения предварительного парового риформинга получения синтез-газа, проведения окончательного риформинга образовавшегося газа с добавлением кислорода при давлении, равном давлению проведения синтеза метанола, обогревом реактора предварительного риформинга потоком полученного синтез-газа, выходящим из реактора окончательного риформинга, который подается в межтрубное пространство реактора предварительного риформинга, далее охлаждением синтез-газа, полученного в результате риформинга, парогазовой смесью и проведением синтеза метанола в 2-ступенчатом реакторе, отличающийся тем, что охлаждение реакционной смеси для проведения изотермической реакции синтеза метанола в промежуточном выносном теплообменнике двухступенчатого реактора осуществляют парогазовой смесью, а охлаждение потока, выходящего из реактора синтеза метанола, осуществляют парогазовой смесью и химически очищенной водой.1. A method of producing methanol, comprising sequentially supplying a hydrocarbon-containing gas, injecting chemically purified water, conducting preliminary steam reforming of the synthesis gas, carrying out the final reforming of the resulting gas with the addition of oxygen at a pressure equal to the pressure of the methanol synthesis, by heating the preliminary reforming reactor with the obtained synthesis stream -gas exiting the final reforming reactor, which is fed into the annulus of the pre-reactor reforming, then cooling the synthesis gas obtained by reforming with a gas-vapor mixture and carrying out methanol synthesis in a 2-stage reactor, characterized in that the reaction mixture is cooled for conducting an isothermal reaction of methanol synthesis in an intermediate external heat exchanger of a two-stage reactor with a gas-vapor mixture, and cooling the stream leaving the methanol synthesis reactor is carried out with a gas-vapor mixture and chemically purified water. 2. Установка получения метанола, содержащая источник углеводородсодержащего газа с установки комплексной подготовки газа, реактор предварительного парового риформинга, обогреваемый потоком, выходящим из реактора окончательного риформинга, двухступенчатый реактор синтеза метанола, теплообменники охлаждения синтез-газа, теплообменники охлаждения потока, выходящего из реактора синтеза метанола, сепаратор для разделения продуктов реакции на отходящие газы и метанол-сырец, отличающаяся тем, что установка получения метанола интегрирована с установкой комплексной подготовки газа (УКПГ), содержащей блок подготовки химически очищенной воды, блок подготовки сырья, вспомогательное производство, включающее факельное производство, очистные сооружения, источники электрической энергии, воздух КИПиА, химическую лабораторию, операторную, а двухступенчатый реактор синтеза метанола, соединенный с теплообменником охлаждения синтез-газа парогазовой смесью, снабжен промежуточным выносным теплообменником охлаждения реакционной смеси парогазовой смесью и последовательно соединен с теплообменником охлаждения полученного в реакторе потока парогазовой смесью, теплообменником охлаждения химически очищенной водой и сепаратором для разделения продуктов реакции.2. A methanol production unit containing a source of hydrocarbon-containing gas from a complex gas treatment unit, a preliminary steam reforming reactor heated by a stream leaving the final reforming reactor, a two-stage methanol synthesis reactor, synthesis gas cooling heat exchangers, and cooling heat exchangers for the stream leaving the methanol synthesis reactor , a separator for separating the reaction products into exhaust gases and raw methanol, characterized in that the installation for the production of methanol integra with a complex gas treatment unit (CCGT) containing a unit for the preparation of chemically purified water, a unit for the preparation of raw materials, auxiliary production, including flare production, treatment facilities, electric energy sources, instrumentation and control air, a chemical laboratory, a control room, and a two-stage methanol synthesis reactor connected with a heat exchanger for synthesis gas cooling with a gas-vapor mixture, equipped with an intermediate remote heat exchanger for cooling the reaction mixture with a gas-vapor mixture and connected in series n with heat exchanger cooling the resulting vapor mixture to flow reactor, a cooling heat exchanger and chemically purified water separator for separating the reaction products.
RU2004103272/04A 2004-02-05 2004-02-05 Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit RU2254322C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004103272/04A RU2254322C1 (en) 2004-02-05 2004-02-05 Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004103272/04A RU2254322C1 (en) 2004-02-05 2004-02-05 Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2254322C1 true RU2254322C1 (en) 2005-06-20

Family

ID=35835766

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004103272/04A RU2254322C1 (en) 2004-02-05 2004-02-05 Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2254322C1 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453525C1 (en) * 2010-11-15 2012-06-20 Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" Method of producing methanol from natural gas and apparatus for realising said method
RU2503651C1 (en) * 2012-09-20 2014-01-10 Марк Юрьевич Богослов Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation
RU2505475C1 (en) * 2012-05-24 2014-01-27 Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" Method for coproduction of synthetic liquid hydrocarbons and methanol and plant for its implementation integrated into production train facilities of oil and gas condensate deposits
RU2569296C1 (en) * 2014-08-25 2015-11-20 Закрытое акционерное общество "Безопасные Технологии" Method for organising methanol production and complex for thereof realisation
RU2620434C1 (en) * 2015-12-30 2017-05-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method of obtaining synthesis gas for methanol production
RU2630472C1 (en) * 2016-11-21 2017-09-11 Общество с ограниченной ответственностью "УралГазНефтьПереработка" (ООО "УГНП") Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation
RU2635147C1 (en) * 2017-03-07 2017-11-09 Андрей Владиславович Курочкин Plant of complex waste-free preparation of gas
RU2646960C1 (en) * 2017-06-02 2018-03-12 Андрей Владиславович Курочкин Installation of methanol production and the way it works
RU2663432C1 (en) * 2017-08-08 2018-08-06 Юрий Владимирович Загашвили Synthesis gas production process control method for the low-tonnage methanol production
RU2780881C1 (en) * 2021-12-28 2022-10-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) Methanol production method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2453525C1 (en) * 2010-11-15 2012-06-20 Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" Method of producing methanol from natural gas and apparatus for realising said method
RU2505475C1 (en) * 2012-05-24 2014-01-27 Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" Method for coproduction of synthetic liquid hydrocarbons and methanol and plant for its implementation integrated into production train facilities of oil and gas condensate deposits
RU2503651C1 (en) * 2012-09-20 2014-01-10 Марк Юрьевич Богослов Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation
RU2569296C1 (en) * 2014-08-25 2015-11-20 Закрытое акционерное общество "Безопасные Технологии" Method for organising methanol production and complex for thereof realisation
WO2016032368A3 (en) * 2014-08-25 2016-03-31 Закрытое акционерное общество "Безопасные Технологии" Method for organizing the production of methanol and plant for carrying out said method
RU2620434C1 (en) * 2015-12-30 2017-05-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method of obtaining synthesis gas for methanol production
RU2630472C1 (en) * 2016-11-21 2017-09-11 Общество с ограниченной ответственностью "УралГазНефтьПереработка" (ООО "УГНП") Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation
RU2635147C1 (en) * 2017-03-07 2017-11-09 Андрей Владиславович Курочкин Plant of complex waste-free preparation of gas
RU2646960C1 (en) * 2017-06-02 2018-03-12 Андрей Владиславович Курочкин Installation of methanol production and the way it works
RU2663432C1 (en) * 2017-08-08 2018-08-06 Юрий Владимирович Загашвили Synthesis gas production process control method for the low-tonnage methanol production
RU2780881C1 (en) * 2021-12-28 2022-10-04 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук (ФИЦ ХФ РАН) Methanol production method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6753352B2 (en) Method for manufacturing synthesis gas and method for manufacturing methanol
US4271086A (en) Production of methanol
AU2002300205B2 (en) Method of manufacturing methanol
AU729993B2 (en) Method of manufacturing methanol
US8445549B2 (en) Systems and processes for processing hydrogen and carbon monoxide
EA005448B1 (en) Method and plant for increasing oil recovery by gas injection
US8202916B2 (en) Method of and apparatus for producing methanol
CN101190781A (en) Minitype light hydrocarbon steam reforming hydrogen manufacturing technique
RU2503651C1 (en) Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation
RU2254322C1 (en) Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit
CN211871828U (en) System for coal system ethylene glycol by-product methyl formate hydrogenation continuous production methyl alcohol
RU2162460C1 (en) Method of methanol production and plant for production of methanol
RU2203261C1 (en) Method of production of methanol and plant for method embodiment
RU2200731C1 (en) Methanol production method and installation for implementation of the method
US7179843B2 (en) Method of and apparatus for producing methanol
RU2387629C1 (en) Method for obtaining synthetic hydrocarbons from hydrocarbon gases
RU2453525C1 (en) Method of producing methanol from natural gas and apparatus for realising said method
RU2630472C1 (en) Production method of methanol and low-tonnage facility for its implementation
RU102537U1 (en) INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS
JP4508327B2 (en) Method for producing methanol
RU2539656C1 (en) Method for producing liquid hydrocarbons of hydrocarbon gas and plant for implementing it
JP2008201754A (en) Synthesis apparatus for methanol
JP2001097906A (en) Method for producing methanol
RU2233831C2 (en) Method of production of methanol and plant for realization of this method
RU2282612C1 (en) Process of producing liquid oxygenates via conversion of natural gas and installation to implement the same

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Effective date: 20051228

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060206