RU2324674C1 - Способ получения метанола - Google Patents
Способ получения метанола Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324674C1 RU2324674C1 RU2006146497/04A RU2006146497A RU2324674C1 RU 2324674 C1 RU2324674 C1 RU 2324674C1 RU 2006146497/04 A RU2006146497/04 A RU 2006146497/04A RU 2006146497 A RU2006146497 A RU 2006146497A RU 2324674 C1 RU2324674 C1 RU 2324674C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- reactor
- methanol
- fed
- circulation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
- C07C29/153—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used
- C07C29/154—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases characterised by the catalyst used containing copper, silver, gold, or compounds thereof
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Abstract
Изобретение относится к способу получения метанола. Способ заключается в контактировании газовой смеси, содержащей оксиды углерода и водород и забалластированной азотом, с медьсодержащим катализатором при нагревании, давлении и подаваемой в реакторный блок с определенной объемной скоростью. При этом реакторный блок состоит из двух реакторов адиабатического типа, соединенных трубопроводом, исходную газовую смесь, содержащую СО - 10-15 об.%, CO2 - 0,3-5,0 об.%, H2 - 15-40 об.%, N2 - 40,0-74,7 об.% и объемным отношением Н2/(СО+СО2), равным 1,00-2,91, при 200-260°С и давлении 3,5-5,0 МПа с объемной скоростью 2000-5000 ч-1 подают в первый реактор вместе с большей, основной частью непрореагировавшего газа, подаваемого на циркуляцию и образующегося на выходе из второго реактора, охлажденного до 15-20°С и далее прошедшего очистку от метанола в скруббере водной очистки и компримирование, затем реакционную смесь из первого реактора подают во второй реактор вместе с оставшейся меньшей частью указанного выше циркуляционного газа в виде квенча - холодного циркуляционного газа, подаваемого в трубопровод между двумя реакторами. Способ позволяет использовать газовые смеси, сильно забалластированные азотом, с низким отношением Н2/(СО+СО2), повысить выход метанола, экономичность процесса и сделать процесс более энергосберегающим. 3 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относится к области химико-технологических, энергосберегающих процессов получения метанола из газовых смесей, содержащих оксиды углерода и водород и с большим содержанием азота, т.е. газовых смесей различных химических, нефтехимических и металлургических производств.
Процесс синтеза метанола из синтез-газа является высоко экзотермическим процессом. Обычно его осуществляют в стационарном слое катализатора с подачей холодного сырьевого газа в слои катализатора, со съемом тепла реакции между слоями катализатора или в трубчатых реакторах (М.М.Караваев, В.Е.Леонов и др. Технология синтетического метанола. М.: Химия, 1984, с.116-120). Наиболее близкий к изотермическому режим реакции достигают в трубчатом реакторе, но и в этом случае температура стенки трубы по длине ее обогреваемой части, т.е. температура катализатора по слою изменяется почти на 40-60°С.
Известен способ получения метанола из синтез-газа, содержащего водород и оксиды углерода, в котором свежий газ подают в реактор, работающий без циркуляции газовой смеси, а непрореагировавший газ после конденсации метанола в холодильнике-сепараторе подают в другой реактор с циркуляцией синтез-газа. Проточные реактора работают в изотермическом режиме (Заявка ФРГ 3518362, 27.11.86).
Недостатком описанного способа является использование компрессоров большой мощности для циркуляции газовой смеси на второй стадии, а следовательно, значительный расход энергии.
Известен также способ получения метанола контактированием газовой смеси, содержащей оксид углерода, диоксид углерода и водород, с медьсодержащим катализатором при температуре 190-290°С и давлении 5-10 МПа в две стадии. На первой стадии медьсодержащий катализатор приводят в контакт с газовой смесью, содержащей 5-30 об.% оксида углерода и 0,3-20,0 об.% диоксида углерода при объемном отношении оксида углерода к диоксиду углерода 0,25-87 и объемном отношении водорода к сумме оксидов углерода 2,0-3,65. Эту стадию осуществляют в реакторе проточного или каскадного типа при объемной скорости исходной газовой смеси 4500-100000 ч-1, получая при этом газовую смесь, содержащую оксид углерода, диоксид углерода, водород, пары метанола и 0,02-1,38 об.% паров воды, указанные пары метанола и воды удаляют из газовой смеси. Оставшуюся газовую смесь, содержащую оксид углерода, диоксид углерода и водород, подают на вторую стадию, которую осуществляют в реакторе при циркуляции газовой смеси с объемной скоростью 700-15000 ч-1, получая после второй стадии газовую смесь, содержащую оксид углерода, диоксид углерода и водород, пары метанола и воды, которые удаляют из газовой смеси (WO 88/00580, 27.11.86).
К недостаткам указанного способа относится низкая удельная производительность медьсодержащего катализатора на второй стадии, составляющая в зависимости от условий синтеза 0,40-0,68 т/м3 час, незначительный вклад метанола, полученного на первой стадии, в общее его количество от 5,42 до 78,33%, высокие скорости циркуляции газовой смеси. Это предполагает использование компрессоров большой мощности и значительные затраты энергии для циркуляции газовой смеси, что существенно ухудшает технико-экономические показатели процесса.
Известен сорбент паров метанола и способ получения метанола, согласно которому метанол получают из синтез-газа, содержащего монооксид углерода и/или диоксид углерода и водород при давлении 1-20 МПа, температуре 175-300°С в присутствии катализатора синтеза метанола, в котором для сдвига равновесия реакции в сторону продуктов реакции образующиеся пары метанола удаляют из реакционной смеси путем сорбции паров метанола сорбентом. В качестве сорбента (матрицы), имеющей микро-, мезо- и макропоры в виде сферических частиц диаметром 0,5-6 мм, либо цилиндрических частиц диаметром 0,5-5 мм, используются неорганические оксиды, пористые угли, природные сорбенты или их смеси. Матрица дополнительно содержит активное вещество, помещенное в поры и способное к обратимым процессам сорбции/десорбции паров метанола. В качестве активного вещества используются галогениды и нитраты щелочных, щелочноземельных металлов и металлов подгруппы железа в количество не менее 5 мас.% (заявка №2005108449 от 28. 03. 2005).
Существенным недостатком указанного способа является то, что процесс сорбции метанола является периодическим, что усложняет аппаратурное оформление процесса и требует создание двух периодически работающих адсорберов, поскольку необходима стадия регенерации сорбента.
Известен способ получения метанола, согласно которому метанол получают контактированием газовой смеси, содержащей оксиды углерода и водород, с медьсодержащим катализатором при температуре 190-290°С, давлении 5,0-10,0 МПа и объемной скорости 4500-100000 ч-1. При этом исходную газовую смесь, содержащую 1,0-33,7 об.% оксида углерода, 0,3-22,5 об.% диоксида углерода при объемном отношении водорода к сумме оксидов углерода, равном 1,91-5,60, а также 0,5-50,0 об.% азота, последовательно пропускают через каскад изотермических проточных реакторов в одну стадию, при этом метанол и воду выделяют конденсацией после каждого реактора (RU 2181117, 10.04.2002).
Данный известный способ по технической сущности является наиболее близким к заявленному изобретению, т.е. является прототипом. Недостатками этого способа являются:
- низкая удельная производительность медьсодержащего катализатора, не превышающая для каскада из трех реакторов 0,58 кг/л час при работе на забалластированном синтез-газе с достаточно большим соотношением Н2/(СО+CO2), равным 3,22.
- использование дорогостоящих компрессоров большей мощности для подачи газовой смеси под давлением 50 атм и выше, а следовательно, значительный расход энергии.
Предлагаемым в прототипе способом неэкономично перерабатывать в метанол газы с низким (менее 2) соотношением H2/(CO+CO2), хотя на промышленных площадках существует такая необходимость.
При соотношении реагирующих компонентов существенно ниже стехиометрического уменьшается степень превращения оксидов углерода в метанол из-за недостатка водорода в цикле.
При использовании газов с высоким содержанием азота резко уменьшается удельная производительность катализатора в результате низкого содержания реагирующих компонентов оксида углерода, диоксида углерода и водорода в газе, непосредственно контактирующих с катализатором. При этом невозможно достичь высоких экономических показателей процесса из-за повышенных затрат энергии на циркуляцию газа, который состоит в основном из азота - инертного компонента в синтезе метанола.
Существующие способы конверсии метана (например, получение синтез-газа с помощью конверсии метана на двигателе внутреннего сгорания компрессионного типа Г98(6ГЧН36/45) позволяют получать газы с меньшим соотношением водорода к сумме оксидов углерода, заявленным в прототипе и равным 1,91, а также с большей концентрацией азота, чем заявленные 50,0 об.%.
В предлагаемом изобретении в качестве сырьевого газа предполагается использовать и такой синтез-газ, полученный на двигателе внутреннего сгорания компрессионного типа.
Технической задачей заявленного изобретения является дальнейшее усовершенствование способа получения метанола из газовых смесей с большим содержанием балластного азота и обедненных водородом, т.е. смесей с низким неблагоприятным для протекания реакции соотношением Н2/(СО+CO2) менее 2, а также повышение удельной производительности катализатора, степени превращения оксидов углерода в метанол и качества метанола-сырца.
Поставленная техническая задача достигается способом получения метанола контактированием газовой смеси, содержащей оксиды углерода и водород и забалластированной азотом, с медьсодержащим катализатором при нагревании, давлении и подаваемой в реакторный блок с определенной объемной скоростью, в котором реакторный блок состоит из двух реакторов адиабатического типа, соединенных трубопроводом, исходную газовую смесь состава СО - 10-15 об.%, CO2 - 0,3-5,0 об.%, Н2 - 15-40 об.%, N2 - 40,0-74,7 об.% и объемным отношением Н2/(СО+CO2), равным 1,00-2,91, при 200-260°С и давлении 3,5-5,0 МПа с объемной скоростью 2000-5000 ч-1 подают в первый реактор вместе с большей (основной) частью непрореагировавшего газа, образующегося на выходе их двух реакторов, охлажденного до 15-20°С и далее прошедшего компримирование и очистку от метанола в скруббере водной очистки, затем реакционную смесь из первого реактора подают во второй реактор вместе с оставшейся меньшей частью указанного выше циркуляционного газа в виде квенча - холодного циркуляционного газа, подаваемого в трубопровод между двумя реакторами.
В способе, в частности, используют реакторы адиабатического типа с одним слоем медьсодержащего катализатора; кратность циркуляции циркуляционного газа составляет 5-6.
Полную очистку циркуляционного газа, используемого в заявленном способе и образующегося на выходе из реакторного блока, осуществляют в скруббере путем улавливания следов метанола противотоком воды.
Итак, поставленная техническая задача решается тем, что в заявляемом способе метанол получают контактированием сильно забалластированного синтез-газа с медьсодержащим катализатором, подаваемого в первый из двух последовательных адиабатических реакторов с определенной скоростью при нагревании и под давлением. На выходе их 2-х последовательных адиабатических реакторов реакционный газ охлаждается в холодильниках до температуры 15-20°С, поступает в сепаратор высокого давления, где происходит отделение жидкости от не прореагировавшего газа. Не прореагировавший газ, содержащий уносимый метанол, поступает в скруббер водной отмывки газа от метанола. Полностью очищенный от метанола газ поступает на компримирование, далее в виде циркуляционного газа его основная часть подается на смешение со свежим синтез-газом и далее в первый из 2-х адиабатических реакторов, а меньшая его часть используется в качестве квенча, подаваемого в трубопровод между двумя реакторами.
В качестве исходной газовой смеси используют газовую смесь, забалластированную азотом состава СО - 10-15 об.%, СО2 - 0,3-5,0 об.%, Н2 - 20-30 об.%, N2 - 50,0-69,7 об.%, которую пропускают через два последовательных проточных адиабатических реактора с объемной скоростью 2000-5000 ч-1 (в расчете на суммарную загрузку обоих реакторов) при 200-260°С, давлении 3,5-5,0 МПа и при объемном отношении Н2/(СО+CO2), равном 1,00-2,91.
Способ по изобретению предусматривает подачу исходной газовой смеси в первый адиабатический реактор с объемной скоростью 2000-5000 ч-1, использование рециркуляции непрореагировавшего синтез-газа после его очистки в скруббере от следов метанола в первый из 2-х последовательных реакторов с кратностью циркуляции 5-6, а также использование квенча, подаваемого в трубопровод между двумя реакторами.
Использование в предлагаемом способе значения кратности циркуляции 5-6 предполагает, что при выходе реактора на стационарный режим оба реактора работают при нагрузке, соответствующей объемной скорости пропускания газовой смеси, равной 10000-20000 ч-1.
В качестве медьсодержащих катализаторов в способе по изобретению используют различные медьсодержащие катализаторы, например медь-цинк-алюминиевый катализатор C-79-7GL, производства Zud Chemie, состава (в мас.%): CuO - 62,0; ZnO - 28,0; Al2О3 - 10,0 (в виде цилиндрических таблеток диаметром 5,0 мм и высотой 4,0 мм); медь-цинк-алюминий- содержащий катализатор, состава (в мас.%): CuO - 53,2; ZnO - 27,0; Al2О3 - 5,5; HgO - 2,0; медь-цинк-хромовый катализатор, содержащий (в мас.%): CuO - 56,0; ZnO - 24-28; Cr2O3 - 15-19; медно-цинковый катализатор типа СНМ-1 и другие.
Таким образом, сущность заявленного изобретения заключается в следующем.
Метанол получают контактированием газовой смеси, содержащей оксиды углерода и водород, с медьсодержащим катализатором при температуре 200-260°С, давлении 3,5-5,0 МПа и объемной скорости 2000-5000 ч-1 (в расчете на суммарную загрузку обеих реакторов), при этом согласно изобретению исходную забалластированную азотом (50-69,7 об.%) газовую смесь, содержащую 10-15 об.% оксида углерода, 20-30 об.% водорода и 0,3-5 об.% диоксида углерода (при объемном отношении водорода к сумме оксидов углерода 1,00-2,91), подают в первый из двух последовательных адиабатических реакторов. Реакционный газ на выходе из второго реактора, охлажденный до температуры 15-20°С, после доочистки от следов метанола в скруббере поступает на компримирование, а далее в виде циркуляционного газа основная его часть после смешения со свежим синтез-газом подается в первый из 2-х адиабатических реакторов, а меньшая часть используется в качестве квенча, подаваемого в трубопровод между двумя реакторами.
Отсутствие следов метанола в непрореагировавшем газе, направляемом на рецикл, после его обработки в скруббере позволяет при нежелательном для эффективного протекания реакции низком соотношении H2/CO смещать равновесие в сторону получения метанола, тем самым приводя к увеличению конверсии оксидов углерода и соответственно выхода метанола. Это достигается в связи с отсутствием явления торможения реакции продуктами (в циркуляционном газе по предлагаемому способу отсутствуют даже следы метанола, в то время как при использовании традиционной циркуляции концентрация метанола в циркуляционном газе может достигать значений 1-2 об.%).
Кроме того, увеличение конверсии оксидов углерода и соответственно выхода метанола достигается использованием многократной циркуляции не прореагировавшего синтез-газа.
В предлагаемом способе используют, в частности, синтез-газ, получаемый с помощью дизель-генератора с соотношением Н2:СО (до 1,5-1,7), что ниже стехиометрически необходимого для реакции соотношения, равного 2, т.е. стехиометрический избыток в реакционном газе оксида углерода по отношению к водороду автоматически приводит к неполной конверсии СО в реакции синтеза метанола и, как следствие, - необходимость применения циркуляции для повышения выхода метанола. Поэтому использование циркуляции газа в предлагаемом способе является основным отличительным признаком.
В предлагаемом способе давление процесса не превышает 5 МПа, что делает возможным применение более дешевых компрессоров низкого давления по сравнению с описанными в качестве аналогов и прототипа способами, где используется рабочее давление не ниже 5 МПа.
При выборе технологии, рекомендуемой при реализации установки получения метанола мощностью 10 тыс.т/год, были рассмотрены известные схемы получения метанола в каскаде из трех изотермических реакторов, при этом метанол и вода выделяются конденсацией после каждого реактора, один изотермический реактор с рециклом, каскад из трех адиабатических реакторов с рециклом, один адиабатический реактор с тремя байпасами. Проведенные расчеты показали, что при проведении процесса без циркуляции в трех изотермических реакторах на заданный расход синтез-газа (17 млн. мз/год) удается получить не более 7,5-8 тыс.т/год метанола. При использовании газовой циркуляции с кратностью до 6-7 выход метанола повышается до 10-11 тыс.т/год, а с использованием промывки циркуляционного газа водой с целью полного удаления следов метанола до 12 тыс.т/год. В то же время при значении кратности газовой циркуляции 5-7 теряет экономический смысл применение изотермических реакторов, имеющих довольно сложную конструкцию.
В предлагаемом изобретении, используя давление исходного газа 5 МПа, реакцию получения метанола можно проводить в двух последовательно связанных адиабатических реакторах, прибегая к циркуляции непрореагировавшего газа в первый реактор, чтобы повысить конверсию оксида углерода, а использование квенча - холодного циркуляционного газа, подаваемого во второй реактор, способствует необходимому снижению температуры процесса, что также благоприятно сказывается на конверсии оксида углерода в экзотермической реакции.
На чертеже схематично изображена принципиальная технологическая схема установки получения метанола в соответствии с пп.1-4 формулы изобретения.
Сырьевой синтез-газ с давлением 5,0 МПа и температурой 15-40°С поступает на установку синтеза метанола, где он смешивается с рециркулирующим газом, подаваемым компрессором ПК-101. Далее газовая смесь подогревается в рекуперационном теплообменнике Т-101 за счет тепла потока после реактора Р-101/2, догревается в нагревательной печи П-101 и поступает на вход реактора Р-101/1. Небольшая часть потока газа рециркуляции используется в качестве квенча, подаваемого на вход во второй реактор Р-101/2. Предусмотрено смешение сырьевого синтез-газа с циркуляционным газом перед теплообменником Т-101.
Подогретая в печи П-101 газовая смесь поступает в реактор синтеза метанола Р-101/1, где на низкотемпературном катализаторе при давлении до 5 МПа и температуре до 200-234°С протекает реакция синтеза метанола. В реакторе реакционная смесь разогревается на Δ 25-34°С. Выйдя из реактора Р-101/1, реакционная смесь смешивается с квенчем (холодным циркуляционным газом), в результате чего температура газовой смеси доводится до нужной (210-220°С), и далее она поступает во второй реактор синтеза метанола Р-101/2. Реактора Р-101/1 и Р-101/2 адиабатические с одним слоем катализатора.
Выйдя из реактора Р-101/2, реакционная смесь отдает свое тепло в теплообменниках Т-101, охлаждается в воздушном холодильнике ХВ-101, далее в холодильнике Х-104, подогревая газовый поток после А-101, далее в холодильнике Х-105 охлаждается до температуры 15°С и поступает в сепаратор высокого давления Е-101, где происходит отделение жидкости от газа.
Газ из Е-101, содержащий уносимый метанол, поступает в скруббер водной отмывки газа от метанола А-101. Очищенный от метанола газ рекуперирует свой холод в теплообменнике Х-104 и частично сдувается в топливную сеть, а основная его часть в виде циркуляционного газа поступает на компримирование в ПК-101. Скомпримированный газ, основная его часть - 80-90%, поступает на смешение со свежим синтез-газом, а меньшая его часть - 10-20% используется в качестве квенча перед Р-101/2.
Жидкий продукт из емкости Е-101 поступает в сепаратор низкого давления (в схеме не представлен), где производится отделение метанола-сырца от растворенного газа, который сдувается на свечу. Метанол-сырец смешивается с заметаноленной водой из А-101 и через рекуперационный теплообменник (в схеме не представлен) направляется в колонну ректификации метанола (в схеме не представлена), где сверху колонны происходит выделение товарного метанола. Нижний продукт, вода, частично сбрасывается в сточные воды, а частично подается на орошение в А-101. Хладагентом в холодильнике Х-104 служит 85% метанол.
В таблице 1 приведены параметры (температура, давление, массовый расход, состав газовых смесей) для основных газовых потоков установки синтеза метанола с производительностью по метанолу 11,7 тыс.т/год.
| Таблица 1 | ||||||
| Показатель | Ед. изм. | Газ на входе в Р-101/1 | Газ на выходе из Р-101/1 | Газ на входе в Р-101/2+квенч | Квенч | Газ на выходе из Р-101/2 |
| Температура | (°С) | 200.0 | 234.0 | 210.8 | 40.26 | 225.4 |
| Давление | (МПа) | 4.9 | 4.9 | 4.9 | 5.0 | 4.8 |
| Массовый расход | (кг/час) | 64360 | 64360 | 73080 | 8712 | 73090 |
| Молекулярный вес | 24.51 | 24.97 | 24.91 | 24.51 | 25.21 | |
| Н2 | Мас. доля | 0.0127 | 0.0113 | 0.0114 | 0.0127 | 0.0105 |
| N2 | 0.8075 | 0.8041 | 0.8045 | 0.8075 | 0.8053 | |
| СН4 | 0.0048 | 0.0048 | 0.0048 | 0.0048 | 0.0048 | |
| СО2 | 0.0689 | 0.0687 | 0.0688 | 0.0689 | 0.0690 | |
| СО | 0.1052 | 0.0949 | 0.0961 | 0.1052 | 0.0894 | |
| СН3ОН | 0.0005 | 0.0158 | 0.0140 | 0.0005 | 0.0205 | |
Пример 1: Метанол получают в реакторном блоке, представляющем собой два последовательных адиабатических реактора с одинаковой загрузкой в каждый из реакторов (по 5 м3). Параметры процесса и состав газа реакции и исходного газа получаемого в дизель-генераторе, газа и приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |
| Наименование показателей | Пример 1 |
| Температура, °С | 200-234 |
| Давление, МПа | 4,8-5,0 |
| Состав газовой смеси на входе в реакторный блок без учета рецикла H2, об.% | |
| N2 | 54,97 |
| CO2 | 3,09 |
| H2 | 26,77 |
| Н2О | 0,1 |
| СН4 | 0,57 |
| СО | 14,52 |
| H2/(CO+CO2) | 1,52 |
| Количество свежего газа, подаваемого в первый из 2-х реакторов, кг/час | 10350 |
| Объемная скорость подачи свежего газа, ч-1 | 5000 |
| Количество газа с учетом рециркуляции, кг/час | 64360 |
| Количество квенча, добавляемого во 2-й реактор, кг/час | 8712 |
| Количество газа, подаваемого во второй реактор с учетом квенча, кг/час | 73080 |
| Состав газовой смеси на выходе из реакторного блока, об.% | |
| N2 | 73,66 |
| CO2 | 3,99 |
| Н2 | 13,31 |
| H2O | 0,07 |
| СН4 | 0,76 |
| СО | 8,17 |
| СН3ОН | 0,0421 |
| Н2/(СО+СО2) | 1,10 |
| Степень конверсии CO+CO2 в метанол, % | 52,1 |
| Выход метанола на пропущенный синтез-газ, % | 14,87 |
| Производительность по метанолу, кг СН3ОН/час | 1539,41 |
| Удельная производительность по метанолу, кг СН3ОН/л-Kt час | 0,16 |
Как показывают результаты исследований, заявляемым способом под давлением до 5,0 МПа в двух последовательных адиабатических реакторах с использованием отличительных особенностей способа (рециркуляция газа с кратностью 5-6, использование квенча и очистка рециркуляционного газа от следов метанола) можно перерабатывать и не забалластированный азотом синтез-газ с сотношением Н2/(СО+СО2) менее 1,9, достигая при этом высокой производительности катализатора 0,3-0,5 кг СН3ОН/л-Kt час, что превышает аналогичный показатель современных промышленных установок получения метанола (0,1-0,3 кг СН3ОН/л-Kt час). Для забалластированного азотом на 55-60% синтез-газа производительность катализатора может достигать 0,15-0,25 кг СН3ОН/л-Kt час при конверсии оксидов углерода до 60%, а выход метанола составляет 15-25% на пропущенный газ.
Для увеличения выхода метанола из забалластированного синтез-газа низким значением соотношения Н2:(СО+СО2) применена схема проведения синтеза в адиабатических реакторах с рециркуляцией очищенного от следов метанола газа. В установке предусмотрена укрепляющая ректификационная колонна с доведением концентрации товарного метанола до 98,5%. Принятые решения позволили довести выход метанола до 15% на исходный сильно забалластированный азотом синтез-газ. Материальный баланс установки приведен в таблице 3.
| Таблица 3 Материальный баланс установки получения метанола |
|||
| Статья расхода | Значение расхода | ||
| кг/ч | тыс.т/год | % на сырье | |
| Взято: | |||
| - синтез-газ | 10350 | 82,8 | 100 |
| Итого | 10350 | 82,8 | 100 |
| Получено: | |||
| - метанол | 1471,412 | 11,774 | 14,22 |
| - газ в топливную сеть | 8792 | 70,3333 | 84,9434 |
| - потери | 86,588 | 0,6927 | 0,8366 |
| Итого | 10350 | 82,8 | 0,8366 |
Следует отметить, что при использовании циркуляции газа по заявляемому способу существенно с 2-3-х до 4-5-и лет продлевается срок службы катализатора, особенно при работе на неблагоприятных для синтеза метанола газовых смесях с низким (менее 20-25 об.%) содержанием водорода.
Следует также отметить, что при использовании высокоселективного медь-цинк-алюминиевого катализатора C-79-7G нового поколения получаемый метанол-сырец содержит менее 2% воды и менее 0,3% других примесей (высших спиртов), что также улучшает показатели процесса.
Таким образом, заявленный способ позволяет получить метанол высокого качества достаточно экономичным (энергосберегающим) способом из различных смесей, содержащих большое количество азота и небольшое количество водорода (т.е. обедненных водородом), что приводит к расширению сырьевой базы газовых смесей для их конвертирования в метанол.
Claims (4)
1. Способ получения метанола контактированием газовой смеси, содержащей оксиды углерода и водород и забалластированной азотом, с медьсодержащим катализатором при нагревании, давлении и подаваемой в реакторный блок с определенной объемной скоростью, отличающийся тем, что реакторный блок состоит из двух реакторов адиабатического типа, соединенных трубопроводом, исходную газовую смесь, содержащую СО - 10-15 об.%, CO2 - 0,3-5,0 об.%, H2 - 15-40 об.%, N2 - 40,0-74,7 об.% и объемным отношением Н2/(СО+СО2), равным 1,00-2,91, при 200-260°С и давлении 3,5-5,0 МПа с объемной скоростью 2000-5000 ч-1 подают в первый реактор вместе с большей, основной частью непрореагировавшего газа, подаваемого на циркуляцию и образующегося на выходе из второго реактора, охлажденного до 15-20°С и далее прошедшего очистку от метанола в скруббере водной очистки и компримирование, затем реакционную смесь из первого реактора подают во второй реактор вместе с оставшейся меньшей частью указанного выше циркуляционного газа в виде квенча - холодного циркуляционного газа, подаваемого в трубопровод между двумя реакторами.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют реакторы адиабатического типа с одним слоем медьсодержащего катализатора.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кратность циркуляции циркуляционного газа составляет 5-6.
4. Способ по пп.1-3, отличающийся тем, что полная очистка циркуляционного газа на выходе из реакторного блока осуществляется в скруббере путем улавливания следов метанола противотоком воды.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146497/04A RU2324674C1 (ru) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Способ получения метанола |
| PCT/RU2007/000378 WO2008079046A1 (fr) | 2006-12-27 | 2007-07-12 | Procédé de production de méthanol |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006146497/04A RU2324674C1 (ru) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Способ получения метанола |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2324674C1 true RU2324674C1 (ru) | 2008-05-20 |
Family
ID=39562737
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006146497/04A RU2324674C1 (ru) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Способ получения метанола |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2324674C1 (ru) |
| WO (1) | WO2008079046A1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564818C2 (ru) * | 2010-10-22 | 2015-10-10 | Касале Са | Способ и установка для получения метанола с использованием изотермических каталитических слоев |
| RU2753027C2 (ru) * | 2017-05-12 | 2021-08-11 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Реактор для проведения экзотермических равновесных реакций |
| RU2769054C2 (ru) * | 2016-08-26 | 2022-03-28 | Касале Са | Способ производства метанола |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106495986B (zh) * | 2016-09-27 | 2019-04-09 | 浙江大学 | 一种生产甲醇的工艺 |
| EP3741738B1 (de) * | 2019-05-22 | 2022-09-21 | L'air Liquide, Société Anonyme Pour L'Étude Et L'exploitation Des Procédés Georges Claude | Verfahren zur herstellung von methanol |
| CN112194566A (zh) * | 2020-09-29 | 2021-01-08 | 浙江工业大学 | 一种基于二氧化碳加氢合成甲醇的装置及工艺 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4766154A (en) * | 1987-02-06 | 1988-08-23 | Air Products And Chemicals, Inc. | Liquid phase methanol reactor staging process for the production of methanol |
| DE19605572A1 (de) * | 1996-02-15 | 1997-08-21 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zum Erzeugen von Methanol |
| UA57714C2 (ru) * | 1998-05-19 | 2003-07-15 | Державний Науково-Дослідний І Проектний Інститут Хімічних Технологій "Хімтехнологія" | Способ получения метанола |
| RU2289566C1 (ru) * | 2005-09-28 | 2006-12-20 | Михаил Хаймович Сосна | Способ производства метанола |
-
2006
- 2006-12-27 RU RU2006146497/04A patent/RU2324674C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-07-12 WO PCT/RU2007/000378 patent/WO2008079046A1/ru active Application Filing
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2564818C2 (ru) * | 2010-10-22 | 2015-10-10 | Касале Са | Способ и установка для получения метанола с использованием изотермических каталитических слоев |
| RU2769054C2 (ru) * | 2016-08-26 | 2022-03-28 | Касале Са | Способ производства метанола |
| US11976028B2 (en) | 2016-08-26 | 2024-05-07 | Casale Sa | Process for methanol production |
| RU2753027C2 (ru) * | 2017-05-12 | 2021-08-11 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Реактор для проведения экзотермических равновесных реакций |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2008079046A1 (fr) | 2008-07-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zachopoulos et al. | Overcoming the equilibrium barriers of CO2 hydrogenation to methanol via water sorption: A thermodynamic analysis | |
| RU2503613C2 (ru) | Способ производства синтез-газа | |
| CN1332917C (zh) | 通过氧化脱氢作用从低级烷烃生产烯烃的方法 | |
| RU2324674C1 (ru) | Способ получения метанола | |
| CN101500971B (zh) | 生产1,2-二氯乙烷的方法 | |
| CN101500972B (zh) | 1，2-二氯乙烷的生产方法 | |
| CN104232195B (zh) | 一种利用焦炉气联产甲醇和合成天然气的方法 | |
| CN103232312B (zh) | 异丁烷脱氢制备异丁烯的装置及工艺 | |
| US4264567A (en) | Method for producing a hydrogen-containing gas | |
| CN85101024A (zh) | 氨合成气的生产方法和装置 | |
| JPS6114083B2 (ru) | ||
| RU2252209C1 (ru) | Способ получения метанола (варианты) | |
| EP0047596B1 (en) | Synthesis for producing carbon compounds from a carbon oxide/hydrogen synthesis gas | |
| US5712313A (en) | Process for carrying out chemical equilibrium reactions | |
| RU2362760C1 (ru) | Способ получения ароматических углеводородов, водорода, метанола, моторных топлив и воды из газа нестабильного состава газоконденсатных и нефтяных месторождений и установка для его осуществления | |
| CN201056492Y (zh) | 天然气部分氧化串联换热式液氮洗合成氨设备 | |
| RU2203214C1 (ru) | Способ получения метанола | |
| WO2008010743A1 (fr) | Procédé de fabrication de méthanol | |
| RU2277528C1 (ru) | Способ производства диметилового эфира | |
| CN114409503A (zh) | 一种利用焦炉煤气制备bdo联产液氨的工艺 | |
| US4242317A (en) | Ammonia synthesis process | |
| RU2796561C1 (ru) | Способ получения аммиака | |
| CN113277924B (zh) | 一种用于丙烯制备的热交换系统 | |
| CN112707369B (zh) | 一种利用甲醇裂解高效制取一氧化碳和氢气的工艺及装置 | |
| RU2189968C1 (ru) | Способ получения метанола |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20151228 |