RU2404116C1

RU2404116C1 - Method of preparing natural gas to obtain methanol

Info

Publication number: RU2404116C1
Application number: RU2009124361/05A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Махлай (RU); Владимир Николаевич Махлай; Сергей Васильевич Афанасьев (RU); Сергей Васильевич Афанасьев; Андрей Вениаминович Кобылин (RU); Андрей Вениаминович Кобылин
Original assignee: Открытое акционерное общество "Тольяттиазот"
Priority date: 2009-06-25
Filing date: 2009-06-25
Publication date: 2010-11-20

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to chemistry and can be used in preparing gas during production of methanol. Gas at 5.0-7.0 MPa pressure is tapped from a main pipeline, throttled to 3.0-4.5 MPa, after which 15-25% gas is taped, throttled to 0.4-1.2 MPa and used as fuel, and the main gas stream at 3.0-4.5 MPa is fed into a heater for heating. The heated gas is desulphurated and undergoes catalytic conversion to obtain converted gas. Heat of the converted gas is recycled and said gas is compressed. Methanol synthesis is carried out with circulation of unreacted gas and recuperation of the heat of the latter. Condensed methanol is separated. Carbon dioxide is added to the gas before or after catalytic conversion.

EFFECT: invention enables use of gas in main pipelines with over 5 MPa pressure for methanol synthesis.

2 cl, 1 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к процессам подготовки природного газа в производстве метанола, применяемым на крупнотоннажных агрегатах, и может быть использовано в химической, нефтехимической, газовой и смежных отраслях промышленности.The invention relates to processes for the preparation of natural gas in the production of methanol, used in large-capacity units, and can be used in the chemical, petrochemical, gas and related industries.

Известен [RU №2117520, кл. B01D 53/00, С07С 27/26, С07С 29/92] способ переработки природного газа с получением метанола, включающий отбор природного газа под давлением, нагревание, обессеривание газа, каталитическую паровую конверсию с получением конвертированного газа, утилизацию тепла, компремирование газа, синтез метанола с циркуляцией непрореагировавшего газа, рекуперацию тепла последнего с дальнейшим охлаждением в аппарате воздушного охлаждения и в холодильнике оборотной воды, отделение сконденсированного метанола, причем исходный природный газ под давлением 30-45 атм делят на два потока в соотношении (75-85):(25-15), первый основной технологический поток направляют на нагревание в межтрубное пространство рекуперативного теплообменника высокого давления теплом циркуляционного газа с температурой 105-110°С, а второй поток после дросселирования и нагревания в метанольном нагревателе до температуры 50-60°С используют в качестве топливного газа.Known [RU No. 2117520, cl. B01D 53/00, С07С 27/26, С07С 29/92] a method of processing natural gas to produce methanol, which includes the extraction of natural gas under pressure, heating, gas desulfurization, catalytic steam conversion to produce converted gas, heat recovery, gas compression, synthesis methanol with circulation of unreacted gas, recovery of heat of the latter with further cooling in an air cooling apparatus and in a circulating water refrigerator, separation of condensed methanol, the source of natural gas under a pressure of 30-45 atm divided into two flows in the ratio (75-85) :( 25-15), the first main process stream is directed to heating the annular space of the high pressure recuperative heat exchanger with heat of circulating gas with a temperature of 105-110 ° C, and the second stream after throttling and heating in a methanol heater to a temperature of 50-60 ° C is used as fuel gas.

Практическая реализация данного изобретения затруднена из-за того, что давление природного газа в магистральных трубопроводах сегодня увеличено до 5,0-7,0 МПа, что существенно превышает давление газа, подаваемого в процесс риформинга агрегатов метанола. Это значит, что газ указанных параметров не может быть использован для прямой подачи на технологию без предварительного редуцирования, как это предусмотрено в известном техническом решении.The practical implementation of this invention is difficult due to the fact that the pressure of natural gas in the main pipelines today is increased to 5.0-7.0 MPa, which significantly exceeds the pressure of the gas supplied to the reforming process of methanol units. This means that the gas of the specified parameters cannot be used for direct supply to the technology without preliminary reduction, as provided for in the well-known technical solution.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки природного газа, описанный в [RU № 92124387, кл. B01D 53/00, С07С 27/26, С07С 29/92]. Он включает отбор природного газа под давлением, нагревание, обессеривание газа, каталитическую паровую конверсию с получением конвертированного газа, утилизацию тепла, компремирование газа, синтез метанола с циркуляцией непрореагировавшего газа, рекуперацию тепла последнего с дальнейшим охлаждением в аппарате воздушного охлаждения и в холодильнике оборотной воды, отделение сконденсированного метанола, причем исходный природный газ под давлением 30-45 атм нагревают до 50°С в трубном пространстве рекуперативного теплообменника высокого давления теплом циркуляционного газа с температурой 105-110°С и делят на два потока в соотношении (75-85):(25-15), первый из которых используется на технологию, а второй после дросселирования - на сжигание.The closest in technical essence is the method of processing natural gas described in [RU No. 92124387, cl. B01D 53/00, C07C 27/26, C07C 29/92]. It includes the extraction of natural gas under pressure, heating, gas desulfurization, catalytic steam conversion to produce converted gas, heat recovery, gas compression, methanol synthesis with unreacted gas circulation, heat recovery of the latter with further cooling in an air cooling apparatus and in a circulating water refrigerator, separation of condensed methanol, and the source of natural gas under a pressure of 30-45 atm is heated to 50 ° C in a tube space of the recuperative heat exchanger a temperature of the circulation gas pressure heat 105-110 ° C and divided into two streams in a ratio of (75-85) :( 25-15), the first of which is used for the technology, and the second after throttling - by incineration.

Для данного способа характерны те же недостатки, что и в ранее рассмотренном случае.This method has the same disadvantages as in the previously considered case.

Технической задачей предлагаемого изобретения является усовершенствование технологической схемы подготовки природного газа для процесса синтеза метанола, позволяющей использовать газ с магистральных трубопроводов давлением более 5,0 МПа и осуществлять пароуглекислотную конверсию.The technical task of the invention is to improve the technological scheme for the preparation of natural gas for the methanol synthesis process, which allows the use of gas from main pipelines with a pressure of more than 5.0 MPa and steam-carbon dioxide conversion.

Поставленная задача достигается тем, что природный газ из магистрального трубопровода дросселируют до давления 3,0-4,5 МПа, после чего отбирают 15-25% газа, дросселируют его до давления 0,4-1,2 МПа и используют данный газ в качестве топлива, а основной поток через подогреватель направляют на каталитическую конверсию.The task is achieved in that natural gas from the main pipeline is throttled to a pressure of 3.0-4.5 MPa, after which 15-25% of gas is taken, throttled to a pressure of 0.4-1.2 MPa and this gas is used as fuel, and the main stream through the heater is directed to catalytic conversion.

Сущностью предлагаемого изобретения является способ подготовки природного газа с получением метанола, включающий отбор газа под давлением из магистрального трубопровода, его нагревание в подогревателе, обессеривание, каталитическую конверсию с получением конвертированного газа, утилизацию тепла конвертированного газа, компремирование его, синтез метанола с циркуляцией непрореагировавшего газа и рекуперацией тепла последнего, отделение сконденсированного метанола, причем газ из магистрального трубопровода отбирают с давлением 5,0-7,0 МПа, дросселируют до давления 3,0-4,5 МПа, после чего отбирают 15-25% газа, дросселируют его до давления 0,4-1,2 МПа и используют данный газ в качестве топлива, а основной поток газа с давлением 3,0-4,5 МПа направляют в подогреватель для нагревания газа с вводом в газ перед каталитической конверсией либо после нее диоксида углерода.The essence of the invention is a method of preparing natural gas to produce methanol, which includes taking gas under pressure from the main pipeline, heating it in a heater, desulfurization, catalytic conversion to produce converted gas, utilizing the heat of the converted gas, compressing it, synthesizing methanol with the circulation of unreacted gas and heat recovery of the latter, the separation of condensed methanol, and gas from the main pipeline is taken with a pressure of 5.0- 7.0 MPa, throttle to a pressure of 3.0-4.5 MPa, after which 15-25% of gas is taken, throttle it to a pressure of 0.4-1.2 MPa and use this gas as fuel, and the main gas stream with a pressure of 3.0-4.5 MPa is sent to the heater to heat the gas with the introduction of carbon dioxide into the gas before or after the catalytic conversion.

Схема подготовки природного газа с получением метанола представлена на чертеже.The scheme for the preparation of natural gas to produce methanol is shown in the drawing.

Пример.Example.

Природный газ из магистрального газопровода 1 под давлением 5,0-7,0 МПа дросселируется через устройство 2 до давления 3,0-4,5 МПа и делится распределителем 3 на две части в соотношении (85-75):(15-25). Основной технологический поток направляется в подогреватель 5, проходит стадию сероочистки и гидрирования в аппарате 6 с преобразованием сернистых соединений в сероводород и последующим его поглощением в адсорбере 7.Natural gas from the main gas pipeline 1 at a pressure of 5.0-7.0 MPa is throttled through device 2 to a pressure of 3.0-4.5 MPa and is divided by a distributor 3 into two parts in the ratio (85-75) :( 15-25) . The main process stream is directed to the heater 5, passes the stage of desulfurization and hydrogenation in the apparatus 6 with the conversion of sulfur compounds to hydrogen sulfide and its subsequent absorption in the adsorber 7.

Технологической схемой предусмотрена возможность осуществления как паровой, так и пароуглекислотной конверсии. Последняя достигается с помощью компрессора диоксида углерода 8, подающего углекислый газ в газовый поток перед печью риформинга либо после нее. Это позволяет повысить производительность метанольного агрегата и снизить расходные нормы потребления природного газа.The technological scheme provides for the possibility of carrying out both steam and carbon dioxide conversion. The latter is achieved using a carbon dioxide compressor 8, which supplies carbon dioxide to the gas stream before or after the reforming furnace. This allows you to increase the performance of the methanol unit and reduce the consumption rates of natural gas consumption.

Конвертированный газ после реакционных труб печи риформинга 9 проходит стадию утилизации тепла 10 с целью снижения его температуры. Тепло конвертированного газа используется на производство пара, на подогрев питательной воды котлов, в отделении ректификации. Сухой конвертированный газ сжимается центробежным компрессором синтез-газа 11, нагревается в рекуперативном теплообменнике 12 до 234-250°С и поступает в реактор горизонтального типа 13, снабженный встроенным теплообменником 14 и двумя котлами утилизаторами (на схеме не показаны), предварительно смешиваясь перед входом в аппарат с потоком циркуляционного газа.The converted gas after the reaction tubes of the reforming furnace 9 passes the stage of heat recovery 10 in order to reduce its temperature. The heat of the converted gas is used to produce steam, to heat the boiler feed water, in the rectification unit. Dry converted gas is compressed by a centrifugal syngas compressor 11, heated in a recuperative heat exchanger 12 to 234-250 ° C and enters a horizontal reactor 13 equipped with an integrated heat exchanger 14 and two waste heat boilers (not shown in the diagram), pre-mixed before entering apparatus with a flow of circulating gas.

Процесс осуществляется при температуре 240-265°С и давлении 8,0-9,0 МПа.The process is carried out at a temperature of 240-265 ° C and a pressure of 8.0-9.0 MPa.

Полученный метанол конденсируется в сепараторе 17 в результате последовательного охлаждения циркуляционного газа в теплообменнике 12, аппарате воздушного охлаждения 15 и теплообменнике оборотной воды 16 и выводится из цикла синтеза, обеспечивая непрерывность работы системы, а циркуляционный газ после отделения из него метилового спирта возвращается в контур синтеза компрессором 11.The methanol obtained is condensed in the separator 17 as a result of sequential cooling of the circulating gas in the heat exchanger 12, the air cooling apparatus 15 and the recycled water heat exchanger 16 and is taken out of the synthesis cycle, ensuring the continuity of the system, and the circulating gas after separation of methyl alcohol from it is returned to the synthesis circuit by the compressor eleven.

Второй поток природного газа дросселируется с помощью устройства 4 до давления 0,4-1,2 МПа и используется в производстве тепла путем его сжигания.The second stream of natural gas is throttled using device 4 to a pressure of 0.4-1.2 MPa and is used in the production of heat by burning it.

Из описания и формулы изобретения видно, что по сравнению с известным техническим решением предлагаемая схема имеет ряд преимуществ, в ней предусмотрена возможность реализации как паровой, так и пароуглекислотной конверсии. Кроме того, она позволяет использовать газ с магистрального трубопровода с давлением выше 5 МПа, что не предусмотрено прототипом.From the description and claims, it can be seen that, in comparison with the known technical solution, the proposed scheme has several advantages, it provides for the possibility of realizing both steam and carbon dioxide conversion. In addition, it allows the use of gas from the main pipeline with a pressure above 5 MPa, which is not provided for by the prototype.

Claims

1. A method of preparing natural gas to produce methanol, including the selection of gas under pressure from the main pipeline, heating it in a heater, desulfurization, catalytic conversion to produce converted gas, utilizing the converted gas heat, compressing it, methanol synthesis with unreacted gas circulation and heat recovery the latter, condensed methanol separation, characterized in that the gas from the main pipeline is taken with a pressure of 5.0-7.0 MPa, throttled to a pressure I am 3.0-4.5 MPa, after which 15-25% of the gas is taken, throttled to a pressure of 0.4-1.2 MPa and this gas is used as fuel, and the main gas stream with a pressure of 3.0-4 , 5 MPa is sent to the heater to heat the gas.

2. The method according to claim 1, characterized in that carbon dioxide is introduced into the gas before or after the catalytic conversion.