RU2426717C2 - Способ и установка для получения метанола - Google Patents

Способ и установка для получения метанола Download PDF

Info

Publication number
RU2426717C2
RU2426717C2 RU2006132197/04A RU2006132197A RU2426717C2 RU 2426717 C2 RU2426717 C2 RU 2426717C2 RU 2006132197/04 A RU2006132197/04 A RU 2006132197/04A RU 2006132197 A RU2006132197 A RU 2006132197A RU 2426717 C2 RU2426717 C2 RU 2426717C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
section
methanol
primary conversion
gaseous phase
Prior art date
Application number
RU2006132197/04A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2006132197A (ru
Inventor
Эрманно ФИЛИППИ (CH)
Эрманно Филиппи
Original Assignee
Метанол Касале С.А.
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 Метанол Касале С.А. filed Critical Метанол Касале С.А.
Publication of RU2006132197A publication Critical patent/RU2006132197A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2426717C2 publication Critical patent/RU2426717C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • 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
    • C07C29/1516—Multisteps
    • C07C29/1518—Multisteps one step being the formation of initial mixture of carbon oxides and hydrogen for synthesis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10—Inorganic adsorbents
    • B01D2253/106—Silica or silicates
    • B01D2253/108—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/10—Nitrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2256/00—Main component in the product gas stream after treatment
    • B01D2256/16—Hydrogen
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/40—Further details for adsorption processes and devices
    • B01D2259/416—Further details for adsorption processes and devices involving cryogenic temperature treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B01D53/04—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with stationary adsorbents
    • B01D53/0407—Constructional details of adsorbing systems
    • B01D53/0446—Means for feeding or distributing gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00004—Scale aspects
    • B01J2219/00006—Large-scale industrial plants
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0233—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a steam reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/047—Composition of the impurity the impurity being carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/048—Composition of the impurity the impurity being an organic compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • 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

Abstract

Настоящее изобретение относится к способу синтеза метанола, при осуществлении которого природный газ и водяной пар подают в секцию первичной конверсии, в секции первичной конверсии в результате взаимодействия природного газа и водяного пара получают газообразную смесь, содержащую СО, CO2, H2 в стехиометрическом избытке и СН4, эту содержащую СО, CO2, H2 в стехиометрическом избытке и СН4 газообразную смесь подают в секцию синтеза метанола, в которой в результате протекающей в ней реакции получают метанол, и из секции синтеза метанола путем продувки отбирают содержащий СО, CO2, H2 и СH4 газовый поток, причем из отбираемого продувкой из секции синтеза метанола газового потока выделяют H2 с получением первой газообразной фазы, по существу состоящей из H2, и второй газообразной фазы, содержащей СО, CO2 и СН4 и по существу не содержащей H2, и рекуперируют вторую газообразную фазу, содержащую СО, CO2 и СН4 и по существу не содержащую H2, для ее использования в процессе конверсии в секции первичной конверсии, при этом до подачи природного газа в секцию первичной конверсии из природного газа предварительно удаляют азот, а также к установке для его осуществления. Предлагаемое изобретение позволяет получить целевой продукт с высокой производительностью при низких эксплуатационных расходах и капиталовложениях и небольшом потреблении энергии. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу получения метанола из содержащего диоксид углерода (СО2), моноксид углерода (СО) и водород (Н2) синтез-газа, получаемого конверсией природного газа. Настоящее изобретение относится, в частности, к способу синтеза метанола, при осуществлении которого природный газ и водяной пар подают в секцию первичной конверсии, в секции первичной конверсии в результате взаимодействия природного газа и водяного пара получают газообразную смесь, содержащую СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4, содержащую СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4 газообразную смесь подают в секцию синтеза метанола, в которой в результате протекающей в ней реакции получают метанол, и из секции синтеза метанола путем продувки отбирают содержащий СО, СО2, H2 и СН4 газовый поток.
Настоящее изобретение относится также к установке для получения метанола описанным выше способом, а также к способу модернизации существующей установки для получения метанола.
Известно, что в настоящее время постоянно возрастает потребность в более легком в осуществлении способе получения метанола, обладающем высокой производительностью при низких эксплуатационных расходах, низких капиталовложениях и низком потреблении энергии.
Уровень техники
Хорошо известно, что в настоящее время метанол получают в секции его синтеза из содержащей СО, СО2, Н2 газовой смеси (или синтез-газа), в свою очередь полученной, как указано выше, конверсией природного газа.
Природный газ можно подвергать конверсии различными путями, однако обычно упомянутую выше газовую смесь получают сравнительно простым и дешевым методом путем обработки природного газа водяным паром без использования чистого кислорода. Такие методы конверсии природного газа обычно называют первичной конверсией.
Несмотря на определенные преимущества, такие методы получения метанола обладают и определенными, серьезными недостатками, связанными с высоким содержанием водорода в полученной первичной конверсией природного газа газовой смеси, содержание Н2 в которой превышает стехиометрическое количество, необходимое для конверсии в метанол.
Избыточное содержание Н2 в полученной в результате первичной конверсии газовой смеси отрицательно влияет на работу секции синтеза метанола, поскольку оно требует увеличения размеров аппаратов и оборудования и соответственно увеличивает производственные затраты. Кроме того, упомянутый выше избыток Н2 в качестве инертного газа снижает интенсивность конверсии в метанол проходящей через реактор газовой смеси и, как следствие этого, снижает его производительность и увеличивает расходы на его обслуживание, а при сохранении производительности реактора требует увеличения его размеров. Последним, но не менее важным недостатком известных методов получения метанола является высокое потребление энергии.
Необходимо также отметить, что при получении метанола описанными выше методами отбираемый путем продувки из секции синтеза газовый поток со сверхстехиометрическим содержанием Н2 используют в качестве топлива в секции первичной конверсии, предварительно удаляя из него путем промывки содержащийся в нем метанол.
Такой метод, с одной стороны, позволяет по меньшей мере частично использовать энергию отбираемых из секции синтеза газов, однако, с другой стороны, приводит к необратимым потерям содержащегося в исходной газовой смеси конвертируемого в метанол углерода, который вместе с Н2, СО, СО2 и некоторым количеством СН4 выдувают из секции синтеза.
Очевидно, что производительность установки при получении метанола таким способом заметно снижается.
С учетом всех перечисленных выше недостатков получение метанола известными в настоящее время методами требует существенных капиталовложений и высокого потребления энергии и в конечном итоге отрицательно сказывается на стоимости полученного метанола.
В основу настоящего изобретения была положена задача разработать простой в осуществлении способ получения метанола, обладающий высокой производительностью при низких эксплуатационных расходах и капиталовложениях и небольшом потреблении энергии.
Краткое изложение сущности изобретения
Указанная выше задача решается с помощью предлагаемого в изобретении способа получения метанола указанного в начале описания типа, отличающегося тем, что из отбираемого продувкой из секции синтеза метанола газового потока выделяют Н2 с получением первой газообразной фазы, по существу состоящей из Н2, и второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, и рекуперируют вторую газообразную фазу, содержащую СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащую Н2, для ее использования в процессе конверсии в секции первичной конверсии.
При создании изобретения неожиданно было установлено, что выделение водорода из газового потока, отбираемого продувкой из секции синтеза, и получение газообразной фазы, обогащенной газообразными компонентами, содержащими углерод, в частности СО и СО2, и ее рекуперация для повторного использования в секции первичной конверсии, позволяет простым, недорогим в реализации и не требующим высоких капиталовложений путем при потреблении малого количества энергии существенно по сравнению с описанными выше известными методами увеличить количество получаемого метанола.
Необходимо отметить, что при получении метанола предлагаемым в изобретении способом углеродсодержащие газообразные компоненты отбираемого продувкой из секции синтеза газового потока, в частности СО, СО2 и СН4, являются по существу не конвертированными в секции первичной конверсии компонентами исходного природного газа, однако в отличие от известных методов получения метанола они не используются в качестве топлива, а рекуперируются для конверсии в метанол.
Преимущество, связанное с возвратом углеродсодержащих компонентов отбираемого продувкой из секции синтеза газового потока в секцию первичной конверсии, состоит в увеличении содержания углерода в потоке подаваемого в нее природного газа.
В секции первичной конверсии содержащийся в отбираемом продувкой из секции синтеза газовом потоке СН4 снова превращается в СО и CO2, из которых затем в результате конверсии синтезируют метанол. Содержащиеся в отбираемом продувкой из секции синтеза газовом потоке СО и СО2 также вступают в протекающие в секции первичной конверсии реакции конверсии и сдвига и увеличивают их выход.
Таким образом, при получении метанола предлагаемым в изобретении способом в полученной в результате первичной конверсии смеси синтез-газа содержится больше СО и СО2, чем при получении метанола известными способами, которые можно использовать для конверсии в метанол. Более высокое содержание СО и СО2 в подаваемом в секцию синтеза газе позволяет уменьшить стехиометрический избыток Н2 и соответственно увеличить производительность секции синтеза метанола.
При такой же увеличенной производительности предлагаемый в изобретении способ позволяет уменьшить размеры реактора, оборудования и других аппаратов в секции синтеза метанола и, как следствие этого, снизить капиталовложения, уменьшить эксплуатационные расходы и сократить потребление энергии.
Необходимо также отметить, что предлагаемый в изобретении способ не исключает возможности рекуперации энергии избыточного водорода, отбираемого продувкой из секции синтеза, поскольку отделенную от отбираемого продувкой из секции синтеза газового потока газообразную фазу с высоким содержанием Н2 вполне можно возвращать в секцию первичной конверсии и использовать в ней в качестве топлива точно так же, как и при осуществлении описанных выше известных способов.
При получении метанола предлагаемым в изобретении способом выделение Н2 из отбираемого продувкой из секции синтеза газового потока осуществляется путем его пропускания через полупроницаемый для газа материал.
В качестве такого полупроницаемого материала предпочтительно использовать мембраны или молекулярные сита.
К "мембранам" относятся обычные материалы, которые преимущественно проницаемы для водорода.
К "молекулярным ситам" относятся все обычные микропористые материалы, которые могут преимущественно абсорбировать из газовой смеси содержащиеся в ней СО, СО2 и СН4.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения для рекуперации второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, в целях ее использования для конверсии в секции первичной конверсии вторую газообразную фазу, содержащую СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащую Н2, смешивают с природным газом и полученную смесь подают в секцию первичной конверсии.
Согласно настоящему изобретению до подачи природного газа в секцию первичной конверсии из него предварительно удаляют азот.
Необходимость в такой предварительной обработке газа, подаваемого в секцию первичной конверсии, связана с высоким содержанием азота в природном газе. При такой предварительной обработке азот не попадает в секцию первичной конверсии, не разбавляет газообразные реагенты и не снижает степень их конверсии в метанол.
Для удаления азота из природного газа его пропускают через полупроницаемый для газа материал или через криогенный сепаратор.
В качестве полупроницаемого материала предпочтительно использовать мембраны или молекулярные сита.
В настоящем изобретении предлагается также установка для получения метанола, содержащая секцию первичной конверсии для получения газовой смеси, содержащей СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4, соединительные средства для подачи природного газа и водяного пара в секцию первичной конверсии, секцию синтеза метанола, соединительные средства для подачи содержащей СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4 газовой смеси в секцию синтеза метанола и систему для удаления путем продувки из секции синтеза метанола содержащего СО, СО2, Н2 и СН4 газового потока и отличающаяся наличием сепаратора для выделения Н2 из отбираемого путем продувки из секции синтеза метанола газового потока, соединительных средств для подачи отбираемого путем продувки из секции синтеза метанола содержащего СО, СО2, Н2 и СН4 газового потока в сепаратор для выделения Н2 с получением первой газообразной фазы, по существу состоящей из Н2, и второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, и устройства для рекуперации второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, для ее использования в процессе конверсии в секции первичной конверсии, причем установка, кроме того, включает сепаратор для выделения азота из природного газа до его подачи в секцию первичной конверсии.
В настоящем изобретении предлагается также способ модернизации существующей установки для получения метанола, содержащей секцию первичной конверсии для получения газовой смеси, содержащей СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4, соединительные средства для подачи природного газа и водяного пара в секцию первичной конверсии, секцию синтеза метанола, соединительные средства для подачи содержащей СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4 газовой смеси в секцию синтеза метанола и систему для удаления путем продувки из секции синтеза метанола содержащего СО, СО2, Н2 и СН4 газового потока, заключающийся в том, что на установке предусматривают сепаратор для выделения Н2 из отбираемого путем продувки из секции синтеза метанола газового потока, секцию синтеза метанола соединяют соединительными средствами с сепаратором для выделения H2 из отбираемого путем продувки из секции синтеза метанола содержащего СО, СО2, Н2 и СН4 газового потока и получения в результате первой газообразной фазы, по существу состоящей из Н2, и второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, и предусматривают устройство для рекуперации второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и CH4 и по существу не содержащей Н2, для ее использования в процессе конверсии в секции первичной конверсии.
Другие отличительные особенности и преимущества настоящего изобретения более подробно рассмотрены ниже на примере одного из вариантов его осуществления, который лишь иллюстрирует изобретение и не ограничивает его объем, со ссылкой на прилагаемый к описанию чертеж.
Краткое описание чертежа
На прилагаемом к описанию чертеже показана блок-схема, иллюстрирующая предлагаемый в изобретении способ получения метанола.
Подробное описание изобретения
На показанной на прилагаемом к описанию чертеже блок-схеме представлены отдельные стадии предлагаемого в изобретении способа получения метанола из содержащей Н2, СО и/или СО2 газовой смеси (синтез-газа), полученной в свою очередь из природного газа в результате его первичной конверсии. В подробно описанном ниже процессе исходным материалом, являющимся источником природного газа, является собственно природный газ.
Обозначенный на прилагаемом к описанию чертеже позицией 1 сепаратор предназначен для выделения азота из природного газа, позицией 2 обозначена секция первичной конверсии природного газа, позицией 3 обозначена секция синтеза метанола, а позицией 4 обозначен сепаратор, предназначенный для выделения водорода из газового потока, отбираемого продувкой из секции синтеза метанола.
Позицией 5 на чертеже обозначен трубопровод, по которому содержащий определенное количество азота природный газ подают в сепаратор 1. Сепаратор 1 содержит по меньшей мере одну мембрану или молекулярное сито либо хорошо известное соответствующее устройство для криогенной сепарации, предназначенное для выделения азота из природного газа. На выходе из сепаратора 1 получают два газовых потока, один из которых (отбираемый из сепаратора по трубопроводу 6) по существу состоит из азота, а второй (отбираемый из сепаратора по трубопроводу 7) представляет собой "очищенный" природный газ или, иными словами, природный газ, по существу не содержащий азота.
В предпочтительном варианте очищенный природный газ, отбираемый из сепаратора 1 по трубопроводу 7, смешивают с отбираемым из сепаратора 4 (по трубопроводу 11) потоком газа, содержащим СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащим Н2, о чем более подробно сказано ниже. Полученную газовую смесь по трубопроводу 12 подают в секцию 2 первичной конверсии. В секции 2 первичной конверсии подаваемую в нее по трубопроводу 12 газовую смесь обычным способом подвергают конверсии с водяным паром, подаваемым в секцию 2 первичной конверсии по трубопроводу 13. Таким путем получают газовую смесь или синтез-газ, содержащий СО, СО2, Н2 (в стехиометрическом избытке) и СН4.
Позицией 8 на чертеже обозначен трубопровод, по которому полученный в секции 2 первичной конверсии синтез-газ подают в секцию 3 синтеза метанола. В секции 3 синтеза метанола расположен реактор, в котором в результате соответствующей реакции обычным путем из синтез-газа получают метанол.
Выше уже отмечалось, что в полученном в секции первичной конверсии синтез-газе содержание Н2 намного превышает стехиометрическое и что в газе, отбираемом продувкой из секции 3 синтеза метанола, помимо Н2 содержатся также СО, СО2 и СН4. Такой газ отбирают из секции синтеза метанола по трубопроводу, обозначенному на чертеже позицией 9.
При получении метанола предлагаемым в изобретении способом отбираемый из секции синтеза метанола газ по трубопроводу 9 подают в сепаратор 4 водорода, в котором из всего газового потока выделяют содержащийся в нем Н2. Для сепарации водорода можно использовать обычный, хорошо известный полупроницаемый для газа материал, в частности мембрану или молекулярное сито.
Отбираемый из сепаратора 4 водорода по трубопроводу 10 газ по существу состоит из Н2, а отбираемый по трубопроводу 11 газ по существу состоит из СО, СО2 и СН4 и практически вообще не содержит Н2.
Отбираемый из сепаратора водорода по трубопроводу 10 Н2 можно выпускать в атмосферу или использовать в качестве источника энергии, например топлива, в секции 2 первичной конверсии.
При получении метанола предлагаемым в изобретении способом отбираемый из сепаратора по трубопроводу 11 газ возвращают обратно в секцию 2 первичной конверсии, рекуперируя тем самым СО, СО2 и СН4, содержащиеся в газе, отбираемом продувкой по трубопроводу 9 из секции 3 синтеза метанола.
В показанном на чертеже варианте отбираемый из сепаратора 4 водорода по трубопроводу 11 газ смешивают с протекающим по трубопроводу 7 природным газом и полученную смесь подают в секцию 2 первичной конверсии.
Предлагаемый в изобретении способ обладает следующими основными преимуществами:
- возможность рекуперации СО и СО2, содержащихся в отбираемом продувкой по трубопроводу 9 из секции синтеза метанола газе, и их конверсии в метанол в секции синтеза 3 метанола после их отбора из сепаратора водорода по трубопроводу 11. Подобная возможность позволяет увеличить содержание СО и СО2 в реакторе синтеза с сопутствующими снижением стехиометрического избытка H2 и увеличением количества получаемого метанола,
- возможность рекуперации CH4, который содержится в газе, отбираемом продувкой из секции синтеза метанола по трубопроводу 9, и его конверсии в СО и СО2 в секции 2 первичной конверсии,
- возможность снижения потребления энергии за счет использования отбираемого из сепаратора водорода по трубопроводу 10 газа, по существу состоящего из H2, в качестве топлива в секции 2 первичной конверсии.
Получать метанол предлагаемым в изобретении способом можно и на новых предлагаемых в изобретении установках и на уже существующих установках после их соответствующей модернизации.
В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения, проиллюстрированным, в частности, на прилагаемом к описанию чертеже, установка для получения метанола содержит секцию 2 первичной конверсии для получения газовой смеси, содержащей СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4, соединительные средства, например, обычные трубопроводы (позиции 7, 13), для подачи природного газа и водяного пара в секцию 2 первичной конверсии, секцию 3 синтеза метанола, соединительные средства, например обычный трубопровод (позиция 8), для подачи газовой смеси, содержащей СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4, в секцию 3 синтеза метанола, систему (например, обычный, не показанный на схеме регулирующий клапан) для удаления путем продувки из секции синтеза метанола содержащего СО, СО2, Н2 и СH4 газового потока, сепаратор 4 для выделения Н2 из отбираемого путем продувки из секции синтеза метанола газового потока, соединительные средства, например обычный трубопровод (позиция 9), для подачи отбираемого путем продувки из секции синтеза метанола содержащего СО, СО2, Н2 и СН4 газового потока в сепаратор 4 для выделения Н2 и получения первой газообразной фазы, по существу состоящей из Н2, и второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, устройство для рекуперации (позиции 11, 12) второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, и ее возврата в секцию 2 первичной конверсии.
Устройство (11, 12) для рекуперации второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, и ее возврата обратно в секцию 2 первичной конверсии, предпочтительно состоит из соединительных средств, например обычного трубопровода (позиция 11), для смешения второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, с природным газом (подаваемым по трубопроводу 7) и соединительных средств, например обычного трубопровода (позиция 12), для подачи полученной смеси газов в секцию 2 первичной конверсии.
Предлагаемая в изобретении установка для получения метанола способом, проиллюстрированным на прилагаемом к описанию чертеже, имеет сепаратор 1, предназначенный для выделения азота (N2) из природного газа до его подачи в секцию 2 первичной конверсии.
Вышеописанную установку для получения метанола можно создать на базе существующей установки для получения метанола с секцией 2 первичной конверсии и секцией 3 синтеза метанола путем соответствующей модернизации, в процессе которой на установке предусматривают сепаратор 4 для выделения Н2 из отбираемого продувкой из секции синтеза 3 метанола газового потока, содержащего СО, СО2, Н2 и СH4, секцию синтеза метанола соединительными средствами, например обычным трубопроводом (позиция 9), соединяют с сепаратором 4 для выделения Н2 из отбираемого продувкой из секции синтеза метанола газового потока с получением первой газообразной фазы, по существу состоящей из водорода, и второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и CH4 и по существу не содержащей Н2, и предусматривают устройство для рекуперации (трубопроводы 11, 12) второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, и ее возврата обратно в секцию 2 первичной конверсии.
В предпочтительном варианте стадия, на которой предусматривают устройство для рекуперации (позиции 11, 12) второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, и ее возврата обратно в секцию (2) первичной конверсии, заключается в том, что предусматривают соединительные средства, например обычный трубопровод (позиция 11), для смешения второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и по существу не содержащей Н2, с природным газом (подаваемым по трубопроводу 7), а также предусматривают соединительные средства, например обычный трубопровод (позиция 12), для подачи полученной газовой смеси в секцию (2) первичной конверсии.
Пример
В приведенном ниже примере производительность предлагаемой в изобретении установки для получения метанола сравнивали с производительностью обычной установки, на которой в отличие от предлагаемой в изобретении установки газы, отбираемые продувкой из секции синтеза метанола, использовали в качестве топлива в секции первичной конверсии без их предварительной обработки в сепараторе водорода.
Условия, при которых на той и на другой установке проводили конверсию природного газа и синтез метанола, указаны в приведенной ниже таблице, в которой приведены также полученные результаты.
  Обычная установка Установка, предлагаемая в настоящем изобретении
Количество природного газа, подаваемого в секцию первичной конверсии 4600 кмолей/ч 4600 кмолей/ч, включая СН4, подаваемый из секции синтеза метанола
Степень первичной конверсии 100% 100%
Количество газовой смеси, подаваемого в секцию синтеза метанола 17592 кмоля/ч 18129 кмолей/ч
Стехиометрическое отношение (Н2-СO2/СО+СO2) 11,36 10,9
Производительность 2757 миллионов тонн в день 2836 миллионов тонн в день
Из приведенных в таблице данных следует, что предлагаемая в изобретении установка для получения метанола отличается от известной установки меньшим стехиометрическим отношением водорода в реакторе синтеза и более высокой производительностью. Так, в частности, производительность предлагаемой в изобретении установки на 3% выше производительности известной установки.
Очевидно, что в описанные выше варианты осуществления изобретения, в котором предлагаются способ и установка для получения метанола, можно вносить различные изменения и усовершенствования, не выходя при этом за объем изобретения, определяемый его формулой.

Claims (8)

1. Способ синтеза метанола, при осуществлении которого природный газ и водяной пар подают в секцию первичной конверсии, в секции первичной конверсии в результате взаимодействия природного газа и водяного пара получают газообразную смесь, содержащую СО, CO2, H2 в стехиометрическом избытке и CH4, эту содержащую СО, CO2, H2 в стехиометрическом избытке и СН4 газообразную смесь подают в секцию синтеза метанола, в которой в результате протекающей в ней реакции получают метанол, и из секции синтеза метанола путем продувки отбирают содержащий СО, CO2, H2 и СН4 газовый поток, причем из отбираемого продувкой из секции синтеза метанола газового потока выделяют Н2 с получением первой газообразной фазы, по существу, состоящей из H2, и второй газообразной фазы, содержащей СО, CO2 и CH4 и, по существу, не содержащей H2, и рекуперируют вторую газообразную фазу, содержащую СО, CO2 и СН4 и, по существу, не содержащую H2, для ее использования в процессе конверсии в секции первичной конверсии, отличающийся тем, что до подачи природного газа в секцию первичной конверсии из природного газа предварительно удаляют азот.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что для рекуперации второй газообразной фазы, содержащей СО, CO2 и СН4 и, по существу, не содержащей H2, для ее использования в процессе конверсии в секции первичной конверсии вторую газообразную фазу, содержащую СО, CO2 и СН4 и, по существу, не содержащую H2, смешивают с природным газом и полученную смесь подают в секцию первичной конверсии.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что для выделения H2 из газового потока, отбираемого продувкой из секции синтеза метанола, газовый поток пропускают через полупроницаемый для газа материал.
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что в качестве полупроницаемого для газа материала используют мембраны или молекулярные сита.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для удаления азота из природного газа его пропускают через полупроницаемый для газа материал или через криогенный сепаратор.
6. Способ по п.5, отличающийся тем, что в качестве полупроницаемого для газа материала используют мембраны или молекулярные сита.
7. Установка для получения метанола, содержащая секцию первичной конверсии для получения газовой смеси, содержащей СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4, соединительные средства для подачи природного газа и водяного пара в секцию первичной конверсии, секцию синтеза метанола, соединительные средства для подачи содержащей СО, СО2, Н2 в стехиометрическом избытке и СН4 газовой смеси в секцию синтеза метанола и систему для удаления путем продувки из секции синтеза метанола содержащего СО, СО2, Н2 и СН4 газового потока, сепаратор для выделения H2 из отбираемого путем продувки из секции синтеза метанола газового потока, соединительные средства для подачи отбираемого путем продувки из секции синтеза метанола содержащего СО, СO2, Н2 и CH4 газового потока в сепаратор для выделения Н2 с получением первой газообразной фазы, по существу, состоящей из Н2, и второй газообразной фазы, содержащей СО, СO2 и CH4 и, по существу, не содержащей Н2, и устройство для рекуперации второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СН4 и, по существу, не содержащей Н2, для ее использования в процессе конверсии в секции первичной конверсии, отличающийся тем, что она имеет сепаратор для выделения азота (N2) из природного газа до его подачи в секцию первичной конверсии.
8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что устройство для рекуперации второй газообразной фазы, содержащей СО, CO2 и СН4 и, по существу, не содержащей H2, для ее использования в процессе конверсии в секции первичной конверсии состоит из соединительных средств для смешения второй газообразной фазы, содержащей СО, СО2 и СH4 и, по существу, не содержащей Н2, с природным газом и соединительных средств для подачи полученной газовой смеси в секцию первичной конверсии.
RU2006132197/04A 2005-09-08 2006-09-07 Способ и установка для получения метанола RU2426717C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05019593A EP1762555B1 (en) 2005-09-08 2005-09-08 Process for methanol production and related plant
EP05019593.2 2005-09-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006132197A RU2006132197A (ru) 2008-03-20
RU2426717C2 true RU2426717C2 (ru) 2011-08-20

Family

ID=35686485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006132197/04A RU2426717C2 (ru) 2005-09-08 2006-09-07 Способ и установка для получения метанола

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP1762555B1 (ru)
CN (1) CN1927793B (ru)
AT (1) ATE432252T1 (ru)
DE (1) DE602005014638D1 (ru)
DK (1) DK1762555T3 (ru)
RU (1) RU2426717C2 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2782754C1 (ru) * 2019-05-28 2022-11-02 Гэсконтек Гмбх Способ и установка синтеза метанола

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2228358A1 (en) * 2009-03-13 2010-09-15 Methanol Casale S.A. Recovery of CO2 in a process for synthesis of methanol
PT108960A (pt) 2015-11-16 2017-05-16 Inst Superior Técnico Processo de conversão de dióxido de carbono e metano em metanol usando como catalisadores compostos intermetálicos ou derivados óxidos contendo cobre e elementos do bloco f

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0849245A1 (en) * 1996-12-20 1998-06-24 Kvaerner Process Technology Limited Process and plant for the production of methanol
US7183328B2 (en) * 2003-12-17 2007-02-27 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Methanol manufacture using pressure swing reforming

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2795925C2 (ru) * 2018-09-04 2023-05-15 Басф Се Способ получения метанола из синтез-газа с нулевым выбросом диоксида углерода
RU2800952C2 (ru) * 2019-04-18 2023-08-01 Гэсконтек Гмбх Способ и установка синтеза метанола
RU2782754C1 (ru) * 2019-05-28 2022-11-02 Гэсконтек Гмбх Способ и установка синтеза метанола

Also Published As

Publication number Publication date
EP1762555B1 (en) 2009-05-27
EP1762555A1 (en) 2007-03-14
RU2006132197A (ru) 2008-03-20
ATE432252T1 (de) 2009-06-15
DK1762555T3 (da) 2009-09-14
CN1927793B (zh) 2011-09-07
DE602005014638D1 (de) 2009-07-09
CN1927793A (zh) 2007-03-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2010249859B2 (en) Processes for the recovery of high purity hydrogen and high purity carbon dioxide
US7731923B2 (en) Method for simultaneously producing hydrogen and carbon monoxide
US10302357B2 (en) Process and apparatus for the production of CO and CO2
RU2597920C2 (ru) Способ производства аммиака
US20050107480A1 (en) Installation and method for producing and disaggregating synthesis gases from natural gas
RU2006143195A (ru) Способ синтеза метанола
RU2648331C2 (ru) Способ получения синтетических жидких углеводородов из природного газа
AU678062B2 (en) Argon removal in a process for ethylene oxide production
RU2426717C2 (ru) Способ и установка для получения метанола
JPH0733253B2 (ja) アンモニア及びメタノールの併産方法
US6669922B1 (en) Installation for the production of pure hydrogen from a gas containing helium
US20220233994A1 (en) Process and apparatus for the separation of two gaseous streams each containing carbon monoxide, hydrogen and at least one acid gas
US11154810B2 (en) Method for revamping a CO2 removal section for purification of a hydrogen-containing gas
KR20070030889A (ko) 메탄올 공급원료의 부분 산화에 의한 아세트산 합성을 위한신가스의 제조방법
CN113891850A (zh) 用于分离一氧化碳、氢气和至少一种酸性气体的混合物的方法和装置
RU2802882C2 (ru) Способ и устройство для получения синтез-газа с возвратом диоксида углерода
US20220135402A1 (en) Method and device for producing synthesis gas with carbon dioxide return
SU1111983A1 (ru) Способ совместного производства аммиака и метанола
Hernandez et al. Process and apparatus for the production of CO and CO 2
EA041222B1 (ru) Система и способ для получения синтез-газа
JPH08117544A (ja) 合成ガスの精製分離方法
GB2099846A (en) Process for the preparation of synthesis gas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200908