RU2568113C1 - Method of producing methanol and apparatus therefor - Google Patents
Method of producing methanol and apparatus therefor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2568113C1 RU2568113C1 RU2015104040/04A RU2015104040A RU2568113C1 RU 2568113 C1 RU2568113 C1 RU 2568113C1 RU 2015104040/04 A RU2015104040/04 A RU 2015104040/04A RU 2015104040 A RU2015104040 A RU 2015104040A RU 2568113 C1 RU2568113 C1 RU 2568113C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- reaction
- zone
- refrigerant
- hydrocarbon
- gas
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области органической химии, а именно к технологии получения метанола прямым окислением углеводородсодержащего газа - природного, попутного, газа нефтеперерабатывающих производств, и может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтедобывающей и газодобывающей промышленности.The invention relates to the field of organic chemistry, and in particular to a technology for the production of methanol by direct oxidation of hydrocarbon-containing gas - natural, associated gas, oil refining industries, and can be used in the chemical, petrochemical, oil and gas industries.
Ресурсы углеводородсодержащих газов, являющихся экологически чистым топливом и ценным химическим сырьем, велики, однако транспортирование сырья в газообразном состоянии и прямое использование таких газов в виде газообразных энергоносителей во многих случаях, в частности для транспортных средств, неэкономично. Более технологичным является использование жидких углеводородных продуктов, в частности метанола, в качестве универсального топлива и исходного продукта многих химических производств. Кроме того, нефтедобывающие и газодобывающие предприятия сами нуждаются в больших объемах метанола для использования в качестве средства, препятствующего образованию гидратов в газовых средах при добыче и транспортировке углеводородных газов.The resources of hydrocarbon-containing gases, which are environmentally friendly fuel and valuable chemical raw materials, are large, however, transportation of raw materials in a gaseous state and the direct use of such gases in the form of gaseous energy carriers in many cases, in particular for vehicles, is uneconomical. More technologically advanced is the use of liquid hydrocarbon products, in particular methanol, as a universal fuel and the initial product of many chemical industries. In addition, oil and gas producers themselves need large volumes of methanol to be used as a means of preventing the formation of hydrates in gaseous media during the extraction and transportation of hydrocarbon gases.
Известны различные способы производства метанола из углеводородсодержащих газов.Various methods are known for producing methanol from hydrocarbon-containing gases.
В промышленности широко применяются паровая и парокислородная конверсия метана в синтез-газ (смесь СО и Н2) с его последующим каталитическим превращением в метанол, но эти процессы требуют сложного технологического оборудования, предъявляют высокие требования к чистоте исходного газа, требуют больших затрат энергии на получение синтез-газа и его очистку, содержат большое число промежуточных стадий процесса, что делает нерентабельным малые и средние производства мощностью менее 2000 т/день.The industry widely uses steam and steam-oxygen conversion of methane to synthesis gas (a mixture of CO and H 2 ) with its subsequent catalytic conversion to methanol, but these processes require sophisticated technological equipment, have high requirements for the purity of the source gas, and require large energy expenditures for obtaining synthesis gas and its purification, contain a large number of intermediate stages of the process, which makes it unprofitable for small and medium-sized production with a capacity of less than 2000 tons / day.
В настоящее время большой интерес вызывает прямое, без получения синтез-газа, газофазное окисление метана в метанол при высоких давлениях. Процесс проводят при давлениях до 10 МПа и начальных температурах 300-500°С в трубчатых реакторах при относительно низких начальных концентрациях кислорода с последующим охлаждением газожидкостной смеси и отделением жидких продуктов, из которых ректификацией выделяют метанол.Currently, direct interest, without obtaining synthesis gas, gas-phase oxidation of methane to methanol at high pressures is of great interest. The process is carried out at pressures up to 10 MPa and initial temperatures of 300-500 ° C in tubular reactors at relatively low initial oxygen concentrations, followed by cooling of the gas-liquid mixture and separation of liquid products, from which methanol is isolated by rectification.
Известен ряд способов получения метанола на основе прямого окисления метана.A number of known methods for producing methanol based on the direct oxidation of methane.
Известен способ получения метанола из содержащего метан природного газа (US, 4618732, В1), включающий перемешивание природного газа с воздухом или кислородом, подачу этих газов в реактор с инертной поверхностью и их взаимодействие при повышенных давлениях 1-10 МПа, повышенных температурах 300-400°С, при начальной концентрации кислорода 2-20% в смеси и времени реакции 2-1000 с при отсутствии в реакционной зоне каких-либо дополнительных материалов, заметно влияющих на селективность реакции или выход продуктов, с последующим выделением метанола из реакционных газов и направлением непрореагировавшего метана в аналогичный процесс или рециркуляцией его в реактор.A known method of producing methanol from methane-containing natural gas (US, 4618732, B1), comprising mixing natural gas with air or oxygen, supplying these gases to an inert surface reactor and their interaction at elevated pressures of 1-10 MPa, elevated temperatures of 300-400 ° C, with an initial oxygen concentration of 2-20% in the mixture and a reaction time of 2-1000 s in the absence of any additional materials in the reaction zone that significantly affect the selectivity of the reaction or the yield of products, followed by the release of methanol from the reaction nnyh gases and the direction of unreacted methane in the same process or recycle it to the reactor.
Недостатком известного способа является необходимость использования инертных материалов или покрытий для изготовления реактора, которые, как правило, имеют низкие конструкционные и эксплутационные характеристики и плохо сочетаются с другими конструкционными материалами реактора, что приводит к его удорожанию. При этом большая продолжительность реакции требует больших размеров оборудования, что также заметно увеличивает его стоимость. Кроме того, при заявленных высоких концентрациях кислорода и отсутствии мер по отводу тепла реакции разогрев реакционной смеси может достигать нескольких сотен градусов, что неизбежно приведет к резкому снижению выхода метанола и обильному образованию сажи.The disadvantage of this method is the need to use inert materials or coatings for the manufacture of the reactor, which, as a rule, have low structural and operational characteristics and are poorly combined with other structural materials of the reactor, which leads to its cost increase. Moreover, a long reaction time requires large equipment sizes, which also significantly increases its cost. In addition, with the declared high oxygen concentrations and the absence of measures to remove the heat of reaction, heating the reaction mixture can reach several hundred degrees, which will inevitably lead to a sharp decrease in methanol yield and abundant soot formation.
Известен способ производства метанола (RU, 2200731, C1; WO 03031380), включающий раздельную подачу сжатого и нагретого углеводородсодержащего газа и сжатого кислородсодержащего газа в смесительные зоны последовательно расположенных реакторов, последующее газофазное окисление углеводородсодержащего газа в последовательно расположенных реакционных зонах реакторов при начальной температуре до 500°С, давлении до 10 МПа и содержании кислорода не более 6 об.%, охлаждение реакционной смеси «через стенку» перед каждой последующей реакционной зоной, окончательное охлаждение реакционной смеси перед сепарацией после последней реакционной зоны последнего реактора, сепарацию охлажденной реакционной газожидкостной смеси на отходящий газ и жидкие продукты, ректификацию жидких продуктов с выделением метанола, подачу отходящих газов в исходный углеводородсодержащий газ или на сжигание, в котором реакцию проводят при постоянной температуре с регулируемым съемом тепла путем охлаждения реакционной смеси водяным конденсатом через стенку с получением пара. При этом снижение температуры реакции достигается за счет использования сложной и дорогостоящей конструкции реактора, совмещенного с котлом-утилизатором и подключенного к контуру пара высокого давления. Кроме того, при такой конструкции реактора большое влияние на процесс оказывают процессы на поверхности реактора, которые даже при относительно инертном материале поверхности (кварц) приводят к образованию значительного количества побочных продуктов реакции - оксидов углерода и воды, что заметно снижает выход целевого продукта.A known method for the production of methanol (RU, 2200731, C1; WO 03031380), comprising separately supplying compressed and heated hydrocarbon-containing gas and compressed oxygen-containing gas to the mixing zones of successive reactors, subsequent gas-phase oxidation of the hydrocarbon-containing gas in successive reaction zones of reactors at an initial temperature of up to 500 ° С, pressure up to 10 MPa and oxygen content not more than 6 vol.%, Cooling the reaction mixture “through the wall” in front of each subsequent reaction zone, windows cooling the reaction mixture before separation after the last reaction zone of the last reactor, separating the cooled reaction gas-liquid mixture into exhaust gas and liquid products, rectifying liquid products with the release of methanol, supplying exhaust gases to the original hydrocarbon-containing gas or to combustion, in which the reaction is carried out at a constant temperature with controlled heat removal by cooling the reaction mixture with water condensate through the wall to produce steam. In this case, a decrease in the reaction temperature is achieved through the use of a complex and expensive reactor design combined with a waste heat boiler and connected to a high pressure steam circuit. In addition, with this design of the reactor, processes on the surface of the reactor have a great influence on the process, which even with relatively inert surface material (quartz) lead to the formation of a significant amount of reaction by-products - carbon oxides and water, which significantly reduces the yield of the target product.
Наиболее близким техническим решением (прототип) является способ производства метанола, включающий раздельную подачу последовательно сжатого и нагретого углеводородсодержащего газа и сжатого кислородсодержащего газа в смесительную зону реактора, последующее газофазное окисление углеводородсодержащего газа при начальной температуре до 500°С, давлении до 10 МПа и содержании кислорода не более 8 об.% в реакционных зонах до пяти последовательно расположенных реакторов, с дополнительной подачей кислородсодержащего газа в последующие смесительные зоны каждого реактора, охлаждение реакционной смеси на 70-150°С перед каждой последующей ступенью окисления и ее закаливание в последней реакционной зоне за счет снижения температуры реакционной смеси не менее чем на 200°С за время, составляющее менее 0,1 времени ее пребывания в реакционной зоне, выделение метанола из охлажденной реакционной газожидкостной смеси, подачу отходящих газов в исходный углеродсодержащий газ или на сжигание, подачу отходящих жидких кислородсодержащих продуктов после отделения метанола в первую смесительную зону реактора (RU, 2162460, С1).The closest technical solution (prototype) is a method for the production of methanol, including the separate supply of sequentially compressed and heated hydrocarbon-containing gas and compressed oxygen-containing gas to the mixing zone of the reactor, subsequent gas-phase oxidation of the hydrocarbon-containing gas at an initial temperature of up to 500 ° C, pressure up to 10 MPa and oxygen content no more than 8 vol.% in the reaction zones of up to five reactors in series, with an additional supply of oxygen-containing gas to the subsequent mixtures specific zones of each reactor, cooling the reaction mixture by 70-150 ° С before each subsequent oxidation step and hardening in the last reaction zone by lowering the temperature of the reaction mixture by at least 200 ° С for a time of less than 0.1 of its residence time in the reaction zone, the separation of methanol from the cooled reaction gas-liquid mixture, the supply of exhaust gases to the source carbon-containing gas or for combustion, the supply of waste liquid oxygen-containing products after separation of methanol into the first mixer hydrochloric zone of the reactor (RU, 2162460, C1).
Этот способ производства метанола выгодно отличается от других возможностью получения более высокой степени конверсии метана за проход за счет использования нескольких последовательно расположенных реакторов, более высокой селективностью образования метанола и возможностью избежать сажеобразования за счет охлаждения реакционной смеси перед каждой последующей ступенью окисления.This method of methanol production compares favorably with others in the possibility of obtaining a higher degree of methane conversion per pass through the use of several reactors in series, a higher selectivity for methanol formation and the ability to avoid soot formation by cooling the reaction mixture before each subsequent oxidation step.
Недостатком известного способа является сложная конструкция реактора, включающая теплообменник газ-газ для съема большого количества тепла перед каждой последующей ступенью окисления, что делает весь процесс дорогим и металлоемким. Большая тепловая инерция теплообменного оборудования делает процесс трудно управляемым. Кроме того, сильное отрицательное влияние на процесс оказывают побочные каталитические реакции, протекающие на стенках реактора и приводящие к снижению выхода целевого продукта - метанола, а также к дополнительному нагреву стенок реактора.The disadvantage of this method is the complex design of the reactor, including a gas-gas heat exchanger to remove a large amount of heat before each subsequent oxidation stage, which makes the whole process expensive and metal-intensive. The large thermal inertia of the heat exchange equipment makes the process difficult to control. In addition, adverse catalytic reactions occurring on the walls of the reactor and leading to a decrease in the yield of the target product, methanol, as well as to additional heating of the walls of the reactor, have a strong negative effect on the process.
Во всех вышеописанных способах из-за высокого теплового эффекта реакции реакционная смесь либо разогревается до температур выше 600°С, что приводит к интенсивному образованию сажи и снижению выхода целевого продукта в результате его термического разложения в самом реакторе, либо разогрев ограничивают путем серьезного усложнения конструкции реактора за счет включения промежуточных теплообменников.In all the above methods, due to the high thermal effect of the reaction, the reaction mixture is either heated to temperatures above 600 ° C, which leads to intense soot formation and a decrease in the yield of the target product due to its thermal decomposition in the reactor itself, or heating is limited by seriously complicating the design of the reactor due to the inclusion of intermediate heat exchangers.
Хотя использование встроенных теплообменников (RU, 2200731, С1) позволяет проводить реакцию с регулируемым съемом тепла и даже при постоянной температуре, усложнение конструкции реактора, а также использование встроенных теплообменников, имеющих высокую теплоинерционность, затрудняют оперативное управление процессом производства метанола.Although the use of built-in heat exchangers (RU, 2200731, C1) allows a reaction with controlled heat removal and even at a constant temperature, the complexity of the reactor design, as well as the use of built-in heat exchangers with high heat inertia, make it difficult to control the methanol production process.
Как было установлено авторами в ходе исследований, проведение газофазного окисления при постоянной температуре ниже 480°С, как предлагается в некоторых вышеописанных способах, или при ограничении температуры разогрева реакционной смеси не выше 480°С значительно увеличивает время протекания реакции и, соответственно, приводит либо к существенному снижению производительности способов получения метанола, либо к необходимости увеличения размеров реактора.As was established by the authors in the course of research, gas-phase oxidation at a constant temperature below 480 ° C, as proposed in some of the above methods, or by limiting the temperature of the reaction mixture to not higher than 480 ° C, significantly increases the reaction time and, accordingly, leads to either a significant decrease in the productivity of methods for producing methanol, or the need to increase the size of the reactor.
При этом возникает угроза неполной конверсии кислородсодержащего газа в реакторе, что может приводить к образованию на выходе взрывоопасной смеси, содержащей кислород.In this case, there is a threat of incomplete conversion of an oxygen-containing gas in the reactor, which can lead to the formation of an explosive mixture containing oxygen at the outlet.
Как было установлено в ходе исследований, оптимальная температура процесса составляет 520-570°С.As was established during the research, the optimal process temperature is 520-570 ° C.
Было также установлено, что значительное снижение выхода метанола происходит из-за интенсивного каталитического окисления исходного углеводородсодержащего газа, а также уже образовавшегося метанола и других продуктов на стенке реактора с образованием продуктов глубокого окисления - воды и диоксида углерода.It was also found that a significant decrease in methanol yield occurs due to the intense catalytic oxidation of the initial hydrocarbon-containing gas, as well as the already formed methanol and other products on the reactor wall with the formation of deep oxidation products - water and carbon dioxide.
При этом при высоких температурах реакции указанный каталитический эффект проявляется не только на поверхности стенки, выполненной, например, из нержавеющей стали, но и на стенках, выполненных из относительно инертных материалов, которые иногда предлагают использовать в качестве покрытия внутренних стенок реактора, например кварца (US, 4618732, В1).At the same time, at high reaction temperatures, the indicated catalytic effect is manifested not only on the wall surface made, for example, of stainless steel, but also on walls made of relatively inert materials, which are sometimes proposed to be used as a coating of the inner walls of a reactor, for example, quartz (US , 4618732, B1).
Интенсивное протекание на стенках каталитической реакции глубокого окисления, имеющей значительно больший тепловой эффект, чем в газофазной реакции образования метанола, а также более интенсивное протекание газофазной реакции в пристеночном слое, содержащем активные частицы, диффундирующие с поверхности стенок, приводит к дополнительному нагреву поверхности реактора и его коррозии, что ужесточает требования к выбору материала и, соответственно, приводит к удорожанию реактора.The intense occurrence of the deep oxidation catalytic reaction on the walls, which has a significantly greater thermal effect than in the gas-phase reaction of methanol formation, as well as the more intense gas-phase reaction in the wall layer containing active particles diffusing from the wall surface, leads to additional heating of the reactor surface and its corrosion, which tightens the requirements for the choice of material and, accordingly, leads to a rise in the cost of the reactor.
Поэтому при производстве метанола для обеспечения высокого выхода метанола требуется не только проведение реакции газофазного окисления в оптимальном температурном интервале, но и минимизация интенсивности реакции на поверхности стенок реактора и в пристеночном слое.Therefore, in the production of methanol, to ensure a high methanol yield, not only the gas-phase oxidation reaction in the optimal temperature range is required, but also the minimization of the reaction intensity on the surface of the walls of the reactor and in the wall layer.
Целью создания изобретения являлось обеспечение высокого выхода метанола, упрощение конструкции и снижение металлоемкости реактора с возможностью получения целевых продуктов заданного состава.The aim of the invention was to provide a high yield of methanol, simplifying the design and reducing the metal consumption of the reactor with the possibility of obtaining the target products of a given composition.
При создании изобретения была поставлена техническая задача поддержания температуры реакционной смеси в желаемом диапазоне температур при желаемом соотношении углеводородсодержащего газа и окислителя в реакционной смеси, а также снижения концентрации коррозионно-активных веществ у внутренней поверхности стенок реактора, снижения температуры стенок реактора и напряжений материала реактора путем ограничения подвода тепла к реакционной смеси при протекании процессов ее окисления и минимизации интенсивности реакции на поверхности стенок реактора и в пристеночном слое за счет исключения контакта горячей реакционной смеси с внутренней поверхностью стенок реактора.When creating the invention, the technical task was set to maintain the temperature of the reaction mixture in the desired temperature range at the desired ratio of hydrocarbon-containing gas and oxidizing agent in the reaction mixture, as well as to reduce the concentration of corrosive substances on the inner surface of the walls of the reactor, to reduce the temperature of the walls of the reactor and the stresses of the reactor material by limiting heat supply to the reaction mixture during its oxidation processes and minimization of the reaction intensity on the surface tenok reactor and in the boundary layer due to exclusion of contact of the hot reaction mixture with the inner surface of the reactor walls.
Ожидаемым техническим результатом являлось снижение коррозии внутренней поверхности стенок реактора, повышение безопасности и возможности управления процессом, исключение образования побочных продуктов и повышение выхода целевого продукта.The expected technical result was the reduction of corrosion of the inner surface of the walls of the reactor, improving safety and process control capabilities, eliminating the formation of by-products and increasing the yield of the target product.
Поставленная задача была решена созданием способа производства метанола, в котором осуществляют последовательно: перемешивание раздельно подаваемых исходных реагентов: последовательно сжатого и нагретого углеводородсодержащего газа и сжатого кислородсодержащего газа, газофазное окисление углеводородсодержащего газа при повышенной температуре и давлении до 10 МПа и последующее охлаждение реакционной смеси в сформированных соответственно смесительной, реакционной зоне и зоне охлаждения, а затем охлаждают полученную смесь, содержащую метанол, отделяют метанол, а отходящие газы направляют в исходный углеводородсодержащий газ или на утилизацию, отличающегося тем, что зону охлаждения реакционной смеси формируют путем непрерывной подачи хладагента в направлении перемещения потока реакционной смеси после выхода реакционной смеси из смесительной зоны с образованием потока хладагента, вмещающего, по меньшей мере, часть реакционной зоны, при этом в указанной части реакционной зоны внутри потока хладагента поддерживают температуру реакционной смеси в диапазоне от 520 до 600°С.The problem was solved by creating a methanol production method in which the following is carried out sequentially: mixing separately supplied starting reagents: sequentially compressed and heated hydrocarbon-containing gas and compressed oxygen-containing gas, gas-phase oxidation of a hydrocarbon-containing gas at elevated temperature and pressure up to 10 MPa, and subsequent cooling of the reaction mixture in the formed respectively the mixing, reaction zone and cooling zone, and then cool the resulting mixture, containing methanol, methanol is separated off, and the off-gas is sent to the original hydrocarbon-containing gas or for disposal, characterized in that the cooling zone of the reaction mixture is formed by continuously supplying refrigerant in the direction of movement of the reaction mixture after the reaction mixture leaves the mixing zone to form a refrigerant stream containing at least part of the reaction zone, while in the specified part of the reaction zone inside the refrigerant stream, the temperature of the reaction mixture is maintained in the range of 520 d 600 ° C.
При этом согласно изобретению целесообразно поддерживать температуру реакционной смеси внутри потока хладагента, предпочтительно, в интервале 520-570°С.Moreover, according to the invention, it is advisable to maintain the temperature of the reaction mixture inside the refrigerant stream, preferably in the range of 520-570 ° C.
Кроме того, согласно изобретению целесообразно реакционную смесь подвергать неоднократно последовательному перемешиванию с раздельно подаваемым сжатым кислородсодержащим газом, газофазному окислению и охлаждению в сформированных последовательно неоднократно смесительных, реакционных зонах и зонах охлаждения, при этом исходный сжатый и нагретый углеводородсодержащий газ подавать в первую из смесительных зон, а кислородсодержащий газ подавать в каждую из смесительных зон.In addition, according to the invention, it is advisable to subject the reaction mixture repeatedly to sequential mixing with separately supplied compressed oxygen-containing gas, to gas-phase oxidation and cooling in repeatedly mixed, reaction and cooling zones, while the initial compressed and heated hydrocarbon-containing gas is fed to the first of the mixing zones, and oxygen-containing gas is fed into each of the mixing zones.
Кроме того, согласно изобретению целесообразно зону охлаждения формировать путем неоднократной подачи хладагента.In addition, according to the invention, it is advisable to form a cooling zone by repeatedly supplying refrigerant.
При этом согласно изобретению в качестве хладагента используют хладагент, выбранный из группы, состоящей из: части исходного холодного углеводородсодержащего газа; охлажденного отходящего углеводородсодержащего газа; водного раствора побочных органических продуктов, образующихся после выделения метанола; парогазовой смеси водного раствора побочных органических продуктов с исходным углеводородсодержащим газом или с охлажденным отходящим углеводородсодержащим газом.Moreover, according to the invention, a refrigerant selected from the group consisting of: a portion of the initial cold hydrocarbon-containing gas is used as a refrigerant; chilled hydrocarbon-containing off-gas; an aqueous solution of organic by-products formed after the separation of methanol; a gas-vapor mixture of an aqueous solution of organic by-products with an initial hydrocarbon-containing gas or with a cooled hydrocarbon-containing exhaust gas.
При этом согласно изобретению целесообразно температуру реакционной смеси в реакционной зоне обеспечивать путем регулирования параметров потока хладагента.Moreover, according to the invention, it is advisable to provide the temperature of the reaction mixture in the reaction zone by controlling the parameters of the refrigerant flow.
Поставленная задача была также решена созданием установки для производства метанола из углеводородсодержащего газа, включающей:The task was also solved by creating a plant for the production of methanol from hydrocarbon-containing gas, including:
- по меньшей мере, один реактор, имеющий корпус, в котором размещен, по меньшей мере, один реакционный модуль, в котором сформированы последовательно:- at least one reactor having a housing in which at least one reaction module is placed, in which are formed in series:
- смесительная зона, приспособленная для перемешивания подаваемых в модуль исходных продуктов и формирования потока реакционной смеси;- a mixing zone adapted for mixing the feed products fed to the module and forming a reaction mixture stream;
- реакционная зона для размещения потока реакционной смеси, подвергаемой газофазному окислению,- a reaction zone for accommodating a stream of a reaction mixture subjected to gas phase oxidation,
- зона охлаждения, приспособленная для размещения, по меньшей мере, части потока реакционной смеси внутри потока хладагента в направлении движения потока реакционной смеси и выполненная с возможностью изменения расхода хладагента для обеспечения температуры реакционной смеси не выше 600°С и содержащая устройства для измерения температуры в реакционной зоне в области до зоны охлаждения и температуры в части реакционной зоны, размещенной внутри потока хладагента;- a cooling zone adapted to accommodate at least part of the flow of the reaction mixture within the flow of the refrigerant in the direction of movement of the flow of the reaction mixture and configured to change the flow rate of the refrigerant to ensure the temperature of the reaction mixture is not higher than 600 ° C and containing devices for measuring the temperature in the reaction a zone in the region to the cooling zone and the temperature in the part of the reaction zone located inside the refrigerant stream;
- систему подготовки исходного углеводородсодержащего газа, обеспечивающую возможность его последовательного сжатия до 1,0-10,0 МПа и нагрева до 300-500°С, и подачи его в смесительную зону реакционного модуля;- a system for preparing the initial hydrocarbon-containing gas, providing the possibility of its sequential compression to 1.0-10.0 MPa and heating to 300-500 ° C, and feeding it into the mixing zone of the reaction module;
- систему подготовки кислородсодержащего газа, обеспечивающую возможность его сжатия до 1,0-10,0 МПа, и подачи его в смесительную зону реакционного модуля;- a system for the preparation of oxygen-containing gas, providing the possibility of its compression up to 1.0-10.0 MPa, and its supply to the mixing zone of the reaction module;
- систему подачи хладагента в зону охлаждения, содержащую устройство, обеспечивающее подачу хладагента непрерывным потоком с формированием внутри потока пространства, образующего, по меньшей мере, часть реакционной зоны, и выполненное с возможностью регулирования параметров потока хладагента;- a system for supplying refrigerant to the cooling zone, comprising a device for supplying the refrigerant in a continuous stream with the formation of a space inside the stream, forming at least part of the reaction zone, and configured to control the parameters of the refrigerant stream;
- систему трубопроводов и устройств, обеспечивающих охлаждение продуктов реакции и их разделение на компоненты, подлежащие отделению или утилизации.- a system of pipelines and devices providing cooling of reaction products and their separation into components to be separated or disposed of.
При этом согласно изобретению желательно, чтобы система подачи хладагента в зону охлаждения содержала несколько устройств, обеспечивающих подачу хладагента непрерывным потоком с формированием внутри потока пространства, образующего реакционную зону или, по меньшей мере, часть реакционной зоны, и выполненных с возможностью регулирования параметров потока хладагента.Moreover, according to the invention, it is desirable that the refrigerant supply system to the cooling zone contains several devices for supplying the refrigerant in a continuous stream with the formation of a space inside the stream forming the reaction zone or at least part of the reaction zone, and configured to control the parameters of the refrigerant flow.
Кроме того, согласно изобретению система подачи хладагента в зону охлаждения может быть снабжена устройством, обеспечивающим формирование потока хладагента, имеющего конфигурацию полого цилиндра.In addition, according to the invention, the system for supplying refrigerant to the cooling zone can be equipped with a device for generating a flow of refrigerant having the configuration of a hollow cylinder.
При этом согласно изобретению целесообразно, чтобы реактор содержал несколько размещенных в корпусе последовательно один за другим реакционных модулей.Moreover, according to the invention, it is advisable that the reactor contains several reaction modules arranged sequentially in the vessel one after the other.
При этом согласно изобретению целесообразно, чтобы установка была приспособлена для использования в качестве хладагента части исходного холодного углеводородсодержащего газа или охлажденного отходящего углеводородсодержащего газа или водного раствора побочных органических продуктов, образующихся после выделения метанола или парогазовой смеси водного раствора побочных органических продуктов с исходным углеводородсодержащим газом или парогазовой смеси водного раствора побочных органических продуктов с охлажденным отходящим углеводородсодержащим газом.Moreover, according to the invention, it is advisable that the installation is adapted to use as a refrigerant a portion of the original cold hydrocarbon-containing gas or a cooled off-gas hydrocarbon-containing gas or aqueous solution of organic by-products formed after the methanol or vapor-gas mixture is extracted from an aqueous solution of organic by-products with the original hydrocarbon-containing gas or gas-vapor mixtures of an aqueous solution of organic by-products with chilled offgas evodorodsoderzhaschim gas.
В дальнейшем изобретение поясняется описанием примеров осуществления одного из вариантов способа производства метанола согласно изобретению с помощью установки согласно изобретению, схема которого приведена на прилагаемом чертеже Фиг. 1.The invention will be further explained by the description of exemplary embodiments of a method for the production of methanol according to the invention using a plant according to the invention, the scheme of which is shown in the attached drawing. one.
Однако приведенные примеры и схема установки не являются исчерпывающими, не ограничивают вариантов осуществления изобретения и не выходит за рамки формулы изобретения.However, the examples and the installation diagram are not exhaustive, do not limit the embodiments of the invention, and are not beyond the scope of the claims.
Способ производства метанола согласно изобретению может быть осуществлен в установке согласно изобретению, например, показанной на Фиг. 1, содержащей реактор 1, в котором последовательно один за другим размещены два реакционных модуля 2-1 и 2-2, в каждом из которых выполнены смесительные зоны 3-1 и 3-2, зоны 4-1 и 4-2 охлаждения реакционной смеси и реакционные зоны 5-1 и 5-2 соответственно,The method for producing methanol according to the invention can be carried out in a plant according to the invention, for example, shown in FIG. 1, comprising a reactor 1, in which two reaction modules 2-1 and 2-2 are sequentially placed one after another, in each of which mixing zones 3-1 and 3-2, cooling zones 4-1 and 4-2 of the reaction mixture are made and reaction zones 5-1 and 5-2, respectively,
Смесительная зона 3-1 приспособлена для приема и перемешивания подаваемых в реакционный модуль 2-1 исходных продуктов: последовательно сжатого и нагретого углеводородсодержащего газа и исходного сжатого кислородсодержащего газа.The mixing zone 3-1 is adapted to receive and mix the starting products supplied to the reaction module 2-1: a sequentially compressed and heated hydrocarbon-containing gas and an initial compressed oxygen-containing gas.
Смесительная зона 3-2 приспособлена для приема и перемешивания подаваемых в реакционный модуль 2-2 продуктов реакции из реакционного модуля 2-1 и дополнительно подаваемого в реакционный модуль 2-2 сжатого кислородсодержащего газа.The mixing zone 3-2 is adapted to receive and mix the reaction products supplied to the reaction module 2-2 from the reaction module 2-1 and additionally compressed oxygen-containing gas supplied to the reaction module 2-2.
При этом сжатие, нагрев и подача углеводородсодержащего газа могут быть выполнены в системе, содержащей, например, трубопроводы 6 подачи газа от источника газа, компрессор 7 для сжатия газа, коллектор 8 распределения газа, теплообменник 9, в котором для нагрева используют тепло выходящих из реактора 1 продуктов окисления, и трубопровод 10 для подачи нагретого углеводородсодержащего газа в реактор 1.In this case, the compression, heating and supply of hydrocarbon-containing gas can be performed in a system containing, for example, pipelines 6 for supplying gas from a gas source, a compressor 7 for compressing gas, a gas distribution manifold 8, a heat exchanger 9, in which heat leaving the reactor is used for heating 1 oxidation products, and a pipeline 10 for supplying a heated hydrocarbon-containing gas to the reactor 1.
Сжатие и подача кислородсодержащего газа могут быть осуществлены с помощью системы, содержащей компрессор 11 и трубопроводы 12-1 и 12-2.Compression and supply of oxygen-containing gas can be carried out using a system containing a compressor 11 and pipelines 12-1 and 12-2.
При этом согласно изобретению смесительные зоны 3-1 и 3-2 приспособлены также для формирования на выходе из каждой смесительной зоны потока реакционной смеси, имеющего в направлении зоны охлаждения желаемое размещение в реакционном модуле.Moreover, according to the invention, the mixing zones 3-1 and 3-2 are also adapted to form at the outlet of each mixing zone a flow of the reaction mixture having the desired arrangement in the reaction module in the direction of the cooling zone.
Зоны 4-1 и 4-2 охлаждения реакционной смеси приспособлены для подачи хладагента во внутреннюю полость модуля, например, с помощью системы подачи хладагента в зоны 4-1 и 4-2 охлаждения, выполненной с возможностью регулирования параметров потока хладагента, например объема и скорости подачи хладагента, и конфигурации потока.The cooling zones 4-1 and 4-2 of the reaction mixture are adapted to supply refrigerant to the internal cavity of the module, for example, using a refrigerant supply system to the cooling zones 4-1 and 4-2, configured to control refrigerant flow parameters, for example, volume and speed refrigerant supply and flow configurations.
При этом согласно изобретению с помощью устройств 13-1, 13-2 и 13-3 подачи хладагента может быть обеспечено формирование потока хладагента в виде полого цилиндра, имеющего в области размещения реакционной зоны 5-1 и 5-2 вокруг потока реакционной смеси слой хладагента, достаточный для обеспечения температуры реакционной смеси в реакционной зоне не выше 600°С.Moreover, according to the invention, using the devices 13-1, 13-2 and 13-3 of the refrigerant supply, the formation of a refrigerant stream in the form of a hollow cylinder having a layer of refrigerant in the area of the reaction zone 5-1 and 5-2 around the reaction mixture can be ensured sufficient to ensure the temperature of the reaction mixture in the reaction zone is not higher than 600 ° C.
При этом согласно изобретению подачу хладагента осуществляют по направлению движения потока реакционной смеси с формированием потока хладагента, имеющего внутри потока пространство для размещения в нем потока реакционной смеси полностью по всей длине потока или его части. Это может быть обеспечено, например, с помощью соответствующего выполнения устройств 13-1, 13-2 и 13-3 подачи хладагента, например устройств коллекторного типа, имеющих щелевидные выходные отверстия, размещенные вблизи внутренней поверхности корпуса реактора 1 или в плоскости поперечного сечения корпуса на входах в зоны 4-1 и 4-2 охлаждения. При этом устройства 13-1, 13-2 и 13-3 подачи хладагента могут быть выполнены с возможностью регулирования толщины и протяженности слоя хладагента вокруг потока реакционной смеси, например, с помощью изменения угла наклона и проходного сечения щелей.Moreover, according to the invention, the supply of refrigerant is carried out in the direction of flow of the reaction mixture with the formation of a refrigerant stream having a space inside the stream to accommodate the flow of the reaction mixture in it completely along the entire length of the stream or part thereof. This can be achieved, for example, by the appropriate implementation of devices 13-1, 13-2 and 13-3 of the refrigerant supply, for example, collector-type devices having slit-like outlet openings located near the inner surface of the reactor vessel 1 or in the plane of the cross section of the vessel on entrances to zones 4-1 and 4-2 of cooling. The devices 13-1, 13-2 and 13-3 of the refrigerant supply can be made with the possibility of regulating the thickness and length of the refrigerant layer around the flow of the reaction mixture, for example, by changing the angle of inclination and the passage section of the slits.
Кроме того, устройства 13-1 и 13-2 подачи хладагента могут быть выполнены обеспечивающими формирование потока хладагента, вмещающего поток реакционной смеси и при этом имеющего различную по длине потока толщину слоя хладагента, например, устройства 13-1 и 13-2 подачи хладагента могут быть выполнены многоярусными и многоуровневыми, размещенными при этом, например, в различных поперечных сечениях реакционных модулей 2-1 и 2-2.In addition, the refrigerant supply devices 13-1 and 13-2 can be configured to provide a refrigerant stream accommodating the reaction mixture stream and at the same time having a different refrigerant layer thickness, for example, refrigerant supply devices 13-1 and 13-2 be made multi-tiered and multi-level, placed at the same time, for example, in various cross sections of the reaction modules 2-1 and 2-2.
В качестве хладагента согласно изобретению могут быть использованы холодный исходный углеводородсодержащий газ или охлажденный отходящий углеводородсодержащий газ или водный раствор побочных органических продуктов, образующихся после выделения метанола, или его парогазовая смесь с исходным углеводородсодержащим или охлажденным отходящим углеводородсодержащим газом, доставка которых к устройствам 13-1, 13-2 и 13-3 подачи хладагента в зоны 4-1 и 4-2 охлаждения может быть осуществлена по трубопроводам.As a refrigerant according to the invention, a cold hydrocarbon-containing feed gas or a cooled hydrocarbon-containing exhaust gas or an aqueous solution of organic by-products formed after methanol evolution, or a gas-vapor mixture with a hydrocarbon-containing or cooled hydrocarbon-containing exhaust gas, which can be delivered to devices 13-1, can be used, 13-2 and 13-3 of the refrigerant supply to the cooling zones 4-1 and 4-2 can be carried out through pipelines.
Кроме того, реакционные зоны 5-1 и 5-2 снабжены устройствами 14-1,14-2 и 14-3 измерения температуры внутри зон и на границах с зонами охлаждения 4-1 и 4-2.In addition, the reaction zones 5-1 and 5-2 are equipped with devices 14-1,14-2 and 14-3 temperature measurement inside the zones and at the borders with the cooling zones 4-1 and 4-2.
Устройство для производства метанола согласно изобретению может также содержать, по меньшей мере, еще один теплообменник 15 для доохлаждения продуктов, выходящих из теплообменника 9, и соединенные системой трубопроводов другие устройства, обеспечивающие охлаждение и разделение полученных продуктов на компоненты, подлежащие отделению или утилизации. Например, с помощью сепаратора 16 - разделение газообразных и жидких продуктов, с помощью колонны 17 - отделение метанола, собираемого в емкости 18, от водного раствора побочных органических продуктов. Кроме того, газообразные продукты с помощью компрессора 19 и водный раствор из емкости 20 сбора с помощью насоса 21 могут быть поданы в смеситель 22 и затем использованы в качестве хладагента в зонах охлаждения 4-1 и 4-2.The methanol production device according to the invention may also contain at least one more heat exchanger 15 for cooling the products leaving the heat exchanger 9 and other devices connected by a piping system to provide cooling and separation of the products into components to be separated or recycled. For example, using a separator 16 - the separation of gaseous and liquid products, using a column 17 - the separation of methanol collected in the tank 18, from an aqueous solution of organic by-products. In addition, the gaseous products using the compressor 19 and the aqueous solution from the collection tank 20 using the pump 21 can be fed into the mixer 22 and then used as refrigerant in the cooling zones 4-1 and 4-2.
Далее в Таблице представлены примеры 1 и 2 получения метанола способом согласно изобретению в установках согласно изобретению и, для сравнения, пример 3 производства метанола согласно способу производства метанола, описанному выше в качестве аналога, характеризующего уровень техники настоящего изобретения (RU, 2162460, С1) и основные параметры этих процессов.The following Table presents examples 1 and 2 of methanol production by the method according to the invention in plants according to the invention and, for comparison, example 3 of methanol production according to the methanol production method described above as an analogue characterizing the prior art of the present invention (RU, 2162460, C1) and main parameters of these processes.
При этом в примерах 1 и 2 способ получения метанола был осуществлен в установках согласно изобретению с использованием одного реактора 1, включающего два цилиндрических реакторных модуля 2-1 и 2-2, в которых последовательно были сформированы соответственно: смесительные зоны 3-1 и 3-2, зоны 4-1 и 4-2 охлаждения и реакционные зоны 5-1 и 5-2. При этом в реакторном модуле 2-1:Moreover, in examples 1 and 2, the method for producing methanol was carried out in plants according to the invention using one reactor 1, including two cylindrical reactor modules 2-1 and 2-2, in which the mixing zones 3-1 and 3- were respectively formed in series: 2, cooling zones 4-1 and 4-2 and reaction zones 5-1 and 5-2. Moreover, in the reactor module 2-1:
- смесительная зона 3-1 была выполнена в виде многопоточного смесителя типа «труба в трубе» и за счет интенсивной турбулизации поступающих потоков исходных газообразных продуктов было обеспечено быстрое их перемешивание с образованием потока однородной реакционной смеси,- mixing zone 3-1 was made in the form of a multi-threaded pipe-in-pipe mixer and due to intensive turbulization of the incoming flows of the source gaseous products, their rapid mixing was ensured with the formation of a stream of a homogeneous reaction mixture,
- в реакционной зоне 5-1 около 2/3 потока реакционной смеси по его длине было размещено до входа в зону 4-1 охлаждения, а остальная 1/3 потока реакционной смеси была размещена внутри зоны 4-1 охлаждения,- in the reaction zone 5-1, about 2/3 of the flow of the reaction mixture along its length was placed before entering the cooling zone 4-1, and the remaining 1/3 of the flow of the reaction mixture was placed inside the cooling zone 4-1,
- формирование зоны 4-1 охлаждения осуществляли подачей потока хладагента через многопоточное устройство, размещенное по окружности корпуса реакторного модуля 2-1, формирующее поток хладагента в виде цилиндрического слоя.- the formation of the cooling zone 4-1 was carried out by supplying a flow of refrigerant through a multi-threaded device located around the circumference of the reactor module 2-1, forming a flow of refrigerant in the form of a cylindrical layer.
При этом в реакторном модуле 2-2:Moreover, in the reactor module 2-2:
- смесительная зона 3-2 была выполнена аналогично смесительной зоне 3-1 в модуле 2-1,- mixing zone 3-2 was performed similarly to mixing zone 3-1 in module 2-1,
- зона 4-2 охлаждения была сформирована подачей хладагента через два многопоточных устройства, аналогичных многопоточному устройству, установленному в зоне 4-1 охлаждения реакторного модуля 2-1. При этом указанные многопоточные устройства подачи хладагента были размещены на расстоянии 1/3 и 2/3 длины реакторного модуля 2-2 от смесительной зоны 3-2.- cooling zone 4-2 was formed by supplying refrigerant through two multi-threaded devices similar to a multi-threaded device installed in the cooling zone 4-1 of the reactor module 2-1. Moreover, these multi-threaded refrigerant supply devices were placed at a distance of 1/3 and 2/3 of the length of the reactor module 2-2 from the mixing zone 3-2.
Отличие способов получения метанола по примерам 1 и 2 заключалось в виде используемого хладагента:The difference in the methods for producing methanol in examples 1 and 2 was in the form of the used refrigerant:
- в примере 1 использовали парогазовую смесь водного раствора побочных органических продуктов, образующихся после выделения метанола в колонне 18, и указанную парогазовую смесь из емкости 20 подавали в зоны 4-1 и 4-2 охлаждения потоком исходного холодного углеводородсодержащего газа;- in example 1, a gas-vapor mixture of an aqueous solution of organic by-products formed after methanol was separated off in column 18 was used, and said gas-vapor mixture from tank 20 was supplied to cooling zones 4-1 and 4-2 by a stream of the original cold hydrocarbon-containing gas;
- в примере 2 аналогичную парогазовую смесь из емкости 20 подавали в зоны 4-1 и 4-2 охлаждения потоком охлажденного отходящего углеводородсодержащего газа.- in example 2, a similar vapor-gas mixture from the tank 20 was fed into the cooling zones 4-1 and 4-2 by a stream of cooled off-gas hydrocarbon-containing gas.
При этом в примере 2 исполнение установки согласно изобретению представляло собой схему рециркуляции.Moreover, in example 2, the execution of the installation according to the invention was a recirculation scheme.
В примерах 1 и 2 углеводородсодержащий газ по трубопроводам 6 от источника газа подавали компрессором 7 в коллектор 8, например, представляющий собой трубную обвязку для распределения газа. Основной поток углеводородсодержащего газа подавали в теплообменник 9 для нагрева газов, отходящих из реактора 1. Вспомогательный поток углеводородсодержащего газа из коллектора 8 подавали в смеситель 22 для формирования потока хладагента.In examples 1 and 2, hydrocarbon-containing gas was piped 6 from a gas source through a compressor 7 to a manifold 8, for example, a piping for gas distribution. The main hydrocarbon-containing gas stream was supplied to the heat exchanger 9 to heat the gases leaving the reactor 1. An auxiliary hydrocarbon-containing gas stream from the manifold 8 was supplied to the mixer 22 to form a refrigerant stream.
По трубопроводу 10 указанный основной поток - нагретый углеводородсодержащий газ поступал в реакторный модуль 1. В реакторные модули 2-1 и 2-2 также подавали сжатый кислородсодержащий газ из компрессора 11 по трубопроводам 12-1 и 12-2. В смесительной зоне 3-1 нагретый углеводородсодержащий газ перемешивали со сжатым кислородсодержащим газом.Pipeline 10 indicated the main stream — heated hydrocarbon-containing gas — into the reactor module 1. Compressed oxygen-containing gas was also supplied to the reactor modules 2-1 and 2-2 from compressor 11 through pipelines 12-1 and 12-2. In the mixing zone 3-1, the heated hydrocarbon-containing gas was mixed with compressed oxygen-containing gas.
В реакционной зоне 5-1 происходило окисление части углеводородсодержащего газа кислородом, что вызывало разогрев смеси, но при этом температуру в зоне окисления поддерживали в требуемом диапазоне за счет охлаждения реакционной смеси потоком хладагента, подаваемым через устройство 13-1 в зону 4-1 охлаждения. Расход хладагента регулировали с помощью устройства 14-1.In the reaction zone 5-1, part of the hydrocarbon-containing gas was oxidized with oxygen, which caused the mixture to heat up, but the temperature in the oxidation zone was maintained in the required range by cooling the reaction mixture with a coolant stream supplied through the device 13-1 to the cooling zone 4-1. The flow rate of the refrigerant was controlled using device 14-1.
Процессы, протекающие в смесительных, реакционных зонах и зонах охлаждения, описаны выше.The processes taking place in the mixing, reaction and cooling zones are described above.
Смесь продуктов процесса окисления и исходных газов из реактора 1 подавали в теплообменник 9, где происходил нагрев исходного потока углеводородсодержащего газа. Окончательное охлаждение потока при необходимости осуществляют в теплообменник 15. Из теплообменника 15 поток подавали в сепаратор 16, в котором отделяли жидкие продукты, в том числе побочные органические продукты.A mixture of oxidation process products and feed gases from reactor 1 was fed to a heat exchanger 9, where the feed stream of a hydrocarbon-containing gas was heated. The final cooling of the stream, if necessary, is carried out in the heat exchanger 15. From the heat exchanger 15, the stream was fed to a separator 16, in which liquid products, including organic by-products, were separated.
Во всех примерах 1-3 исходный углеводородсодержащий газ представлял собой смесь следующего состава, % по объему: метан - 98, углекислый газ - 1 и азот - 1.In all examples 1-3, the initial hydrocarbon-containing gas was a mixture of the following composition,% by volume: methane - 98, carbon dioxide - 1 and nitrogen - 1.
Температуры исходных углеводородсодержащего и кислородсодержащего газов на входе в установку для производства метанола составляли около 20°С.The temperatures of the initial hydrocarbon-containing and oxygen-containing gases at the inlet to the methanol production unit were about 20 ° C.
Однако в примере 1 весь отходящий газ из сепаратора 16 направляли на утилизацию, а в примере 2 отходящие из сепаратора 16 газы подавали на утилизацию частично. При этом частично дожатые компрессором 19 газы подавали в смеситель 22 для формирования потока хладагента.However, in Example 1, all exhaust gas from the separator 16 was sent for disposal, and in Example 2, the exhaust gases from the separator 16 were partially supplied for disposal. In this case, the gases partially compressed by the compressor 19 were supplied to the mixer 22 to form a refrigerant stream.
Затем и в примере 1, и в примере 2 жидкие продукты из сепаратора 16 подавали в ректификационную колонну 17 для выделения из смеси целевого продукта - метанола, который затем отводили в сборник емкости 18 метанола. Водный раствор побочных органических продуктов собирали в емкости 20 сбора и затем насосом 21 подавали в смеситель 22 для формирования потока хладагента.Then, in both Example 1 and Example 2, liquid products from the separator 16 were fed to a distillation column 17 to isolate the target product methanol from the mixture, which was then discharged to the collector of the methanol tank 18. An aqueous solution of organic by-products was collected in a collection vessel 20 and then pumped 21 to a mixer 22 to form a refrigerant stream.
Из представленных в таблице данных видно, что в способах производства метанола согласно изобретению, представленных в примерах 1 и 2, по сравнению с известным способом производства метанола по примеру 3 (RU 2162460, С1), рабочее давление в реакторе ниже и составляет 7,5 МПа, температура на входе в реактор повышена и составляет 450°С, а за счет частичной утилизации побочных продуктов выход метанола выше, чем в примере 3, и составляет 654 кг/час (пример 1) и 808 кг/час (пример 2).From the data presented in the table it is seen that in the methanol production methods according to the invention presented in examples 1 and 2, in comparison with the known methanol production method in example 3 (RU 2162460, C1), the working pressure in the reactor is lower and is 7.5 MPa , the temperature at the inlet to the reactor is increased and is 450 ° C, and due to the partial disposal of by-products, the methanol yield is higher than in example 3, and is 654 kg / h (example 1) and 808 kg / h (example 2).
Таким образом, из представленных данных можно сделать вывод, что применение способа получения метанола согласно изобретению в установке согласно изобретению приводит к увеличению эффективности процесса получения метанола, улучшению условий эксплуатации конструктивных элементов установки. Кроме того, с исключением из конструкции реактора теплообменной секции поверхностного типа в 3 раза снижается металлоемкость реактора и упрощается его конструкция.Thus, from the presented data, it can be concluded that the use of the method for producing methanol according to the invention in a plant according to the invention leads to an increase in the efficiency of the process for producing methanol, improving the operating conditions of structural elements of the plant. In addition, with the exception of the surface-type heat exchange section from the design of the reactor, the metal consumption of the reactor is reduced by a factor of 3 and its design is simplified.
Способ производства метанола согласно изобретению может быть осуществлен в установке для его осуществления согласно изобретению с применением известных конструктивных материалов и оборудования. Установка для получения метанола согласно изобретению может быть использована в комплексах традиционных производств метанола с модификацией технологической обвязки и используемого оборудования реакторного узла в соответствии с поставленными задачами получения целевых продуктов определенного состава.The method for the production of methanol according to the invention can be carried out in a plant for its implementation according to the invention using known structural materials and equipment. The plant for producing methanol according to the invention can be used in complexes of traditional methanol production with modification of the process piping and used equipment of the reactor unit in accordance with the tasks to obtain the target products of a certain composition.
Claims (11)
- по меньшей мере, один реактор, имеющий корпус, в котором размещен, по меньшей мере, один реакционный модуль, в котором сформированы последовательно:
- смесительная зона, приспособленная для перемешивания подаваемых в модуль исходных продуктов и формирования потока реакционной смеси;
- реакционная зона для размещения потока реакционной смеси, подлежащей газофазному окислению;
- зона охлаждения, приспособленная для размещения, по меньшей мере, части потока реакционной смеси внутри потока хладагента в направлении движения потока реакционной смеси и выполненная с возможностью изменения расхода хладагента для обеспечения температуры реакционной смеси внутри потока хладагента не выше 600°С и содержащая устройства для измерения температуры в реакционной зоне в области до зоны охлаждения и температуры в части реакционной зоны, размещенной внутри потока хладагента;
- систему подготовки исходного углеводородсодержащего газа, обеспечивающую возможность его последовательного сжатия до 1,0-10,0 МПа и нагрева до 300-500°С, и подачи его в смесительную зону реакционного модуля;
- систему подготовки кислородсодержащего газа, обеспечивающую возможность его сжатия до 1,0-10,0 МПа, и подачи его в смесительную зону реакционного модуля;
- систему подачи хладагента в зону охлаждения, содержащую устройство, обеспечивающее подачу хладагента потоком с формированием внутри потока пространства, образующего, по меньшей мере, часть реакционной зоны, и выполненное с возможностью регулирования параметров потока хладагента;
- систему трубопроводов и устройств, обеспечивающих охлаждение продуктов реакции и их разделение на компоненты, подлежащие отделению или утилизации.7. Installation for the production of methanol from a hydrocarbon-containing gas according to the method for the production of methanol according to any one of paragraphs. 1-6, including:
- at least one reactor having a housing in which at least one reaction module is placed, in which are formed in series:
- a mixing zone adapted for mixing the feed products fed to the module and forming a reaction mixture stream;
- a reaction zone for accommodating a stream of a reaction mixture subject to gas phase oxidation;
- a cooling zone adapted to accommodate at least a portion of the flow of the reaction mixture inside the flow of the refrigerant in the direction of movement of the flow of the reaction mixture and configured to change the flow rate of the refrigerant to ensure the temperature of the reaction mixture inside the flow of the refrigerant is not higher than 600 ° C and containing devices for measuring the temperature in the reaction zone in the region to the cooling zone and the temperature in the part of the reaction zone located inside the refrigerant stream;
- a system for preparing the initial hydrocarbon-containing gas, providing the possibility of its sequential compression to 1.0-10.0 MPa and heating to 300-500 ° C, and feeding it into the mixing zone of the reaction module;
- a system for the preparation of oxygen-containing gas, providing the possibility of its compression up to 1.0-10.0 MPa, and its supply to the mixing zone of the reaction module;
- a system for supplying refrigerant to the cooling zone, comprising a device for supplying refrigerant with a stream with the formation of a space inside the stream, forming at least part of the reaction zone, and configured to control the parameters of the refrigerant stream;
- a system of pipelines and devices providing cooling of reaction products and their separation into components to be separated or disposed of.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015104040/04A RU2568113C1 (en) | 2015-02-09 | 2015-02-09 | Method of producing methanol and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015104040/04A RU2568113C1 (en) | 2015-02-09 | 2015-02-09 | Method of producing methanol and apparatus therefor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2568113C1 true RU2568113C1 (en) | 2015-11-10 |
Family
ID=54537318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015104040/04A RU2568113C1 (en) | 2015-02-09 | 2015-02-09 | Method of producing methanol and apparatus therefor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2568113C1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4618732A (en) * | 1985-05-20 | 1986-10-21 | Gesser Hyman D | Direct conversion of natural gas to methanol by controlled oxidation |
| SU1469788A1 (en) * | 1986-06-19 | 1996-11-20 | Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина | Method of methanol synthesis |
| RU2162460C1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-01-27 | Арутюнов Владимир Сергеевич | Method of methanol production and plant for production of methanol |
| RU2200731C1 (en) * | 2001-10-10 | 2003-03-20 | Арутюнов Владимир Сергеевич | Methanol production method and installation for implementation of the method |
-
2015
- 2015-02-09 RU RU2015104040/04A patent/RU2568113C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4618732A (en) * | 1985-05-20 | 1986-10-21 | Gesser Hyman D | Direct conversion of natural gas to methanol by controlled oxidation |
| SU1469788A1 (en) * | 1986-06-19 | 1996-11-20 | Харьковский политехнический институт им. В.И.Ленина | Method of methanol synthesis |
| RU2162460C1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-01-27 | Арутюнов Владимир Сергеевич | Method of methanol production and plant for production of methanol |
| RU2200731C1 (en) * | 2001-10-10 | 2003-03-20 | Арутюнов Владимир Сергеевич | Methanol production method and installation for implementation of the method |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109134231B (en) | Device and process for continuously producing chloroacetic acid by differential circulation | |
| RU2760675C1 (en) | Improved reaction system with integrated means for creating interphase microsurfaces and method for producing terephthalic acid using paraxylene | |
| US8293186B2 (en) | Method and apparatus for producing methanol | |
| EA034913B1 (en) | Process for producing methanol | |
| CN102775274B (en) | System and method for preparing ethylene glycol through oxalate hydrogenation | |
| US10287224B2 (en) | Method and apparatus for producing methanol with hydrocarbon recycling | |
| CN105399604A (en) | Energy-efficient super-large scale methanol-synthesizing method with production of steam of different grades and apparatus thereof | |
| CN103804142A (en) | System and method used for preparing glycol via hydrogenation of oxalic ester | |
| RU2162460C1 (en) | Method of methanol production and plant for production of methanol | |
| CN109956852B (en) | Energy-saving and efficient method for preparing benzenediol by hydroxylating phenol | |
| RU2203261C1 (en) | Method of production of methanol and plant for method embodiment | |
| CN101575272B (en) | Process for continuously producing corresponding aldehyde by alkene hydroformylation reaction | |
| RU2200731C1 (en) | Methanol production method and installation for implementation of the method | |
| TWI498164B (en) | Metering ring | |
| US7179843B2 (en) | Method of and apparatus for producing methanol | |
| RU2568113C1 (en) | Method of producing methanol and apparatus therefor | |
| JP5312355B2 (en) | Reactor and reaction product manufacturing method using the same | |
| RU2330058C1 (en) | Method of processing associated petroleum gases | |
| RU2539656C1 (en) | Method for producing liquid hydrocarbons of hydrocarbon gas and plant for implementing it | |
| RU2233831C2 (en) | Method of production of methanol and plant for realization of this method | |
| RU2282612C1 (en) | Process of producing liquid oxygenates via conversion of natural gas and installation to implement the same | |
| WO2008100170A1 (en) | Methanol producing method and a plant for carrying out said method | |
| RU92859U1 (en) | INSTALLATION FOR PRODUCTION OF METHANOL | |
| RU2415703C2 (en) | Method of thermal oxidation of well methane and installation to this end | |
| RU2283829C1 (en) | Method for formaldehyde production |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170210 |