RU2616977C1

RU2616977C1 - Methanol synthesis unit

Info

Publication number: RU2616977C1
Application number: RU2016120715A
Authority: RU
Inventors: Андрей Владиславович Курочкин
Original assignee: Андрей Владиславович Курочкин
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2017-04-19

Abstract

FIELD: oil and gas industry.

SUBSTANCE: invention relates to methanol synthesis, which comprises positioned at the synthetic gas supply line methanol synthesis units, each consisting of a device for cooling, separation, recovery heating of the synthetic gas and cooled catalytic reactor, and a device for exhaust gas cooling and separating equipped with an exhaust gas supply line. Thus as devices for cooling, separation, and the recovery heating, dephlegmators are installed equipped with at least two heat-mass-exchange sections; as a device for exhaust gascooling and separation, dephlegmator is installed equipped with at least one heat and mass exchange section, and in the exhaust gas supplying line, absorber is installed equipped with an exhaust gas output line and input line of circulating crude methanol as absorbent, on where the recovery heat exchanger and a refrigerator are installed, as well as the output line of crude methanol, saturated with carbon dioxide gas to the center portion of the dephlegmator installed after the first reactor, on which the recovery heat exchanger is installed.

EFFECT: unit allows to obtain methanol with high yield.

1 dwg

Description

Изобретение относится к установкам для получения метанола из синтез-газа и может быть использовано в химической и газовой промышленности.The invention relates to plants for producing methanol from synthesis gas and can be used in the chemical and gas industry.

Известно улавливание СО₂ в процессе синтеза метанола [RU 2538598, опубл. 10.01.2015 г., МПК С07С 31/04, С07С 29/151, B01J 19/24], которое осуществляют на установке синтеза метанола, включающей блок получения синтез-газа в составе устройства для конверсии, охладителя и компрессора синтез-газа, компрессора углекислого газа, а также блок синтеза метанола, включающий контур синтеза метанола, секцию выделения водорода из отходящего газа и сепаратор сырого метанола.Known capture of CO ₂ in the synthesis of methanol [RU 2538598, publ. 01/10/2015, IPC S07C 31/04, C07C 29/151, B01J 19/24], which is carried out at a methanol synthesis unit, including a synthesis gas production unit as part of a conversion device, a cooler and a synthesis gas compressor, a compressor carbon dioxide, as well as a methanol synthesis unit, including a methanol synthesis circuit, a hydrogen evolution section from the exhaust gas, and a crude methanol separator.

Основным недостатком известной установки являются высокие энергозатраты из-за наличия компрессора для рециркуляции углекислого газа, получаемого в сепараторе при низком давлении.The main disadvantage of the known installation is the high energy consumption due to the presence of a compressor for recirculating carbon dioxide produced in the separator at low pressure.

Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению способ получения метанола (варианты) [RU 2252209, опубл. 20.05.2005 г., МПК С07С 31/04, С07С 29/151, С01В 3/38], осуществляемый на установке, которая включает блок получения синтез-газа и блок синтеза метанола, включающей расположенные на линии подачи синтез-газа один или два узла синтеза метанола, каждый из которых содержит устройство для охлаждения, сепарации, рекуперационного нагрева синтез-газа и охлаждаемый каталитический реактор, а также устройство для охлаждения и сепарации отходящего газа, оснащенное линией подачи отходящего газа на сжигание.Closest to the technical nature of the claimed invention, the method of producing methanol (options) [RU 2252209, publ. 05/20/2005, IPC C07C 31/04, C07C 29/151, C01B 3/38], carried out in a facility that includes a synthesis gas production unit and a methanol synthesis unit, including one or two located on the synthesis gas supply line methanol synthesis unit, each of which contains a device for cooling, separation, regenerative heating of synthesis gas and a cooled catalytic reactor, as well as a device for cooling and separation of exhaust gas, equipped with an exhaust gas supply line for combustion.

Основным недостатком данной установки является низкий выход метанола из-за потерь углекислого газа - одного из реагентов синтеза метанола - с выводимыми с установки водным конденсатом, сырым метанолом и отходящим газом.The main disadvantage of this installation is the low methanol yield due to the loss of carbon dioxide - one of the methanol synthesis reagents - with water condensate, crude methanol and exhaust gas removed from the installation.

Задача изобретения - повышение выхода метанола.The objective of the invention is to increase the yield of methanol.

Техническим результатом является повышение выхода метанола за счет предотвращения потерь углекислого газа путем оснащения установки дефлегматорами в качестве устройств для охлаждения, сепарации и рекуперационного нагрева и устройства охлаждения и сепарации отходящего газа, а также размещения на линии вывода отходящего газа абсорбера для поглощения углекислого газа циркулирующим сырым метанолом.The technical result is to increase the yield of methanol by preventing loss of carbon dioxide by equipping the unit with reflux condensers as devices for cooling, separation and recovery heating and cooling and separation of the exhaust gas, as well as placing an absorber on the exhaust gas outlet line to absorb carbon dioxide with circulating crude methanol .

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей расположенные на линии подачи синтез-газа узлы синтеза метанола, состоящие каждый из устройства для охлаждения, сепарации, рекуперационного нагрева синтез-газа и охлаждаемого каталитического реактора, а также устройство для охлаждения и сепарации отходящего газа, оснащенное линией подачи отходящего газа, особенностью является то, что в качестве устройств для охлаждения, сепарации и рекуперационного нагрева установлены дефлегматоры, оснащенные по меньшей мере двумя тепломассообменными секциями, в качестве устройства для охлаждения и сепарации отходящего газа установлен дефлегматор, оснащенный по меньшей мере одной тепломассообменной секцией, а на линии подачи отходящего газа установлен абсорбер, оснащенный линией вывода отходящего газа и линией ввода циркулирующего сырого метанола в качестве абсорбента, на которой установлены рекуперационный теплообменник и холодильник, а также линией вывода сырого метанола, насыщенного углекислым газом, в среднюю часть дефлегматора, установленного после первого реактора, на которой установлен рекуперационный теплообменник.The specified technical result is achieved by the fact that in a known installation, including methanol synthesis units located on the synthesis gas supply line, each consisting of a device for cooling, separating, recovering heating of synthesis gas and a cooled catalytic reactor, as well as a device for cooling and separating the outgoing gas, equipped with an exhaust gas supply line, the feature is that as devices for cooling, separation and recovery heating are installed reflux condensers equipped with m with at least two heat and mass transfer sections, a reflux condenser equipped with at least one heat and mass transfer section is installed as a device for cooling and separating the exhaust gas, and an absorber is installed on the exhaust gas supply line, equipped with an exhaust gas outlet line and an input line of circulating crude methanol as an absorbent, on which a recuperative heat exchanger and a refrigerator are installed, as well as a raw methanol saturated with carbon dioxide output line to the middle part of the reflux condenser, lennogo after the first reactor on which the recovery heat exchanger is installed.

В качестве дефлегматоров могут быть использованы, например, вертикальные аппараты трубчатого типа, в межтрубное пространстве тепломассообменных секций которых подают хладоагент, а в трубном пространстве осуществляют охлаждение синтез-газа в условиях дефлегмации, аналогичные, например, аппарату согласно [RU 2532057, опубл. 27.10.2014 г., МПК F25D 1/00, B01D 53/14, C10G 5/06].As reflux condensers, for example, vertical tube-type apparatuses can be used, in which the refrigerant is supplied in the annular space of the heat and mass transfer sections, and the synthesis gas is cooled in the tube space under reflux conditions, similar, for example, to an apparatus according to [RU 2532057, publ. 10.27.2014, IPC F25D 1/00, B01D 53/14, C10G 5/06].

Установка дефлегматоров в качестве устройств для охлаждения, сепарации и рекуперационного нагрева, а также в качестве устройства для охлаждения и сепарации отходящего газа обеспечивает получение водного конденсата и сырого метанола, практически не содержащих растворенного углекислого газа, что предотвращает потери последнего и повышает выход метанола. Удаление растворенного углекислого газа происходит за счет отдувки горячим синтез-газом, поступающим в низ дефлегматоров противотоком к флегме водного конденсата или сырого метанола, углекислый газ при этом концентрируется в синтез-газе, направляемом в реактор синтеза, и в отходящем газе.The installation of reflux condensers as devices for cooling, separation and recovery heating, as well as a device for cooling and separation of exhaust gas, provides water condensate and crude methanol, practically free of dissolved carbon dioxide, which prevents the loss of the latter and increases the yield of methanol. The removal of dissolved carbon dioxide occurs by blowing off with hot synthesis gas, which flows to the bottom of the reflux condensers against the reflux of water condensate or crude methanol, and carbon dioxide is concentrated in the synthesis gas sent to the synthesis reactor and in the exhaust gas.

Установка абсорбера на линии подачи отходящего газа для поглощения из него углекислого газа циркулирующим сырым метанолом позволяет предотвратить потери углекислого газа с отходящим газом и направить сырой метанол, насыщенный углекислым газом, в дефлегматор, установленный после первого реактора, где отдуть углекислый газ синтез-газом и направить его на синтез метанола, за счет чего повысить выход последнего.The installation of an absorber in the exhaust gas supply line for absorption of carbon dioxide from it by circulating crude methanol prevents the loss of carbon dioxide with exhaust gas and directs the crude methanol saturated with carbon dioxide to the reflux condenser installed after the first reactor, where to blow off carbon dioxide with synthesis gas and direct its synthesis of methanol, thereby increasing the yield of the latter.

Предлагаемая установка включает два (условно) охлаждаемых каталитических реактора 1 и 2 с дефлегматорами 3 и 4 на входе, дефлегматор отходящего газа 5, абсорбер 6, рекуперационный теплообменник 7 и холодильник 8, оснащенные линиями подачи синтез-газа 9, вывода водного конденсата 10, балансового сырого метанола 11 и отходящего газа 12, а также технологическими линиями 13-21.The proposed installation includes two (conditionally) cooled catalytic reactors 1 and 2 with reflux condensers 3 and 4 at the inlet, an exhaust gas reflux condenser 5, an absorber 6, a heat recovery heat exchanger 7 and a refrigerator 8 equipped with synthesis gas supply lines 9, water condensate outlet 10, balance crude methanol 11 and exhaust gas 12, as well as processing lines 13-21.

При работе установки синтез-газ по линии 9 подают в нижнюю часть дефлегматора 3, с низа которого по линии 10 выводят водный конденсат, практически не содержащий растворенного углекислого газа, а с верха, по линии 13 - охлажденный осушенный синтез-газ, который нагревают в нижней тепломассообменной секции дефлегматора 3 и направляют в реактор 1. Полученный катализат, содержащий пары метанола, по линии 14 подают в нижнюю часть дефлегматора 4, в среднюю часть которого по линии 15 подают сырой метанол, насыщенный углекислым газом, предварительно нагретый в рекуперационном теплообменнике 7. С низа дефлегматора 4 по линии 16 выводят сырой метанол, практически не содержащий растворенного углекислого газа, а с верха, по линии 17 - непрореагировавший синтез-газ, который нагревают в нижней тепломассообменной секции дефлегматора 4 и направляют в реактор 2. Полученный катализат, содержащий пары метанола, по линии 18 подают в дефлегматор 5, из которого сырой метанол, практически не содержащий растворенного углекислого газа, по линии 19 подают в линию 15, которую затем разделяют на линии вывода балансового метанола 11 и подачи циркулирующего метанола 20. Отходящий газ по линии 21 подают в абсорбер 6, где очищают от углекислого газа абсорбцией циркулирующим сырым метанолом, подаваемым по линии 20 после охлаждения в рекуперационном теплообменнике 7 и холодильнике 8. Очищенный отходящий газ выводят по линии 12.When the unit is operating, synthesis gas is fed through line 9 to the lower part of the reflux condenser 3, from the bottom of which water condensate is discharged through line 10, which practically does not contain dissolved carbon dioxide, and from the top, along line 13, is a cooled dried synthesis gas, which is heated in the lower heat and mass transfer section of the reflux condenser 3 and sent to the reactor 1. The resulting catalysis, containing methanol vapors, is fed through line 14 to the lower part of the reflux condenser 4, into the middle of which crude carbon dioxide saturated methanol is fed via line 15, preheated raw in the heat recovery heat exchanger 7. From the bottom of the reflux condenser 4, crude methanol, practically containing no dissolved carbon dioxide, is discharged from line 16, and unreacted synthesis gas is fed from the top, along line 17, which is heated in the lower heat and mass transfer section of the reflux condenser 4 and sent to reactor 2 The obtained catalyzate containing methanol vapors is fed through line 18 to a reflux condenser 5, from which crude methanol, practically free of dissolved carbon dioxide, is fed through line 19 to line 15, which is then separated into a balance line about methanol 11 and the supply of circulating methanol 20. The exhaust gas through line 21 is fed to the absorber 6, where it is purified from carbon dioxide by absorption of the circulating crude methanol supplied through line 20 after cooling in the recovery heat exchanger 7 and the refrigerator 8. The purified exhaust gas is discharged through line 12 .

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить выход метанола и может быть использована в промышленности.Thus, the proposed installation allows to increase the yield of methanol and can be used in industry.

Claims

Methanol synthesis unit, including methanol synthesis units located on the synthesis gas supply line, each consisting of a device for cooling, separating, recovering synthesis gas and a cooled catalytic reactor, as well as a device for cooling and separating off-gas, equipped with an off-gas supply line characterized in that as devices for cooling, separation and recovery heating are installed reflux condensers equipped with at least two heat and mass transfer sections, in quality A device for cooling and separating the exhaust gas is equipped with a reflux condenser equipped with at least one heat and mass transfer section, and an absorber is installed on the exhaust gas supply line, equipped with an exhaust gas output line and a circulating crude methanol input line as an absorbent, on which a recuperative heat exchanger and a refrigerator are installed , as well as a line for the output of crude methanol saturated with carbon dioxide into the middle part of the reflux condenser installed after the first reactor on which cooper heat exchanger.