ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Сырье и методы получения исходного газа из "Производство метанола" Промышленные процессы, основанные на взаимодействии окиси углерода и водорода, в последнее десятилетие нашли широкое распространение как в неорганической, так и в органической технологии. В связи с этим получение газового сырья для синтеза метанола во многом сходно с процессами получения технологического газа для таких производств, как синтез аммиака, бутиловых и других спиртов, бензинов, парафинов и т. д. Но из-за различий в составе газа, требуемого для того или иного процесса, промышленные схемы имеют свои особенности. [c.68] содержащий окись углерода, водород и двуокись углерода, может быть получен почти из всех видов сырья, которые используются при производстве водорода (например, для процесса синтеза аммиака). В связи с этим промышленный синтез метанола базируется на тех же сырьевых источниках, что и вся азотная промышленность. Это кокс, уголь, коксовый газ, природный газ, мазут, нефть, синтез-газ производства ацетилена окислительным пиролизом. Первые промышленные методы получения газов, содержащих СО, основывались на применении кокса, или другого твердого топлива (антрацит, сланцы, бурые угли). В одном из наиболее старых, но крупных производств для получения исходного газа еще используются кокс и полукокс. В этом случае твердое топливо подвергается газификации при атмосферном или повышенном давлении. В качестве окислителя используют водяной пар (паровое дутье) или смесь пара и кислорода (паро-кислородное дутье). Процессы получения водяного газа на основе газификации твердого топлива подробно описаны в литературе и здесь не рассматриваются. Отметим лишь, что практически при любом режиме газификации отношение Нг СО в получаемом газе меньше 2, поэтому перед использованием состав газа регулируют путем конверсии окиси углерода водяным паром и очисткой конвертированного газа от двуокиси углерода. [c.69] В течение длительного времени водяной газ был единственным источником газа для производства метанола. В последние годы произошли большие изменения, обусловленные переходом с кокса на более дешевое нефтяное сырье и, особенно, на природный газ. Газовое сырье (природный и коксовый газы, попутные газы нефтедобычи и др.) представляют наибольший интерес как с экономической точки зрения, так и с точки зрения конструктивного оформления процесса получения технологического газа. Примерный состав углеводородных газов приведен в табл. 30. [c.69] Основным компонентом природного газа является метан, из которого путем неполного окисления может быть получен газ, пригодный для синтеза метанола. Природный газ разных месторождений различается по содержанию гомологов метана и инертных газов. [c.69] Коксовый газ содержит значительное количество примесей поэтому технологическая схема его переработки в метанол очень сложна. Она включает несколько стадий очистки газа от примесей, являющихся ядом для катализаторов синтеза метанола и конверсии метана. [c.69] Синтез-газ с производства ацетилена. . [c.70] Попутные газы нефтедобычи. . [c.70] Реакция окисления метана кислородом экзотермическая, окисление водяным паром и двуокисью углерода — процессы эндотермические и требуют подвода тепла. [c.70] Выбор окислителя или их комбинации определяется назначением технологического газа и технико-экономическими показателями. [c.70] Паро-углекислотная в трубчатых печах, , . [c.71] При высоких температурах промышленной конверсии равновесие реакции окисления метана кислородом практически полностью сдвинуто в сторону образования СО и Иг, а равновесие реакции окисления метана двуокисью углерода учитывается приведенными выше реакциями. [c.71] При Промышленном осуществлении процесса следует учитывать термодинамические факторы, т. е. что паро-углекислотная конверсия — процесс эндотермический и требует подвода тепла. [c.73] При добавлении кислорода реакция протекает с выделением тепла, что позволяет осуществить процесс конверсии автотермично. Степень паро-углекислотной конверсии метана с добавлением кислорода в аналогичных сравнимых условиях несколько выше, чем при паро-углекислотной конверсии. Однако заметно увеличивается содержание окислов углерода в конвертированном газе, что в конечном итоге приводит к снижению значения /, а при температурах выше 900 °С и отношения Нг СО до значений ниже 2. Поэтому необходимо регулирование состава газа перед подачей его на синтез метанола, например очисткой от двуокиси углерода, а в отдельных случаях — изменение соотношения окислителей и технологического режима конверсии. Равновесный состав газовой смеси при конверсии метана смесью водяного пара, кислорода и двуокиси углерода при разных режимах приведен в табл. 33. [c.73] Эта реакция может протекать и при каталитической конверсии, но количество выделяющегося углерода не так велико. Специальными исследованиями установлено, что образование свободного углерода можно уменьшить, проводя конверсию с избытком водяного пара или двуокиси углерода. Это широко используют в промышленной практике, регулируя соотношение окислителей. [c.74] Из всего изложенного следует, что непосредственно для синтеза метанола может быть использован только газ, получающийся паро-углекислотной конверсией при атмосферном или повышенном давлении, так как он имеет значение / 2. При конверсии с использованием кислорода (кроме высокотемпературной) отношение Нг СО в конвертированном газе достаточное для проведения синтеза, но недостаточно велико значение f. Для использования этого газа в производстве метанола приходится удалять избыточное количество двуокиси углерода. При высокотемпературной конверсии недостаточны отношение Нг СО и /, т. е. без дополнительного регулирования состава газ не может быть использован для синтеза метанола. [c.74] Скорость взаимодействия метана и его гомологов с водяным паром и двуокисью углерода в гомогенных условиях при температурах ниже 900 °С незначительна, поэтому паро-углекислотную конверсию (с кислородом и без него) проводят на катализаторах. Наибольшее распространение получили никелевые катализаторы на различных носителях с содержанием от 4 до 20% N1. В качестве промоторов используют окислы алюминия, магния, хрома, тория и некоторых других металлов. В Советском Союзе для конверсии используют катализаторы ГИАП-3 и ГИАП-5, разработанные в Государственном институте азотной промышленности . 4. [c.74] Промышленные схемы получения технологического газа и их аппаратурное оформление весьма разнообразны. Наибольшее распространение получил процесс паро-углекислотной конверсии природного газа. Он осуществляется в трубчатых печах при атмосферном или повышенном давлении. Ввиду эндотермичности реакций для поддержания требуемой температуры контактирования необходим подвод тепла со стороны. Обычно он осуществляется сжиганием в межтрубном пространстве любого горючего газа. Для этой цели могут быть использованы все отходы производства метанола. Пар для конверсии получают непосредственно на установке за счет тепла обогревающего и конвертируемого газов. Двуокись углерода подводится из смежных производств или выделяется из топочных газов моноэтаноламином и другими способами. [c.74] Наиболее современная технологическая схема паро-углекислотной конверсии природного газа, как и любая схема каталитической конверсии, включает очистку природного газа от соединений серы, утилизацию тепла конвертированных газов и конверсию (технологические режимы процесса и принципиальная схема рассмотрены ниже, стр, 85—87, рис. 27). Полученный газ не требуется очищать от двуокиси углерода, и он направляется непосредственно на ком-примирование. Материальный баланс паро-углекислотной конверсии природного газа при соотношении СН4 СО2 НгО = 1 0,216 1,48 приведен в табл. 34 (для обогрева трубного пространства печи данной конструкции расходуется 2220 м ч природного газа). [c.75] Конвертированный газ из конвертора 3 проходит последовательно котел-утилизатор 5. газовый теплообменник 2 и теплообменник 6, в котором подогревают воду сатурационного цикла. Наконец, прямым орошением оборотной водой в конденсационной башне 7 окончательно охлаждают конвертированный газ до температуры не выше 35 °С. [c.76] Полученный газ имеет /=1,47 (см. табл. 31) и перед подачей в отделение синтеза должен быть очищен от двуокиси углерода. В данном процессе наиболее распространена моноэтаноламиновая очистка. Газ с температурой 30—40 °С поступает в нижнюю часть абсорбера 8, орошаемого 12—15%-ным раствором моноэтанолами-на (МЭА). Отработанный раствор моноэтаноламина регенерируется в аппарате 9 при 115—120 °С. Выделившаяся двуокись углерода охлаждается в скруббере 10 холодным циркулирующим конденсатом и подается на дозирование в поток газа перед теплообменником. Пар из котла-утилизатора 5 используется для насыщения природного газа, подаваемого на конверсию. [c.76] Вернуться к основной статье