ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Технологические схемы производства метанола-сырца из "Производство метанола" Происходящая в настоящее время научно-техническая революция в полной мере коснулась и производства метанола. Проектируемые и вновь строящиеся заводы существенно отличаются от введенных в эксплуатацию всего 5—10 лет назад. Совершенствуются все технологические стадии — получение сырья, компрессия, синтез и ректификация. Это прежде всего внедрение крупных, одноагрегатных, автоном ных по энергии установок мощностью 250, 300, 600 и даже 1000 тыс. т метанола в год, создаваемых с учетом последних достижений техники . С введением новых крупных установок будет происходить постепенный вывод устаревших агрегатов мощностью до 35—50 тыс. т 1в ГОД или их модернизация на новой основе. Однако конъюнктура на мировом рынке метанола и рост потребности в нем таковы, что ликвидация старых производств, видимо, будет продолжаться до 80-х годов. Поэтому ниже рассматриваются вопросы, характерные для всех технологических схем, как старых, та и новых. [c.78] В Советском Союзе при синтезе метанола на цинк-хромовом катализаторе (таблетки 5x5 мм и 9x9 мм) при 300 ат получили распространение агрегаты с несовмещенной и совмещенной колонной синтеза. Циркуляция газа осуществляется турбоциркуляцион-ными машинами. [c.79] Присутствие в газе карбонилов железа, в основном пентакарбонила железа Ре (СО) 5, обусловлено карбонильной коррозией углеродистой стали, которая при высоком давлении наиболее интенсивно протекает при 150—200 °С. Вероятно, карбонильная коррозия инициируется наличием в газе соединений серы, главным образом сероводорода, который, взаимодействуя с поверхностью трубопроводов, разрушает окисную пленку металла. Обычно в газе присутствует незначительное количество карбонилов железа (до 3—4 мг/м ), однако, попадая вместе с газом на катализатор, они разлагаются при высоких температурах с выделением мелкодисперсного элементарного железа, которое является очень активным катализатором реакции образования метана. Это может приводить не только к увеличению расхода сырья, но и к резкому возрастанию температуры в зоне катализа со всеми вытекающими отсюда последствиями. Карбонильную коррозию можно значительно снизить очисткой исходного газа от соединений серы, а также изготовлением горячих участков труб из хромистой стали, футеровкой их внутренней поверхности медью или нержавеющей сталью. [c.79] Для поглощения нарбонилов железа используют активированные угли различных марок (АР-3, СГ-1 и др.). На некоторых марках угля происходит также частичная очистка газа от соединений серы. [c.80] Очищенный газ поступает в масляный фильтр 3 (необходимость этого аппарата обусловлена использованием поршневых машин), в который подается также циркуляционный газ из компрессора 4. Поток смешанного газа из масляного фильтра разделяется на две части. Одна из них (до 80—85%) направляется на обдув колонны синтеза 5 для снижения температуры корпуса и предотвращения водородной и карбонильной коррозии. За счет теплообмена с горячими частями колонны температура газового потока повышается с 30—35 до 60—70 °С. Затем эта часть газа подогревается в теплообменнике 5 горячими реакционными газами до 300—350 °С и подается в колонну 5 (в описанной схеме используют колонны с различными насадками полочного или так называемого шахтного типа). Электроподогреватель 7 предназначен для подогрева газа в период восстановления катализатора, при пуске системы или нарушении температурного режима в колонне синтеза. [c.80] Другая часть газа после фильтра 3 с температурой 30—35°С поступает в колонну между слоями катализатора (так называемый холодный байпас). Это необходимо для поддержания температуры катализатора SeO—370 °С, так как за счет тепла реакции образования метанола температура газа после прохождения каждой полки или слоя катализатора в шахтной насадке повышается. Температурный режим по высоте колонны приведен на стр. 99 (рис. 31). Подача газа по холодным байпасам зависит от активности катализатора и технологических параметров, определяющих скорость образования метанола, а также от условий теплообмена он колеблется в пределах 10—20% от общего расхода газа. [c.80] Размещение теплообменника внутри корпуса колонны резко снижает теплопотери в окружающую среду, что улучшает условия автотермичной работы агрегата, исключает наличие горячих трубопроводов с температурой выше 200 °С, т. е. делает эксплуатацию более безопасной и снижает общие капиталовложения. Кроме того, сопротивление системы уменьшается до 12—15 ат за счет сокращения длины трубопроводов, что позволяет использовать турбоцирку-ляционные машины вместо поршневых. [c.82] В схеме фирмы Krupp в нижней части колонны синтеза имеется, как в колоннах с совмещенной насадкой теплообменник для подогрева смешанного газа до температуры начала реакции. В верхней части расположена катализаторная коробка полочного типа в центре которой установлен пусковой электроподогреватель. Отличие от описанных выше схем состоит в том, что при выходе из зоны катализа не весь конвертированный газ проходит через теплообменник. Часть его (приблизительно 20—25%) с температурой 370—380 °С выводится из колонны и используется для получения пара в котлах-утилизаторах. Оба потока газа соединяются в водяном холодильнике-конденсаторе. Диаметр колонны 1100 мм и высота 18 мм, синтез проводят при 390—410 ат. [c.83] Как указывалось ранее, процесс производства метанола при низком давлении включает практически те же стадии, что и производство его при высоком давлении. Однако имеются и некоторые особенности. На рис. 27 приведена принципиальная схема производства метанола при 50—60 ат из природного газа с агрегатом мощностью около 300 тыс. т1год. Синтез проводят на низкотемпературных медьсодержащих катализаторах, весьма чувствительных к каталитическим ядам, поэтому первой стадией процесса является очистка природного газа от соединений серы. Содержание соединений серы в технологическом газе должно быть не более 0,25 жг/ж , т. е. природный газ должен содержать их 1 мг м (с учетом увеличения объема газа при конверсии). [c.85] Природный газ проходит сепаратор 7 для отделения жидких углеводородов, сжимается турбокомпрессором2до 28—30ат и подогревается в подогревателе 3 за счет сжигания в межтрубном пространстве природного газа. Последующую очистку проводят в две стадии. В аппарате 4 при 380—400 °С осуществляется каталитическое гидрирование органических соединений серы до сероводорода (водород или подходящий по условиям процесса водородсодержащий газ вводят перед подогревателем 3). В адсорбере 5 при температуре 360°С сероводород поглощается адсорбентом на основе окиси цинка (объем катализатора и поглотителя должен обеспечивать срок службы, определенный для катализатора синтеза метанола, или быть больше его). В избранных технологических условиях достигается высокая степень очистки. Очищенный газ подают на конверсию в трубчатую печь 6 в газ предварительно вводят необходимое количество водяного пара и двуокиси углерода. Температура паро-газовой смеси повышается в подогревателе трубчатой печи за счет тепла дымовых газов до 530—550 °С подогретый газ направляется непосредственно на катализатор в реакционные трубы. Процесс паро-углекислотной конверсии проходит при давлении до 20 ат. Тепло, необходимое для конверсии, получается в результате сжигания отходов производства или природного газа в специальных горелках. Тепло дымовых газов, имеющих температуру выше 1000°С, используют для подогрева паро-газовой смеси, получения пара высокого давления в котле-утилизаторе, подогрева воды, питающей котлы, и топливной смеси перед подачей ее в горелки трубчатой печи 6. Охлажденные до 200—230 °С дымовые газы выбрасываются в атмосферу или частично направляются на выделение двуокиси углерода. [c.85] Параметры технологического режима следующие давление 50 ат температура на входе 215—230°С и на выходе 280°С объемная скорость газа в начале процесса 12 ООО в конце — 8500—9000 ч- (объемная скорость может оставаться постоянной 10 ООО при условии сохранения в течение пробега одинакового содержания инертных компонентов в циркуляционном газе). Температуру в колонне регулируют с помощью холодных байпасов. Содержание двуокиси углерода в газах синтеза относительно высокое (8—12 объемн. %), так как отсутствует очистка от двуокиси углерода. Концентрация окиси углерода ( 12—16 объемн. %) зависит от ряда факторов, в том числе от содержания инертных компонентов в цикле. В этих условиях Н2 СО = 5—7 а / 2,5. [c.87] Тепло выходящего газа используют в теплообменниках 13 и 14 для подогрева поступающего в колонну смешанного газа. Возможна установка между теплообменниками котла-утилизатора для получения пара относительно низких давлений. Далее газовая смесь охлаждается в холодильниках-конденсаторах 77, сконденсировавшийся метанол-сырец отделяется в сепараторе 18 и поступает в сборник 19. Циркуляционные газы возвращаются в компрессор 12, продувочные и танковые передают на сжигание в трубчатую печь. [c.87] Другие схемы производства метанола при низком давлении предусматривают наличие двух колонн синтеза в одной технологической нитке, что обусловлено размерами колонны. Технологические условия процесса аналогичны описанным выше. Схемы производства метанола при низком давлении имеют хорошие технико-экономические показатели, более просты в аппаратурном оформлении и поэтому получают все большее признание. [c.87] Метанол-ректификат с поглощенными газами из абсорберов 2 и 6 подают в рекуперационную машину 8, чтобы использовать энергию отработанного метанола для сжатия регенерпрованного. Далее он поступает в промежуточный десорбер 9, где при снижении давления до 5—10 ат выделяется основное количество абсорбированных газов. Окончательное выделение последних происходит в десор-бере 10 при 1—2 ат. После десорбции регенерированный метанол сжимается до 280—320 ат и возвращается на орошение абсорберов 2 и 6. Г азы после регенерации вместе с продувочными и танковыми газами могут быть использованы, например, в производстве аммиака или как топливо. [c.89] На 1 т метанола-ректификата расходуется 3280 синтез-газа и 27 кг рециркулирующего ректификата. Количество десорбированных, продувочных и танковых газов, которые могут быть использованы в смежных производствах, составляет 709 м 1т. Выделение метана по стадиям синтеза складывается следующим образом при очистке исходного газа от ацетилена и этилена отмывается 23,2% при конденсации метанола-сырца растворяется 8,8% при отмывке метанолом циркуляционного газа — 34,2% выводится вместе с продувочными газами — 33,8%. [c.89] Описанная схема проста в исполнении, укомплектовывается типовым оборудованием, в ней полностью исключается потребноёть в кислороде, катализаторе конверсии метана, моноэтаноламине, сокращается расход энергии и уменьшается необходимое число обслуживающего персонала. По сравнению с конверсионным методом удельные капиталовложения снижаются на 12,5%, а себестоимость метанола — на 10,5% (аналогичное снижение затрат будет наблюдаться при сравнении с любой технологической схемой при одинаковой мощности). [c.89] В промышленных условиях сначала проводят дросселирование метанола-сырца до 6—7 ат. Количество выделенных при этом танковых газов колеблется от 41 до 49 лiVг (при изменении отношения Нг СО с 6 до 13). Как было показано , содержание компонентов в танковых газах находится почти в прямолинейной зависимости от их парциального давления в циркуляционных газах. Это позволяет рассчитать состав выделяющихся газов по графикам, представленным на рис. 65, 66 и 67 в Приложении, стр. 160. [c.90] Ввиду ВЫСОКОГО содержания горючих компонентов танковые газы чаще всего сжигают вместе с продувочными газами, предварительно выделив метанол промывкой водой. [c.90] Вернуться к основной статье