ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Основная аппаратура из "Производство метанола" В производстве метанола оборудование стадий подготовки газа и синтеза во многом сходно с оборудованием производства аммиака. Этим в основном и объясняется тот факт, что производство органического продукта, каким является метанол, размещается на заводах азотной промышленности. Аппаратура процесса синтеза аммиака и получения исходного газа достаточно широко освещена в литературе - -Поэтому здесь рассматриваются лишь основные аппараты синтеза метанола и их особенности, связанные с технологическими условиями процесса. [c.96] Другим источнико(М коррозии материалов аппаратуры может быть угольная кислота, образование которой связано с конденсацией а стенка. паров воды в присутствии СОг. Особенно это характерно для производства метанола при низком давлении. Такая коррозия наблюдается в коммуникациях компрессоров и в первых секциях холодильников-конденсаторов. Имеются предположения, что в холодильниках коррозия может вызываться метил-формиатом, получающимся в процессе синтеза метапола при низком давлении в несколько больших количествах, чем на цинк-хромовом катализаторе. [c.97] Материалы для изготовления аппаратуры выбираются в соответствии с технологическими условиями процесса и с учетом возможной коррозии. Например, все детали катализаторных коробок (вторая температурная зона) и теплообменников изготавливают из стали Х18Н10Т, сепараторы, холодильники-конденсаторы, трубопроводы — из углеродистой стали, уплотняющие линзы подвергают цинкованию. [c.97] Нужно сказать, что оборудование процесса синтеза метанола на различных заводах довольно однотипно. Больше всего различаются по конструкции насадки колонн синтеза при 300 ат. [c.97] Особый вклад в разработку аппаратуры высокого давления для производства метанола внесен сотрудниками ГИАП И. П. Сидоровым и Т. Б. Симоновым. Ими разработаны конструкции почти всех аппаратов этого процесса, несколько видов насадок колонн синтеза, весьма оригинальных и получивших распространение в производстве аммиака и метанола. В настоящее время в агрегатах синтеза метанола эксплуатируются насадки шахтного типа, полочные несовмещенные, полочные, совмещенные с теплообменником, и некоторые другие. [c.97] В колоннах с насадкой шахтного типа, отличающихся простотой конструкции, катализатор засыпают по всей высоте аппарата беспорядочно, навалом. Газ после выносных теплообменников поступает в центральную трубу, где размещен электроподогреватель, и затем направляется на катализатор. Холодные байпасы вводят равномерно по всей высоте катализаторной зоны. [c.97] Схема колонны с несовмещенной полочной насадкой приведена на рис. 31. В ней катализатор размещен слоями по всей высоте колонны. Основное преимущество насадки — простота конструкции, так как колонна не имеет внутреннего теплообменника. Корпус колонны обдувается холодным газом. Регулирование и поддержание температуры проводится подачей холодных байпасов. Чем больше число полок в насадке, тем лучшие условия создаются для регулирования температуры. В то же время чрезмерное увеличение числа полок может привести к усложнению конструкции и трудностям в эксплуатации, поэтому обычно в колоннах высотой 12 м ограничиваются пятью-шестью полками. [c.97] Как указывалось, синтез метанола на цинк-хромовом катализаторе протекает в условиях, далеких от равновесия, поэтому нет особой необходимости в создании падающего температурного режима. Однако в промышленных условиях стремятся проводить процесс в узком диапазоне температур 355—370 °С, в котором наблюдается максимальная скорость реакции, обеспечивая лишь необходимую разницу в зоне высоких температур. Как видно из рис. 31, изменение температуры по высоте колонны (имеет пикообразный характер при входе на первую полку 320°С, при выходе с последней полки— 385—390 °С. Такой перепад (65—70 °С) обусловлен значительными потерями тепла в окружающую среду из-за наличия выносного теплообменника. [c.98] Более эффективна колонна с совмещенной полочной насадкой Крис. 32). На крупных агрегатах синтеза при 300 ат используют в основном колонны этого типа. Они относительно просты и надежны в эксплуатации, обеспечивают необходимый температурный режим. Преимущества таких колонн отмечались выше (стр. 82). Г аз подогревают до температуры реакции непосредственно в одной поковке с катализаторной коробкой. Температурный режим, регулируемый холодным байпасом, поддерживается более устойчиво. На рис. 33 показан внешний вид колонны с совмещенной асадкой и холодильники-конденсаторы одного из производств метанола. [c.98] Было предложено усовершенствовать полочную насадку колонны путем установки дополнительного теплообменника из двойных трубок (трубки Фильда) в верхней части катализаторной коробки (рис. 34). Это позволяет усилить отвод тепла из первых слоев катализатора— зоны наиболее интенсивного образования метанола — и повысить температуру начала реакции. Основной поток газа вводится сверху и распределяется в пространстве между корпусом и насадкой колонны, затем поступает в межтрубное пространство теплообменника, расположенного в нижней ее части. По центральной трубе, е которой установлен электроподогреватель, газ возвращается в верхнюю часть колонны и проходит трубки Фильда, размещенные в слое катализатора. По выходе из трубок газовый поток проходит последовательно три слоя катализатора, внутренний теплообменник и с температурой 120—130 °С выходит из колонны. Температура газа на второй и третьей полках регулируется холодным байпасом. Возможность регулирования температуры имеется также за счет подачи газа по байпасу в нижнюю часть центральной трубы. [c.98] В комбинированной насадке сохраняются преимущества полочной конструкции и в то же время создается возможность регулировать температуру катализатора в узких пределах на каждой полке, что позволяет поддерживать высокую температуру начала реакции. Расчетная производительность 1 катализатора составляет в среднем 50 т метанола-сырца в сутки ( 46,5 т метанола-ректификата). [c.98] Конденсация паров метанола из циркуляционного газа на установках средней мощности проводится обычно в конденсаторах типа труба в трубе , пе отличающихся по конструкции от конденсаторов, применяемых в производстве аммиака . Основное преимущество конденсаторов труба в трубе — высокий коэффициент теплопередачи, связанный с большой скоростью потока теплоносителя, но они громоздки и дороги вследствие большого расхода металла. [c.101] На вновь создаваемых крупных агрегатах применяется более прогрессивное воздушное охлаждение циркуляцио1нного газа. [c.102] На рис. 36 изображен горизонтальный трехконтурный аппарат воздушного охлаждения (поверхность теплообмена 20 000 м , вес 95 т, габариты 9X8X8 м). Поступающий на охлаждение циркуляционный стаз проходит внутри сребренных труб, смонтированных в секции. Снаружи трубы обдуваются воздухом, нагнетаемым вентиляторами. Заданный температурный режим регулируется автоматически поворотом лопастей вентиляторов, жалюзей, впрыском воды для увлажнения воздуха. Аналогичные аппараты воздушного охлаждения применяются для конденсации паров метанола при ректификации. [c.102] Выносные теплообменники являются обычными теплообменными аппаратами трубчатого типа, в которых по трубам пропускается горячий газ из колонны, а в межтрубном пространстве — холодный циркуляционный газ. [c.102] Пусковые электроподогреватели в настоящее время, особенно в крупных агрегатах, заменяют паровыми или огневыми подогревателями, которые по конструкции близки к теплообменникам. [c.102] Сконденсировавшийся метанол в схемах синтеза при высоком давлении отделяют в сепараторах таких же конструкций, какие используют в производстве аммиака . В системах, работающих при низком давлении, применяют сепараторы со специальными устройствами для улавливания брызг и лучшего отделения метанола-сырца. [c.102] До последнего времени в производстве метанола применяли поршневые компрессоры. Но эти машины обладают существенными недостатками загрязнение газа маслом, из-за чего требуется последующая его очистка перед подачей на синтез, а также небольшая производительность и сложность обслуживания. Внедрение новых конструкций насадок колонн синтеза с низким сопротивлением позволяет применить для циркуляционного газа центробежные компрессоры, например марки ЦЦК-Ю. Этот компрессор состоит из цельнокованного герметического корпуса высокого давления, внутри которого размещен 12-ти ступенчатый центробежный компрессор и асинхронный трехфазный электродвигатель. Производительность при 40 °С и 290 ат составляет 360—400 м /ч, перепад давлений 30 ат, скорость вращения вала 2970 оборотов в минуту. Электродвигатель обдувается специально подготовленным сухим газом. [c.102] Центробежные турбоциркуляционные компрессоры просты в обслуживании, исключают возможность загрязнения газа маслом. Они раз(мещаются на открытой площадке непосредственно около колонн синтеза. Ввиду больших преимуществ этих машин все вновь строящиеся производства метанола, в том числе, безусловно, и системы, работающие при низком давлении, оборудуются турбоцир-куляционными компрессорами, а на предприятиях средней мощности происходит замена ими поршневых машин. Общий вид турбо-циркуляционного компрессора приведен на рис. 37. [c.102] Как указывалось выше, реакционная зона обогревается сжиганием газа, который поступает в горелки, пр,и небольшом давлении (3,6—4,0 ат). При поступлении газа в горелку, за счет его давления инжектируется необходимое оличество воздуха. Дымовые газы из топочной камеры печи с температурой до 1000 °С направляются в котлы-утилизаторы для получения технологического пара высокого давления ( 40 ат, но возможно и до 100 ат). [c.105] Вернуться к основной статье