| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2099320
СПОСІБ ОДЕРЖАННЯ МЕТАНОЛА
Ім'я винахідника: Сосна М.Х .; Лобановська А.Л .; Харкова Т.В.
Ім'я патентовласника: Сосна Михайло Хаймович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1995.06.21
Винахід відноситься до хімічної промисловості, зокрема до процесу отримання метанолу з вуглецевої сировини. Суть винаходу полягає в способі отримання метанолу, що включає парокіслородной конверсію вуглеводневої сировини, виділення частини двоокису вуглецю з конвертованого газу і синтез метанолу з оксидів вуглецю і водню, в якому вихідна сировина попередньо сатуріруется до об'ємного співвідношення пар: газ 0,4-0,7, конверсію здійснюють при температурі парогазової суміші на вході в конвертор, що дорівнює 260-300 o С, об'ємному співвідношенні пар: газ, що дорівнює 2,2-2,8 і тиску 2,0 МПа, видалення двоокису вуглецю проводять шляхом одноступеневою промивання розчином моноетаноламіна до отримання факторіала f = 2,05-2,2 з подальшою осушенням і компресією реакційної суміші до тиску 8,5-9,5 МПа з подачею на стадію синтезу.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до хімічної промисловості, зокрема до процесу отримання метанолу з вуглеводневої сировини.
Відомий спосіб отримання метанолу, згідно з яким вихідну газову суміш для синтезу метанолу одержують конверсією вуглеводневої сировини з водяною парою, змішуючи вихідна сировина з рециркулюючим газом, які виходять з реакційної системи і подається на вхід в конвертер при тому тиску, яке має одержуваний газ, тобто без додаткового стиснення. У реакційній зоні всю сировину піддається частковому окислення киснем, первинної конверсії, в результаті чого отримують газову суміш для синтезу метанолу з співвідношенням реагентів, близьких до стехіометричної. Первинну конверсію проводять при абсолютному тиску> 55 бар над каталізатором, що знаходяться в трубах, що обігріваються зовні газом, який, виходячи із зони вторинної конверсії, рухається протитечією до реакційної суміші первинної конверсії.
У кращому варіанті водяна пара вводять в потік вуглеводневої сировини, що подається в конвертер, до насичення, а надлишок пара видаляють з конвертованого газу прямим контактом з холодною водою. Цей спосіб забезпечує відсутність необхідності використання в системі пара під високим тиском для його видалення зі складу конвертованого газу. Див. Наприклад, Європатент N 0329292А2, кл. З 07 З 29/15, 1989).
Основним недоліком цього способу є висока енергоємність процесу.
Відомий і спосіб отримання метанолу, що включає отримання газу, що містить водень і оксид вуглецю, шляхом часткового спалювання вуглевмі- щуючого речовини, перетворення оксиду вуглецю, що міститься в газі, отриманому на першій стадії, в діоксид вуглецю і водень їх взаємодією з водяною парою, виділення частини діоксиду вуглецю з газу, отриманого на другій стадії, взаємодія залишився газоподібного діоксиду вуглецю і водню з утворенням метанолу, сушку отриманого продукту (див. наприклад, заявка Франції N 2288722, кл. з 07 з 31/04, 1976 прототип).
Основним недоліком цього способу є недостатньо висока ступінь чистоти цільового продукту і високі енерговитрати.
Відомий спосіб отримання метанолу, що включає конверсію природного газу або нафти водяною парою при 600-1000 o С і тиском 8-53 атм. в присутності нікелевого каталізатора, відновлення оксидів вуглецю воднем до метанолу при 215-450 o С і тиску 70-300 атм у присутності алюмо-цинк-мідного або алюмо-цинк-хромового каталізатора, відділення утворився метанолу, рециркуляції не прореагувала суміші у вигляді газів продувки частково або повністю на стадію конверсії суміш гидрируются при температурі 180-200 o С і швидкості подачі сировини 100-300 ч 10 3 ч -1 в присутності каталізатора складу, мас. оксид нікелю 32-40; оксид алюмінію 47-57; оксид кальцію 3-21, з подальшим догідрірованіем при температурі 250-450 o С і швидкості подачі сировини 10 50 Ч 10 3 ч -1 в присутності каталізатора складу, мас. оксид нікелю 23-26; оксид алюмінію 43-49; оксид магнію 13-17; оксид кальцію 6-13; оксид барію 0,6-1,2, і виділенням 40-70 об. водню за допомогою палладиевой мембрани (див. наприклад, авторське свідоцтво СРСР N 829609, кл. З 07 З 31/04, 1981 аналог).
Основним недоліком цього способу є висока енергоємність процесу, а й необхідність використання дорогих каталізаторів і паладієвих мембран для доочистки газової суміші синтезу метанолу.
Завданням, покладеної в основу створення винаходу, є розробка способу отримання метанолу, що має низьку енергоємність, що забезпечує відсутність шкідливих викидів і отримання метанолу вищої якості марки "АА".
Поставлена задача вирішується способом отримання метанолу, що включає парокіслородной конверсію природного газу, виділення частини двоокису вуглецю їх конвертованого газу і синтез метанолу з оксидів вуглецю і водню, в якому вихідна сировина попередньо сатуріруется до об'ємного співвідношення пар: газ, що дорівнює 0,4-0,7 шляхом зрошення нагрітим до 150-170 o С газовим конденсатом, конверсію здійснюють при температурі парогазової суміші на вході в конвертер, рівній 260-300 o С, об'ємному співвідношенні пар: газ, що дорівнює 2,2-2,8 і тиску 2,0 МПа , видалення двоокису вуглецю проводять шляхом одноступеневою промивання розчином моноетаноламіна до отримання факторіала f 2,05-2,2 з подальшою осушенням і компресією реакційної суміші до тиску 8,5-9,5 МПа з подачею газової суміші на стадію синтезу, яку здійснюють в поличних колонах із ступінчастим байпассірованіем газу при температурі 220-270 o С, тиску 8,5-9,5 МПа на низькотемпературному медьсодержащем каталізаторі.
Суть винаходу полягає в тому, що розроблена технологія забезпечує значну економію енергоресурсів по природному газу і кисню, а й додаткове отримання в схемі пара, що має тиск 27 атм.
Крім того, що утворюється на стадії метанол має вищу якість і відповідає марці "АА" за рахунок проведення стадії синтезу метанолу при тиску 90 атм.
Згідно винаходу вихідне вуглеводневу сировину попередньо сатуріруется нагрітим газовим конденсатом, що циркулює в системі. Це дозволяє використовувати низькопотенційне тепло конвертованого газу і зменшити витрату технологічного пара.
Парокіслородной конверсію вуглеводневої сировини здійснюють в шахтному конвертері, де конверсія проходить при низьких об'ємному співвідношенні пар: газ і температурі парогазової суміші на вході в конвертер. Це забезпечує економію технологічної пари на процесі і економію тепла, тобто оптимальний тепловий режим процесу конверсії та низькі питомі енерговитрати.
Видалення двоокису вуглецю з конвертованій газової суміші здійснюють 8-12% -ним водним розчином моноетаноламіна (МЕА) до отримання факторіала f 2,05-2,1. При цьому досягається економія тепла на регенерацію МЕА розчину.
Регенерацію насиченого розчину моноетаноламіна здійснюють шляхом контактування з нагрітим газовим конденсатом, що циркулює в системі.
Після видалення частини двоокису вуглецю газову суміш піддають осушування шляхом виморожування основної частини вологи і подальшого конденсування газу і контактування з алюмогелем.
Це дозволяє забезпечити подачу на компресію сухого газу необхідної конденсації.
Синтез метанолу здійснюють в поличних колонах, використовуючи поетапне байпассірованіе газу рівними частками на кожну полицю колони.
Це дозволяє вести процес в оптимальному температурному режимі, що забезпечує максимальний вихід метанолу-сирцю і отримання з нього метанолу-ректифікату високої якості, відповідного марці "АА", з масовою часткою метанолу не менше 99,9%
Потім газову суміш компремируется до тиску 8,5-9,5 МПа, що необхідно для проведення процесу синтезу метанолу на медьсодержащем каталізаторі і забезпечує отримання метанолу-сирцю високої якості і отримання метанолу-ректифікату марки "АА".
На кресленні зображена схема процесу отримання метанолу, в якій містяться такі умовні позначення: ПП пар перегрітий, ПН пар насичений, ВПН вода живильна недеаерірованная, ВПД вода живильна Деаерірованная, МЕА моноетаноламін, ВО вода оборотна.
Спосіб згідно зі схемою здійснюється наступним чином
Вихідний природний газ з мережі під тиском 2,0 МПа надходить в сатуратор 1, де насичується парами води, які містяться в газовому конденсаті, до об'ємного співвідношення пар: природний газ рівного 0,4: 0,7, за рахунок тепла циркулюючого газового конденсату з скруббера 6.
Далі парогазова суміш нагрівається в теплообміннику 2 конвертованим газом з котла-утилізатора 5, змішується з перегрітою парою і подається в змішувач 3 конвертера метану.
Вихідний кисень з мережі компремируется в компресорі 16 до тиску 2,0 МПа, змішується з перегрітою парою, яка виконує функцію захисного пара, і подається в змішувач 3 конвертори метану. Загальна об'ємне співвідношення пар: природний газ в змішувачі 3 становить 2,2-2,8. Після змішувача 3 паро-газокиснева суміш надходить в конвертор метану 4, де на нікелевому каталізаторі відбувається парогазокіслородная конверсія природного газу до залишкового вмісту метану 0,6-1,1 об. по сухому газу. Температура конвертованого газу на виході з конвертора метану 4 становить 870-920 o С.
Далі конвертований газ надходить в котел-утилізатор 5, де за рахунок тепла отримують насичений пар з тиском 2,7-3,0 МПа. Після котла-утилізатора 5 конвертований газ охолоджується в теплообміннику 2 парогазової сумішшю, потім в скрубері-охолоджувачі 6 циркулює газовим конденсатом і в теплообміннику 7 зворотному водою до температури 40 o С.
Охолоджений конвертований газ після теплообмінника 7 входить в сепаратор 8 для охолодження сконденсировавшейся вологи і надходить у відділення моноетаноламіновой очищення газу 9, де з нього в один щабель видаляють частину діоксиду вуглецю до отримання факторіала f [(Н 2 СО 2) / (СО 2 + СО)] рівного 2,05- 2,2, необхідного для проведення синтезу метанолу.
Потім очищений конвертований газ надходить на осушку в адсорбер 10, де з нього видаляється залишкова волога, після чого газ компремируется в компресорі 11 до тиску 9,0 МПа і надходить у колону синтезу метанолу поличного типу зі ступінчастим байпассірованіем. У колоні 12 на мідь-цинк-хромовому каталізаторі при температурі 230-250 o С і тиску 9,0 МПа відбувається синтез метанолу з отриманням метанолу-сирцю.
Далі метанол-сирець надходить у відділення ректифікації 13 для отримання товарного метанолу-ректифікату марки "АА".
Вода живильна недеаерірованная, необхідна для отримання пара в котлі-утилізатори 5, нагрівається в теплообміннику 14 циркулює газовим конденсатом, що виходять з сатуратора 1, деаерують в деаератори 15, догрівається в теплообміннику 17 і надходить в котел-утилізатор 5.
Контур циркуляції газового конденсату є наступним. У скрубері-охолоджувачі 6 потік охолодженого газового конденсату, що надходить на зрошення, нагрівається конвертованим газом і на виході з скрубера 6 з'єднується з газовим конденсатом, що виділився в скрубері з конвертованого газу. Вихід двійкового з температурою 165-170 o С розділяється на два потоки. Один потік, що становить 1/3 частину від загального, надходить на сатурацию природного газу в сатуратор 1 і на нагрів живильної недеаерірованной води в теплообміннику 14.
Другий потік, що становить 2/3 частин від загального подають на нагрів живильної деаерірованной води в теплообміннику 14 і на регенерацію моноетаноламінового розчину у відділенні очищення 9. Потім обидва охолоджених потоки змішуються і надходять на зрошення скрубера-охолоджувача 6.
Приклад. Природний газ наступного складу, об. СО 2 0,04; N 2 0,8; Ar 0,75; СН 4 95,5; З 2 Н 6 1,81; З 3 Н 8 0,74; З 4 Н 10 0,29; З 5 Н 12 0,07, з температурою 0 o С, при тиску 2,0 МПа у кількості 7788 нм 3 / год надходить в сатуратор, де, проходячи через насадку, орошаемую гарячим конденсатом з температурою 170 o С, насичується парами води до співвідношення пар: газ 0,65.
Після сатурації парогазова суміш нагрівається в теплообміннику до 290 o С, змішується з технологічним перегрітою парою до співвідношення пар: газ 2,48 і подається в міжтрубний простір парогазокіслородного змішувача. У трубне простір змішувача подається парокіслородной суміш з співвідношенням пар: кисень 0,47.
Кількість кисню становить 5297 нм 3 / год.
Загальне співвідношення пар: природний газ на виході із змішувача становить 2,8.
У шахтному конверторі відбувається парокіслородной конверсія метану на нікелевому каталізаторі ГИАП-8. Кількість конвертованого газу на виході з конвертора 4563,5 нм 3 / год, температура 870 o С.
Тепло гарячого конвертованого газу утилізується для отримання насиченої пари тиском 2,7 МПа, для підігріву парогазової суміші після сатурації. Остаточна утилізація тепла відбувається в скрубері-охолоджувачі, де нагрівається при цьому газовий конденсат, що використовується для процесу сатурації та регенерації моноетаноламіна.
Конвертований газ надходить в одноступенчатое відділення очищення від діоксиду вуглецю. На виході з відділення очищення співвідношення компонентів, тобто факторіал газу становить (Н 2 СО 2) / (СО 2 + СО) 2,11.
Далі конвертований газ осушується від вологи і в кількості 24000 нм 3 / год при тиску 1,6 МПа компремируется до тиску 9,0 МПа і надходить у відділення синтезу метанолу.
Синтез метанолу здійснюється на медьсодержащем каталізаторі в поличних колонах із ступінчастим байпассірованіем газу.
Отриманий метанол-сирець надходить у відділенні ректифікації, де виходить метанол-ректифікат марки "АА" в кількості 8,44 т / год і відповідний ТУ 113-05-494-85. Порівняльні з відомим способом дані по ефективності заявленого способу отримання метанолу представлені в таблиці.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб отримання метанолу, що включає парокіслородной конверсію природного газу, виділення частини двоокису вуглецю з конвертованого газу і синтез метанолу з оксидів вуглецю і водню, що відрізняється тим, що вихідна сировина попередньо сатуріруется до об'ємного відносини пар / газ 0,4 0,7 шляхом зрошення нагрітим до 150 170 o С газовим конденсатом, конверсію здійснюють при температурі парогазової суміші на вході в конвертер 260 - 300 o С, об'ємному відношенні пар / газ 2,2 2,8, і тиску 2 МПа, видалення двоокису вуглецю проводять шляхом одноступеневою промивання розчином моноетаноламіна до отримання факторіала f 2,05 2,2 з наступною осушенням і компресією реакційної суміші до тиску 8,5 9,5 МПа з подачею газової суміші на стадію синтезу, яку здійснюють в поличних колонах із ступінчастим байпассірованіем газу при 220 270 o с, тиску 8 , 5 9,5 МПа на низькотемпературному медьсодержащем каталізаторі.
Версія для друку
Дата публікації 07.04.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.