Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

RU2252209C1 - Method for methanol production (variants) - Google Patents

Method for methanol production (variants) Download PDF

Info

Publication number
RU2252209C1
RU2252209C1 RU2003129175/04A RU2003129175A RU2252209C1 RU 2252209 C1 RU2252209 C1 RU 2252209C1 RU 2003129175/04 A RU2003129175/04 A RU 2003129175/04A RU 2003129175 A RU2003129175 A RU 2003129175A RU 2252209 C1 RU2252209 C1 RU 2252209C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
synthesis
methanol
gas
carried out
conversion
Prior art date
Application number
RU2003129175/04A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Д.Л. Астановский (RU)
Д.Л. Астановский
Л.З. Астановский (RU)
Л.З. Астановский
П.В. Вертелецкий (RU)
П.В. Вертелецкий
Original Assignee
Астановский Дмитрий Львович
Астановский Лев Залманович
Вертелецкий Павел Васильевич
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Астановский Дмитрий Львович, Астановский Лев Залманович, Вертелецкий Павел Васильевич filed Critical Астановский Дмитрий Львович
Priority to RU2003129175/04A priority Critical patent/RU2252209C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2252209C1 publication Critical patent/RU2252209C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: technology for production of methanol from syngas.
SUBSTANCE: claimed method includes mixing of hydrocarbon raw material with water steam to provide syngas by steam conversion of hydrocarbon raw material and subsequent methanol synthesis therefrom. Conversion of hydrocarbon raw material and methanol synthesis are carried out under the same pressure from 4.0 to 12.0 MPa. In one embodiment hydrocarbon raw material is mixed with water steam and carbon dioxide to provide syngas by steam/carbonic acid conversion of hydrocarbon raw material in radial-helical reactor followed by methanol synthesis therefrom under the same pressure (from 4.0 to 12.0 MPa). In each embodiment methanol synthesis is carried out in isothermal catalytic radial-helical reactor using fine-grained catalyst with grain size of 1-5 mm. Methanol synthesis is preferably carried out in two steps with or without syngas circulation followed by feeding gas from the first or second step into gasmain or power plant.
EFFECT: simplified method due to process optimization.
12 cl, 3 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способам получения метанола из углеводородного сырья и может быть использовано в газовой, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.The invention relates to methods for producing methanol from hydrocarbons and can be used in gas, chemical, petrochemical, oil refining and other industries.

Метанол широко используется во многих отраслях промышленности как растворитель, как исходный продукт для получения полимерных материалов, органических красителей, лекарственных веществ и др.Methanol is widely used in many industries as a solvent, as a starting material for the production of polymeric materials, organic dyes, medicinal substances, etc.

Метанол может быть получен из углеводородного сырья, например из природного газа, попутных газов при добыче нефти, нафты. Основным сырьем для производства метанола является природный газ.Methanol can be obtained from hydrocarbon feedstocks, for example from natural gas, associated gases from oil production, and naphtha. The main raw material for methanol production is natural gas.

Основным промышленным методом получения метанола является получение синтез-газа паровой, парокислородной или пароуглекислотной конверсией природного газа с последующим синтезом метанола путем восстановления оксида и диоксида углерода водородом на катализаторе.The main industrial method for the production of methanol is the synthesis gas synthesis by steam, steam-oxygen or steam-carbon dioxide conversion of natural gas, followed by the synthesis of methanol by reduction of carbon monoxide and hydrogen dioxide on a catalyst.

Паровая конверсия природного газа с дозированием диоксида углерода (пароуглекислотная конверсия) обеспечивает более оптимальное соотношение реагирующих компонентов в исходной газовой смеси для синтеза метанола.Steam conversion of natural gas with dosing of carbon dioxide (steam-carbon dioxide conversion) provides a more optimal ratio of reacting components in the initial gas mixture for methanol synthesis.

Основными стадиями получения метанола являются:The main stages of methanol production are:

- компримирование природного газа до давления получения синтез-газа;- compression of natural gas to the pressure of synthesis gas production;

- очистка природного газа сырья от соединений серы;- purification of natural gas from sulfur compounds;

- получение синтез-газа;- production of synthesis gas;

- компримирование синтез-газа и циркуляционного газа до давления проведения синтеза метанола;- compression of synthesis gas and circulating gas to the pressure of methanol synthesis;

- синтез метанола;- methanol synthesis;

- ректификация.- rectification.

Синтез-газ для получения метанола получают в трубчатых печах паровой конверсией углеводородов при давлении 1,5-2,0 МПа и в шахтных реакторах парокислородной конверсией углеводородов при давлении до 7,5 МПа. Иногда эти процессы совмещают, проводя процесс конверсии в две ступени при давлении до 4,0 МПа.Syngas for methanol production is obtained in tube furnaces by steam conversion of hydrocarbons at a pressure of 1.5-2.0 MPa and in shaft reactors by steam-oxygen conversion of hydrocarbons at a pressure of up to 7.5 MPa. Sometimes these processes are combined, carrying out the conversion process in two stages at a pressure of up to 4.0 MPa.

Синтез метанола проводят на высокотемпературном цинк-хромовом катализаторе при температуре 310-400°С и давлении 27,5-43,1 МПа или на низкотемпературном цинк-медь-алюминиевом или цинк-хром-медном катализаторе при температуре 200-280°С и давлении 5-10 МПа в реакторах аксиального или радиального типа.Methanol synthesis is carried out on a high-temperature zinc-chromium catalyst at a temperature of 310-400 ° C and a pressure of 27.5-43.1 MPa or on a low-temperature zinc-copper-aluminum or zinc-chromium-copper catalyst at a temperature of 200-280 ° C and pressure 5-10 MPa in axial or radial type reactors.

Наряду с синтезом метанола одновременно протекают реакции образования побочных продуктов, таких как вода, диоксид углерода, метан, эфиры, высшие спирты, кислоты и др.Along with the synthesis of methanol, reactions of the formation of by-products, such as water, carbon dioxide, methane, ethers, higher alcohols, acids, etc., occur simultaneously.

С целью повышения селективности процесса, преимущественного получения метанола, важным является проведение процесса при оптимальной температуре.In order to increase the selectivity of the process, preferential production of methanol, it is important to carry out the process at the optimum temperature.

Традиционно применяемые каталитические реакторы синтеза метанола отличаются главным образом аксиальным или радиальным перемещением потока среды через слой катализатора и методом отвода тепла из реакционной зоны.The traditionally used methanol synthesis catalytic reactors are distinguished mainly by axial or radial movement of the medium flow through the catalyst bed and by the method of heat removal from the reaction zone.

Чтобы отвести тепло из зоны реакции, перед каждой катализаторной полкой в основной поток газа подается холодный газ (байпас). Другой путь отвода тепла из зоны реакции - размещение между катализаторными полками или в катализаторном слое реактора трубчатых или змеевиковых теплообменных элементов. (Караваев М.М., Леонов В.Е., Попов И.Г., Шепелев Е.Т. Технология синтетического метанола. - М.: Химия, 1984, - 240 с., ил.).To remove heat from the reaction zone, cold gas (bypass) is supplied to the main gas stream in front of each catalyst shelf. Another way to remove heat from the reaction zone is to place tubular or coil heat-exchange elements between the catalyst shelves or in the catalyst layer of the reactor. (Karavaev M.M., Leonov V.E., Popov I.G., Shepelev E.T. Technology of synthetic methanol. - M.: Chemistry, 1984, - 240 p., Ill.).

Основными недостатками традиционного метода получения синтез-газа являются:The main disadvantages of the traditional method of producing synthesis gas are:

- ограничение по давлению проведения процесса конверсии природного газа в трубчатых печах;- pressure limitation of the natural gas conversion process in tube furnaces;

- необходимость использования кислорода при проведении процесса конверсии природного газа в шахтных реакторах;- the need to use oxygen in the process of converting natural gas in mine reactors;

- значительные затраты энергии на компримирование природного газа, синтез-газа и циркуляционного газа;- significant energy costs for compression of natural gas, synthesis gas and circulating gas;

- высокая стоимость оборудования конверсии природного газа и компрессоров.- the high cost of natural gas conversion equipment and compressors.

Недостатками проведения процесса синтеза метанола являются:The disadvantages of the methanol synthesis process are:

- использование менее активного катализатора с относительно крупными размерами гранул;- the use of a less active catalyst with relatively large granule sizes;

- относительно большие потери напора газа при прохождении зернистого слоя катализатора;- a relatively large loss of gas pressure during the passage of the granular catalyst bed;

- невозможностью обеспечения проведения процесса синтеза при оптимальной температуре;- the inability to ensure the synthesis process at the optimum temperature;

- большие размеры, сложная конструкция и высокая стоимость каталитических реакторов.- large size, complex design and high cost of catalytic reactors.

В основу настоящего изобретения положена задача создания способа получения метанола, упрощающего технологическую схему путем проведения процессов паровой или пароуглекислотной конверсии природного газа и синтеза метанола при одном и то же давлении 4,0-12,0 МПа.The present invention is based on the task of creating a method for producing methanol, simplifying the technological scheme by carrying out processes of steam or carbon dioxide conversion of natural gas and methanol synthesis at the same pressure of 4.0-12.0 MPa.

Поставленная задача решается тем, что получение синтез-газа путем паровой или пароуглекислотной каталитической конверсией углеводородного сырья, например, природного газа, осуществляют в каталитическом реакторе радиально-спирального типа при том же давлении, при котором проводят процесс синтеза метанола, от 4,0 до 12,0 МПа. Процесс конверсии проводят в реакторе радиально-спирального типа с подводом тепла извне.The problem is solved in that the synthesis gas is obtained by steam or carbon dioxide catalytic conversion of hydrocarbon feeds, for example, natural gas, is carried out in a radial-spiral type catalytic reactor at the same pressure from which methanol synthesis is carried out, from 4.0 to 12 , 0 MPa. The conversion process is carried out in a radial-spiral type reactor with external heat input.

При этом можно использовать давление природного газа, поступающего из скважины или магистрального газопровода. Это позволяет исключить из схемы компрессоры природного газа и синтез-газа. При этом синтез метанола будет проводиться при том же или несколько пониженном давлении (за счет потери давления в тракте от реактора конверсии углеводородного сырья до реактора синтеза метанола), при котором проводится процесс конверсии углеводородного сырья, то есть от 4,0 до 12,0 МПа.In this case, you can use the pressure of natural gas coming from a well or main gas pipeline. This allows excluding compressors of natural gas and synthesis gas from the circuit. In this case, methanol synthesis will be carried out at the same or slightly reduced pressure (due to pressure loss in the path from the hydrocarbon conversion reactor to the methanol synthesis reactor), in which the hydrocarbon conversion is carried out, i.e. from 4.0 to 12.0 MPa .

Исключение из схемы получения метанола компрессорного оборудования обеспечит снижение капитальных и эксплуатационных затрат и повысит надежность работы установки.The exclusion of compressor equipment from the methanol production scheme will reduce capital and operating costs and increase the reliability of the installation.

Применение пароуглекислотной конверсии позволит получить более оптимальный состав синтез газа для получения метанола.The use of steam-carbon dioxide conversion will allow to obtain a more optimal composition of the synthesis gas to obtain methanol.

Синтез метанола осуществляют в изотермическом каталитическом реакторе радиально-спирального типа.Methanol synthesis is carried out in a radial-spiral type isothermal catalytic reactor.

Применение изотермического каталитического реактора радиально-спирального типа по сравнению с традиционно применяемыми реакторами позволяет использовать наиболее активный мелкозернистый катализатор, обеспечить проведение процесса синтеза в оптимальных температурных условиях, высокую степень превращения, высокую селективность процесса, минимальный объем катализатора, минимальную потерю напора реакционного газа при прохождении через зернистый слой катализатора. Полностью исключается возможность перегрева катализатора.The use of an isothermal radial-spiral type catalytic reactor in comparison with traditionally used reactors allows using the most active fine-grained catalyst, ensuring the synthesis process under optimal temperature conditions, a high degree of conversion, high selectivity of the process, minimal catalyst volume, minimal loss of pressure of the reaction gas when passing through granular catalyst bed. The possibility of overheating of the catalyst is completely eliminated.

Оптимальные температурные условия для проведения процесса синтеза метанола и высокая селективность процесса обеспечивается развитой теплообменной поверхностью, размещенной в катализаторном слое. Поддержание заданной температуры в слое катализатора, размещенном между спиралеобразными стенками, обеспечивается давлением кипящей воды (или другого теплоносителя) в полостях спиралеобразных стенок. Это исключает перегрев катализатора, как при его восстановлении, так и при его работе.The optimal temperature conditions for carrying out the methanol synthesis process and the high selectivity of the process are ensured by a developed heat exchange surface located in the catalyst layer. Maintaining a predetermined temperature in the catalyst bed located between the spiral-shaped walls is ensured by the pressure of boiling water (or other coolant) in the cavities of the spiral-shaped walls. This eliminates overheating of the catalyst, both during its recovery and during its operation.

Минимальный объем катализатора и высокая степень превращения обеспечиваются использованием высокоактивного мелкозернистого катализатора с размером гранул 1-5 мм.The minimum catalyst volume and a high degree of conversion are provided by using a highly active fine-grained catalyst with a granule size of 1-5 mm.

Радиально-спиральный ход реакционного газа через зернистый слой катализатора обеспечивает минимальную потерю напора.The radial-spiral course of the reaction gas through the granular catalyst bed provides minimal head loss.

Выделяемое в процессе синтеза метанола тепло реакции полностью утилизируется для производства пара.The reaction heat released during methanol synthesis is completely utilized for steam production.

Применение реактора синтеза метанола радиально спирального типа обеспечивает стабильную температуру в зоне реакции при всех режимах эксплуатации - при восстановлении катализатора, при пуске, при частичной или полной нагрузке.The use of a radially spiral type methanol synthesis reactor ensures a stable temperature in the reaction zone under all operating conditions — during catalyst recovery, during start-up, at partial or full load.

Синтез метанола можно проводить в одну или две ступени с применением циркуляционного компрессора.Methanol synthesis can be carried out in one or two steps using a circulation compressor.

Можно также проводить процесс синтеза метанола в одну или две ступени с последующей передачей газа после первой или второй ступени в газопровод и/или на использование в энергетических установках. Это позволит исключить из схемы циркуляционный компрессор.It is also possible to carry out the methanol synthesis process in one or two stages, followed by gas transfer after the first or second stage to the gas pipeline and / or for use in power plants. This will exclude the circulation compressor from the circuit.

В дальнейшем изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:The invention is further illustrated by specific examples of its implementation and the accompanying drawings, in which:

фиг.1 изображает принципиальную технологическую схему получения метанола из природного газа с сероочисткой, паровой каталитической конверсией природного газа и двухступенчатым синтезом метанола;figure 1 depicts a flow diagram of the production of methanol from natural gas with desulfurization, steam catalytic conversion of natural gas and two-stage synthesis of methanol;

фиг.2 - принципиальную технологическую схему получения метанола из природного газа без сероочистки исходного газа, паровой каталитической конверсией природного газа, с использованием аппаратов воздушного охлаждения и с одноступенчатым синтезом метанола;figure 2 is a schematic flow diagram of the production of methanol from natural gas without desulfurization of the source gas, steam catalytic conversion of natural gas, using air cooling apparatuses and with single-stage methanol synthesis;

фиг.3 - принципиальную технологическую схему получения метанола из природного газа с сероочисткой, пароуглекислотной каталитической конверсией природного газа и двухступенчатым синтезом метанола.figure 3 is a schematic flow diagram of the production of methanol from natural gas with desulfurization, carbon dioxide catalytic conversion of natural gas and two-stage synthesis of methanol.

Предлагаемый способ получения метанола осуществляют следующим образом. На фиг.1 представлена принципиальная технологическая схема получения метанола с сероочисткой природного газа, паровой каталитической конверсией природного газа и двухступенчатым синтезом метанола.The proposed method for producing methanol is as follows. Figure 1 presents a schematic flow diagram of methanol production with desulphurization of natural gas, steam catalytic conversion of natural gas and two-stage synthesis of methanol.

Природный газ (ПГ) поступает в массообменный аппарат 1, где происходит очистка от механических примесей и газового конденсата (ГК), проходит подогреватель 2 природного газа, где нагревается газом после паровой конверсии природного газа, проходит аппараты сероочистки-гидрирования сероорганических соединений 3 и поглощения сероводорода в аппарате 4, далее смешивается с водяным паром и поступает на паровую конверсию природного газа в реактор 5. В реакторе 5 в две ступени проходит процесс паровой каталитической конверсии природного газа, причем подвод тепла на первую ступень осуществляется за счет тепла синтез-газа, выходящего из второй ступени, а подвод тепла на вторую ступень осуществляется за счет тепла, подводимого дымовым газом. Синтез-газ после паровой конверсии природного газа отдает тепло свежему природному газу в подогревателе 2 природного газа, охлаждается в теплообменнике 6 и поступает в сепаратор 7, где отделяется газовый конденсат. Далее синтез-газ направляется в первую ступень цикла синтеза метанола, нагревается в обратном теплообменнике 8 и направляется в реактор 9 синтеза метанола. После реактора синтеза метанола 9 газ проходит обратный теплообменник 8 и охлаждается в теплообменнике 10, где происходит конденсация метанола сырца. Метанол-сырец отделяется в сепараторе 11, а синтез-газ направляется во вторую ступень цикла синтеза метанола, где проходит процесс, аналогичный процессу в первой ступени цикла синтеза метанола, при этом синтез-газ последовательно проходит обратный теплообменник 12, реактор синтеза метанола 13, обратный теплообменник 12, теплообменник 14 и поступает в сепаратор 15. Метанол-сырец из сепараторов 11 и 15 собирается в сборнике метанола-сырца 16 и насосом 17 направляется потребителю. Часть газа после сепаратора метанола 15 направляется в качестве топлива на горелку реактора 5, а остальная часть - на сброс в газопровод.Natural gas (GHG) enters the mass transfer apparatus 1, where mechanical impurities and gas condensate (GC) are cleaned, a natural gas heater 2 passes, where it is heated by gas after steam conversion of natural gas, and sulfur desulfurization-hydrogenation apparatus of organosulfur compounds 3 and absorption of hydrogen sulfide pass in the apparatus 4, then it is mixed with water vapor and fed to the steam conversion of natural gas to reactor 5. In the reactor 5, the process of steam catalytic conversion of natural gas takes place in two stages, m heat input to the first stage is carried out by the heat of the synthesis gas exiting the second stage, and the heat input to the second stage is carried out by heat supplied flue gas. The syngas after steam reforming of natural gas gives off heat to fresh natural gas in a natural gas heater 2, is cooled in a heat exchanger 6, and enters a separator 7, where gas condensate is separated. Next, the synthesis gas is sent to the first stage of the methanol synthesis cycle, is heated in the return heat exchanger 8 and sent to the methanol synthesis reactor 9. After the methanol synthesis reactor 9, the gas passes through the return heat exchanger 8 and is cooled in the heat exchanger 10, where the crude methanol is condensed. The raw methanol is separated in the separator 11, and the synthesis gas is sent to the second stage of the methanol synthesis cycle, where a process similar to the process in the first stage of the methanol synthesis cycle takes place, while the synthesis gas passes through the reverse heat exchanger 12, the methanol synthesis reactor 13, the reverse heat exchanger 12, heat exchanger 14 and enters the separator 15. The raw methanol from the separators 11 and 15 is collected in the raw methanol collector 16 and sent to the consumer by the pump 17. Part of the gas after the methanol separator 15 is sent as fuel to the burner of the reactor 5, and the rest is sent to the discharge into the gas pipeline.

Тепло дымового газа (ДГ) после реактора 5 используется для производства пара в котле 18.The heat of the flue gas (DG) after the reactor 5 is used to produce steam in the boiler 18.

Изотермический режим в реакторах синтеза метанола 9 и 13 поддерживается испарением воды в полостях спиралеобразных стенок, размещенных в слое катализатора, причем заданная температура в реакторе синтеза поддерживается соответствующим давлением в сепараторах 19 и 20. Подача химочищенной воды (ХОВ) в сепараторы 19, 20 и 21 осуществляется насосами 22 и 23.The isothermal mode in the methanol synthesis reactors 9 and 13 is supported by the evaporation of water in the cavities of the spiral walls located in the catalyst bed, and the set temperature in the synthesis reactor is maintained by the corresponding pressure in the separators 19 and 20. The supply of chemically purified water (HOW) to the separators 19, 20 and 21 carried out by pumps 22 and 23.

При использовании в качестве сырья природного газа, не содержащего соединений серы, сероочистка может быть исключена из технологической схемы. Также водяное охлаждение может быть заменено воздушным охлаждением.When using natural gas not containing sulfur compounds as a raw material, desulfurization can be excluded from the technological scheme. Water cooling can also be replaced by air cooling.

На фиг.2 представлен вариант принципиальной технологической схемы получения метанола без сероочистки исходного газа, с паровой каталитической конверсией природного газа, с одноступенчатым синтезом метанола и с использованием аппаратов воздушного охлаждения. Газ последовательно проходит аппарат очистки природного газа (ПГ) от газового конденсата и твердых частиц 24, подогреватель природного газа 25, реактор паровой каталитической конверсии природного газа 26, подогреватель природного газа 25, аппарат воздушного охлаждения 27, сепаратор 28, где отделяется газовый конденсат (ГК). Далее газ нагревается в обратном теплообменнике 29 и поступает в реактор синтеза метанола 30. После реактора синтеза метанола 30 газ проходит обратный теплообменник 29, аппарат воздушного охлаждения 31 и поступает в сепаратор 32, где происходит отделение метанола-сырца, который направляется в сборник метанола-сырца 33 и насосом 34 направляется потребителю.Figure 2 presents a variant of the process flow diagram for the production of methanol without desulfurization of the source gas, with steam catalytic conversion of natural gas, with one-step synthesis of methanol and using air cooling devices. Gas sequentially passes the apparatus for purifying natural gas (GH) from gas condensate and particulate matter 24, a natural gas heater 25, a steam catalytic conversion reactor of natural gas 26, a natural gas heater 25, an air cooling apparatus 27, a separator 28, where gas condensate is separated (GC ) Then the gas is heated in the return heat exchanger 29 and enters the methanol synthesis reactor 30. After the methanol synthesis reactor 30, the gas passes through the return heat exchanger 29, the air cooling apparatus 31 and enters the separator 32, where the raw methanol is separated, which is sent to the raw methanol collector 33 and pump 34 is sent to the consumer.

Часть газа после сепаратора 32 направляется в качестве топлива на горелку реактора 26, а остальная часть - на сброс в газопровод.Part of the gas after the separator 32 is sent as fuel to the burner of the reactor 26, and the rest is sent to the discharge into the gas pipeline.

Тепло дымового газа (ДГ) после реактора 26 используется для производства пара в котле 35.The heat of the flue gas (DG) after the reactor 26 is used to produce steam in the boiler 35.

Изотермический режим в реакторе синтеза метанола 30 поддерживается испарением воды в полостях спиралеобразных стенок, размещенных в слое катализатора, причем поддержание заданной температуры поддерживается соответствующим давлением в сепараторе 36. Подача химочищенной воды (ХОВ) в сепараторы 36 и 37 осуществляется насосами 38 и 39.The isothermal mode in the methanol synthesis reactor 30 is supported by the evaporation of water in the cavities of the spiral walls located in the catalyst bed, and maintaining the desired temperature is supported by the corresponding pressure in the separator 36. The supply of chemically purified water (HOW) to the separators 36 and 37 is carried out by pumps 38 and 39.

На фиг.3 представлен вариант принципиальной технологической схемы получения метанола из природного газа с сероочисткой, пароуглекислотной каталитической конверсией природного газа и двухступенчатым синтезом метанола.Figure 3 presents a variant of the process flow diagram for the production of methanol from natural gas with desulfurization, carbon dioxide catalytic conversion of natural gas and two-stage synthesis of methanol.

Природный газ (ПГ) поступает в массообменный аппарат 40, где происходит очистка от механических примесей и газового конденсата (ГК), проходит подогреватель 41 природного газа, где нагревается газом после паровой конверсии природного газа, проходит аппараты сероочистки-гидрирования сероорганических соединений 42 и поглощения сероводорода в аппарате 43, далее смешивается с водяным паром и диоксидом углерода и поступает на паровую конверсию природного газа в реактор 44. В реакторе 44 в две ступени проходит процесс паровой каталитической конверсии природного газа, причем подвод тепла на первую ступень осуществляется за счет тепла синтез-газа, выходящего из второй ступени, а подвод тепла на вторую ступень осуществляется за счет тепла, подводимого дымовым газом. Синтез-газ после паровой конверсии природного газа отдает тепло свежему природному газу в подогревателе 41 природного газа, охлаждается в теплообменнике 45 и поступает в сепаратор 46, где отделяется газовый конденсат. Далее синтез-газ направляется в первую ступень цикла синтеза метанола, нагревается в обратном теплообменнике 47 и направляется в реактор 48 синтеза метанола. После реактора синтеза метанола 48 газ проходит обратный теплообменник 47, и охлаждается в теплообменнике 49, где происходит конденсация метанола сырца. Метанол-сырец отделяется в сепараторе 50, а синтез-газ направляется во вторую ступень цикла синтеза метанола, где проходит процесс, аналогичный процессу в первой ступени цикла синтеза метанола, при этом синтез-газ последовательно проходит обратный теплообменник 51, реактор синтеза метанола 52, обратный теплообменник 51, теплообменник 53 и поступает в сепаратор 54. Метанол-сырец из сепараторов 50 и 54 собирается в сборнике метанола-сырца 55 и насосом 56 направляется потребителю. Часть газа после сепаратора метанола 54 направляется в качестве топлива на горелку реактора 44, а остальная часть - на сброс в газопровод.Natural gas (GHG) enters the mass transfer apparatus 40, where the mechanical impurities and gas condensate (GC) are cleaned, a natural gas heater 41 passes, where it is heated by gas after steam conversion of natural gas, and sulfur desulfurization-hydrogenation apparatus of organosulfur compounds 42 and hydrogen sulfide absorption are passed in the apparatus 43, it is further mixed with water vapor and carbon dioxide and fed to the steam reforming of natural gas into the reactor 44. In the reactor 44, the steam catalytic conversion process takes place in two stages and natural gas, and the heat is supplied to the first stage due to the heat of the synthesis gas leaving the second stage, and the heat is supplied to the second stage due to the heat supplied by the flue gas. The synthesis gas after steam reforming of natural gas gives off heat to fresh natural gas in a natural gas heater 41, is cooled in a heat exchanger 45, and enters a separator 46, where the gas condensate is separated. Next, the synthesis gas is sent to the first stage of the methanol synthesis cycle, heated in the return heat exchanger 47 and sent to the methanol synthesis reactor 48. After the methanol synthesis reactor 48, the gas passes through a reverse heat exchanger 47, and is cooled in a heat exchanger 49, where the crude methanol is condensed. The raw methanol is separated in the separator 50, and the synthesis gas is sent to the second stage of the methanol synthesis cycle, where a process similar to the process in the first stage of the methanol synthesis cycle takes place, while the synthesis gas sequentially passes through a heat exchanger 51, a methanol synthesis reactor 52, a reverse the heat exchanger 51, the heat exchanger 53 and enters the separator 54. The raw methanol from the separators 50 and 54 is collected in the raw methanol collector 55 and sent to the consumer by the pump 56. Part of the gas after the methanol separator 54 is sent as fuel to the burner of the reactor 44, and the rest is discharged into the gas pipeline.

Тепло дымового газа (ДГ) после реактора 44 используется для производства пара в котле 57.The heat of the flue gas (DG) after the reactor 44 is used to produce steam in the boiler 57.

Изотермический режим в реакторах синтеза метанола 48 и 52 поддерживается испарением воды в полостях спиралеобразных стенок, размещенных в слое катализатора, причем заданная температура в реакторе синтеза поддерживается соответствующим давлением в сепараторах 58 и 59. Подача химочищенной воды (ХОВ) в сепараторы 58, 59 и 60 осуществляется насосами 61 и 62.The isothermal mode in the methanol synthesis reactors 48 and 52 is supported by the evaporation of water in the cavities of the spiral walls located in the catalyst bed, and the set temperature in the synthesis reactor is maintained by the corresponding pressure in the separators 58 and 59. The supply of chemically purified water (HOW) to the separators 58, 59 and 60 carried out by pumps 61 and 62.

Пример материальных потоков способа получения метанола из природного газа, с паровой каталитической конверсией природного газа, двухступенчатым синтезом метанола, под давлением 7,0 МПа представлен в таблице 1.An example of material flows of a method for producing methanol from natural gas, with steam catalytic conversion of natural gas, two-stage synthesis of methanol, under a pressure of 7.0 MPa is presented in table 1.

Таблица 1.Table 1. Компонентный состав, % об.Component composition,% vol. СырьеRaw materials Перед реактором конверсии природного газаIn front of a natural gas conversion reactor Синтез-газ после конвер сии природного газаSyngas after natural gas conversion Синтез-газ в реактор синтеза метанола I ступениSynthesis gas in the methanol synthesis reactor stage I Газ после реактора синтеза метанола I ступениGas after stage I methanol synthesis reactor Газ в реактор синтеза метанола II ступениGas to the methanol synthesis reactor stage II Газ после реактора синтеза метанола II ступениGas after stage II methanol synthesis reactor Отходящий газ-топливоFlue gas Метанол из сепаратора метанола I ступениMethanol from stage I methanol separator Метанол из сепаратора метанола II ступениMethanol from stage II methanol separator Метан ол-сырецRaw methane Дымовой газFlue gas СН4 CH 4 90.2690.26 21.4921.49 5.535.53 8.78.7 11.0211.02 12.912.9 15.8415.84 19.1819.18 0.470.47 0.530.53 0.0060.006 -- С2Н6 C 2 H 6 6.496.49 1.5451.545 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- С3Н6 C 3 H 6 2.682.68 0.640.64 -- -- -- -- -- -- -- -- -- -- N2 N 2 0.560.56 0.1330.133 0.10.1 0.150.15 0.190.19 0.230.23 0.280.28 0.340.34 0.0030.003 0.0040.004 -- 70.1270.12 CO2 CO 2 0.010.01 0.0020.002 5.175.17 8.138.13 8.978.97 9.859.85 6.36.3 7.197.19 4.114.11 2.262.26 0.650.65 4.054.05 Н2OH 2 O -- 76.1976.19 36.4436.44 0.070.07 1.41.4 0.0040.004 5.795.79 0.0140.014 9.189.18 32.2932.29 20.3120.31 16.7716.77 СОWith -- -- 8.538.53 13.4113.41 5.025.02 5.9065.906 1.661.66 2.0162.016 0.120.12 0.0310.031 -- О2 - 8.22O 2 - 8.22 Н2 H 2 -- -- 44.2344.23 69.5469.54 60.1460.14 70.8770.87 58.4558.45 71.0871.08 0.660.66 0.500.50 -- Ar - 0.84Ar - 0.84 СН3ОНCH 3 OH         13.2613.26 0.240.24 11.6811.68 0.180.18 85.45785.457 64.3864.38 79.0379.03 --                           Расход, нм3Consumption, nm 3 / h 14501450 60906090 8388.98388.9 53365336 4217.44217.4 35733573 2910.72910.7 2389.62389.6 644.3644.3 521.08521.08 1116.61116.6 2123921239 Расход, кг/часConsumption, kg / hour 1150.11150.1 4880.14880.1 4880.14880.1 2425.92425.9 2425.92425.9 1535.61535.6 1535.61535.6 895.1895.1 890.3890.3 640.5640.5 14581458 25979.825979.8 Пар/газ, м33 Steam / gas, m 3 / m 3   3.23.2 0.570.57 0.00070.0007 0.010.01   0.060.06   0.10.1 0.480.48 0.250.25 0.20.2 Давление, МПаPressure, MPa 7.07.0 7.07.0 7.07.0 7.07.0 7.07.0 7.07.0 7.07.0 7.07.0 0.030.03 0.030.03 0.030.03 0.0020.002 Температура, °СTemperature ° C 1010 314.6314.6 420420 230230 230230 230230 230230 20twenty 20twenty 20twenty 20twenty 680680

В таблице 2 приведен пример основных технико-экономические показателей производства метанола мощностью 10000 т/год с использованием давления скважины или магистрального газопровода, подтверждающий эффективность предлагаемого способа получения метанола.Table 2 shows an example of the main technical and economic indicators of methanol production with a capacity of 10,000 tons / year using well pressure or a gas pipeline, confirming the effectiveness of the proposed method for producing methanol.

Давление природного газа принято 7 МПа, синтез метанола - двухступенчатый.Natural gas pressure adopted 7 MPa, methanol synthesis - two-stage.

Таблица 2.Table 2. № п/пNo. p / p Наименование сырья, продукции, вспомогательных материалов, отходовName of raw materials, products, auxiliary materials, waste Ед.измер.Unit Величина показателяIndicator value 11 Природный газNatural gas нм3
нм3
nm 3 / t
nm 3 / h
1160
1450
1160
1450
22 Вода на технологические нуждыWater for technological needs м3
м3
m 3 / t
m 3 / h
2,48
3,1
2.48
3,1
33 Годовой объем выпуска продукции метанол-сырец 86% р-р (в пересчете на 100% р-р)The annual output of raw methanol is 86% solution (in terms of 100% solution) тt 11664
(10000)
11664
(10000)
44 Вода на охлаждениеWater for cooling м3
м3
m 3 / t
m 3 / h
120
150
120
150
55 ЭлектроэнергияElectric power кВт/т кВт/чkW / t kW / h 78
97,6
78
97.6
66 Пар на сторонуSteam to the side т/т
т/ч
t / t
t / h
1,168
1,46
1,168
1.46
77 Отходящий газ на сторону (в газопровод или в качестве топлива)Waste gas to the side (to the gas pipeline or as fuel) м3
м3
m 3 / t
m 3 / h
352,4
440,5
352.4
440.5
77 Удельные капитальные вложенияSpecific capital investments руб/тrub / t 75057505 88 Себестоимость 1т. метанолаCost of 1t. methanol руб/тrub / t 15681568 9nine Срок окупаемости строительстваConstruction payback period летyears old 1,51,5

Увеличение мощности установки по производству метанола по новой технологии приведет к дальнейшему улучшению технико-экономических показателей.An increase in the capacity of the methanol production plant using the new technology will lead to further improvement of technical and economic indicators.

В таблице 3 представлен пример сравнения некоторых технико-экономических показателей производства метанола мощностью 10,20 и 40 тысяч тонн в год.Table 3 presents an example of a comparison of some technical and economic indicators of methanol production with a capacity of 10.20 and 40 thousand tons per year.

Таблица 3.Table 3. Наименование показателяName of indicator Ед. измеренияUnits measuring Величина показателяIndicator value ПроизводительностьPerformance т/годt / year 1000010,000 2000020000 3000030000 Капитальные вложенияCapital investments млн.руб.million rubles 75,0575.05 90,0690.06 105,07105.07 Себестоимость 1 т метанолаCost of 1 ton of methanol руб/тrub / t 15681568 10611061 773773 Срок окупаемости инвестиций с момента завершения строительстваInvestment payback period from completion of construction летyears old 1,51,5 0,80.8 0,40.4

Claims (12)

1. Способ получения метанола, включающий очистку углеводородного сырья от сернистых соединений, смешивание его с водяным паром, получение синтез-газа путем паровой конверсии углеводородного сырья под давлением в реакторе радиально спирального типа с последующим синтезом из него метанола, отличающийся тем, что конверсию углеводородного сырья и синтез метанола проводят при одном и том же давлении 4,0-12,0 МПа.1. A method of producing methanol, including purification of hydrocarbon materials from sulfur compounds, mixing it with water vapor, production of synthesis gas by steam conversion of hydrocarbon materials under pressure in a radially spiral type reactor, followed by methanol synthesis from it, characterized in that the conversion of hydrocarbon materials and methanol synthesis is carried out at the same pressure of 4.0-12.0 MPa. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что синтез метанола осуществляют в изотермическом каталитическом реакторе радиально-спирального типа с использованием мелкозернистого катализатора с размером гранул 1-5 мм.2. The method according to claim 1, characterized in that the methanol synthesis is carried out in a radial-spiral type isothermal catalytic reactor using a fine-grained catalyst with a grain size of 1-5 mm 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что синтез метанола проводят в одну ступень без циркуляции синтез-газа с последующей передачей газа после первой ступени в газопровод и/или на использование в энергетических установках.3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the synthesis of methanol is carried out in one step without the synthesis gas circulating, followed by the transfer of gas after the first step to the gas pipeline and / or for use in power plants. 4. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что синтез проводят в две ступени без циркуляции синтез-газа с последующей передачей газа после второй ступени в газопровод и/или на использование в энергетических установках.4. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the synthesis is carried out in two stages without circulation of the synthesis gas, followed by the transfer of gas after the second stage to the gas pipeline and / or for use in power plants. 5. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что синтез проводят в одну ступень с циркуляцией синтез-газа.5. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the synthesis is carried out in one step with the circulation of the synthesis gas. 6. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что синтез проводят в две ступени с циркуляцией синтез-газа.6. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the synthesis is carried out in two stages with the circulation of the synthesis gas. 7. Способ получения метанола, включающий смешивание углеводородного сырья с водяным паром и диоксидом углерода, получение синтез-газа путем пароуглекислотной конверсией углеводородного сырья под давлением в реакторе радиально спирального типа с последующим синтезом из него метанола, отличающийся тем, что конверсию углеводородного сырья и синтез метанола проводят при одном и том же давлении 4,0-12,0 МПа.7. A method for producing methanol, including mixing hydrocarbon feedstock with water vapor and carbon dioxide, producing synthesis gas by steam carbon dioxide conversion of the hydrocarbon feedstock under pressure in a radially spiral type reactor, followed by methanol synthesis from it, characterized in that the hydrocarbon feed conversion and methanol synthesis carried out at the same pressure of 4.0-12.0 MPa. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что синтез метанола осуществляют в изотермическом каталитическом реакторе радиально-спирального типа с использованием мелкозернистого катализатора с размером гранул 1-5 мм.8. The method according to claim 7, characterized in that the synthesis of methanol is carried out in an isothermal catalytic reactor of radial-spiral type using a fine-grained catalyst with a grain size of 1-5 mm 9. Способ по любому из пп.7-8, отличающийся тем, что синтез метанола проводят в одну ступень без циркуляции синтез-газа с последующей передачей газа после первой ступени в газопровод и/или на использование в энергетических установках.9. The method according to any one of claims 7 to 8, characterized in that the synthesis of methanol is carried out in one step without circulation of the synthesis gas, followed by the transfer of gas after the first step to the gas pipeline and / or for use in power plants. 10. Способ по любому из пп.7-8, отличающийся тем, что синтез проводят в две ступени без циркуляции синтез-газа с последующей передачей газа после второй ступени в газопровод и/или на использование в энергетических установках.10. The method according to any one of claims 7 to 8, characterized in that the synthesis is carried out in two stages without circulation of the synthesis gas, followed by transfer of gas after the second stage to the gas pipeline and / or for use in power plants. 11. Способ по любому из пп.7 и 8, отличающийся тем, что синтез проводят в одну ступень с циркуляцией синтез-газа.11. The method according to any one of paragraphs.7 and 8, characterized in that the synthesis is carried out in one step with the circulation of the synthesis gas. 12. Способ по любому из пп.7 и 8, отличающийся тем, что синтез проводят в две ступени с циркуляцией синтез-газа.12. The method according to any one of paragraphs.7 and 8, characterized in that the synthesis is carried out in two stages with the circulation of the synthesis gas.
RU2003129175/04A 2003-10-01 2003-10-01 Method for methanol production (variants) RU2252209C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003129175/04A RU2252209C1 (en) 2003-10-01 2003-10-01 Method for methanol production (variants)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003129175/04A RU2252209C1 (en) 2003-10-01 2003-10-01 Method for methanol production (variants)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2252209C1 true RU2252209C1 (en) 2005-05-20

Family

ID=35820564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003129175/04A RU2252209C1 (en) 2003-10-01 2003-10-01 Method for methanol production (variants)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2252209C1 (en)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2616919C1 (en) * 2016-06-02 2017-04-18 Андрей Владиславович Курочкин Unit of complex non-waste gas treatment with methanol production
RU2616977C1 (en) * 2016-05-26 2017-04-19 Андрей Владиславович Курочкин Methanol synthesis unit
RU2619101C1 (en) * 2016-05-26 2017-05-12 Андрей Владиславович Курочкин Defining of methanol production from hydrocarbon raw material
RU2620434C1 (en) * 2015-12-30 2017-05-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method of obtaining synthesis gas for methanol production
RU2621671C1 (en) * 2016-07-25 2017-06-07 Андрей Владиславович Курочкин Installation of low-temperature production of methanol
RU2625117C1 (en) * 2016-07-25 2017-07-11 Андрей Владиславович Курочкин Synthetic gas of regulated composition production plant
RU2646960C1 (en) * 2017-06-02 2018-03-12 Андрей Владиславович Курочкин Installation of methanol production and the way it works
RU2724085C1 (en) * 2020-02-03 2020-06-19 Общество с ограниченной ответственностью "Флотметанол" High concentration methanol production device
RU2725985C2 (en) * 2017-04-11 2020-07-08 Андрей Владиславович Курочкин Methanol synthesis unit
RU2735831C2 (en) * 2017-03-07 2020-11-09 Андрей Владиславович Курочкин Methanol production unit and method of its operation
RU2758769C2 (en) * 2017-07-03 2021-11-01 Андрей Владиславович Курочкин Methanol synthesis plant (options)

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2620434C1 (en) * 2015-12-30 2017-05-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ивановский государственный химико-технологический университет" (ИГХТУ) Method of obtaining synthesis gas for methanol production
RU2616977C1 (en) * 2016-05-26 2017-04-19 Андрей Владиславович Курочкин Methanol synthesis unit
RU2619101C1 (en) * 2016-05-26 2017-05-12 Андрей Владиславович Курочкин Defining of methanol production from hydrocarbon raw material
RU2616919C1 (en) * 2016-06-02 2017-04-18 Андрей Владиславович Курочкин Unit of complex non-waste gas treatment with methanol production
RU2621671C1 (en) * 2016-07-25 2017-06-07 Андрей Владиславович Курочкин Installation of low-temperature production of methanol
RU2625117C1 (en) * 2016-07-25 2017-07-11 Андрей Владиславович Курочкин Synthetic gas of regulated composition production plant
RU2735831C2 (en) * 2017-03-07 2020-11-09 Андрей Владиславович Курочкин Methanol production unit and method of its operation
RU2725985C2 (en) * 2017-04-11 2020-07-08 Андрей Владиславович Курочкин Methanol synthesis unit
RU2646960C1 (en) * 2017-06-02 2018-03-12 Андрей Владиславович Курочкин Installation of methanol production and the way it works
RU2758769C2 (en) * 2017-07-03 2021-11-01 Андрей Владиславович Курочкин Methanol synthesis plant (options)
RU2724085C1 (en) * 2020-02-03 2020-06-19 Общество с ограниченной ответственностью "Флотметанол" High concentration methanol production device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2503613C2 (en) Method of producing synthesis gas
Tijm et al. Methanol technology developments for the new millennium
US6232352B1 (en) Methanol plant retrofit for acetic acid manufacture
RU2570659C2 (en) Producing ammonia using ultrapure, high-pressure hydrogen
KR102556774B1 (en) Ammonia process using improved conversion process
CN102112218B (en) Process for increasing hydrogen content of synthesis gas
EA034987B1 (en) Process for producing methanol
RU2252209C1 (en) Method for methanol production (variants)
RU2608766C2 (en) Method for increasing capacity of ammonia plant
EA034913B1 (en) Process for producing methanol
CN112105596A (en) Process for the synthesis of methanol
RU2564818C2 (en) Method and device for obtaining methanol with application of isothermal catalytic layers
US6274096B1 (en) Methanol plant retrofit
KR20000017195A (en) The method of reducing methanol emissions from a syngas unit
RU2324674C1 (en) Method of production of methanol
RU2200731C1 (en) Methanol production method and installation for implementation of the method
US6781014B1 (en) Methanol plant retrofit for manufacture of acetic acid
RU2630308C1 (en) Method and installation for producing high-octane synthetic gasoline fraction from hydrocarbon-containing gas
RU102537U1 (en) INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS
CN201056492Y (en) Natural gas partial oxidation series connection heat exchange type liquid nitrogen washing synthetic ammonia equipment
RU2203214C1 (en) Methanol production process
WO2013072661A1 (en) Process for increasing hydrogen content of synthesis gas
RU2515477C2 (en) Method of obtaining hydrogen
RU2453525C1 (en) Method of producing methanol from natural gas and apparatus for realising said method
RU2539656C1 (en) Method for producing liquid hydrocarbons of hydrocarbon gas and plant for implementing it