Установка получения метанола и способ ее работы

Установка получения метанола и способ ее работы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к установкам и способам получения метанола из углеводородного сырья и может быть использовано в химической и газовой промышленности.

Известно улавливание СО₂ в процессе синтеза метанола [RU 2538598, опубл. 10.01.2015 г., МПК С07С 31/04, С07С 29/151, B01J 19/24], которое осуществляют на установке, включающей блок получения синтез-газа из углеводородного сырья в составе устройства для конверсии, охладителя и компрессора синтез-газа, а также компрессора углекислого газа, и блок синтеза метанола, состоящий из контура синтеза метанола, а также секции выделения водорода из отходящего газа и сепаратора сырого метанола, оснащенного линией подачи углекислого газа (газа сепарации) в компрессор.

Основным недостатком известной установки является высокие энергозатраты из-за наличия компрессора для рециркуляции углекислого газа, получаемого в сепараторе при низком давлении.

Наиболее близок к заявляемому изобретению способ получения метанола (варианты) [RU 2252209, опубл. 20.05.2005 г., МПК С07С 31/04, С07С 29/151, С01В 3/38], осуществляемый на установке, которая состоит из блока получения синтез-газа с линиями подачи углеводородного сырья, воды и топлива, и устройством для осушки синтез-газа, включающим холодильник, сепаратор и рекуперационный теплообменник, блока получения метанола, включающего один или два узла синтеза метанола, каждый с устройством для выделения метанола, включающим холодильник и сепаратор, и каталитическим реактором, охлаждаемым водой (хладагентом) и оснащенным линией вывода пара с расположенным на ней сепаратором, оборудованным линией вывода пара низкого давления, при этом устройство для выделения метанола последнего узла синтеза оснащено линией подачи отходящего газа в блок получения синтез-газа в качестве топлива и линиями вывода с установки сырого метанола и избытка отходящего газа. При установке двух узлов синтеза устройство для выделения метанола первого узла дополнительно оснащено рекуперационным теплообменником.

Основным недостатком данной установки является высокие энергозатраты на получение газопаровой сырьевой смеси углеводородного сырья и воды (1,745 МВт в расчете на 1 т углеводородного сырья), подаваемой в блок получения синтез-газа, из-за отсутствия устройств для рекуперации тепла при осушке синтез-газа и выделении метанола, а также для отвода тепла реакции синтеза метанола, которое расходуется на производство побочного продукта - водяного пара низкого давления.

Задача изобретения - снижение энергозатрат.

Техническим результатом является снижение энергозатрат за счет оснащения устройств для выделения метанола и осушки синтез-газа, а также реактора линиями ввода/вывода сырьевой смеси в качестве хладагента.

Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемой установке, включающей блок получения синтез-газа с устройством для его осушки и линиями подачи топлива, воды, углеводородного сырья, блок получения метанола с каталитическим реактором, оснащенным линией ввода хладагента и устройством для выделения метанола, оснащенным линиями подачи отходящего газа в блок получения синтез-газа в качестве топлива и вывода сырого метанола, особенностью является то, что устройства для осушки синтез-газа и для выделения метанола оснащены линиями ввода сырьевой смеси в качестве хладагента и линиями вывода частично нагретой сырьевой смеси, которые соединены с линией подачи хладагента в реактор, оснащенный линией подачи нагретой сырьевой смеси в блок получения синтез-газа, кроме того, установка оборудована блоком подготовки воды, оснащенным линией подачи водного конденсата из устройства для осушки синтез-газа и линией ввода технической воды, соединенным линией подачи подготовленной воды с линией подачи сырья.

Блок получения метанола может содержать несколько охлаждаемых каталитических реакторов с устройствами для выделения метанола, при этом последнее устройство оснащено линией подачи отходящего газа в блок получения синтез-газа в качестве топлива и вывода с установки сырого метанола, а предыдущие устройства оснащены рекуперационным теплообменником и линиями подачи сырого метанола в линию его вывода.

Устройство для осушки синтез-газа может быть выполнено в виде холодильника, сепаратора и рекуперационного теплообменника, а устройство для выделения метанола может состоять из холодильника и сепаратора, при этом оба устройства могут быть выполнены в виде одно- или двухсекционного дефлегматора. Блок получения синтез-газа может состоять, например, из рекуперационного теплообменника, системы обессеривания сырья и риформера с горелкой.

Оснащение устройств для осушки синтез-газа и выделения метанола линиями ввода сырьевой смеси в качестве хладагента и вывода частично нагретой сырьевой смеси, которые соединены с линией подачи хладагента в реактор, оснащенный линией подачи нагретой сырьевой смеси в блок получения синтез-газа, позволяет сначала нагреть сырье и частично испарить воду в сырьевой смеси сначала за счет тепла охлаждения синтез-газа и катализата, а затем за счет тепла, выделяющегося при синтезе метанола, получить при этом сырьевую смесь при давлении получения синтез-газа, исключить получение пара низкого давления и снизить энергозатраты на получение газопаровой сырьевой смеси, подаваемой в блок синтеза метанола, в условиях, аналогичных прототипу, до 1,063 МВт в расчете на 1 т углеводородного сырья.

Предлагаемая установка включает блок получения синтез-газа в составе риформера 1 и устройства для осушки синтез-газа 2, блок получения метанола в составе охлаждаемого каталитического реактора 3 и устройства для выделения метанола 4, а также блок подготовки воды 5.

При работе установки углеводородное сырье, подаваемое по линии 6, смешивают с подготовленной водой, подаваемой по линии 7 из блока 5, в который по линии 8 подают балансовую воду, а по линии 9 - водный конденсат, полученную сырьевую смесь по линиям 10 и 11 подают в качестве хладагента в устройства 2 и 4, частично нагретые потоки сырьевой смеси объединяют и направляют в качестве хладагента в реактор 3, из которого нагретую сырьевую смесь по линии 12 направляют в блок 1, в который по линии 13 из устройства 4 подают отходящий газ в качестве компонента топлива, а по линии 14 подают балансовое количество топлива. Из блока 1 по линии 15 полученный синтез-газ направляют для осушки в устройство 2, из которого по линии 9 выводят водный конденсат, а по линии 16 - сухой синтез-газ, направляемый в реактор 3. Полученный катализат, содержащий пары метанола, по линии 17 подают в устройство 4, из которого по линии 18 выводят сырой метанол, а по линии 13 - отходящий газ.

Таким образом, предлагаемые установка получения метанола и способ ее работы позволяют снизить энергозатраты и могут быть использованы в промышленности.

1. Установка получения метанола, включающая блок получения синтез-газа с устройством для его осушки и линиями подачи топлива, воды, углеводородного сырья, блок получения метанола с каталитическим реактором, оснащенным линией ввода хладагента и устройством для выделения метанола, оснащенным линиями подачи отходящего газа в блок получения синтез-газа в качестве топлива и вывода сырого метанола, отличающаяся тем, что устройства для осушки синтез-газа и для выделения метанола оснащены линиями ввода сырьевой смеси в качестве хладагента и линиями вывода частично нагретой сырьевой смеси, которые соединены с линией подачи хладагента в реактор, оснащенный линией подачи нагретой сырьевой смеси в блок получения синтез-газа, кроме того, установка оборудована блоком подготовки воды, оснащенным линией подачи водного конденсата из устройства для осушки синтез-газа и линией ввода технической воды, соединенным линией подачи подготовленной воды с линией подачи сырья.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что блок получения метанола содержит несколько охлаждаемых каталитических реакторов с устройствами для выделения метанола, при этом последнее устройство оснащено линией подачи отходящего газа в блок получения синтез-газа в качестве топлива и линией вывода сырого метанола, а предыдущие устройства оснащены рекуперационным теплообменником и линиями подачи сырого метанола в линию его вывода.

3. Способ работы установки по п. 1, характеризующийся тем, что углеводородное сырье смешивают с подготовленной водой, подаваемой из блока подготовки воды, в который подают балансовую воду и водный конденсат из устройства для осушки синтез-газа, полученную сырьевую смесь сначала направляют в качестве хладагента в устройства для осушки синтез-газа и для выделения метанола, затем частично нагретые потоки объединяют и подают в качестве хладагента в каталитический реактор, из которого нагретую сырьевую смесь направляют в блок получения синтез-газа, в который в качестве компонента топлива из устройства для выделения метанола подают отходящий газ, а также балансовое количество топлива, полученный синтез-газ осушают в устройстве для его осушки и направляют затем в каталитический реактор, из которого полученный катализат, содержащий пары метанола, подают в устройство для выделения метанола, из которого выводят сырой метанол и отходящий газ.