УСТАНОВКА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК C07C29/151 C01B3/32 B01D3/00 B01D53/26 C02F1/00 C07C31/04 

Изобретение относится к установкам получения метанола из углеводородного сырья и может быть использовано в газохимии.

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 компрессоров синтез-газа и углекислого газа, блок синтеза метанола, состоящий из контура синтеза метанола, секции выделения водорода из отходящего газа и сепаратора сырого метанола, оснащенного линией подачи газа сепарации (углекислого газа) 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, оснащенным устройством для осушки синтез-газа с холодильником, сепаратором и рекуперационным теплообменником, 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 (хладоагентом) 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, 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 получение побочного продукта - 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 в качестве хладоагента смеси сырья, воды и части отходящего газа, что исключает затраты энергии на получение пара низкого давления.

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

Второй вариант отличается тем, что на линии вывода отходящего газа размещено сепарирующее устройство, соединенное линиями подачи концентрата водорода в качестве топлива с блоком получения синтез-газа, а концентрата окислов углерода - с линией подачи сырьевой смеси.

Для увеличения выхода метанола линия подачи концентрата окислов углерода может быть соединена с линией подачи сырьевой смеси в блок получения метанола.

Блок получения метанола может содержать несколько охлаждаемых каталитических реакторов с устройствами для выделения метанола, при этом последнее устройство оснащено линиями вывода сырого метанола и отходящего газа в блок получения синтез-газа в качестве топлива, 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, а сепарирующее устройство может быть выполнено в виде мембранной установки или установки аминовой очистки.

Оснащение устройств для осушки синтез-газа и выделения метанола линиями ввода сырьевой смеси в качестве хладоагента, образованной линиями подачи углеводородного сырья, подготовленной воды и части отходящего газа, а также линиями вывода частично нагретой сырьевой смеси, которые соединены с линией подачи хладоагента в реактор, оснащенный линией подачи нагретой сырьевой смеси в блок получения синтез-газа, позволяет 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.

Предлагаемая установка в обоих вариантах 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. В варианте 2 установка дополнительно включает сепарирующее устройство 6.

При работе первого варианта установки (фиг. 1) углеводородное сырье, подаваемое по линии 7, смешивают с частью отходящего газа, подаваемой по линии 8, с подготовленной водой, подаваемой по линии 9 из блока 5, в который по линии 10 подают техническую воду, а по линии 11 - водный конденсат, полученную сырьевую смесь по линиям 12 и 13 подают в качестве хладоагента в устройства 2 и 4, частично нагретые потоки сырьевой смеси объединяют и направляют по линии 14 в качестве хладоагента в реактор 3, из которого нагретую сырьевую смесь по линии 15 направляют в блок 1, в который по линии 16 из устройства 4 подают остальную часть отходящего газа в качестве компонента топлива, а по линии 17 подают балансовое количество топлива. Из блока 1 по линии 18 полученный синтез-газ направляют для осушки в устройство 2, из которого по линии 11 выводят водный конденсат, а по линии 19 - сухой синтез-газ, направляемый затем в реактор 3. Полученный катализат, содержащий пары метанола, по линии 20 подают в устройство 4, из которого по линии 21 выводят сырой метанол, а по линиям 8 и 16 - отходящий газ.

При работе второго варианта установки (фиг. 2) по линии 8 из устройства 6 подают концентрат окислов углерода, а по линии 16 - концентрат водорода. По меньшей мере часть концентрата окислов углерода из линии 8 может подаваться в линию 19 (показано пунктиром).

Таким образом, предлагаемая установка получения метанола позволяют снизить энергозатраты и может быть использована в промышленности.

Настоящее изобретение относится к вариантам установки синтеза метанола. Один из вариантов установки включает блок получения синтез-газа с устройством для его осушки, линиями подачи сырьевой смеси, топлива и части отходящего газа в качестве топлива, блок получения метанола с каталитическим реактором, оснащенным линией ввода хладагента и устройством для выделения метанола, оснащенным линиями вывода сырого метанола и вывода отходящего газа. При этом линия подачи сырьевой смеси соединена с линией вывода части отходящего газа из устройства для выделения метанола, а также линиями подачи углеводородного сырья и подготовленной воды, устройства для осушки синтез-газа и для выделения метанола оснащены линиями ввода первой и второй частей сырьевой смеси в качестве хладагента и линиями вывода частично нагретой первой и второй частей сырьевой смеси, которые соединены с образованием линии подачи хладагента в каталитический реактор получения метанола, оснащенный линией подачи нагретой сырьевой смеси в блок получения синтез-газа, который оснащен линией подачи оставшейся части отходящего газа в качестве топлива из устройства для выделения метанола и линией подачи балансового количества топлива, кроме того, установка оборудована блоком подготовки воды, оснащенным линиями подачи водного конденсата из устройства для осушки синтез-газа, ввода технической воды и подачи подготовленной воды в линию подачи сырьевой смеси. Технический результат - снижение энергозатрат. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Установка синтеза метанола, включающая блок получения синтез-газа с устройством для его осушки, линиями подачи сырьевой смеси, топлива и части отходящего газа в качестве топлива, блок получения метанола с каталитическим реактором, оснащенным линией ввода хладагента и устройством для выделения метанола, оснащенным линиями вывода сырого метанола и вывода отходящего газа, отличающаяся тем, что линия подачи сырьевой смеси соединена с линией вывода части отходящего газа из устройства для выделения метанола, а также линиями подачи углеводородного сырья и подготовленной воды, устройства для осушки синтез-газа и для выделения метанола оснащены линиями ввода первой и второй частей сырьевой смеси в качестве хладагента и линиями вывода частично нагретой первой и второй частей сырьевой смеси, которые соединены с образованием линии подачи хладагента в каталитический реактор получения метанола, оснащенный линией подачи нагретой сырьевой смеси в блок получения синтез-газа, который оснащен линией подачи оставшейся части отходящего газа в качестве топлива из устройства для выделения метанола и линией подачи балансового количества топлива, кроме того, установка оборудована блоком подготовки воды, оснащенным линиями подачи водного конденсата из устройства для осушки синтез-газа, ввода технической воды и подачи подготовленной воды в линию подачи сырьевой смеси.

2. Установка синтеза метанола, включающая блок получения синтез-газа с устройством для его осушки, линиями подачи сырьевой смеси, топлива и части отходящего газа в качестве топлива, блок получения метанола с каталитическим реактором, оснащенным линией ввода хладагента и устройством для выделения метанола, оснащенным линиями вывода сырого метанола и вывода отходящего газа, отличающаяся тем, что линия подачи сырьевой смеси соединена с линией вывода концентрата окислов углерода из сепарирующего устройства в качестве отходящего газа, а также линиями подачи углеводородного сырья и подготовленной воды, устройства для осушки синтез-газа и для выделения метанола оснащены линиями ввода первой и второй частей сырьевой смеси в качестве хладагента и линиями вывода частично нагретой первой и второй частей сырьевой смеси, которые соединены с образованием линии подачи хладгента в каталитический реактор получения метанола, оснащенный линией подачи нагретой сырьевой смеси в блок получения синтез-газа, который оснащен линией подачи концентрата водорода в качестве топлива, подаваемого из сепарирующего устройства в качестве части отходящего газа, и линией подачи балансового количества топлива, кроме того, установка оборудована блоком подготовки воды, оснащенным линиями подачи водного конденсата из устройства для осушки синтез-газа, ввода технической воды и подачи подготовленной воды в линию подачи сырьевой смеси, а сепарирующее устройство расположено на линии вывода отходящего газа из устройства для выделения метанола.

3. Установка по п. 2, отличающаяся тем, что линия подачи концентрата окислов углерода соединена с линией подачи сухого синтез-газа в блок получения метанола.