Способ получения газа для синтеза метанола и аммиака Советский патент 1985 года по МПК C01B3/38 

I;D со ;о VI

Изобретение относится к процессам получения газа для синтеза метанола и аммиака и может, найти свое применение в азотной промьшшенности

Цель изобретения - снижение расхода углеводородного газа, на процесс . .

Прим ер 1. В качестве углеводородных газов используется природный газ состава, мольн.д.СН 0,94; C.,j4fe 0,03; С,Нд 0,02i N2 0,01 Компримйрованньй природный газ, очищенный от сернистых соединений, в количестве 100 тыс. нм/ч, проходя теплообменник, нагревается, в смесителе смешивается с водяным паром в соотнощении пар:газ 2. Парогазовая смесь с давлением 7,0 МПа и температ5Т ой 500 С поступает в реакционные трубы трубчатой печи, где на катализаторе протекает конверсия углеводородов. Конвертированнь й газ в количестве 474,6 тыс. с температурой и составом, %: СН 3,96; СО 15,6; COj,- 2,8; .20,98; Hg 56,45; N 0,21 - поступает в теплообменник, где, охлаждаясь, нагревает природный газ, идущий на кон- .

версию. В диффузоре на селективной полимерной, например полиэфироимидной мембране, проницаемой для окиси углерода, вьщеляют 70000 СО, а в диффузоре на водородпроницаемой мембране вьделяют 140000 Н.

На прямой стороне мембраны в диффузорах давление конвертированного газа соответственно Pj 6,75 МПа и Р, 6,7 МПа, на обратной стороне мембраны давление (при соблюдении соотношения СО:Н, 1:2) поддерживается Р, Рг 2,2 МПа. Изменение количества выделяемой окиси углерода через мембрану увязьгоают с изменением давления на обратной стороне водородпроницаемой мембраны Р диффузора, Hg при снижении выхода окиси углерода через мембрану давление на обратной стороне водородпроницаемой мембраны увеличивают, а при увеличении выхода окиси углерода, уменьшают.

Вьщеленные окись углерода и водород смешивают в смесителе, компримируюткомпрессором до давления 30,0 МПа и с температурой направляют в колонну, где на катализаторе осуществляется синтез метанола по циклической системе.

Непродиффундировавший газовый поток в количестве 264,6 тыс. состава, %: СН 7,1; СО 1,53; СОг 5,02, Н 48,34; 37,63; N

0,38 - смешивают с 69,6 тыс. нагретого воздуха и с температурой подают в шахтный реактор, где осуществляется адиабатическая конверсия остаточного метана. В результате конверсии остаточного метана объем газа увеличивается до 355,7 тыс. нм/ч и с температурой 950°С и составом, %: СН 0,026, СО 6,55, COj 3,265 31,37:

Ht 43,084; NZ 15,71 - поступает в теплообменник, где отдает своё тепло воздуху, охлаждается

О

до 400 С и поступает в реактор для конверсии окиси углерода. В результате конверсии температура газа повышается до 550 С. Из реактора конвертированньй газ в количестве. 355,7 тыс. направляют в холодильник и охлаждают до 40с.-Вода, нагретая за счет тепла конвертированного газа, используется для технологических нужд. Состав конвертированного газа после, реактора, %: СН 0,026i СО-0,014; СО 9,80,

Нг 49,61; НгО 24,84J N 15,71. В холодильнике отделяют из конвертированного газа- конденсированный водяной пар в количестве 88,3 HMV4. Конденсат применяется для технологических нужд, в частности направляется для получения пара для паровой конверсии углеводородов в трубчатой печи.

Конвертированный Раз очищается

в абсорбере от. двуокиси углерода до остаточного содержания СО в газе 15 мп/м (0,07%), в количестве 232,7 нм и составом, %: СН. 0,04 СО 0,02; С02 0,07; Н 75,83, Ng

24,04 - его компримируют газовым компрессором до давления 30,0 МПа и с температурой 350°С направляют в колонну, где на катализаторе осуществляется синтез аммиака по циклической схеме. При десорбции двуокиси углерода из состава абсорбента вьделяется 34,7 тыс. нм/ч СО, которая используется для технологических нужд.

пример 2.В качестве углеводородных газов применяется природный газ состава примера 1. 100 тыс. нм/ч природного газа смешивают с . водяным паром в соотношении 1шр:газ 3:1 и с давлением р 4,0 МПа и температурой подают в реакционные, трубы печи, где осуществляется конверсия углеводородных газов водным паром на никелевом катализаторе с образованием конвертированного газа следующего состава, % СН 3,98, СО 10,06; СО 4,55j Н 47,53-, 33,70; N 0,18. Конверти рованный газ в количестве 566,18 ты им /ч с температурой 980 С из реакционных труб печи поступает в теплообменник для нагрева углеводородных газов. В диффузоре от конвертированного газа вьщеляют 55 тыс. нм/ч окиси углерода, а в параллельном диффузоре с 100 тыс. водорода. Давление газа на прямой стороне мембран в диффузорах соответственно Р, 3,6 Ша и Р, 3,56 МПа, а на обратной стороне мембран Р Р 1,6 МПа. Для выполнения соот ношения HgtCO 2:1 в выделяемом потоке окиси углерода и водорода, изменение градиента давления в водородпроницаемой мембране увязывают с количеством выделяемой окиси углерода. Изменение градиента давления на водородпроницаемой мембране проводят изменением давления на обратной стороне мембраны диффу зора, при увеличении количества вы деляемой окиси углерода Р уменьша ют, и при уменьшении количества вьщеляемой окиси углерода Р ,, увели чивают. Вьщеленную газовую смесь в количестве 165 тыс. (55 тыс. СО и 110 тыс. нм/ч Н) компр мируют компрессором до давления 30,0 МПа и направляют в колонну. 97 синтез метанола где осуществляется при . Непродиффундировавшийся в диффузорах конвертированный газ в количестве 401,19 тыс. смешивают с 87,12 тыс. воздутсон и газо воздушную смесь с температурой 700 С подают в реактор для осуществления паровоздушной конверсии остаточных углеводородов (мётана). Из реактора конвертированный газ в количестве 513,83 тыс. нм/ч с температурой 950с и составом, %: СН 0,02; СО 5,54; СО 4,23; Н. 36,28J Н,0 40,48; N 13,45 - направляют в воздухонагреватель, охлаждают до 415 С и подают в реактор для конверсии окиси углерода. В результате конверсии температура газа повьштается до 550 С. Конвертированный газ в количестве 513,83 тыс. составом,%: СН 0,02; СО 0,02 СО,, 9,75, Н 41,79,- H.jO 34,97; N 13,45 - направляют в холодильник, где охлаядцается до 40 С. Из газа вьщеляют водяной конденсат в количестве 179,7 тыс. нм/ч. Оставшийся газ очищают в абсорбере от двуокиси углерода. При десорбции раствора абсорбента вьщеляется 50 тыс. нм/ч дйуокиси углерода. Конвертированный газ после очистки от двуокиси углерода в количестве 284,13 тыс. нм/ч имеет состав, %: сн 0,039; СО 0,039; Hg 75,56; . N 24,33. Газ компримируют компрессором до давления 30,0 МПа и с температурой направляют в колонну, где на катализаторе осуществляют синтез аммиака по циклической схеме. Б таблице приведено сравнение показателей предложенного способа с аналогичными данными известного.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА ДПЯ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА И АММИАКА, включанлций паровую конверсию углеводородов на никелевом катализаторе под давлением 4-7 МПа при 50р-1050с, последующую паровоздушную каталитическую конверсию остаточных углеводородов при 700-950°С, конверсию окиси углерода при 400-550 С, вьделение водорода из конвертированного газа диффузией и очистку газа от двуокиси углерода, отличающий с я тем, что, с целью снижения расхода углеводородного газа, после паровой конверсии из газовой смеси выделяют окись углерода и водород на селективной полупроницаемой полимерной мембране и подают их на синтез метанола, а оставшийся газ направляют на паровоздушную конверсию. ся