Способ получения метанола, аммиака и аргона Советский патент 1988 года по МПК C01B3/38 

00

со

00

Изобретение относится к способам совместного производства метанола, аммиака и аргона и может найти свое применение в химической промышленности.

Цель изобретения - снижение расхода углеводородного газа.

Пример 1. В качестве углеНепродиффундировавшийсл в диффузорах газовый поток в количестве 264,6 тыс.нм /ч состава, %: СИ 4 7,1; СО 1 ,53; СО 5,02; Н 48,34; 37,64; N 0,38 смешивают с 69,6 тыс. нагретого воздуха и с температурой 700 С подают в шахтный реактор, где осуществляется кон

Изобретение относится к способам совместного производства метанола, аммиака и аргона и позволяет снизить расход углеводородного газа. Способ включает паровую или пароуглекислотную конверсию углеводородов в присутствии никелевого катализатора, выделение водорода и окиси из конвертированного газа диффузией, синтез метанола с выделением продувочных газов, паровоздушную конверсию углеводородов, конверсию окиси углерода с подачей двуокиси углерода на стадию пароуглекислотной конверсии углеводородов, синтез аммиака под давлением с выделением продувочных газов. При зтом продувочные газы стадий синтеза метанола и аммиака разделяют на полупроницаемых селективных мембранах, выделенные из газов синтеза метанола водород и окись углерода подают на синтез метанола, выделенные из газов синтеза аммиака водород и азот направляют на синтез аммиака, выделенный из продувочных газов синтеза метанола и аммиака метан направляют на стадии паровоздушной конверсии углеводородов, а оставшийся после мембраны продувочный газ подают на селективную мембрану для выделения аргона. Суммарньй расход природного газа на I т продукции в предлагаемом способе снижается на 1,62-2,5%. S (Л

водородных газов используют природный д версия остаточных углеводородов.

газ состава, моль.д.: ,94; 0,03; CjH 0,02; N5.0,01. Комг примированный природный газ, очищен- ньй от сернистых соединений, в количестве 100 ТЫС.НМ1 V4, проходя тепло- ( обменник, нагревается в смесителе, смешивается с водяным паром с соотношением пар:газ, равном 2. Парогазовая смесь давлением 7,0 МПа и температурой 500 с поступает в реакпионные 20 трубы трубчатой печи, где на никелевом катализаторе протекает паровая конверсия углеводородо.в. Конвертированный газ в количестве 474,6 тыс.нм /ч температурой 1050°С и состава,-/.: 25 СН4 3,96; СО 15,6; СО 2,8; 20,98; Н 2 56,45; Ng 0,21 поступает в теплообменник, где охлаждается, нагревает природньм газ, идущий на конверсию. В диффузоре на селективной полимер- 30 ной мембране выделяют 70000 СО, а в диффузоре - на водородопроница- емой мембране 140000 Н,.

Выделенные окись углерода и водород смешивают в смесителе, комприми- руют до давления 30,0 МПа и с температурой направляют в колонну, где на катализаторе осуществляется синтез метанола.

Из циркуляционного газа синтеза метанола выводят продувочный газ в количестве 4532 . Состав продувочного газа синтеза метанола, %: СО 32,04; Нг 60,19; СН4 4,02; HgO 3,75. Из продувочного газа синтеза метанола охлаждением выделяют конденсат в количестве 170 им /ч, а в диффузорах 1 S4 нм /ч окиси углерода и 2728 водорода и направляют их в колонну синтеза метанола. Оставшийся продувочный газ, состоящий из метана и окиси углерода, в количестве 270 )1м /ч направляют в реактор конверсии остаточных углеводородов, С учетом возврата СО и из продувочных газов в колонну синтеза метанола из 210000 смеси водорода и окиси углерода образуется 99,62 т метанола.

В результате конверсии остаточног метана объем газа увеличивается д 355,878 тыс.. Конвертированн газ поступает в теплообменник, гд отдает свое тепло воздуху, охлажд ся до 400°С и поступает в реактор конверсии окиси углерода. В резул те конверсии окиси углерода образ ся 355,878 тыс. конвертирова ный газ следующего состава, %: СН4 0,026; СО 9,795; Hj 49,59; N«, 15,57; 24,82; Ar 0,175.

После охлаждения в холодильник газа вьщеляют 88,355 тыс. к денсированньпЧ водяной конденсат. денсат применяют для технологичес нужд, в частности направляют для получения пара для паровой конвер углеводородов в трубчатой печи. , Конвертированный газ очищают в абсорбере от Двуокиси углерода до таточ)югч) содержания СО в газе 15 кл/м (0,07%) и компримируют прессором до давления 30,0 МПа и температурой направляют в к ну, где на катштизаторе осуществл ся синтез аммиака. Из состава абс бента выделяют 34,7 тыс.нм /ч СО которая используется для технолог ких нужд.

Синтез аммиака осуществляют при 350 С и под давлением 30 МПа. На си направляют 232,823 тыс.нм конвертированный газ состава, %1 45 СН4 0,04; СО 0,02; СО 0,07; Нд 75,76; Аг 0,27. Количество ине составляет 0,4% от количества све азотоводородной смеси. Из циркуля ного газа выводят продувочный газ количестве 14887 им /ч и следующе состава, %: СН 2,03; Н 84,23; N3 7,05; Аг 4,22; И2,0 2,47.

Из этого газа выделяют 368 нм конденсированных паров воды, оста газа направляют в диффузоры, где селективных полупроницаемых мембр нах выделяют 12523 HMV4 Н, 1048 нм Г) и 302 нм /ч . Выделенные во род и азот смешивают, к ним добав

35

40

50

05 0

В результате конверсии остаточного метана объем газа увеличивается до 355,878 тыс.. Конвертированный газ поступает в теплообменник, где отдает свое тепло воздуху, охлаждается до 400°С и поступает в реактор конверсии окиси углерода. В результате конверсии окиси углерода образуется 355,878 тыс. конвертированный газ следующего состава, %: СН4 0,026; СО 9,795; Hj 49,59; N«, 15,57; 24,82; Ar 0,175.

После охлаждения в холодильнике из газа вьщеляют 88,355 тыс. кон- денсированньпЧ водяной конденсат. Конденсат применяют для технологических нужд, в частности направляют для получения пара для паровой конверсии углеводородов в трубчатой печи. , Конвертированный газ очищают в абсорбере от Двуокиси углерода до ос- таточ)югч) содержания СО в газе 15 кл/м (0,07%) и компримируют ком- прессором до давления 30,0 МПа и с температурой направляют в колонну, где на катштизаторе осуществляется синтез аммиака. Из состава абсорбента выделяют 34,7 тыс.нм /ч СО , которая используется для технологических нужд.

Синтез аммиака осуществляют при 350 С и под давлением 30 МПа. На синтез направляют 232,823 тыс. конвертированный газ состава, %1 5 СН4 0,04; СО 0,02; СО 0,07; ,81; Нд 75,76; Аг 0,27. Количество инертов составляет 0,4% от количества свежей азотоводородной смеси. Из циркуляционного газа выводят продувочный газ в количестве 14887 им /ч и следующего состава, %: СН 2,03; Н 84,23; N3 7,05; Аг 4,22; И2,0 2,47.

Из этого газа выделяют 368 нм /ч конденсированных паров воды, остаток газа направляют в диффузоры, где на селективных полупроницаемых мембранах выделяют 12523 HMV4 Н, 1048 нм /ч Г) и 302 нм /ч . Выделенные водород и азот смешивают, к ним добавляют

5

0

0

neAOCTaJouiee количество азотя для пол. - чения соотношения 3 в количестве 3126 им /ч, и смесь направляют в колонну синтеза аммиака. ВыделенньпЧ в диффузоре метан направляют в реактор конверсии Остаточных углеводородов.

Оставшийся газ после выделения Hg, N и СН из продувочных газов jg состоит в основном из аргона и в количестве 626 им /ч направляют для очистки аргона от следов других компонентов. Выход аргона 1,107 т/ч.

С учетом выделенного количества

15

компонентов продувочных газов из газа синтеза.аммиака

NHj/ч.

232823 образуется 88,96 т

На стадию конверсии углеводородов возвращают выделенный метан из продувочного газа в количестве 270 нм /ч из цикла синтеза метанола и 302 нм /ч из цикла синтеза . С учетом их удельный расход природного газа на 1 т продукции составляет (без учета количества природного газа, идущего на сжигание в трубчатых печах) 524,16 нм /1 т. Кроме того, образуется 34700 COg или 183 (Ш, + CHjOH + Ar).

Пример 2. В качестве углеводородных газов используют природный газ состава, моль.д.: СН 0,9447;

СО 0,006; N 0,009; 0,03;

0,006;

0,0043. В трубчатом

реакторе подается 100 тыс. природный газ в смеси с водяным паром и углекислотой при соотношении газ : : пар : СО, равном 1 : 1,7 : 0,3 с температурой и давлением 4,0 МПа. Образуется 445,630 тыс.нм / конвертированный газ следующего состава, %: СН4 7,0; СО 17,68; СОг 5,56; N2 0,13; Н 46,49;

23,14. Конвертированный газ с температурой поступает в теплообменник для нагрева природного газа. В диффузорах на селективных мембранах выделяют 75000 СО и 150000 нм /ч Н , которые после смешивания и компримирования подаются на синтез метанола. Синтез метанола осуществляют при 300°С и давлении 30,0 МПа по циклической схеме.

Из циркуляционного газа синтеза метанола выводят 5357 ни /ч продувочный газ следующего состава, %: СН4 11,2; СО 24,08; Н 55,39; HgO 9,33. Из продувочного газа вьше

. - jg078984

ляют 500 конденсированных паров воды, в диффузорах на селективных полупроницаемьгх мембранах 1290 СО, 2967 нм /ч Н, и

15

20 25 30

35

40

45

50

55

600 СН. Выделенные Hg и СО возвращают в колонну синтеза метано- да. Выделенный метан отправляют в реактор конверсии остаточных углеводородов. С учетом Н 2 и СО, выделенных из- продувочного газа, из 225000 нм /ч смр.си СО и Н образуется 106,81 т CHjOH.

НепродифФундировавщийся в диффузорах газовый поток в количестве 220,63 тыс.нм /ч и состава, %: СН4 14,13; СО 1,69; СО 11,19; , N 0,41; Hj,0 46,72; Н 25,86 смешивают с 65 гыс.нм /ч нагретым воздухом и с температурой 500 С подают в шахтный реактор для конверсии остаточных углеводородов. В результате конверсии остаточных углеводородов образуется 334,145 тыс.нм /ч конвер- тированньгй газ следующего состава,%: СН4 0,01; СО 11,71; СО 6, И; Hj 35,57; N2 15,48; 30,94; Аг 0,18.

Из реактора остаточных углеводородов конвертированный газ с температурой поступает в воздухонагре- ват.ель, охлаждается До 400 С и поступает в реактор конверсии окиси углерода. Образуется 334,145 тыс.нм /ч конвертированный газ следующего состава, %: СН4 0,01; СО

0,06; 15,48;

СО 17,76; И 47,22; N 0,18; 19,29.

Из газа выделяют 64,456 тыс.нм /ч конденсированный водяной пар. Конвертированный газ очищают от СО ДО ее содержания в газе 0,03%, при этом выделяют 59,3 тыс. нм /ч двуокиси углерода, часть которой направляют в реактор для пароуглекислотной. конверсии углеводородов.

Очищенный от СО и конденсата конБертированн1,п1 газ в количестве 210,389 тыс.нь; /ч и состава, Z: СН4 0,012; 0,09; СО 0,03; Н 75,0; N 24,59; Аг 0,278 сжимают до давления 30 МПа и с температурой 300°С направляют на синтез аммиака.

Из циркуляционного газа синтеза аммиака выводят 18068 нм /ч продувочный газ след ющего состава,%: СН4 1,6; Н 71 ,92; N 20,72; 2,52: Ar 3,24.

Из ПРОДУВОЧНОГО газа выделяют 454 нм /ч конденсированный водяной пар, Остаток газа направляют в диффузоры, где на селективных полупро- ницаемых мембранах из его состава выделяют 12995 нм /ч водорода; 3744 Nj и 289 СИ. К выделенным водороду и азоту добавляют 588 нм /ч азота и полученную смесь направляют в колонну синтеза аммиака. Выделенный метан направляют в реактор конверсии остаточных углеводородов. Оставшийся после выделения водорода, азота и метана продувочный газ состоит из аргона с примесями, этот газ в количестве 586 направляют для очистки аргона от примесей. Выход аргона 1 ,046 т/ч.

С учетом выделенного количества водорода и азота из продувочных газов из 210,389 тыс.нм /ч газа синтеза аммиака образуется 79,623 т NH,o На стадию конверсии углеводородов возвращается метан в количестве 600 из цикла синтеза метанола и 289 нм/ч ИЗ цикла синтеза аь 1иака. С учетом этого количества метана удельный расход углеводородов на 1 т продукции

составляет: 528,65 нм /т.

Суммарный расход природного газа на 1 т продукции согласно предлагаемому способу снижается на 8,7- 13,26 или на 1,62-2,5%.

Формула изобретения

Способ получения метанола, амг-ошка и аргона, включающий паровую или па- роуглекислотную конверсию углеводородов в присутствии никелевого катализатора, выделение водорода и окиси углерода из конвертированного газа диффузией, синтез метанола с выделением продувочных газов, паровоздушную конверсию углеводородов, конвер сию окиси углерода, очистку газа от водяного конденсата и двуокиси углерода с подачей двуокиси углерода на стадию пароуглекислотной конверсии углеводородов, синтез аммиака под давлением с выделением продувочных газов, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода углеводородного сырья, продувочные газы стадий синтеза метанола и аммиака разделяют на полупроницаемых селективных мембранах, при этом выделенные из газов синтеза метанола водород и окись углерода подают на синтез метанола, выделенные из газов синтеза аммиака водород и азот направляют на синтез аммиака, выделенный из продувочных газов синтеза метанола и аммиака метан направляют на стадии паровоздушной конверсии углеводородов, а оставшийся после мембраны продувоч- ньй газ подают на селективную мембрану для выделения аргона.