Способ выделения метанола Советский патент 1982 года по МПК C07C31/04 C07C29/74 

I

Изобретение относится к способам выделения метанола из его углеводородных или водных растворов, которые образуются при получении газа из ископаемых твердых или жидких топлив, j при добыче природного газа и при подземном хранении газа.

Например, в местах добычи природного газа при низкотемпературной очистке газа в насыщенный углеводо- ю родами и/или водяными парами природный газ впрыскивают метанол в качестве ингибитора против образования гидратов газа и сублиматов. За счет введенного в поток газа ингибитора обес- и печивается защита соединительных трубопроводов, арматуры и аппаратуры от засорения за счет гидратов газа и сублиматов. Частично конденсирующиеся в результате естественного или 20 принудительного охлаждения природного газа углеводородные и/или водяные пары растворяются в конденсирующихся параллельно парах метанола, так что для повторного применения метанола 25

его необходимо выделить из углеводородной и/или водной фазы.

Известен способ выделения метанола из углеводородных и/или водных растворов путем декантации, экстракции и ректификации. На первой ступени очистки конденсированная путем охлаждения природного газа смесь углеводородов, воды и метанола механически разделяется на две жидкие фазы путем декантации. Жидкая смесь стекает в сепаратор жидкости, в котором обе жидкие фазы механически разделяются вследствие из различной . плотности. Имеющая более легкий удельный вес, содержащая метанол углеводородная -фаза поступает вверх, а имеющая более тяжелый удельный вес водная фаза метанола внизу из сепаратора жидкости отдельно поступает в соответствующую сборную емкость. На второй ступени обработки метанол из углеводородной фазы путем экстракции посредством умягченной разделяется на практически свободную от ме392танола углеводородную фазу и на водную фазу метанола. Содержащая метанол углеводородная фаза из сборной емкости установки механической сепарации поступает в нижнюю часть экстракционной колонны, например экстрак тора с вращающимися дисками. К верхней части этой экстракционной колонны подводится экстрагирующая среда, в частности умягченная вода. Вследствие различной плотности обеих жидких фаз внутри экстракционной колонны удельно более тяжелая умягченная вода опускается, а удельно более тяжелая углеводородная фаза поднимается. За счет внутреннего смешивания обеих жид ких фаз растворенный в углеводородных соединениях метанол экстрактивно погло щается умягченной водой вследствие ее более высокого коэффициента распределе ния. Имеющие более легкий удельный вес, практически свободные от метанола углеводородные соединения сверху экстракционной колонны стекают в отдельную сборную емкость. Вытекающий снизу из экстракционной колонны водный раствор метанола поступает в сбор ную емкость установки для механической сепарации. На третьей ступени обработки метанол выделяют из его водно го раствора путем ректификации. Полученный из водного раствора в соответствии с известным способом метанол может быть использован вновь по назначению tl. Однако выделение метанола из его углеводородных и/или водных растворо в соответствии с известным способом связано с высокими аппаратурными и энергетическими затратами. Кроме того, известный способ многостадиен и сложен. Целью изобретения является разработка способа, позволяющего сущест венно, упростить технологию выделения метанола из его углеводородных и/или водяных растворов. Поставленная цель достигается тем что водный и/или углеводородный раст вор метанола вводят в нагретый до 50-200°С газ, содержащий углеводороды и/или водяной пар со степенью насыщения 0, вес., полученную газо-паровую смесь охлаждают до 15 30°С и выделяют метанол с парообразном состоянии. . Согласно предложенному способу из образующихся при коксовании каменного угля, содержащих метанол бензоуглеводородных и водных растворов можно выделить метанол с использованием недонасыщенных коксовых газов. Способ осуществляют следующим образом. Подлежащий компрессии неочищенный коксовый газ при всасывании насыщен бензоуглеводородом и водяными парами, т.е. при давлении 10 кг/см и температуре в 1 м очищенного газа перед сжатием содержится 3,3 г воды и40,0 гбензоуглеводородных соединений, В подключенной к компрессионной установке для очистки газа при низкой температуре осуществляется охлаждение сжатого до 28 кг/см коксового га,за до (-13)-(-15)°С,при этомиз 1 м конденсируется,г:вода 0,23,бензоуглеводородные- соединения 5,57, метанол 0,75, всего 6,55 г. Образующиеся растворы, содержащие метанол, дозированно вводят в горячий поток неочищенного газа после его компресии. За счет этого повышается содержание парообразных компонентов газа, на 1 м неочищенного газа приходится, г: вода 3,57, бензоуглеводородные соединения 45,57, метанол 0,75За счет последующего охлаждения горячего коксового неочищенного газа до в каждом м неочищенного газа сокращается содержание парообразных компонентов газа до 1,2 г воды и 14,0 г бензоуглеводородных соединений, при этом введенная путем впрыскивания в поток неочищенного газа составная часть метанола также и после охлаждения практически количествйнно сохраняется в газе в виде паров, так как точка росы.паров метанола в сжатом до 28 кг/см - коксового неочищенного газа составляет только (-14)С. В результате предлагаемого процесса охлаждения метанол в форме паров отделяется от остальных введенных в газовый поток компонентов раствора, которые количественно конденсируются из газа. Из 1 м неочищенного коксового газа конденсируется в результате процесса охлаждения,г: ;вода 2,37 бензоуглеводородные соединения 31,57, итого 33,9 г смеси конденсата. Пример 1. На фиг, 1 представлено фракционирование метанола из углеводородных и водных растворов. Получающаяся при низкой температуре из коксового газа смесь бензол ных углеводородов, воды и метанола при давлении 28 кгс/см и температуре - С конденсируют и по трубо проводу 1 направляют в сборник 2. Полученная метанолсодержащая смесь имеет состав в расчете 1 м сырого газа, г: вода 0,23, бензольные угле водороды 5,57, метанол 0,75- Дозирующий насос отсасывает- смесь раст воров по трубопроводу 3 и подает ее по трубопроводу 5 в горячий (1биС сжатый (28 кгс/см) недонасыщенный углеводородами и парами воды поток газа. В 1 м сырого газа до его сжатия до 28 кгс/см уже находится З.З г воды и г бензольных углеводородов в виде паров. За счет сжатия в горячем () потоке газа устанавливаются точки росы, для воды - 50 С, для бензольных углеводородов 53°С. I В насыщенном состоянии каждый м газа мог бы содержать при такой температуре 22 г воды, или Воз г бензол ных углеводородов в парообразной фор ме. Степень насыщения, таким образом и За счет впрыскивания в горячий поток газа метанолсодержащей смеси содержание газообразных компонентов увеличивается в каждом м га за до 3,57 г. г бензольных углеводородов и 0,75 метанола. Соответствующие точки росы, °С: . . .Вода51°С Бензольные углеводороды . 58°С. Метанол-Й°С. Посредством охлаждения горячего газа в холодильнике 7 ДО 30°С мета;НОЛ в парообразной форме отделяют от остальных компонентов впрыснутого раствора (вода и бензольные углеводо роды) , которые конденсируются в виде жидкости, практически не содержащей метанола. Охлаждающим средством является вода, подаваемая в холодиль ник 7 через трубопровод 8 и сэтводимая по трубопроводу 9- За счет охлаждения из 1 м газа конденсируются 2,37 г воды и 29,57 г бензольных углеводородов, т.е. впрыснутые в поток газа компоненты раствора вода и бензольные углеводороды отделяются количественно при .снижении от остающегося в парообразной форме в потоке газа метанола. Охлажденный метанолсодержащий газ выходит из холодильника 7 по трубопроводу 10. Образующаяся во время охлаждения смесь конденсата по трубопроводу 11 подается в разделитель жидкостей 12, в котором она декантируется и разделяется на более легкие по удельной массе углеводородные и водную фазы. Углеводородные соединения выпускаются из разделителя жидкости 12 через трубопровод 13 а вода - через трубопровод Н. Пример 2. Фракционирование метанола из водных растворов представлено на фиг. 2. Сжатый до давления 60 кгс/см природный газ подвергается глубокому охлаждению. Перед его охлаждением до -25°С к насыщенному парами воды природному газу добавляют метанол с целью предупреждения образования гидрата. В процессе охлаждения водный раствор метанола выделяется в виде конденсата, а именно из каждого м газа 0,71 г воды и 0,65 г метанола. Образующийся водный раствор метанола по трубопроводу 1 подается в сборник 2. Дозирующий насос Ц отсасывает раствор по трубопроводу 3 и подает его по трубопроводу 5 в сжатый (60 кгс/см ), горячий (110°С), недонасыщенный парами воды поток газа 6. В 1 м природного газа перед его сжатием до 60 кгс/см уже имеется 1,25 г водяного пара.. За счет сжатия газа в потоке сырого горячего (110°С) газа устанавливается точка росы для воды . В насыщенном состоянии в виде горячего потока каждый м природного газа мог бы содержать 21,6 г водяного пара. Таким образом, степень насыщения около . За счет впрыскивания в горячий поток газа водного раствора метанола содержание парообразных компонентов газа увеличивается в каждом м до 1,9б г воды и 0,65 г метанола. Соответствующие им точки росы устанавливаются для воды и для метанола. Горячий природный газ в холодильнике 7 охлаждают до 30°С. Охлаждающую воду подают в холодильник 7 по трубопроводу 8 и отводят .по 7;рубопроводу 9- Посредством процесса охлаждения метанол отделяют в парообразном состоянии от других компонентов раствора (вода) количественно, которые практически не содержат метано792ла, и в жидком виде отводят. Посредством процесса охлаждения из каждого м газа конденсируют 1,23 г воды, т.е. впрыснутая в поток газа вода посредством снижения температуры количественно отделяется от остающегося в парообразном состоянии метанола Охлажденный метанолсодержащий газ отводится из холодильника 7 по трубопроводу 10. Образующуюся в холодильнике 7 воду отводят по трубопроводу 11. Пример 3. Выделение метанол из углеводородных и водяных растворов. Смесь из бензольных углеводородов, воды и метанола поступающая при давлении 25 кг/см и температуре -20°С,через трубопровод 1 попадает в.резервуар 2. Поступающая содержащая метанол смесь в каждом м неочищенного газа имеет 0,155 г воды, 3 г бензольных углеводородов и 1,05 г метанола. Дозирующий насос Ц всасыва ет смесь через трубопровод 3 и подает ее через трубопровод 5 в горячий () насыщенный парами углеводородов и воды поток газа. В каждом м неочищенного газа содержится перед подачей уже 930 г воды (степень насыщения 70) и 15 г бензольных углеводородов, точки росы которых 193°С для воды и 28 С для бензольных углеводородов. В насыщенном состоянии каждый м газового потока может поглотить 1330 г воды и 2250 г бензольных угле водородов. Состояние насыщения дости гает таким образом 70,11 или 0,8%, За счет имеющегося в газовом потоке раствора, содержащего метанол, увеличиваются газообразные компоненты в каждом кубическом метре газа, а имен но на 930,155 г воды, 18 г бензольных углеводородов и на 1,05 г метано ла. Их точки росы соответственно 193, для воды, для бензольных углеводородов и для метанол За счет охлаждения горячего газа в охладителе от 7 до 20°С метанол отделяется от остальных содержащихся в газовом потоке растворяющих компоментов (вода и бензольные углеводороды) , которые конденсируются в жидком агрегатном состоянии. Охлаждающей средой является вода, которая через трубопровод 8 поступает в охладитель 7 и через трубопрог . вод 9 снова отводится от него. За счет процесса охлаждения из кубического метра газа конденсируют 929, г воды и бензольных углеводородов, таким образом, содержащиеся в газовом потоке вода и бензольные углеводороды отделяются от остающего.ся в парообразном состоянии метанола. Охлажденный содержащий метанол газ покидает охладитель 7 через трубопровод 10. Конденсат направляется через трубопровод 11 в отделитель жидкости 12, в котором он разделяется путем отстоя на более легкую углеводородную и водяную фазы. Углеводородные соединения покидают отделитель жидкостей через трубопровод 13, а вода через трубопровод Н. Предложенный способ технологически прост и позволяет выделить метанол из его углеводородных и/или водных растворов с минимальными капитальными и энергетическими затратами. Формула изобретения Способ выделения метанола из его углеводородных и/или водяных растворов, отли чающийся тем, что, с целью упрощения технологии процесса, раствор метанола вводят в нагретый до 50-200°С газ, содержащий углеводороды и/или водяной пар со степенью насыщения 0,5-70 вес.%, полученную газо-паровую смесь охлаждают до 15-30° С и выделяют метанол в парообразном состоянии. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Ульман. Энциклопедия технической химии. Мюнхен-Берлин, 1951, с. 403, (прототип) .

/ 3

CZJ.

Фиг. 2

10

I