Файл: Караваев М.М. Промышленный синтез метанола.pdf

особенно важно ввиду создания агрегатов большой мощности, где простота и надежность являются основной гарантией длительной и непрерывной работы агрегата.

На рис. 28 показана колонна синтеза с насадкой совмещенного типа, в которой тепло из зоны реакции отводится посторонним теп­ лоносителем (водой). После каждой полки расположены змееви­ ки теплообменника 2, в которых при давлении синтеза циркулиру­ ет и нагревается дистиллированная вода. Горячая дистиллирован­ ная вода высокого давления охлаждается в котле-утилизаторе 3, установленном над колонной. В приведенной конструкции насад­ ки температура по высоте слоя катализатора меняется по зависи­ мости, близкой к изотермической. Дополнительно при рекуперации тепла реакции получают технологический пар. В производстве ме­ танола пар используют при конверсии углеводородов и для при­ вода турбоциркуляционных компрессоров.

76

Количество загружаемого катализатора меняется в зависимо­ сти от вида насадки, поэтому и производительность колонн синте­ за колеблется от 100 до 150 т/сут.

Конструкции колонны синтеза метанола при низком давлении существенно отличаются от описанных выше. Вследствие сниже­ ния температуры синтеза до 220—280°С колонна не имеет насад­ ки. Температурный режим поддерживают с помощью холодных байпасов. В технологических схемах производства метанола, ра­ ботающих при 40—60 кгс/см2, используют колонну синтеза шахт­

кая (220—280 °С). Для регулирования температуры в слое катали­ затора по высоте колонны предусмотрен ввод холодных байпасов. Температурная зависимость по высоте насадки имеет пикообраз­ ный характер.

Конденсацию паров метанола на установках средней мощно­ сти с использованием цинк-хромового катализатора обычно про­ водят в конденсаторах типа «труба в трубе». Они смонтированы из расположённых друг над другом элементов, которые состоят из двух труб: наружной трубы низкого давления и внутренней — высокого давления. По трубам высокого давления проходит цир­ куляционный газ, в межтрубном пространстве — охлаждающая вода. Такие элементы собирают в несколько секций, которые при­ соединяют к общему коллектору. Конденсаторы этого типа обла­ дают высокими коэффициентами теплопередачи в результате больших скоростей газа и воды, но громоздки и дороги вследствие большого расхода металла. В процессе работы холодильники за­ биваются, что уменьшает коэффициент теплопередачи.

В последнее время на крупных одноагрегатных установках как при высоком, так и при низком давлении широко применяют бо­

77

лее эффективные холодильники-конденсаторы воздушного охлаж­ дения (рис. 30). Эти аппараты занимают значительно меньшую площадь по сравнению с холодильником-конденсатором типа «тру­ ба в трубе» при одинаковых поверхностях теплообмена. Газ после колонны синтеза проходит внутри оребренных труб, смонтирован­ ных в секции. Снаружи трубы обдуваются воздухом, нагнетаемым вентиляторами. Автоматические системы регулирования (поворот лопастей вентиляторов, жалюзей, впрыск воды для увлажнения воздуха) обеспечивают требуемые режимы работы аппаратов в различных условиях. Устройство аппарата и рациональная си­ стема подачи охлаждающего воздуха обеспечили высокую эффек­ тивность работы, компактность и небольшую металлоемкость его.

Рис. 30. Холодильник-конденсатор воздушного охлаждения.

До последнего времени в производстве метанола использовали поршневые циркуляционные компрессоры. Недостатком компрес­ соров такого типа являются загрязнение газа маслом, небольшая производительность, сложность обслуживания и необходимость в отдельном помещении для их размещения (машинный зал). Прн внедрении новых конструкций насадок колонны синтеза с низким сопротивлением (перепадом давления) можно применять центро­ бежные циркуляционные компрессоры для циркуляционного газа, например компрессор марки ЦЦК-Ю. Этот компрессор состоит из цельнокованного герметического корпуса высокого давления, внут­ ри которого размещен 12-ти ступенчатый центробежный компрес­ сор и асинхронный трехфазный электродвигатель.

78

исходит полного отделения эфира. В тарельчатой колонне меньших

ветственно качество продукта) на колон-

метпнрл- нах предварительной и основной ректи-

____-^ректификатфикации регулируют количеством отби­ раемых предгонов и боковых фракций, изменением подачи флегмы на орошение и греющего пара в испарители. Эти ко­ лонны обычно оснащают колпачковыми, ситчатыми, провальными, туннельными или клапанными тарелками (рис. 33, о, б и б). В настоящее время наиболее эф­ фективными в процессе ректификации ме­ танола являются клапанные тарелки.

Испарители, устанавливаемые на ко­ лоннах, однотипные, но с разной поверх­ ностью теплообмена, определяемой про­ изводительностью колонны. Обычно это кожухотрубные аппараты с естественной циркуляцией теплоносителя. Греющий пар -подают как в трубное, так и в меж­ трубное пространство. Конденсаторы для

выходящих паров — аналогичного типа. В последнее время для конденсации паров используют конденсаторы, охлаждаемые возду­ хом. Для охлаждения готового продукта применяют теплообмен­ ники типа «труба в трубе».

80

Описанные колонны стабильны в работе и дают возможность получать метанол-ректификат высокого качества. Однако они об­ ладают значительной инер­ ционностью и весьма чув­ ствительны к малейшим на­ рушениям технологического режима.

Из . другого оборудова­ ния отделения ректифика­ ции следует рассмотреть конструкцию ионитного фильтра (рис. 34). Это ап-

Рпс. 34. Ионитиыіі фильтр.

парат емкостного типа с крышкой, крепящейся на фланцах. В ниж­ ней части аппарата укреплена решетка с мелкими отверстиями для предотвращения уноса частичек ионита. На решетку укладывают стеклоткань .и насыпают ионит. Пространство между днищем и ре­ шеткой засыпают инертным материалом, например гравием, квар­ цевой крошкой и др. В верхней части фильтра также устанавли­ вают решетки или поролитовые трубки, через которые в фильтр вводят метанол.

При заполнении фильтра перед началом работы или по мере возрастания его сопротивления с целью взрыхления ионита преду­ смотрена подача метанола через нижнюю часть. Объем таких ап­ паратов зависит от заданного срока пробега до регенерации иони­ та и производительности отделения ректификации.

Характеристика основного оборудования отделения ректифика­ ции метанола-сырца приведена в табл. 6.

Та б лица 6. Характеристика оборудования отделения ректификации метанола-сырца