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

Паро-кислородная газификация жидких и твердых топлив

Технологические схемы получения исходного газа при исполь­ зовании в качестве сырья коксового газа и твердого топлива до­ вольно сложны. Они включают процессы газификации твердого топлива, очистку от соединений серы, частичную конверсию окиси углерода и очистку от двуокиси углерода. В связи с переводом производства метанола на природный газ процессы получения ис­ ходного газа на базе твердого топлива и коксового газа морально устарели и в данном разделе не рассматриваются (эти процессы широко освещены в технической литературе).

Разработаны и нашли промышленное применение непрерывные способы газификации жидких углеводородов при высоком давленйи. Газификация осуществляется паро-кислородной смесью при 20—60 кгс/см2 и 1300—1450 °С. Газифицированную смесь из-за наличия в ней значительных количеств сернистых соединений (0,3—1,0 объемн.% в пересчете на H2S) обессеривают. Отношение Н2: СО в обессеренной смеси около 1 (см. табл. 4). Для синтеза же метанола требуется не менее 2, поэтому часть смеси подверга­ ют каталитической конверсии окиси углерода. После смешения потоков газифицированной и конвертированной газифицированной смеси соотношение (Н2—С 02) : (СО + С 02) равно 2,06—2,1, т. е. такое, которое необходимо для синтеза метанола.

Для регулирования состава исходного газа по основным реа­ гирующим компонентам Н2, СО и С02 и для достижения требуе-

41

Принципиальная технологическая схема агрегата с несовме­ щенной колонной синтеза приведена на рис. 9. Компримированный исходный газ при 320 кгс/см2 поступает в сепаратор 1 для отде­ ления влаги, сконденсировавшейся в результате сжатия газа. За­ тем газ проходит угольный фильтр 2, который предназначен для очистки от карбонилов железа.

Рис. 9. Принципиальная технологическая схема агрегата с

вается наличием в газе соединений серы, главным образом сероводорода, кото­ рый, взаимодействуя с поверхностью трубопроводов, разрушает окисиую плен­ ку металла. Обычно в газе присутствует незначительное количество карбониль­ ных соединений (до 3—4 мг/м3), но, попадая на катализатор, они при высоких

Это приводит не только к увеличению расхода сырья, но и к резкому росту температуры в зоне катализа со всеми вытекающими отсюда последствиями. Кар­ бонильную коррозию можно значительно снизить очисткой исходного газа ог соединений серы, а также изготовлением горячих участков труб из хромистой стали или футеровкой внутренней поверхности их медью или легированной сталью.

Для поглощения карбонилов железа обычно используют активированные угли различных марок (АР-3, СГ-1 и др.), которые обладают достаточной погло­ тительной способностью. На некоторых марках угля газ частично очищается и от соединений серы.

44

Очищенный газ поступает в масляный фильтр 3. Необходимость этого аппарата обусловлена использованием поршневых машин для циркуляции газа. В масляном фильтре обычно соединяют по­ токи исходного и циркуляционного газов. Далее смешанный газ разделяют на два потока. Большую часть (до 80—85%) подают на обдув корпуса колонны синтеза 5 для снижения температуры корпуса и предотвращения водородной и карбонильной коррозии. Температура газового потока при этом повышается от 30—35 °С до

в колонну синтеза. Электроподогреватель предназначен для подогрева газа в период восстановления катализатора, при пуске систе­

параметров, определяющих скорость образования метанола, и ус­ ловий теплообмена; оно колеблется в пределах 15—20% от обще­ го расхода газа.

Пройдя\ колонну синтеза 5 (см. рис. 9), реакционные газы с температурой 380—400°С проходят трубное пространство тепло­ обменника 6, охлаждаются до 120—140 °С и поступают в холодиль­ ник-конденсатор 8. Здесь при охлаждении газа водой до 30—40 °С пары метанола и воды конденсируются. В конденсате (метанолесырце) растворяются продукты побочных реакций, а также некото­ рое количество компонентов газовой смеси. Сконденсировав­ шийся метанол-сырец отделяют в сепараторе 10 и при 5—10кгс/см2

45

передавливают в промежуточный сборник 11, откуда его направ­ ляют на ректификацию. Непрореагировавшие газы проходят дополнительный сепаратор 9 для отделения капель метанола-сыр­ ца, компримируются циркуляционным компрессором 4 до давления

циркуляционном газе накапливаются инертные компоненты: ме­ тан, азот и аргон. Для поддержания заданного отношения Н2: СО и определенной концентрации инертных компонентов в газе часть рециркулирующего газа выводят после сепаратора 9 (продувочные газы). Этот газ вместе с газами, выделяющимися из метаноласырца (танковые газы) в сборнике И, направляют на переработку в смежные производства или используют для других целей. Коли­ чество продувочных газов зависит от содержания метана и азота в исходном газе, а также от принятого отношения Н2: СО в цикле. Например, при содержании в исходном газе 0,3—0,7 объемн.% и 2,0—3,0 объемн.% N2 и отношении Н2: СО, равном 6—8, выводят 500—600 м3 газа на 1 т метанола-сырца (с учетом газов, выделяю­ щихся через сальниковые уплотнения компрессора).

Наличие в описанной технологической схеме выносного тепло­ обменника и электроподогревателя приводит к большой протяжен­ ности коммуникаций, увеличению гидравлического сопротивления системы, а также к значительным потерям тепла в окружающую среду. Перепад давления на таких агрегатах составляет обычно 20—25 кгс/см2, а при высоких объемных скоростях газа даже не­ сколько больше.

В других аналогичных схемах электроподогреватель устанавли­ вают в центральной трубе катализаторной коробки и исключают обдув корпуса колонны холодным газом. При установке подогрева­ теля в корпусе колонны упрощается схема и снижается сопротив­ ление агрегата, однако выносной подогреватель более надежен в работе и прост в обслуживании. В колоннах без внутреннего обду-

Рнс. 11. Принципиальная технологическая схема агрегата синтеза с совмещен­ ной насадкой колонны:

1, 2 — фильтры; 3 — колонна; 4 — холодильник-конденсатор; 5 — сепараторы; 6 — компрес­ соры; 7 — сборник.

46