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

ва корпуса кольцевое пространство между насадкой и корпусом колонны заполняют термоизоляционным материалом. В результа­ те снижается степень использования объема поковок высокого давления и не обеспечивается необходимое снижение температуры стенок корпуса колонны. Определенные трудности встречаются так­ же при сборке и разборке несовмещенных насадок, которые обыч­ но проводят при снятии корпусов высокого давления с фундаментов.

Температурный режим промышленной колонны такого типа при­ веден на рис. 12.

Дальнейшее охлаждение газа до 30—35 °С и конденсация про­ дуктов синтеза происходит в ’холодильнике-конденсаторе 4 (см. рис. 11). Метанол-сырец отделяют в первом сепараторе 5 и переда­ ют на ректификацию. Циркуляционный газ после второго сепарато-. ра 5, предназначенный для улавливания капель метанола, комг ■примируют до давления синтеза турбоциркуляционными компрес­ сорами 6. Продувочные газы выводят перед турбоциркуляционны­ ми компрессорами и вместе с танковыми газами используют в ка-

. честве топлива. Исходный и циркуляционный газы смешивают

47

перед входом в колонну или перед вторым сепаратором до турбоциркуляционных компрессоров.

Рассмотренная схема синтеза метанола имеет ряд преимуществ перед агрегатами с несовмещенной колонной синтеза. Так, при размещении теплообменника внутри корпуса колонны резко сни­ жаются потери тепла в окружающую среду, что улучшает условия автотермичной работы агрегата, исключается наличие горячих трубопроводов с температурой более 200°С, т. е. эксплуатация агрегата более безопасная. Кроме того, в результате сокращения длины трубопроводов сопротивление системы снижается до, 12—

ные схемы, хотя и не лишены определенных недостатков, получили наибольшее распространение.

л Оборудование производств ме­ танола, кроме отделения компри­ мирования (поршневые компрес­ соры) обычно размещают на от­ крытых площадках. На рис. 13 показан внешний вид колонны синтеза с совмещенной насадкой и холодильники-конденсаторы од­ ного из производств метанола.

Обычно температурный режим в колоннах синтеза поддержива­ ют подачей холодного байпаса. Температурный режим регулиру­ ют также вводом в зону катали­ затора постороннего теплоносите­ ля, например воды. В последнем случае тепло реакции образова-

'ния метанола используют для по­ лучения пара. Ниже дано описа­ ние двух вариантов отвода тепла из зоны реакции посторонним, теплоносителем для агрегатов синтеза с совмещенной насадкой.

Смешанный газ проходит теп­ лообменник, расположенный в нижней части колонны; здесь он

Зоны. В верхней части колонны установлен электроподогреватель, который работает только в период пуска колонны. В катализатор­ ной коробке расположено несколько полок с катализатором. После

48

каждой полки вмонтированы змеевики, в которых при давлении синтеза циркулирует дистиллированная вода. В свою очередь, эти змеевики соединены со змеевиками внутри котла-утилизатора, установленного над колонной. Таким образом, тепло реакции ути­ лизируют по двухконтурной схеме: из зоны синтеза тепло отводят водой, циркулирующей при высоком давлении. За счет охлаждения воды в котле-утилизаторе получают пар. Прореагировавший газ с температурой ~130°С выводят из колонны в холодильники.

Во втором варианте в нижней части колонны синтеза имеется теплообменник для подогрева смешанного газа до температуры на­ чала реакции, а в верхней части колонны — катализаторная короб­ ка полочного типа, в центре которой размещен пусковой электро­ подогреватель. Отличие от описанной выше схемы, состоит в том, что при выходе из зоны катализа основная часть конвертирован­ ного газа проходит теплообменник. Остальное количество (20— 25%) с температурой 370—380°С выводят из колонны и исполь­ зуют для получения пара в котлах-утилизаторах. Далее оба потока газа соединяют и подают в холодильник-конденсатор. Синтез про­ водят при 390—410 кгс/см2.

Таким образом, в обоих вариантах схема синтеза метанола, кроме обычного оборудования, имеет котлы-утилизаторы для по­ лучения пара. С точки зрения экономической целесообразности первый вариант предпочтительнее. Изменяя количество циркули­ рующей в змеевиках воды, можно проводить синтез в строго опти­ мальных температурных условиях. Это дает возможность одновре­ менно с получением пара увеличить выход метанола, уменьшить протекание побочных реакций, улучшить условия эксплуатации ка­ тализатора, т. е. увеличить срок его службы. Во втором же вариан­ те невозможно регулировать температуру по высоте катализаторной зоны посторонним теплоносителем.

При рассмотрении источников сырья указывалось, что для синтеза метанола используют синтез-газ после производства ацети­ лена. Однако этот газ содержит ряд примесей, а именно: метан, ацетилен, этилен, кислород, соединения азота и др., которые затрудняют его использование без предварительной подготовки. Обычно до стадии синтеза метанола синтез-газ после производства ацетилена подвергают паро-углекислотной, паро-углекислотной с применением кислорода или высокотемпературной конверсии. Одновременно с окислением метана конвертируется и большинство органических примесей, присутствующих в нем. В некоторых схе­ мах предусматривается разделение компонентов синтез-газа на установках глубокого холода или удаление метана промывкой жидким азотом. Во всех этих случаях в колонны синтеза подают исходный газ соответствующего состава, поэтому схема синтеза не отличается от описанных выше.

В последнее время получили развитие схемы синтеза метанола при низком давлении с использованием низкотемпературного ка­ тализатора. Процесс проводят при 50 кгс/см2 и 220—280 °С. Ниже

приводится описание принципиальной технологической схемы про­ изводства метанола при 50 кгс/см2 (рис. 14). В качестве катализа­ тора используют низкотемпературный катализатор СНМ-1.

ТоплиВная смесь

В процессе синтеза метанола при низком давлении используют катализаторы на основе меди, которые необратимо отравляются сернистыми соединениями, присутствующими в газе. Поэтому при­ родный газ предварительно очищают от соединений серы в кон­ тактных аппаратах (на схеме не показано). Затем очищенный при­ родный газ в смеси с паром и- двуокисью углерода поступает на конверсию в трубчатую печь 1. Газ после печи с температурой 750—800°С входит в котел-утилизатор 2. Получаемый пар исполь­ зуют в производстве метанола для конверсии углеводородов, а также для привода турбоциркуляционных компрессоров. Далее газ проходит теплообменник 3, в котором тепло газа используют для нагрева питателйной воды, и компримируется турбоциркуляционным компрессором 4 до 50 кгс/см2. После компрессора конверти­ рованный газ смешивается с циркуляционным газом и нагревается в выносном теплообменнике 5 до температуры начала реакции за счет тепла газа, выходящего из колонны синтеза 6.

Нагретый газ поступает в колонну синтеза метанола 6. Реак­ ционный газ проходит теплообменник 5, затем охлаждается в хо­ лодильнике-конденсаторе 7 и поступает в сепаратор 8, где из паро­ газовой смеси выделяется метанол-сырец. Непрореагировавший газ из сепаратора 8 подают в турбоциркуляционный компрессор 9 и далее соединяют с газом, поступающим на синтез.

50