RU102537U1 - INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS - Google Patents
INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS Download PDFInfo
- Publication number
- RU102537U1 RU102537U1 RU2010146397/05U RU2010146397U RU102537U1 RU 102537 U1 RU102537 U1 RU 102537U1 RU 2010146397/05 U RU2010146397/05 U RU 2010146397/05U RU 2010146397 U RU2010146397 U RU 2010146397U RU 102537 U1 RU102537 U1 RU 102537U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- heat exchanger
- heating
- synthesis reactor
- methanol
- Prior art date
Links
Landscapes
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
1. Установка для получения метанола из природного газа, содержащая последовательно установленные и связанные между собой системой трубопроводов теплообменники для нагрева природного газа и парогазовой смеси, печь риформинга для получения конвертированного газа; реактор синтеза для каталитического получения метанола из конвертированного газа и сепаратор, а также теплообменник для нагрева конвертированного газа, теплообменник для нагрева подготовленной воды, котел-утилизатор для получения пара и теплообменник для перегрева пара, причем выход печи риформинга по дымовым газам для использования их тепла соединен с межтрубным пространством теплообменников для нагрева природного газа, подготовленной воды, для перегрева водяного пара и нагрева парогазовой смеси, а также с теплообменником для нагрева конвертированного газа. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что выход печи риформинга по конвертированному газу соединен с линией подачи конвертированного газа к реактору синтеза, последовательно проходящей через котел-утилизатор, межтрубное пространство теплообменника для нагрева неподготовленной воды и теплообменника, с трубным пространством которого соединен выход реактора синтеза. ! 3. Установка по п.2, отличающаяся тем, что теплообменник на выходе реактора синтеза через сепараторы соединен по одной линии с входом ректификационной колонны для выделения метанола и по другой линии - с линией подачи конвертированного газа к реактору синтеза. ! 4. Установка по п.3, отличающаяся тем, что куб ректификационной колонны соединен с межтрубным пространством теплообменника, через трубное пространство которого � 1. Installation for the production of methanol from natural gas, containing sequentially installed and interconnected by a system of pipelines heat exchangers for heating natural gas and gas mixture, a reforming furnace to produce converted gas; a synthesis reactor for the catalytic production of methanol from the converted gas and a separator, as well as a heat exchanger for heating the converted gas, a heat exchanger for heating the prepared water, a waste heat boiler for receiving steam and a heat exchanger for superheating the steam, the outlet of the flue gas reforming furnace to use their heat is connected with the annulus of heat exchangers for heating natural gas, prepared water, for overheating water vapor and heating the gas mixture, as well as with a heat exchanger for heating va converted gas. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the outlet of the converted gas reforming furnace is connected to the feed line of the converted gas to the synthesis reactor, successively passing through the recovery boiler, the annular space of the heat exchanger for heating unprepared water and the heat exchanger with which the pipe space is connected synthesis reactor output. ! 3. The installation according to claim 2, characterized in that the heat exchanger at the outlet of the synthesis reactor through the separators is connected in one line with the inlet of the distillation column for methanol separation and in another line with the converted gas supply line to the synthesis reactor. ! 4. Installation according to claim 3, characterized in that the distillation column cube is connected to the annular space of the heat exchanger, through the tube space of which �
Description
Полезная модель относится к усовершенствованной установке для получения метанола путем двух стадийного процесса, на первой стадии которого осуществляется парогазовая конверсия природного газа с водяным паром, на второй стадии синтез метанола, и усовершенствованной установке получения метанола, интегрированной в установку комплексной подготовки газа (УКПГ).The utility model relates to an improved installation for the production of methanol by a two-stage process, the first stage of which is the gas-vapor conversion of natural gas with steam, the second stage is the synthesis of methanol, and an improved installation for the production of methanol integrated into the complex gas treatment unit (GCP).
Широко известен способ производства метанола, включающий паровую конверсию метана в синтез-газ (смесь CO и H2) с его последующим каталитическим превращением в метанол, и установки для его осуществления [Караваев М.М., Леонов В.Е. и др. Технология синтетического метанола. - М: Химия, 1984, с.72-125.]. Основные недостатки этого процесса: высокие требования к чистоте исходного газа, большие затраты энергии на получение синтез-газа и его очистку, сложное оборудование, большое число промежуточных стадий процесса, нерентабельность малых и средних производств мощностью менее 1000 т/сутки.A widely known method for the production of methanol, including the steam conversion of methane to synthesis gas (a mixture of CO and H 2 ) with its subsequent catalytic conversion to methanol, and installations for its implementation [Karavaev MM, Leonov V.E. et al. Synthetic methanol technology. - M: Chemistry, 1984, pp. 72-125.]. The main disadvantages of this process: high requirements for the purity of the source gas, high energy costs for producing synthesis gas and its purification, sophisticated equipment, a large number of intermediate stages of the process, unprofitability of small and medium-sized plants with a capacity of less than 1000 tons / day.
Наиболее близким к предложенному устройству является установка для производства метанола, интегрированная в состав технологических объектов газового промысла (RU 2254322 С1, опубликован 20.06.2005). Углеводородный газ с установки комплексной подготовки газа (УКПГ) под давлением 8,0 МПа и температурой 380-430°C поступает в трубное пространство трубчатого реактора предварительного парового риформинга, трубки которого заполнены никель содержащим катализатором К-905 ГИАП-16. Образующийся в результате риформинга газ переходит на следующую стадию риформинга, где производится конечный синтез-газ путем добавления кислорода. Процесс образования синтез-газа в шахтном реакторе протекает при температуре 600-950°C и давлении 8,0 МПа. Полученный синтез-газ с температурой 250-280°C поступает в 2-х ступенчатый изотермический реактор синтеза метанола с выносным теплообменником для охлаждения реакционной смеси. Для проведения процесса синтеза метанола реактор наполняется медьсодержащим катализатором СНМ-3С. Реакция синтеза метанола происходит при температуре 220-280°C и давлении 8,0 МПа. Охлажденная реакционная смесь поступает в сепаратор для отделения метанола-сырца от непрореагировавших продуктов синтез-газа. Метанол-сырец с концентрацией 78-84% направляется в парк хранения метанола, а газы с сепаратора в основном содержащие CH4, H2 и CO2 направляются для использования на собственные нужды УКПГ (котельная, электростанция и другие нагреватели) или смешиваются с подготовленным газом УКПГ, а за счет малых объемов непрореагировавший газ на качество подготовленного товарного газа УКПГ не влияет.Closest to the proposed device is a plant for the production of methanol, integrated into the composition of the technological objects of the gas field (RU 2254322 C1, published on 20.06.2005). Hydrocarbon gas from the complex gas treatment unit (UKPG) at a pressure of 8.0 MPa and a temperature of 380-430 ° C enters the tube space of the tubular preliminary steam reforming reactor, the tubes of which are filled with nickel containing the K-905 GIAP-16 catalyst. The gas resulting from the reforming proceeds to the next reforming stage, where the final synthesis gas is produced by adding oxygen. The process of formation of synthesis gas in a shaft reactor proceeds at a temperature of 600-950 ° C and a pressure of 8.0 MPa. The resulting synthesis gas with a temperature of 250-280 ° C enters a 2-stage isothermal methanol synthesis reactor with an external heat exchanger to cool the reaction mixture. To carry out the methanol synthesis process, the reactor is filled with a copper-containing catalyst SNM-3C. The methanol synthesis reaction takes place at a temperature of 220-280 ° C and a pressure of 8.0 MPa. The cooled reaction mixture enters a separator to separate the crude methanol from the unreacted synthesis gas products. Raw methanol with a concentration of 78-84% is sent to the methanol storage park, and the gases from the separator mainly containing CH 4 , H 2 and CO 2 are sent for personal use to gas treatment plants (boiler room, power plant and other heaters) or mixed with the prepared gas GPP, and due to the small volumes of unreacted gas, GPP does not affect the quality of the produced commercial gas.
Главным отличием данной технологии от традиционных технологий получения метанола через синтез-газ (паровой риформинг, комбинированный риформинг, процесс «Тандем») является то, что за счет интеграции установки получения метанола в состав УКПГ достигается снижение эксплуатационных затрат, при этом максимально используются вспомогательные производства, имеющиеся в составе УКПГ (факельное хозяйство, очистные сооружения, источники электрической энергии, воздух КИПиА, операторная).The main difference between this technology and traditional technologies for producing methanol through synthesis gas (steam reforming, combined reforming, the Tandem process) is that by integrating the methanol production unit into the gas treatment plant, operating costs are reduced, while auxiliary production is used to the maximum extent possible, available as part of the gas treatment plant (flare, treatment facilities, sources of electrical energy, instrumentation and control air, operator room).
Недостатками данной схемы являются значительные капитальные затраты в связи с необходимостью компрессорного оборудования для обеспечения высокого давления природного газа (8,0 МПа) на входе в печь риформинга, оборудования для получения кислорода и разделением блока синтеза метанола на два реактора с выносным холодильником.The disadvantages of this scheme are significant capital costs due to the need for compressor equipment to provide high pressure of natural gas (8.0 MPa) at the inlet of the reforming furnace, equipment for oxygen production and separation of the methanol synthesis unit into two reactors with an external refrigerator.
Учитывая, что процесс, получения метанола очень энергоемкий, в условиях малогабаритного и во многом автономного производства метанола, необходимо подобрать технологический процесс, который для обеспечения рентабельности установки позволял бы:Given that the process of producing methanol is very energy-intensive, in the conditions of small-sized and largely autonomous production of methanol, it is necessary to choose a technological process that would ensure:
- максимально упростить процесс с технологической точки зрения;- simplify the process from a technological point of view;
- наиболее эффективно утилизировать энергию тепловых потоков;- The most efficient way to utilize the energy of heat flows;
- экономить на капитальных затратах.- save on capital costs.
Ранее известные технологические схемы получения метанола этому условию не удовлетворяли.Previously known methanol production flowcharts did not satisfy this condition.
Техническим результатом полезной модели является повышение эффективности утилизации энергии тепловых потоков при одновременном упрощении процессов конверсии и синтеза..The technical result of the utility model is to increase the efficiency of energy utilization of heat fluxes while simplifying the processes of conversion and synthesis ..
Технический результат достигается тем, что установка для получения метанола из природного газа содержит последовательно установленные и связанные между собой системой трубопроводов теплообменники для нагрева природного газа и парогазовой смеси, печь риформинга для получения конвертированного газа; реактор синтеза для каталитического получения метанола из конвертированного газа и сепаратор, а также теплообменник для нагрева конвертированного газа, теплообменник для нагрева подготовленной воды, котел-утилизатор для получения пара и теплообменник для перегрева пара, причем выход печи риформинга по дымовым газам для использования их тепла соединен с межтрубным пространством теплообменников для нагрева природного газа, подготовленной воды, для перегрева водяного пара и нагрева парогазовой смеси, а также с теплообменника для нагрева конвертированного газа.The technical result is achieved in that the installation for producing methanol from natural gas contains successively installed and interconnected by a system of pipelines heat exchangers for heating natural gas and gas mixture, a reforming furnace to produce converted gas; a synthesis reactor for the catalytic production of methanol from the converted gas and a separator, as well as a heat exchanger for heating the converted gas, a heat exchanger for heating the prepared water, a waste heat boiler for receiving steam and a heat exchanger for superheating the steam, the outlet of the flue gas reforming furnace to use their heat is connected with annular space of heat exchangers for heating natural gas, prepared water, for overheating water vapor and heating the gas mixture, as well as with a heat exchanger for heating a converted gas.
Кроме того, выход печи риформинга по конвертированному газу соединен с линией подачи конвертированного газа к реактору синтеза, последовательно проходящей через котел-утилизатор, межтрубное пространство теплообменника для нагрева неподготовленной воды и теплообменника, с трубным пространством которого соединен выход реактора синтеза.In addition, the outlet of the converted gas reforming furnace is connected to the feed line of the converted gas to the synthesis reactor, successively passing through the recovery boiler, the annulus of the heat exchanger for heating unprepared water and the heat exchanger, with the outlet of the synthesis reactor connected to the tube space.
Кроме того, теплообменник на выходе реактора синтеза через сепараторы соединен по одной линии с входом ректификационной колонны для выделения метанола и по другой линии - с линией подачи конвертированного газа к реактору синтеза.In addition, the heat exchanger at the outlet of the synthesis reactor through the separators is connected in one line with the inlet of the distillation column for methanol separation and in another line with the feed line of the converted gas to the synthesis reactor.
Кроме того, куб ректификационной колонны соединен с межтрубным пространством теплообменника, через трубное пространство которого проходит линия подачи конвертированного газа к реактору синтеза после теплообменника для нагрева неподготовленной воды.In addition, the distillation column cube is connected to the annular space of the heat exchanger, through which the converted gas supply line passes to the synthesis reactor after the heat exchanger to heat unprepared water.
Кроме того, участок линии подачи конвертированного газа к реактору синтеза перед теплообменником, соединенным с выходом реактора синтеза, соединен с реактором синтеза в зоне реакции.In addition, a portion of the converted gas supply line to the synthesis reactor in front of the heat exchanger connected to the outlet of the synthesis reactor is connected to the synthesis reactor in the reaction zone.
Наиболее оптимальным применительно к получению метанола на месторождениях добычи газа в районах Крайнего севера в зонах вечной мерзлоты оказалось использование процесса паровой конверсии.The most optimal for methanol production at gas fields in the Far North in permafrost zones was the use of the steam conversion process.
Подача природного газа на установку производства метанола предусматривается от границы межцеховых коммуникаций из сети существующей установки комплексной подготовки газа (УКПГ) с давлением не менее 2,2 МПа.The supply of natural gas to the methanol production unit is envisaged from the boundary of inter-workshop communications from the network of the existing complex gas treatment unit (UKPG) with a pressure of at least 2.2 MPa.
Полезная модель иллюстрируется схемой, приведенной на фиг.1.The utility model is illustrated by the circuit shown in figure 1.
Позиции на схеме означают следующее.Positions in the diagram mean the following.
1 - печь риформинга;1 - reforming furnace;
2 - реактор синтеза;2 - synthesis reactor;
3 - ректификационная колонна;3 - distillation column;
4-13 - кожухотрубчатые теплообменники рекуператоры;4-13 - shell-and-tube heat exchangers recuperators;
14, 15 - аппараты воздушного охлаждения;14, 15 - air cooling devices;
16 - котел-утилизатор;16 - waste heat boiler;
17-21 - сепараторы;17-21 - separators;
22 - емкость сбора метанола;22 - methanol collection capacity;
23 - емкость тосола;23 - antifreeze capacity;
24 - компрессорный агрегат (24/1 и 24/2 - компрессоры);24 - compressor unit (24/1 and 24/2 - compressors);
25-27 - насосы;25-27 - pumps;
28 - дымосос;28 - smoke exhaust;
29 - блок подготовки воды;29 - block water treatment;
30 - деаэратор.30 - deaerator.
Установка для получения метанола из природного газа содержит последовательно установленные и связанные между собой системой трубопроводов теплообменники 6 и 4 для нагрева природного газа и парогазовой смеси, печь 1 риформинга для получения конвертированного газа; реактор 2 синтеза для каталитического получения метанола из конвертированного газа и сепараторы 20 и 21. Теплообменник 8 для нагрева конвертированного газа подключен к линии подачи конвертированного газа к реактору 2 синтеза. Трубное пространство теплообменника 7 для нагрева подготовленной воды через сепаратор 17 соединено с котлом-утилизатором 16 для получения пара, который в свою очередь через тот же сепаратор 17 соединен с теплообменником 5 для перегрева пара, который смешивается с нагретым природным газом и поступает в трубное пространство теплообменника 4. Выход печи 1 риформинга по дымовым газам для использования их тепла соединен с межтрубным пространством теплообменников 6, 7, 5 и 4 для нагрева природного газа, подготовленной воды, для перегрева водяного пара и нагрева парогазовой смеси, а также теплообменника 8 для нагрева конвертированного газа.A plant for producing methanol from natural gas contains successively installed and interconnected by a pipeline system heat exchangers 6 and 4 for heating natural gas and a gas mixture, a reforming furnace 1 for producing converted gas; a synthesis reactor 2 for catalytically producing methanol from the converted gas and separators 20 and 21. A heat exchanger 8 for heating the converted gas is connected to the converted gas supply line to the synthesis reactor 2. The tube space of the heat exchanger 7 for heating the prepared water through the separator 17 is connected to a recovery boiler 16 for receiving steam, which in turn is connected through the same separator 17 to the heat exchanger 5 for superheating the steam, which is mixed with heated natural gas and enters the tube space of the heat exchanger 4. The outlet of the flue gas reforming furnace 1 for using its heat is connected to the annulus of heat exchangers 6, 7, 5 and 4 for heating natural gas, prepared water, for overheating water vapor and a heating gas mixture and a heat exchanger 8 for heating the reformed gas.
Выход печи 1 риформинга по конвертированному газу соединен с линией подачи конвертированного газа к реактору 2 синтеза, последовательно проходящей через котел-утилизатор 16, межтрубное пространство теплообменника 9 для нагрева неподготовленной (недеарерированной) воды и теплообменника 11, с трубным пространством которого соединен выход реактора 2 синтеза.The outlet of the converted gas reforming furnace 1 is connected to the feed line of the converted gas to the synthesis reactor 2, successively passing through the waste heat boiler 16, the annulus of the heat exchanger 9 for heating unprepared (undearered) water and the heat exchanger 11, with the outlet of the synthesis reactor 2 connected to the tube space .
Теплообменник 11 на выходе реактора 2 синтеза через сепараторы 20 и 21 соединен по одной линии с входом ректификационной колонны 3 для выделения метанола и по другой линии - с линией подачи конвертированного газа к реактору 2 синтеза (циркуляционный газ).The heat exchanger 11 at the outlet of the synthesis reactor 2 through the separators 20 and 21 is connected in one line with the inlet of the distillation column 3 for methanol separation and in another line with the converted gas supply line to the synthesis reactor 2 (circulating gas).
Куб ректификационной колонны 3 соединен с межтрубным пространством теплообменника 12, через трубное пространство которого проходит линия подачи конвертированного газа к реактору 2 синтеза после теплообменника 9 для нагрева неподготовленной воды.The cube of the distillation column 3 is connected to the annular space of the heat exchanger 12, through the pipe space of which passes the feed line of the converted gas to the synthesis reactor 2 after the heat exchanger 9 for heating unprepared water.
Участок линии подачи конвертированного газа к реактору 2 синтеза перед теплообменником 11, соединенным с выходом реактора 2 синтеза, соединен с реактором 2 синтеза в зоне реакции на нескольких уровнях.A section of the converted gas supply line to the synthesis reactor 2 in front of the heat exchanger 11 connected to the outlet of the synthesis reactor 2 is connected to the synthesis reactor 2 in the reaction zone at several levels.
Установка работает следующим образом.Installation works as follows.
Часть поступающего на установку получения метанола (УПМ) природного газа (фиг.1).., предназначенная для технологического процесса конверсии, поступает в теплообменник 6 - подогреватель природного газа блока теплоиспользующей аппаратуры (БТА) конвективной зоны печи риформинга 1, где нагревается до температуры 350-450°C. Затем природный газ смешивается с перегретым водяным паром. Перегрев насыщенного водяного пара осуществляется в теплообменнике 5 - пароперегревателе БТА. Технологической схемой предусматривается автоматическое регулирование соотношения расходов природного газа и пара, поступающих на конверсию метана, с обеспечением требуемого соотношения пар : газ = 2,7÷3,2:1.Part of the natural gas supplied to the methanol production unit (UPM) (FIG. 1) .., intended for the conversion process, enters the heat exchanger 6 — the natural gas heater of the heat-using equipment unit (BTA) of the convection zone of the reforming furnace 1, where it is heated to a temperature of 350 -450 ° C. Natural gas is then mixed with superheated water vapor. Overheating of saturated water vapor is carried out in heat exchanger 5 - BTA superheater. The technological scheme provides for automatic regulation of the ratio of natural gas and steam consumption for methane conversion, ensuring the required ratio of steam: gas = 2.7 ÷ 3.2: 1.
Полученная парогазовая смесь с температурой 350-450°C подается на подогрев в теплообменник 4 БТА. Нагретая за счет тепла дымовых газов до 500-580°C парогазовая смесь поступает в реакционные трубы печи 1 риформинга, где на никелевом катализаторе при температуре 780-850°C и давлении 2,0-2,5 МПа протекает реакция конверсии природного газа с водяным паром с образованием конвертированного газа, содержащего остаточный метан 4-5% об., водород 45-50% об., окись углерода 9-10% об., и водяной пар 30-35% об.The resulting vapor-gas mixture with a temperature of 350-450 ° C is fed for heating to a heat exchanger 4 BTA. The vapor-gas mixture heated by flue gas heat to 500-580 ° C enters the reaction tubes of the reforming furnace 1, where the reaction of natural gas to water conversion takes place on a nickel catalyst at a temperature of 780-850 ° C and a pressure of 2.0-2.5 MPa steam with the formation of a converted gas containing residual methane 4-5% vol., hydrogen 45-50% vol., carbon monoxide 9-10% vol., and water vapor 30-35% vol.
Выходная температура конвертированного газа 780-850°C, а также температура дымовых газов на выходе из радиантной зоны печи 1 около 950°C автоматически регулируется подачей топливного газа в подовые горелки трубчатой печи 1.The output temperature of the converted gas is 780-850 ° C, as well as the temperature of the flue gases at the exit from the radiant zone of the furnace 1 at about 950 ° C is automatically controlled by the supply of fuel gas to the hearth burners of the tube furnace 1.
В качестве топливного газа используется часть природного газа, поступающего на установку. Перед подачей в печь 1 топливный газ распределяется на потоки для подачи к «пилотным» и основным горелкам.Part of the natural gas supplied to the unit is used as fuel gas. Before feeding into the furnace 1, fuel gas is distributed into streams for supply to the "pilot" and main burners.
Дымовые газы с температурой до 200°C дымососом 28 выбрасываются в атмосферу на высоту не менее 30 м, обеспечивающую рассеивание вредных выбросов до предельно-допустимых значений.Flue gases with a temperature of up to 200 ° C smoke exhaust 28 are emitted into the atmosphere to a height of not less than 30 m, which ensures the dispersion of harmful emissions to the maximum permissible values.
Технологической схемой предусматривается также использование в газоохладителе - котле-утилизаторе 16 тепла конвертированного газа, выходящего из реакционной зоны печи 1 риформинга. За счет охлаждения газа с 780-850°C до 300-380°C вырабатывается насыщенный водяной пар давлением 2,0-2,5 МПа, который из барабана-сепаратора 17 котла подается в теплообменник 5 - пароперегреватель БТА.The technological scheme also provides for the use of converted gas heat leaving the reaction zone of the reforming furnace 1 in the gas cooler — heat recovery boiler 16. By cooling the gas from 780-850 ° C to 300-380 ° C, saturated steam is generated with a pressure of 2.0-2.5 MPa, which is fed from the drum separator 17 to the heat exchanger 5 - a BTA superheater.
Питательная вода, доведенная до соответствующего качества в блоке первичной подготовки воды УКПГ, после блока подготовки 29, теплообменника 9 и деаэратора 30 с нагнетания питательных насосов 25 подается в теплообменник 7, где за счет тепла дымовых газов нагревается до температуры насыщения с частичным образованием влажного пара. Далее питательная вода подается в барабан-сепаратор 17.The feed water, brought to the appropriate quality in the primary water treatment unit of the gas treatment unit, after the preparation unit 29, the heat exchanger 9 and the deaerator 30, is fed to the heat exchanger 7 from the discharge of the feed pumps 25, where it is heated to the saturation temperature due to the heat of the flue gases with partial formation of wet steam. Next, the feed water is supplied to the drum separator 17.
Технологической схемой предусматривается последовательная рекуперация тепла конвертированного газа в теплообменнике 9 - подогревателе недеаэрированной воды, где за счет охлаждения конвертированного газа осуществляется нагрев недеаэрированной (умягченной) воды.The technological scheme provides for the sequential recovery of the converted gas heat in the heat exchanger 9, a non-deaerated water heater, where non-deaerated (softened) water is heated by cooling the converted gas.
Затем тепло конвертированного газа используется в теплообменнике 12 - кипятильнике ректификационной колонны 3, где за счет охлаждения газа передается тепло, необходимое для процесса ректификации метанола-сырца. После кипятильника конвертированный газ проходит сепаратор 18. Выделившийся конденсат с температурой 141,5°C используется в системе парообразования установки.Then the heat of the converted gas is used in the heat exchanger 12 - the boiler of the distillation column 3, where due to the cooling of the gas the heat necessary for the rectification of raw methanol is transferred. After the boiler, the converted gas passes through the separator 18. The released condensate with a temperature of 141.5 ° C is used in the steam generation system of the installation.
Конвертированный газ после сепаратора 18 направляется в холодильник-конденсатор 10, где в качестве промежуточного теплоносителя используется тосол. За счет охлаждения газа происходит конденсация остаточной влаги, которая отделяется в сепараторе 19. Выделившийся конденсат также направляется в систему парообразования установки, а осушенный конвертированный газ поступает на всас компрессорного агрегата 24.The converted gas after the separator 18 is sent to the refrigerator-condenser 10, where antifreeze is used as an intermediate coolant. Due to the cooling of the gas, condensation of residual moisture occurs, which is separated in the separator 19. The released condensate is also sent to the vaporization system of the installation, and the dried converted gas is fed to the inlet of the compressor unit 24.
Смесь конвертированного и циркуляционного газа, сжатая до 5,0 МПа, с нагнетания компрессорного агрегата 24 поступает в теплообменник 8 БТА, затем в теплообменник-рекуператор 11, где нагревается продуктами реакции синтеза метанола. Далее смесь конвертированного и циркуляционного газа поступает в реактор 2 синтеза метанола.A mixture of converted and circulating gas, compressed to 5.0 MPa, from the discharge of the compressor unit 24 enters the heat exchanger 8 BTA, then to the heat exchanger-recuperator 11, where it is heated by the reaction products of methanol synthesis. Next, the mixture of converted and circulating gas enters the methanol synthesis reactor 2.
На полках реактора 2 размещается низкотемпературный медьсодержащий катализатор, использование которого определяет параметры процесса синтеза: сравнительно низкие температуры 200÷280°C и низкое давление около 4,5-5,5 МПа. Для достижения более полной степени превращения метанола предусматривается циркуляция синтез-газа с постоянной выдачей из сепаратора 20 продувочных газов для утилизации на факеле УКПГ с целью поддержания заданного уровня «инертов». Циркуляционный газ после сепаратора 20 направляется на смешение со свежим конвертированным газом.On the shelves of reactor 2 there is a low-temperature copper-containing catalyst, the use of which determines the parameters of the synthesis process: relatively low temperatures of 200 ÷ 280 ° C and low pressure of about 4.5-5.5 MPa. In order to achieve a more complete degree of methanol conversion, the synthesis gas is circulated with a constant supply of purge gases from the separator 20 for utilization on a gas treatment flare in order to maintain a predetermined level of inertia. The circulation gas after the separator 20 is directed to mix with fresh converted gas.
Регулирование температуры в зоне катализа реактора 2 синтеза осуществляется автоматически подачей холодной смеси конвертированного и циркуляционного газа по байпасным линиям. Поток холодного газа отбирается с нагнетания компрессорного агрегата 24.Temperature control in the catalysis zone of synthesis reactor 2 is carried out automatically by supplying a cold mixture of converted and circulating gas via bypass lines. The flow of cold gas is taken from the discharge of the compressor unit 24.
Предусматривается рекуперация тепла реакционного газа, выходящего из реактора 2 синтеза, для подогрева смеси конвертированного и циркуляционного газа в теплообменнике-рекуператоре 11. Далее охлажденный реакционный газ поступает на конденсацию метанола в аппараты воздушного охлаждения 14, а затем в сепаратор 20 предназначенный для отделения метанола-конденсата из газожидкостной смеси.Heat recovery of the reaction gas leaving the synthesis reactor 2 is provided for heating the converted and circulating gas mixture in the heat exchanger-recuperator 11. Next, the cooled reaction gas is supplied to the condensation of methanol in air coolers 14, and then to the separator 20 for separating methanol-condensate from a gas-liquid mixture.
Выделившийся в сепараторе 20 метанол-конденсат подается в емкость - сепаратор 21, откуда после сброса давления направляется на ректификацию.The methanol-condensate released in the separator 20 is fed into the tank, the separator 21, from where, after depressurization, it is sent for rectification.
Процесс ректификации метанола-конденсата проводится в насадочной ректификационной колонне 3.The process of distillation of methanol-condensate is carried out in a packed distillation column 3.
Кубовая жидкость, отбираемая из нижней части колонны 3, проходит через теплообменник 12 - кипятильник, где вскипает за счет тепла конвертированного газа и направляется в ректификационную колонну 3.The bottoms liquid taken from the bottom of the column 3 passes through a heat exchanger 12 - a boiler, where it boils due to the heat of the converted gas and is sent to the distillation column 3.
Температура в кубовой части колонны 3 регулируется перепуском конвертированного газа мимо кипятильника. Кубовый продукт колонны 3 (солесодержащие стоки), направляется на очистные сооружения УКПГ.The temperature in the bottoms of the column 3 is regulated by passing the converted gas past the boiler. The bottoms product of column 3 (saline effluents) is sent to the treatment plant of the gas treatment plant.
Дистиллят колонны 3 конденсируется в теплообменнике 13 и направляется в сборник 22 метанола, где находится под азотной «подушкой» с давлением 50 мм.рт.ст. Из сборника 22 продукционный метанол насосом 26 подается на склад метанола УКПГ.The distillate of column 3 is condensed in a heat exchanger 13 and sent to a methanol collector 22, where it is under a nitrogen “pad” with a pressure of 50 mm Hg. From collection 22, production methanol is pumped by pump 26 to the methanol storage facility of UKPG.
Материальный баланс установки представлен в таблице 1.The material balance of the installation is presented in table 1.
В условиях малотоннажной установки это наиболее экономичный способ, который позволил исключить подачу кислорода на конверсию природного газа. Данный момент является немаловажным, т.к. отказ от использования кислорода значительно повышает безопасность процесса. Кроме того, из технологической схемы был исключен блок выделения кислорода, что значительно снизило капитальные затраты.In the conditions of a small-tonnage installation, this is the most economical method, which made it possible to exclude the supply of oxygen to the conversion of natural gas. This moment is important, because Failure to use oxygen significantly increases process safety. In addition, an oxygen evolution unit was excluded from the technological scheme, which significantly reduced capital costs.
Как отмечалось выше, большое значение для повышения рентабельности установки получения метанола имеет эффективность утилизации тепловых потоков. Оптимальным вариантом в условиях автономности установки является схема, позволяющая не только полностью утилизировать энергию тепловых потоков, но и обойтись без дополнительных источников тепловой энергии, ограничиваясь тепловыделениями реакционных аппаратов. На рассматриваемой установке предложена следующая схема утилизации тепловых потоков:As noted above, the efficiency of utilization of heat fluxes is of great importance for increasing the profitability of a methanol production plant. The best option in the conditions of autonomy of the installation is a scheme that allows not only to completely utilize the energy of heat fluxes, but also to do without additional sources of thermal energy, limiting itself to the heat released by the reaction apparatus. At the installation under consideration, the following scheme of heat flux utilization was proposed:
Тепло дымовых газов, образующихся при сжигании топлива в печи 1, используется в теплообменниках блока теплоиспользующей аппаратуры конвективной зоны печи 1 риформинга:The heat of the flue gases generated during the combustion of fuel in the furnace 1 is used in heat exchangers of the heat-using unit of the convection zone of the reforming furnace 1:
- 4 для подогрева парогазовой смеси, поступающей на конверсию в реакционные трубы;- 4 for heating the vapor-gas mixture entering the conversion into reaction tubes;
- 5 для перегрева насыщенного водяного пара, поступающего из барабана-сепаратора 17;- 5 for overheating of saturated water vapor coming from the drum-separator 17;
- 6 для подогрева природного газа, поступающего на смешение с перегретым паром;- 6 for heating natural gas mixed with superheated steam;
- 7 для подогрева питательной воды;- 7 for heating feed water;
- 8 для подогрева конвертированного газа перед реактором 2 синтеза метанола.- 8 for heating the converted gas in front of the methanol synthesis reactor 2.
Тепло конвертированного газа, образующегося в печи 1 риформинга, используется в основном в системе получения водяного пара в теплообменниках:The heat of the converted gas generated in the reforming furnace 1 is used mainly in the system for producing water vapor in heat exchangers:
- 16 для получения насыщенного водяного пара;- 16 to obtain saturated water vapor;
- 9 для нагрева недеаэрированной (умягченной) воды;- 9 for heating non-deaerated (softened) water;
- 12 для нагрева водометанольной смеси в процессе ректификации метанола-сырца.- 12 for heating the water-methanol mixture in the process of rectification of crude methanol.
Тепло реакционных газов реактора 2 синтеза метанола используется для подогрева смеси конвертированного и циркуляционного газа в теплообменнике 11, направляющихся в реактор 2 синтеза.The heat of the reaction gases of the methanol synthesis reactor 2 is used to heat the mixture of converted and circulating gas in the heat exchanger 11, sent to the synthesis reactor 2.
Немаловажным моментом в плане энергоресурсосбережения является и то, что вся непрореагировавшая в процессе риформинга вода выделяется в сепараторах 18, 19 и возвращается в систему парообразования, чем достигается минимизация промышленных стоков.An important point in terms of energy and resource conservation is that all unreacted water during reforming is released in separators 18, 19 and returned to the vaporization system, thereby minimizing industrial effluents.
Значительное снижение капитальных затрат стало возможным при интегрировании установки получения метанола непосредственно в состав установки комплексной подготовки газа на газовом промысле. Это не только существенно снизило капитальные затраты но и уменьшило себестоимость метанола.A significant reduction in capital costs was made possible by integrating the methanol production unit directly into the complex gas treatment unit at the gas field. This not only significantly reduced capital costs, but also reduced the cost of methanol.
Отличительная особенность интегрированной технологии по сравнению с традиционной состоит в исключении из технологической схемы ряда технологических узлов:A distinctive feature of integrated technology compared to traditional technology is the exclusion of a number of technological units from the technological scheme:
- отпадает необходимость в блоке подготовки сырья, т.к. подготовленный на УКПГ товарный газ месторождений Крайнего севера РФ не содержит соединений серы, отравляющих катализаторы конверсии парогазовой смеси и синтеза метанола;- there is no need for a block for the preparation of raw materials, because the commercial gas prepared at the gas treatment facility at the fields of the Far North of the Russian Federation does not contain sulfur compounds that poison the catalysts for the conversion of the vapor-gas mixture and methanol synthesis;
- исключается блок очистки метанола-сырца от примесей, т.к. его концентрация 85-95% позволяет использовать полученный метанол в качестве ингибитора гидратообразования;- excludes the block purification of crude methanol from impurities, because its concentration of 85-95% allows you to use the resulting methanol as an inhibitor of hydrate formation;
- не требуется блок первичной подготовки воды, т.к. такой блок, как правило, имеется в составе УКПГ.- no primary water treatment unit is required, as such a unit, as a rule, is part of the GPP.
Технико-экономические оценки показывают, за счет интеграции малотоннажной установки получения метанола в состав УКПГ достигается почти трехкратное снижение капитальных затрат, что в значительной степени делает строительство производств метанола в районах газодобычи рентабельным.Technical and economic assessments show that through the integration of a small-capacity methanol plant into the gas treatment facility, an almost threefold reduction in capital costs is achieved, which largely makes the construction of methanol production in gas production areas profitable.
В настоящее время сооружены две подобные установки мощностью 12500 и 40000 тонн в год. Обе находятся на Юрхаровском нефтегазоконденсатном месторождении, дочернего общества ОАО «НОВАТЭК».Currently, two such plants have been built with a capacity of 12,500 and 40,000 tons per year. Both are located at the Yurkharovskoye oil and gas condensate field, a subsidiary of OAO NOVATEK.
Материальный баланс установки производства метанола производительностью - 12 500 тонн метанола в год.The material balance of a methanol production unit with a capacity of 12,500 tons of methanol per year.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146397/05U RU102537U1 (en) | 2010-11-15 | 2010-11-15 | INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2010146397/05U RU102537U1 (en) | 2010-11-15 | 2010-11-15 | INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU102537U1 true RU102537U1 (en) | 2011-03-10 |
Family
ID=46311347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2010146397/05U RU102537U1 (en) | 2010-11-15 | 2010-11-15 | INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU102537U1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2503651C1 (en) * | 2012-09-20 | 2014-01-10 | Марк Юрьевич Богослов | Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation |
| RU2505475C1 (en) * | 2012-05-24 | 2014-01-27 | Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" | Method for coproduction of synthetic liquid hydrocarbons and methanol and plant for its implementation integrated into production train facilities of oil and gas condensate deposits |
| RU2724085C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-06-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Флотметанол" | High concentration methanol production device |
-
2010
- 2010-11-15 RU RU2010146397/05U patent/RU102537U1/en active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505475C1 (en) * | 2012-05-24 | 2014-01-27 | Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" | Method for coproduction of synthetic liquid hydrocarbons and methanol and plant for its implementation integrated into production train facilities of oil and gas condensate deposits |
| RU2503651C1 (en) * | 2012-09-20 | 2014-01-10 | Марк Юрьевич Богослов | Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation |
| RU2724085C1 (en) * | 2020-02-03 | 2020-06-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Флотметанол" | High concentration methanol production device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2503651C1 (en) | Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation | |
| CN102229827A (en) | Method for producing synthetic natural gas | |
| CN101875863B (en) | Waste heat-driven circulative heat-carrying gas methanation technology and device | |
| CN102337159B (en) | Saturated hot water tower high-water-steam-ratio CO transformation process | |
| CN102381717A (en) | Method for converting natural gas to produce ammonia and device | |
| CN104710278A (en) | Methanol preparation device | |
| CN102337160B (en) | High-water-steam-ratio saturated hot water tower split CO transformation process | |
| RU102537U1 (en) | INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS | |
| RU2453525C1 (en) | Method of producing methanol from natural gas and apparatus for realising said method | |
| CN112678770B (en) | Methanol and water hydrogen production device adopting PSA tail gas catalytic combustion for heat supply | |
| CN102337161B (en) | Low water-to-gas ratio serial saturation tower and hot water tower CO conversion process | |
| RU2252209C1 (en) | Method for methanol production (variants) | |
| RU2630308C1 (en) | Method and installation for producing high-octane synthetic gasoline fraction from hydrocarbon-containing gas | |
| CN106397121A (en) | A biogas-coke oven gas combined methanol production device | |
| RU2254322C1 (en) | Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit | |
| RU176510U1 (en) | Small-capacity methanol plant | |
| JP4508327B2 (en) | Method for producing methanol | |
| RU123347U1 (en) | INSTALLATION FOR JOINT PRODUCTION OF SYNTHETIC LIQUID HYDROCARBONS AND METHANOL INTEGRATED IN OBJECTS OF FIELD PREPARATION OF OIL AND GAS-CONDENSATE DEPOSITS | |
| RU2619101C1 (en) | Defining of methanol production from hydrocarbon raw material | |
| CN102453564B (en) | Carbon emission-free one-step method and equipment for synthesizing artificial natural gas | |
| RU2505475C1 (en) | Method for coproduction of synthetic liquid hydrocarbons and methanol and plant for its implementation integrated into production train facilities of oil and gas condensate deposits | |
| RU2792583C1 (en) | Method and unit for methanol synthesis | |
| KR101241527B1 (en) | Annular methanation reactor, and apparatus for producing synthetic natural gas using the same | |
| SU327764A1 (en) | Ammonia production method | |
| CN203269816U (en) | Production device for increasing conversion rate of isobutene |