RU2233831C2 - Method of production of methanol and plant for realization of this method - Google Patents
Method of production of methanol and plant for realization of this method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2233831C2 RU2233831C2 RU2002117251/04A RU2002117251A RU2233831C2 RU 2233831 C2 RU2233831 C2 RU 2233831C2 RU 2002117251/04 A RU2002117251/04 A RU 2002117251/04A RU 2002117251 A RU2002117251 A RU 2002117251A RU 2233831 C2 RU2233831 C2 RU 2233831C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- reactor
- methanol
- oxidation
- reaction
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к области органической химии, а именно к технологии производства метанола прямым окислением углеводородсодержащего газа (природного газа).The present invention relates to the field of organic chemistry, and in particular to a technology for the production of methanol by direct oxidation of a hydrocarbon-containing gas (natural gas).
Природный газ, по прогнозам, будет основным углеводородным ресурсом для энергетики и химической промышленности XXI века. Основные месторождения добычи газа и газового конденсата расположены в труднодоступных районах Крайнего Севера. Резкое падение добычи газа в Российской Федерации обусловлено тем, что крупные месторождения, такие как Уренгойское, Ямбургское, Медвежье вступили в период падающей добычи. Восполнение объема добычи связано с развитием малых ТЭК и освоением шельфа северных морей, которые будут сдерживаться отсутствием транспортных схем и ингибиторов. Основным ингибитором по борьбе с гидрообразованием в добыче газа является метанол, доставка которого до отдаленных месторождений представляет огромные затраты, в несколько раз превышающие цену на покупку метанола с нефтехимических заводов.Natural gas is projected to be a major hydrocarbon resource for the 21st century energy and chemical industries. The main deposits of gas and gas condensate are located in remote areas of the Far North. A sharp drop in gas production in the Russian Federation is due to the fact that large fields such as Urengoyskoye, Yamburgskoye, Medvezhye entered a period of declining production. Replenishment of production is associated with the development of small fuel and energy complex and the development of the shelf of the northern seas, which will be constrained by the lack of transport schemes and inhibitors. The main inhibitor in the fight against hydro-formation in gas production is methanol, the delivery of which to distant fields is a huge cost, several times higher than the price for the purchase of methanol from petrochemical plants.
Создание малотоннажных установок получения метанола способом конверсии природного газа непосредственно на месторождениях в составе установок комплексной подготовки газа (УКПГ) позволило бы решить вышеперечисленные проблемы для газовой промышленности. С учетом того, что дальнейший прирост добычи газа будет производиться за счет многочисленных мелких месторождений, находящихся на Крайнем Севере, данный процесс приобретает приоритетное значение.The creation of small-tonnage methanol production plants by converting natural gas directly to fields as part of integrated gas treatment plants (GPP) would solve the above problems for the gas industry. Given the fact that further growth in gas production will be carried out due to the numerous small fields located in the Far North, this process is gaining priority.
Известен ряд способов превращения метана в метанол. Широкое промышленное применение имеет паровая конверсия метана в синтез-газ (смесь СО и Н2) с его последующим каталитическим превращением в метанол (Караваев М.М., Леонов В.Е. и др. Технология синтетического метанола. - М.: Химия, 1984, с.72-125). Однако для реализации этого процесса необходимо: сложное оборудование, высокие требования к чистоте газа, большие затраты энергии на получение синтез-газа и его очистку, большое число промежуточных стадий процесса, нерентабельность малых и средних производств мощностью менее 1000 т/сутки.A number of methods are known for converting methane to methanol. The steam conversion of methane to synthesis gas (a mixture of CO and H 2 ) with its subsequent catalytic conversion to methanol (Karavaev MM, Leonov V.E. et al. Synthetic methanol technology. - Synthetic methanol technology) has wide industrial applications. 1984, pp. 72-125). However, to implement this process, it is necessary: sophisticated equipment, high requirements for gas purity, high energy costs for producing synthesis gas and its purification, 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.
Известен способ получения метанола, включающий раздельную подачу предварительно нагретого до 200-500°С углеводородсодержащего газа под давлением 2,5-15 МПа и кислородсодержащего газа в смесительную камеру, последующие стадии неполного окисления метана при концентрации кислорода 1-4 об.% с дополнительным введением реагентов (металлооксидного катализатора, высших газообразных углеводородов или кислородсодержащих соединений, холодного окислителя) в реакционную зону реактора, охлаждение реакционной смеси в теплообменнике, выделение метанола из жидких продуктов реакции в сепараторе, подачу отходящих газообразных продуктов реакции на вход реактора (RU 2049086 А). Однако необходимость использования катализатора или дополнительных реагентов и сильный разогрев реагирующих газов приводит к снижению выхода метанола и повышению вероятности сажеобразования.A known method of producing methanol, including the separate supply of pre-heated to 200-500 ° C hydrocarbon-containing gas under a pressure of 2.5-15 MPa and oxygen-containing gas into the mixing chamber, the subsequent stages of the partial oxidation of methane at an oxygen concentration of 1-4 vol.% With additional introduction reagents (metal oxide catalyst, higher gaseous hydrocarbons or oxygen-containing compounds, a cold oxidizer) into the reaction zone of the reactor, cooling the reaction mixture in a heat exchanger, methanol evolution of liquid reaction products in the separator, the exhaust flow of gaseous reaction products at the reactor entrance (RU 2049086 A). However, the need to use a catalyst or additional reagents and strong heating of the reacting gases leads to a decrease in methanol yield and an increase in the likelihood of soot formation.
Известен способ производства метанола, включающий раздельную подачу в смеситель углеводородсодержащего газа (природного или метана) и кислородсодержащего газа (воздуха или кислорода), последующую подачу смеси в инертный реактор, газофазное неполное окисление углеводородсодержащего газа в реакторе под давлением 1-10 МПа в течение 2-1000 секунд, при температуре 300-500°С в отсутствие катализатора, при содержании кислорода 2-20 об.%, выделение метанола в конденсаторе из продуктов реакции, возврат отходящих реакционных газов, содержащих непрореагировавший метан, на смешение с исходным углеводородсодержащим газом в первый реактор или во второй реактор, последовательно подсоединенный к первому реактору (GB 2196335 А). Способ обеспечивает высокий выход метанола, и 5-15% метана может вступать в реакцию при каждом проходе через реактор, однако большое время реакции ограничивает производительность реактора по метанолу.A known method for the production of methanol, including the separate supply of a hydrocarbon-containing gas (natural or methane) and an oxygen-containing gas (air or oxygen) to the mixer, the subsequent supply of the mixture to an inert reactor, the gas-phase incomplete oxidation of a hydrocarbon-containing gas in a reactor under a pressure of 1-10 MPa for 2- 1000 seconds, at a temperature of 300-500 ° C in the absence of a catalyst, with an oxygen content of 2-20 vol.%, Methanol evolution in the condenser from the reaction products, return of exhaust reaction gases containing non-reactants ovavshy methane, for mixing with the hydrocarbon-containing source gas into the first reactor and a second reactor connected in series to the first reactor (GB 2,196,335 A). The method provides a high yield of methanol, and 5-15% methane can react at each pass through the reactor, however, a large reaction time limits the methanol productivity of the reactor.
Известен способ получения метанола путем раздельной подачи и окисления углеводородсодержащего газа кислородсодержащим газом при 370-450°С, давлении 5-20 МПа и времени контакта их в реакторе 0,2-0,22 с, с охлаждением разогревающейся реакционной смеси до 330-340°С введением в реактор метанола (SU 1469788 A1) или охлаждением реакционной смеси без промежуточной конденсации и сепарации до 380-400°С в межступенчатых теплообменниках, установленных в реакторе, после чего реакционная смесь поступает на 2-3 последовательные ступени окисления (SU 1336471 A1). В первом случае необходимость дополнительного расхода и повторного выделения метанола приводит к его неизбежным потерям, в другом случае требуется установка дополнительных охлаждающих контуров с циркуляцией в них дополнительного охлаждающего агента.A known method of producing methanol by separate supply and oxidation of a hydrocarbon-containing gas with an oxygen-containing gas at 370-450 ° C, a pressure of 5-20 MPa and a contact time of 0.2-0.222 s in the reactor, with the reaction mixture being cooled to 330-340 ° C With the introduction of methanol into the reactor (SU 1469788 A1) or cooling the reaction mixture without intermediate condensation and separation to 380-400 ° C in the interstage heat exchangers installed in the reactor, after which the reaction mixture enters into 2-3 successive oxidation stages (SU 1336471 A1) . In the first case, the need for additional consumption and re-separation of methanol leads to its inevitable losses, in another case, the installation of additional cooling circuits with the circulation of an additional cooling agent in them is required.
Наиболее близким техническим решением является способ производства метанола (RU 2162460 А), включающий раздельную подачу последовательно сжатого и нагретого углеводородсодержащего газа и сжатого кислородсодержащего газа в смесительные зоны последовательно расположенных реакторов, последующее газофазное окисление углеводородсодержащего газа при начальной температуре до 500°С, давлении до 10 МПа и содержании кислорода не более 8 об.%, охлаждение реакционной смеси после каждой реакционной зоны реакторов на 70-150°С через стенку потоком холодного углеводородсодержащего газа, закалку реакционной смеси после последней реакционной зоны путем снижения температуры реакционной смеси не менее чем на 200°С за время, составляющее менее 0,1 времени ее пребывания в реакционной зоне, охлаждение и сепарацию охлажденной реакционной газожидкостной смеси на отходящий газ и жидкие продукты после каждого последовательно расположенного реактора, ректификацию жидких продуктов с выделением метанола, подачу отходящих газов в исходный углеводородсодержащий газ или на сжигание.The closest technical solution is the methanol production method (RU 2162460 A), which includes the separate supply of sequentially compressed and heated hydrocarbon-containing gas and compressed oxygen-containing gas to the mixing zones of successive reactors, subsequent gas-phase oxidation of the hydrocarbon-containing gas at an initial temperature of up to 500 ° C, pressure up to 10 MPa and an oxygen content of not more than 8 vol.%, Cooling the reaction mixture after each reaction zone of the reactors by 70-150 ° C through the wall with a cold stream about hydrocarbon-containing gas, quenching the reaction mixture after the last reaction zone by lowering the temperature of the reaction mixture by at least 200 ° C for a time of less than 0.1 of its residence time in the reaction zone, cooling and separating the cooled reaction gas-liquid mixture into exhaust gas and liquid products after each successive reactor, rectification of liquid products with the release of methanol, the supply of exhaust gases to the original hydrocarbon-containing gas or for combustion.
Известный способ не обеспечивает необходимую скорость съема тепла реакции, что приводит к необходимости уменьшения степени конверсии углеводородсодержащего газа. Кроме того, даже использование в качестве окислителя кислорода не позволяет эффективно рециркулировать углеводородсодержащий газ из-за быстрого повышения в нем концентрации оксидов углерода. При этом значительная часть подаваемого кислорода расходуется на окисление СО в СО2, приводя к дополнительному снижению степени конверсии исходного углеродсодержащего газа и дальнейшему перегреву реакционной смеси. Помимо этого, дополнительное количество исходного углеводородсодержащего газа необходимо сжигать для обеспечения паром стадии ректификации жидких продуктов.The known method does not provide the necessary rate of heat removal of the reaction, which leads to the need to reduce the degree of conversion of hydrocarbon-containing gas. In addition, even the use of oxygen as an oxidizing agent does not allow to efficiently recycle a hydrocarbon-containing gas due to the rapid increase in its concentration of carbon oxides. At the same time, a significant part of the oxygen supplied is spent on the oxidation of CO to CO 2 , leading to an additional decrease in the degree of conversion of the initial carbon-containing gas and further overheating of the reaction mixture. In addition, an additional amount of the initial hydrocarbon-containing gas must be burned to provide the stage of rectification of liquid products with steam.
Известна установка для производства метанола, содержащая последовательно установленные и соединенные трубопроводами смесительную камеру, подсоединенную к раздельным источникам углеводородсодержащего газа и воздуха или кислорода, реактор из инертного материала с нагревательными элементами для неполного окисления метана в смеси, подаваемой в реактор под избыточным давлением, конденсатор и сепаратор для выделения метанола из продуктов реакции, емкость для рециркулируемых газообразных продуктов реакции с трубопроводом для их подачи в исходный углеводородсодержащий газ или смесительную камеру (GB 2196335 А). Однако большое время пребывания реагентов в реакторе не позволяет обеспечить высокую производительность установки, что делает процесс практически неприменимым в промышленных условиях.A known installation for the production of methanol, containing a mixing chamber installed in series and connected by pipelines, connected to separate sources of hydrocarbon-containing gas and air or oxygen, an inert material reactor with heating elements for incomplete oxidation of methane in the mixture supplied to the reactor under excess pressure, a condenser and a separator for the separation of methanol from the reaction products, a container for recycled gaseous reaction products with a pipeline for their supply into the original hydrocarbon-containing gas or mixing chamber (GB 2196335 A). However, the long residence time of the reagents in the reactor does not allow for high plant productivity, which makes the process practically inapplicable in an industrial environment.
Известна установка для получения метанола, которая содержит источник углеводородсодержащего газа, компрессор и подогреватель для сжатия и нагрева газа, источник кислородсодержащего газа с компрессором, последовательно установленные реакторы с последовательно чередующимися смесительными и реакционными зонами с трубопроводами подачи углеводородсодержащего газа в первую смесительную зону реактора и кислородсодержащего газа в каждую смесительную зону, рекуперативные теплообменники для охлаждения реакционной смеси через стенку потоком холодного углеводородсодержащего газа, установленные около выходных торцов всех реакционных зон реактора с трубопроводами для последующей подачи нагретого углеводородсодержащего газа в подогреватель, холодильник-конденсатор, сепаратор для разделения отходящих газов и жидких продуктов с последующим выделением метанола и трубопровод для подачи отходящих газов в исходный углеводородсодержащий газ, и трубопроводом для подачи отходящих жидких кислородсодержащих продуктов в первую смесительную зону реактора (RU 2162460 А).A known installation for producing methanol, which contains a source of hydrocarbon-containing gas, a compressor and a heater for compressing and heating the gas, a source of oxygen-containing gas with a compressor, sequentially installed reactors with sequentially alternating mixing and reaction zones with pipelines for supplying hydrocarbon-containing gas to the first mixing zone of the reactor and oxygen-containing gas in each mixing zone, recuperative heat exchangers for cooling the reaction mixture through the wall a lump of cold hydrocarbon-containing gas installed near the outlet ends of all reaction zones of the reactor with pipelines for the subsequent supply of heated hydrocarbon-containing gas to a heater, a refrigerator-condenser, a separator for separating exhaust gases and liquid products, followed by methanol separation and a pipeline for supplying exhaust gases to the initial hydrocarbon-containing gas , and a pipeline for supplying waste liquid oxygen-containing products to the first mixing zone of the reactor (RU 2162460 A).
Невозможность быстрого съема тепла высокотермичной объемной реакции окисления углеводородсодержащего газа приводит к необходимости уменьшения количества подаваемого углеводородсодержащего газа и, следовательно, степени конверсии углеводородсодержащего газа. Кроме того, даже при использовании в качестве окислителя кислорода невозможна эффективная рециркуляция углеводородсодержащего газа из-за быстрого повышения в нем концентрации оксидов углерода. При этом значительная часть подаваемого кислорода расходуется на окисление СО и СО2, приводя к дополнительному снижению степени конверсии исходного углеводородсодержащего газа и дальнейшему перегреву реакционной смеси. Установка также требует сжигания дополнительного количества исходного углеводородсодержащего газа для обеспечения паром стадии ректификации жидких продуктов. Необходимость охлаждения газожидкостной смеси после каждого реактора для сепарации жидких продуктов и ее последующего нагрева перед следующим реактором приводит к значительному усложнению технологической схемы, увеличению единиц оборудования и дополнительному расходу энергии.The inability to quickly remove the heat of a high-heat volumetric reaction of hydrocarbon-containing gas oxidation leads to the need to reduce the amount of hydrocarbon-containing gas supplied and, consequently, the degree of conversion of the hydrocarbon-containing gas. In addition, even when using oxygen as an oxidizing agent, it is not possible to efficiently recycle a hydrocarbon-containing gas due to the rapid increase in its concentration of carbon oxides. At the same time, a significant part of the oxygen supplied is spent on the oxidation of CO and CO 2 , leading to an additional decrease in the degree of conversion of the initial hydrocarbon-containing gas and further overheating of the reaction mixture. The installation also requires the burning of an additional amount of the original hydrocarbon-containing gas to provide steam for the stage of rectification of liquid products. The need to cool the gas-liquid mixture after each reactor for the separation of liquid products and its subsequent heating in front of the next reactor leads to a significant complication of the technological scheme, an increase in units of equipment and additional energy consumption.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения метанола, включающем последовательную подачу в узел смешения, расположенный в разгонной зоне реактора, сжатого воздуха и нагретого до 390°С углеводородного газа с давлением 8,0 МПа, время разгона начала реакции 0,5 с, гомогенная реакция происходит в трубчатой части реактора, гетерогенная реакция происходит в 2-слойном катализаторе, находящемся в межтрубной части реактора, охлаждение реакционной смеси происходит в рекуперативном теплообменнике “газ-газ”, окончательное охлаждение реакционной смеси перед сепарацией происходит в АВО (аппарат воздушного охлаждения) газа, в процессе сепарации жидких продуктов с выделением метанола и отвод отходящего газа, согласно изобретению на установку комплексной подготовки газа.The problem is solved in that in the method for producing methanol, which includes sequential supply to the mixing unit located in the acceleration zone of the reactor, compressed air and heated to 390 ° C hydrocarbon gas with a pressure of 8.0 MPa, the acceleration time of the onset of the reaction is 0.5 s, a homogeneous reaction occurs in the tubular part of the reactor, a heterogeneous reaction occurs in a 2-layer catalyst located in the annular part of the reactor, the reaction mixture is cooled in a recuperative gas-gas heat exchanger, the final cooling is the reaction mixture before separation takes place in the gas recovery unit (air-cooling apparatus), in the process of separation of liquid products with the release of methanol and exhaust gas, according to the invention to the complex gas treatment unit.
Необходимая температура на входе в реактор обеспечивается путем нагрева газа до температуры 390°С в трубчатой печи, начальная концентрация кислорода перед реакционными зонами до 2,0% путем ввода сжатого воздуха в узел смешения реактора.The required temperature at the inlet to the reactor is provided by heating the gas to a temperature of 390 ° C in a tube furnace, the initial oxygen concentration in front of the reaction zones up to 2.0% by introducing compressed air into the mixing unit of the reactor.
Поставленная задача решается также тем, что на установке для получения метанола, содержащей источник углеводородного газа с установки комплексной подготовки газа, реактор для проведения окисления углеводородного газа, состоящий из зон гомогенного окисления в трубчатой части и зоны гетерогенного окисления в 2-слойном катализаторе, находящейся в межтрубной части реактора, задача первого слоя катализатора - повышение селективности окисления метана в метанол на металлсодержащих катализаторах Ni, Co, Fe, задача второго слоя катализатора - разрушение формальдегида, для этого используются более мягкие окислители, например оксиды Мg, Zn, Ba, Zr.The problem is also solved by the fact that in a plant for producing methanol containing a source of hydrocarbon gas from a complex gas treatment unit, a reactor for oxidizing hydrocarbon gas, consisting of zones of homogeneous oxidation in the tubular part and a zone of heterogeneous oxidation in a 2-layer catalyst located in the annulus of the reactor, the task of the first catalyst layer is to increase the selectivity of the oxidation of methane to methanol on metal-containing catalysts Ni, Co, Fe, the task of the second catalyst layer is times ushenie formaldehyde used for this milder oxidants such as oxides of Mg, Zn, Ba, Zr.
Поставленная задача решается еще тем, что данная установка является опытно-промышленной установкой и в связи с встречающимися противоречиями в литературных данных по составам катализаторов, решение задачи достигается путем опытного опробования катализаторов, конструкция реактора позволяет опробовать широкую гамму катализаторов.The problem is solved also by the fact that this installation is a pilot plant and due to the contradictions encountered in the literature on the composition of the catalysts, the solution to the problem is achieved by experimental testing of the catalysts, the reactor design allows you to test a wide range of catalysts.
Таким образом, в способе получения метанола углеводородный газ с установки комплексной подготовки газа подвергается прямому окислению в реакторе, куда подается сжатый воздух, и реакция проводится в две ступени при температуре 390-490°С, при 1% конверсии температура поднимается на 47°С, и охлаждение реакционной смеси в реакторе непосредственно при концентрациях кислорода до 2% не потребуется, так как метанол до 500°С сохраняет устойчивость до окончательной закалки примерно 4 с, что обуславливает расстояние от реактора до теплообменника-рекуператора тепла.Thus, in the method for producing methanol, hydrocarbon gas from a complex gas treatment unit is subjected to direct oxidation in a reactor where compressed air is supplied, and the reaction is carried out in two stages at a temperature of 390-490 ° C, at 1% conversion, the temperature rises by 47 ° C. and cooling the reaction mixture in the reactor directly at oxygen concentrations up to 2% is not required, since methanol up to 500 ° C remains stable until the final quenching for about 4 s, which determines the distance from the reactor to the heat exchanger-recuperator heat atom.
При этом наличие перегородки из нержавеющей стали на выходе из реактора способствует закалке метанола.Moreover, the presence of a stainless steel partition at the outlet of the reactor contributes to the hardening of methanol.
Охлаждение реакционной смеси происходит в теплообменнике “газ-газ”, куда в межтрубное пространство в качестве охлаждающего агента подается исходный углеводородный газ с температурой 20°С и давлением 8,0 МПа, далее реакционная смесь поступает в аппарат воздушного охлаждения газа. Охлажденная реакционная смесь до 15-25°С поступает в сепаратор, где выделяется сухой газ и метанол-сырец.The reaction mixture is cooled in a gas-gas heat exchanger, where the source hydrocarbon gas with a temperature of 20 ° C and a pressure of 8.0 MPa is fed into the annular space as a cooling agent, then the reaction mixture enters the gas air-cooling apparatus. The cooled reaction mixture to 15-25 ° C enters the separator, where dry gas and crude methanol are released.
Метанол-сырец с концентрацией до 50% направляется на блок регенерации метанола, где получают товарный метанол 95% концентрации, а кубовый остаток, содержащий незначительное количество формальдегида, направляется на горизонтальную факельную установку для сжигания.Raw methanol with a concentration of up to 50% is sent to a methanol recovery unit, where commodity methanol of 95% concentration is obtained, and still bottoms containing a small amount of formaldehyde are sent to a horizontal flare plant for combustion.
Главным отличием способа и установки получения метанола является метод последовательного прямого окисления метана в метанол в одном реакторе двумя методами: гомогенным окислением в трубчатой части и каталитическим окислением в межтрубном пространстве при следующих параметрах: температура 390-490°С, давление 8,0 МПа, время протекания реакции около 2,5 с, концентрация кислорода до 2%. Для остановки окисления метанола используется трубная решетка из нержавеющей стали в качестве перегородки, которая также служит для закрепления трубок реактора и для разделения трубчатой части и межтрубного пространства реактора.The main difference between the method and installation for methanol production is the method of sequential direct oxidation of methane to methanol in one reactor by two methods: homogeneous oxidation in the tubular part and catalytic oxidation in the annulus with the following parameters: temperature 390-490 ° C, pressure 8.0 MPa, time the reaction takes about 2.5 s, the oxygen concentration is up to 2%. To stop the oxidation of methanol, a stainless steel tube sheet is used as a partition, which also serves to secure the tubes of the reactor and to separate the tubular part and the annulus of the reactor.
При применении комбинированного способа окисления метана в метанол значительно повышается степень конверсии углеводородного газа из расчета на один реактор. Это, в свою очередь, приводит к увеличению выхода метанола. Применение данного метода значительно уменьшает количество оборудования и, в свою очередь, облегчает задачу управления процессом реакций, его автоматизацию и удешевляет проект на установку, повышает рентабельность процесса. Применение данного способа получения метанола облегчается еще тем, что в условиях газовых и газоконденсатных месторождений позволяет получить метанол относительно простым способом, что, в свою очередь, снижает требования к квалификации обслуживающего персонала до уровня операторов по добыче газа и конденсата. Также преимущество данного способа заключается в том, что отходящие газы возвращаются обратно в технологический процесс установки комплексной подготовки газа, не нарушая при этом режим ее работы и качество товарного газа, так как производительность установки получения метанола много меньше производительности установки комплексной подготовки газа, например при производительности УКПГ 10 млрд. м3 газа/год увеличение содержания азотистых соединений в товарном газе составит не более 0,37% при производительности установки получения метанола 6 тыс. т/год, что соответствует требованиям ОСТ 51.40.-93.When using the combined method of oxidizing methane to methanol, the degree of conversion of hydrocarbon gas per one reactor is significantly increased. This, in turn, leads to an increase in methanol yield. The use of this method significantly reduces the amount of equipment and, in turn, facilitates the task of managing the reaction process, its automation and reduces the cost of the installation project, increases the profitability of the process. The application of this methanol production method is facilitated by the fact that in gas and gas condensate fields it is possible to obtain methanol in a relatively simple way, which, in turn, reduces the qualification requirements of service personnel to the level of gas and condensate production operators. Another advantage of this method is that the exhaust gases are returned back to the technological process of the integrated gas treatment unit, without violating the mode of operation and the quality of the commercial gas, since the productivity of the methanol production plant is much lower than the performance of the integrated gas treatment plant, for example, at GPP 10 Bln. m3 gas / year increase in the content of nitrogen compounds in the product gas is not more than 0.37% when plant capacity obtaining methano and 6 th. tons / year, which corresponds to the requirements of OST 51.40.-93.
Решению поставленной задачи получения метанола при низких конверсиях также способствует монтаж установки на газоконденсатных установках, где содержание С2+С3 в исходном газе достигает 7 об.%, что, в свою очередь, способствует увеличению выхода метанола.The task of obtaining methanol at low conversions is also facilitated by the installation of the installation in gas condensate plants, where the content of C 2 + C 3 in the feed gas reaches 7 vol.%, Which, in turn, contributes to an increase in methanol yield.
Данная установка получения метанола отличается еще тем, что является экологически чистым производством, где полностью отсутствуют вредные выбросы.This methanol production plant is also distinguished by the fact that it is an environmentally friendly production, where harmful emissions are completely absent.
В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется конкретными примерами его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:In the future, the invention is illustrated by specific examples of its implementation and the accompanying drawings, in which:
фиг.1 изображает общий вид установки для получения метанола;figure 1 depicts a General view of the installation for methanol;
фиг.2 изображает схему реактора.figure 2 depicts a diagram of the reactor.
Установка для получения метанола содержит реактор 1 (фиг.1) для проведения окисления метана непосредственно в метанол. Реактор 1 состоит из двух зон 2 и 3, одна из которых, зона 2, предназначенная для проведения гомогенной газофазной реакции, снабжена устройством 4 для смешения сжатого воздуха и метана и устройством 5 трубчатой частью, где в трубках проходит гомогенная реакция, а зона 3 представляет собой межтрубное пространство, заполненное 2-слойным катализатором, где протекает гетерогенная реакция. Трубки вмонтированы в трубные доски, которые являются и перегородкой для распределения потоков и способствуют закалке метанола. Кроме того, реактор 1 снабжен многоканальным термокарманом 7, который крепится на трубную доску 6.Installation for producing methanol contains a reactor 1 (figure 1) for the oxidation of methane directly to methanol. The reactor 1 consists of two
Установка содержит также устройство для охлаждения реакционной смеси, которое выполнено в виде теплообменника “газ-газ” 8 и аппарата воздушного охлаждения АВО газа 9, соединенных с реактором 1. Теплообменник “газ-газ” 8 сообщен с установкой комплексной подготовки газа 10, а также печью 11. Охлажденная реакционная смесь направляется в сепаратор 12, который соединен с установкой подготовки газа 10 и блоком регенерации метанола 13. Реактор 1 соединен с компрессором 14 для подачи сжатого воздуха и печью 11 подогрева углеводородного газа.The installation also contains a device for cooling the reaction mixture, which is made in the form of a gas-gas heat exchanger 8 and an air cooling apparatus ABO gas 9 connected to the reactor 1. The gas-gas heat exchanger 8 is in communication with the complex gas treatment unit 10, and furnace 11. The cooled reaction mixture is sent to a separator 12, which is connected to a gas treatment unit 10 and a methanol recovery unit 13. The reactor 1 is connected to a compressor 14 for supplying compressed air and a hydrocarbon gas heating furnace 11.
Углеводородный природный газ (содержание метана 92-98%) с установки осушки газа проходит через теплообменник “газ-газ” 8 (фиг.1) с температурой 10-20°С, где происходит охлаждение реакционной смеси, и, нагревшись до температуры 300-350°С, через печь подогрева 11 с температурой 390-400°С поступает в узел смешения 4 реактора 1, куда также подается сжатый воздух с температурой 50°С и давлением 8,0 МПа с воздушного компрессора 14 в соотношении до 2 об.% кислорода.Hydrocarbon natural gas (methane content 92-98%) from the gas dehydration unit passes through a gas-gas heat exchanger 8 (Fig. 1) with a temperature of 10-20 ° C, where the reaction mixture is cooled, and heated to a temperature of 300- 350 ° C, through a heating furnace 11 with a temperature of 390-400 ° C enters the
В реакционных зонах 2 и 3 происходит окисление метана в метанол, и реакционная смесь с температурой до 500°С поступает в трубное пространство теплообменника “газ-газ” 8 и, нагревая исходный газ до 350°С, направляется в аппарат воздушного охлаждения газа 9, оттуда с температурой 20-25°С поступает в сепаратор 12. В сепараторе 12 происходит разделение на сухой газ и на метанол-сырец, далее сухой газ возвращается на установку подготовки газа 10, а метанол-сырец на блок регенерации метанола 13. С блока регенерации метанола 13 товарный метанол 95% концентрации направляется в парк метанола, а кубовый остаток с блока регенерации метанола 13 направляется на горизонтальное факельное устройство установки комплексной подготовки газа 10 на сжигание.In
Пример, подтверждающий возможность реализации предлагаемого способа производства метанола.An example confirming the feasibility of the proposed method for the production of methanol.
Холодный сухой природный газ (содержание метанола 98%) из установки 10 с расходом 42940 кг/ч с давлением Р=8,0 МПа через теплообменник “газ-газ” 8, где нагревается до 350°С, направляется через печь подогрева 11 с температурой 390-400°С в реактор 1, куда подается сжатый воздух в количестве 7400 кг/ч с компрессора 14. Реакция происходит в реакторе 1 в реакционных зонах 2 и 3. Время реакции до 2,5 с. Затем реакционная смесь через теплообменник “газ-газ” 8 и аппарат воздушного охлаждения 9 поступает в сепаратор 12. Сухой газ из сепаратора в количестве 48350 кг/ч возвращается на установку 10, а метанол-сырец в количестве 1850 кг/ч направляется на блок регенерации метанола 13.Cold dry natural gas (98% methanol content) from unit 10 with a flow rate of 42,940 kg / h with a pressure of P = 8.0 MPa through a gas-gas heat exchanger 8, where it is heated to 350 ° C, is sent through a heating furnace 11 with a temperature 390-400 ° C into reactor 1, where compressed air is supplied in an amount of 7400 kg / h from compressor 14. The reaction occurs in reactor 1 in
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002117251/04A RU2233831C2 (en) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | Method of production of methanol and plant for realization of this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002117251/04A RU2233831C2 (en) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | Method of production of methanol and plant for realization of this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002117251A RU2002117251A (en) | 2003-12-20 |
| RU2233831C2 true RU2233831C2 (en) | 2004-08-10 |
Family
ID=33412583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002117251/04A RU2233831C2 (en) | 2002-06-28 | 2002-06-28 | Method of production of methanol and plant for realization of this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2233831C2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2455059C2 (en) * | 2005-09-23 | 2012-07-10 | Хитрик 46 Холтон Роуд, Холтон Хит, | Multireactor chemical production system |
| RU2593615C1 (en) * | 2015-07-02 | 2016-08-10 | Андрей Юрьевич Беляев | Method of recycling the distillation residue of methanol recovery |
| RU2685656C1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-04-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Synthesis gas production process control method for the low-tonnage methanol production |
| RU2769515C1 (en) * | 2020-03-26 | 2022-04-01 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Method and apparatus for producing pure methanol |
-
2002
- 2002-06-28 RU RU2002117251/04A patent/RU2233831C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2455059C2 (en) * | 2005-09-23 | 2012-07-10 | Хитрик 46 Холтон Роуд, Холтон Хит, | Multireactor chemical production system |
| US8389586B2 (en) | 2005-09-23 | 2013-03-05 | James Andrew Banister | Multiple reactor chemical production system |
| RU2593615C1 (en) * | 2015-07-02 | 2016-08-10 | Андрей Юрьевич Беляев | Method of recycling the distillation residue of methanol recovery |
| RU2685656C1 (en) * | 2017-12-25 | 2019-04-22 | Общество с ограниченной ответственностью "ВТР" | Synthesis gas production process control method for the low-tonnage methanol production |
| RU2769515C1 (en) * | 2020-03-26 | 2022-04-01 | Л'Эр Ликид, Сосьете Аноним Пур Л'Этюд Э Л'Эксплуатасьон Де Проседе Жорж Клод | Method and apparatus for producing pure methanol |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8202916B2 (en) | Method of and apparatus for producing methanol | |
| RU2447048C1 (en) | Combined method of producing ethylene and derivatives thereof and electrical energy from natural gas | |
| US8293186B2 (en) | Method and apparatus for producing methanol | |
| US4263141A (en) | Process of producing gasoline from synthesis gas | |
| RU2162460C1 (en) | Method of methanol production and plant for production of methanol | |
| RU2503651C1 (en) | Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation | |
| RU2203261C1 (en) | Method of production of methanol and plant for method embodiment | |
| US7642293B2 (en) | Method and apparatus for producing methanol with hydrocarbon recycling | |
| RU2200731C1 (en) | Methanol production method and installation for implementation of the method | |
| US7179843B2 (en) | Method of and apparatus for producing methanol | |
| RU2233831C2 (en) | Method of production of methanol and plant for realization of this method | |
| RU2254322C1 (en) | Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit | |
| RU2252209C1 (en) | Method for methanol production (variants) | |
| RU2282612C1 (en) | Process of producing liquid oxygenates via conversion of natural gas and installation to implement the same | |
| RU2539656C1 (en) | Method for producing liquid hydrocarbons of hydrocarbon gas and plant for implementing it | |
| RU2573565C1 (en) | System for producing gasoline and method therefor | |
| RU111133U1 (en) | PLANT FOR PRODUCING METHANOL | |
| Zandhaghighi et al. | Applying a new configuration for thermal integration of ethane cracking and CLC processes to enhance the ethylene and hydrogen productions | |
| RU2426715C2 (en) | Method and apparatus for homogeneous oxidation of methane-containing gas | |
| RU2415703C2 (en) | Method of thermal oxidation of well methane and installation to this end | |
| RU86590U1 (en) | PLANT FOR PRODUCING METHANOL | |
| RU2630307C1 (en) | Method and plant for producing high-octane synthetic gasoline fraction from natural or associated gases | |
| RU4746U1 (en) | INSTALLATION OF CATALYTIC PRODUCTION OF HIGH-OCTANE GASOLINE FROM HYDROCARBON RAW MATERIAL | |
| RU114426U1 (en) | PLANT FOR PRODUCING METHANOL | |
| RU92859U1 (en) | INSTALLATION FOR PRODUCTION OF METHANOL |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20051228 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060629 |