RU2318795C1 - Method for production of methanol solution of formaldehyde, c2-c4-alcohols and synthetic diesel fuel and device - Google Patents

Method for production of methanol solution of formaldehyde, c2-c4-alcohols and synthetic diesel fuel and device Download PDF

Info

Publication number
RU2318795C1
RU2318795C1 RU2006114572/04A RU2006114572A RU2318795C1 RU 2318795 C1 RU2318795 C1 RU 2318795C1 RU 2006114572/04 A RU2006114572/04 A RU 2006114572/04A RU 2006114572 A RU2006114572 A RU 2006114572A RU 2318795 C1 RU2318795 C1 RU 2318795C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
hydrocarbon
reactor
reaction
methanol
Prior art date
Application number
RU2006114572/04A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2006114572A (en
Inventor
Федор Александрович Жулитов
Александр Леонидович Тоц
Original Assignee
ООО "Альга-АТ"
Ооо "Апмк"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ООО "Альга-АТ", Ооо "Апмк" filed Critical ООО "Альга-АТ"
Priority to RU2006114572/04A priority Critical patent/RU2318795C1/en
Publication of RU2006114572A publication Critical patent/RU2006114572A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2318795C1 publication Critical patent/RU2318795C1/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00Technologies relating to oil refining and petrochemical industry
    • Y02P30/20Technologies relating to oil refining and petrochemical industry using bio-feedstock

Landscapes

  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: organic chemistry, fuel production.
SUBSTANCE: claimed method includes feeding of heated hydrocarbon-containing and oxygen-containing gas in reaction unit, vapor phase oxidation of hydrocarbon-containing gas at 250-450°C and pressure of 2.0-10 MPa under near isothermal conditions; cooling of reaction mixture in heat exchangers, separation of gas and liquid phases of reaction mixture. separation of obtained methanol solution of formaldehyde, C2-C4-alcohols and methanol, methanol and gas phase after separation into reactors; catalytic methanol conversion on zeolite catalyst at 350-450°C and pressure of 3-8 MPa; cooling of produced reaction mixture in heat exchangers; separation of gas and liquid phases of reaction mixture; separation of aqueous fraction and synthetic diesel fuel liquid fractions, including fraction of liquid hydrocarbons, corresponding to motor gasoline having octane number of at least 92.
EFFECT: products of high quality; simplified technology; decreased energy consumption.
5 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к способу производства метанольного раствора формальдегида (формалина), С24-спиртов и синтетического моторного топлива из углеводородсодержащего газа и к установке для его осуществления.The invention relates to a method for the production of a methanol solution of formaldehyde (formalin), C 2 -C 4 alcohols and synthetic motor fuel from a hydrocarbon-containing gas, and to a plant for its implementation.

Существующие на данный момент способы производства синтетических моторных топлив имеют серьезный недостаток, поскольку включают в себя стадию получения синтез-газа, которая является самой энергоемкой. На этап получения синтез-газа приходится до 70% энергетических затрат всего процесса.Currently existing methods for the production of synthetic motor fuels have a serious drawback, since they include the stage of synthesis gas production, which is the most energy-intensive. The synthesis gas production stage accounts for up to 70% of the energy costs of the entire process.

Известен способ производства жидких синтетических моторных топлив методом Фишера-Тропша, включающий процесс получения синтез-газа из углеводородного сырья и синтез высших углеводородов из последнего, отделение высших углеводородов, воды и отводимых газов, получившихся в результате синтеза, с получением моторных топлив из высших углеводородов (см. Химия и технология топлив и масел. М.: Нефть и газ, 1996, №3, стр.17-20).A known method for the production of liquid synthetic motor fuels by the Fischer-Tropsch method, including the process of producing synthesis gas from hydrocarbon raw materials and the synthesis of higher hydrocarbons from the latter, the separation of higher hydrocarbons, water and exhaust gases resulting from the synthesis, to obtain motor fuels from higher hydrocarbons ( see Chemistry and technology of fuels and oils. M.: Oil and gas, 1996, No. 3, pp. 17-20).

Основным недостатком этого способа является высокая энергоемкость первой стадии - процесса получения синтез-газа. Помимо этого данный способ обладает низкой селективностью. Продукты реакции включают 25-30% метана, 15-20% углеводородов С24 и только 24-25% жидких углеводородов. Содержащаяся в них бензиновая фракция имеет октановое число 40-45. Полученный продукт требует дополнительной обработки и очистки, что также повышает энергетические затраты.The main disadvantage of this method is the high energy intensity of the first stage - the process of producing synthesis gas. In addition, this method has a low selectivity. The reaction products include 25-30% methane, 15-20% C 2 -C 4 hydrocarbons and only 24-25% liquid hydrocarbons. The gasoline fraction contained in them has an octane number of 40-45. The resulting product requires additional processing and purification, which also increases energy costs.

Известен способ производства жидких синтетических моторных топлив, включающий стадии: синтез метанола окислением углеводородного газа, отделение получившихся метанола, воды и отводимых газов, синтез из метанола высших углеводородов, отделение получившихся в результате синтеза высших углеводородов, воды и отводимых газов, получение из высших углеводородов моторных топлив (RU 2191170, опубл. 20.10.2002). Известный способ также является энергоемким.A known method for the production of liquid synthetic motor fuels, comprising the stages of: methanol synthesis by oxidation of hydrocarbon gas, separation of the resulting methanol, water and exhaust gases, synthesis of higher hydrocarbons from methanol, separation of the resulting higher hydrocarbons, water and exhaust gases from synthesis, production of higher engine hydrocarbons fuels (RU 2191170, publ. 20.10.2002). The known method is also energy intensive.

Наиболее близким к заявляемому является способ получения формалина и моторных топлив, включающий подачу предварительно сжатого, предварительно нагретого очищенного природного газа и сжатого воздуха или кислорода, полученного при разделении воздуха, в реактор парциального гомогенного окисления природного газа, последующее охлаждение, конденсацию, нейтрализацию щелочью продуктов окисления, разделение полученной смеси на жидкую фазу и газовую фазу, при этом последняя частично возвращается на стадию подогрева исходного природного газа, а частично подается в топливную сеть. Жидкую фазу продуктов после разделения направляют на концентрирование с выделением 85-90% метанола и формалина, затем последовательно подают метанол на испарение, подогрев и в реакторный блок каталитической конверсии метанола, работающий в режиме "реакция-регенерация", с циркуляцией образующегося газа частично на стадию подогрева метанола, частично на сдув, последующее охлаждение, конденсацию, сепарацию, обезвоживание, нейтрализацию, промывку, стабилизацию и разделение продуктов каталитической конверсии с получением фракции бензина и фракции котельного топлива.Closest to the claimed is a method for producing formalin and motor fuels, including the supply of pre-compressed, pre-heated purified natural gas and compressed air or oxygen obtained by separation of air into a partial homogeneous oxidation reactor of natural gas, subsequent cooling, condensation, neutralization of alkaline oxidation products , separation of the mixture into a liquid phase and a gas phase, the latter partially returning to the stage of heating the source of natural gas And partly supplied to the fuel system. The liquid phase of the products after separation is directed to concentration with the release of 85-90% of methanol and formalin, then methanol is fed sequentially for evaporation, heating and in the reactor block of catalytic conversion of methanol, operating in the reaction-regeneration mode, with the formation of gas circulating partially to the stage heating methanol, partially by blowing, subsequent cooling, condensation, separation, dehydration, neutralization, washing, stabilization and separation of the products of catalytic conversion to obtain a fraction of gasoline and stocks of fuel oil.

Окисление природного газа осуществляют при температуре 400°С, давлении 10 МПа, концентрации кислорода в исходном газе 2,8% об.The oxidation of natural gas is carried out at a temperature of 400 ° C, a pressure of 10 MPa, the oxygen concentration in the feed gas of 2.8% vol.

Каталитическую конверсию метанола осуществляют на модифицированных высококремнеземистых цеолитах типа HZSM-5 при температуре 400-420°С, давлении 1,5-2 МПа с получением жидких углеводородов, соответствующих автомобильному бензину с октановым числом не менее 93 пунктов. Выход жидких углеводородных продуктов в оптимальным условиях превышает 70% (см. Химическая промышленность, 1993, №11, стр.7-10).The catalytic conversion of methanol is carried out on modified high-silica zeolites of the HZSM-5 type at a temperature of 400-420 ° C, a pressure of 1.5-2 MPa to produce liquid hydrocarbons corresponding to motor gasoline with an octane rating of at least 93 points. The yield of liquid hydrocarbon products under optimal conditions exceeds 70% (see Chemical Industry, 1993, No. 11, pp. 7-10).

В указанном источнике также описывается установка получения формалина и моторного топлива, которая является наиболее близкой к установке настоящего изобретения. Установка содержит блок сжатия и очистки исходного природного газа, блок разделения воздуха с получением кислорода и азота, блоки подогрева очищенного природного газа и кислорода, реакторный блок гомогенного окисления, блок охлаждения, конденсации, сепарации и нейтрализации продуктов окисления, блок концентрирования жидкой фазы продуктов окисления с получением 85-90% метанола, блок получения формалина, блок испарения полученного метанола, блок подогрева метанола, реакторный блок каталитической конверсии метанола, блок регенерации газов, блок охлаждения, конденсации, сепарации и обезвоживания продуктов каталитической конверсии, блок нейтрализации и промывки продуктов конверсии, блок стабилизации и разделения продуктов конверсии с получением бензиновой фракции и фракции котельного топлива.The specified source also describes the installation for formalin and motor fuel, which is the closest to the installation of the present invention. The installation comprises a compression and purification unit for the source of natural gas, an air separation unit for producing oxygen and nitrogen, blocks for heating the purified natural gas and oxygen, a homogeneous oxidation reactor unit, a cooling, condensation, separation and neutralization unit for oxidation products, a unit for concentrating the liquid phase of the oxidation products with obtaining 85-90% methanol, formalin producing unit, obtained methanol evaporation unit, methanol heating unit, methanol catalytic conversion reactor unit, gas recovery unit , A cooling unit, condensation, separation and dehydration products of catalytic conversion unit neutralization and washing conversion products, power stabilization and separation of conversion products with a yield of gasoline fraction and fuel oil fraction.

Недостатком известного способа является сложность технологического оформления.The disadvantage of this method is the complexity of the technological design.

Задача настоящего изобретения направлена на получение продуктов высокого качества с использованием упрощенной технологии и снижение энергозатрат.The objective of the present invention is aimed at obtaining high quality products using simplified technology and reducing energy consumption.

Предлагаемый способ включает последовательную подачу углеводородсодержащего газа в теплообменник типа "газ-газ" и межтрубное пространство, по меньшей мере, одной трубчатой реакционной зоны реактора окисления углеводородсодержащего газа, где происходит нагрев потока углеводородного газа до температуры начала реакции, подачу подогретого газа на вход смесителя трубчатой реакционной зоны реактора окисления углеводородсодержащего газа, в которую также подается сжатый кислородсодержащий газ, газофазное окисление в реакционной зоне реактора с выводом полученной реакционной смеси из реактора в ряд теплообменников типа "газ-жидкость" и "газ-газ", где происходит охлаждение до температуры окружающей среды. При этом теплообменник типа "газ-газ" работает в режиме охлаждения при подаче реакционной смеси после окисления или в режиме нагрева при подаче исходного углеводородсодержащего газа. Охлажденную реакционную смесь подают в сепаратор, откуда жидкая фаза подается в систему колонн ректификации для отделения полученных метанольного раствора формальдегида, С24-спиртов и метанола, при этом последний вместе с отходящими из сепаратора газами последовательно проходит ряд теплообменников типа "газ-газ", где предварительно нагревается, а затем подается последовательно в теплообменные зоны реакторов каталитической конверсии метанола, где нагревается до температуры реакции, и в реакционную зону, заполненную цеолитным катализатором, где происходит каталитическая конверсия с выводом полученной реакционной смеси из реакторов через ряд теплообменников типа "газ-газ", в сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы продуктов с подачей полученной жидкой фазы в ректификационную колонну для разделения водной фракции и фракции синтетического моторного топлива. При этом из верхней части колонны ректификации отбирают жидкие углеводороды, соответствующие автомобильному бензину с октановым числом не менее 92.The proposed method includes the sequential supply of a hydrocarbon-containing gas to a gas-gas heat exchanger and the annular space of at least one tubular reaction zone of a hydrocarbon-containing gas oxidation reactor, where the flow of hydrocarbon gas is heated to the temperature at which the reaction begins, and the heated gas is supplied to the inlet of the tubular mixer a reaction zone of a hydrocarbon-containing gas oxidation reactor, to which a compressed oxygen-containing gas is also supplied, gas-phase oxidation in the reaction zone torus output the resulting reaction mixture from the reactor to a series of heat exchangers such as "gas-liquid" and "gas-gas", which is cooled to ambient temperature. In this case, the gas-gas type heat exchanger operates in the cooling mode when the reaction mixture is supplied after oxidation or in the heating mode when the initial hydrocarbon-containing gas is supplied. The cooled reaction mixture is fed to a separator, from where the liquid phase is fed to a system of distillation columns to separate the obtained methanol solution of formaldehyde, C 2 -C 4 alcohols and methanol, with the latter passing a series of gas-gas heat exchangers together with the gases leaving the separator "where it is preheated and then fed sequentially to the heat transfer zones of the catalytic conversion of methanol reactors, where it is heated to the reaction temperature, and to the reaction zone filled with zeolite catal an isator where catalytic conversion takes place with the resulting reaction mixture being withdrawn from the reactors through a series of gas-gas heat exchangers into a separator for separating the gas and liquid phases of the products, and the resulting liquid phase is fed to a distillation column to separate the aqueous fraction and the synthetic motor fuel fraction. In this case, liquid hydrocarbons corresponding to motor gasoline with an octane rating of at least 92 are selected from the upper part of the rectification column.

Окисление углеводородсодержащего газа проводят в реакторе, содержащем смесители, по меньшей мере, одну трубчатую реакционную зону и одну полую реакционную зону в конце реактора. При этом необходимую температуру поддерживают постоянной по всей длине трубчатой реакционной зоны реактора, а сжатый кислородсодержащий газ подают в смеситель каждой трубчатой реакционной зоны и полой реакционной зоны в интервале температур 250-450°С, давления 2-10 МПа, при времени пребывания реакционной смеси в реакторе 2-6 с и концентрации окислителя 2-15% масс.Oxidation of the hydrocarbon-containing gas is carried out in a reactor containing mixers of at least one tubular reaction zone and one hollow reaction zone at the end of the reactor. The required temperature is maintained constant over the entire length of the tubular reaction zone of the reactor, and compressed oxygen-containing gas is supplied to the mixer of each tubular reaction zone and the hollow reaction zone in the temperature range of 250-450 ° C, pressure of 2-10 MPa, with the residence time of the reaction mixture in the reactor 2-6 s and the concentration of the oxidizing agent 2-15% of the mass.

Каталитическую конверсию осуществляют при 350-450°С и давлении 3-8 МПа, по крайней мере, в двух реакторах с чередующимися теплообменными зонами, выполненными в виде теплообменников "газ-газ", и реакционными зонами, заполненными катализаторам, с работой реакторов в переменном режиме "реакция-регенерация", обеспечивающем регенерацию катализатора кислородсодержащим газом. Газовая фаза каталитической конверсии метанола может быть использована двумя способами - она либо подается на газовую турбину с целью получения электроэнергии, либо циркуляционным насосом подается на вход реактора окисления углеводородсодержащего газа. Помимо этих двух вариантов развития процесса возможна организация частичной рециркуляции, когда половина отходящих газов каталитической конверсии подается на газотурбинную установку, а другая половина - на вход реактора окисления углеводородсодержащего газа.The catalytic conversion is carried out at 350-450 ° C and a pressure of 3-8 MPa in at least two reactors with alternating heat exchange zones made in the form of gas-gas heat exchangers and reaction zones filled with catalysts, with the reactors operating in alternating the reaction-regeneration mode, which provides regeneration of the catalyst with an oxygen-containing gas. The gas phase of the catalytic conversion of methanol can be used in two ways - it is either fed to a gas turbine in order to obtain electricity, or it is fed to the inlet of a hydrocarbon-containing gas oxidation reactor by a circulation pump. In addition to these two options for the development of the process, it is possible to organize partial recirculation, when half of the catalytic conversion exhaust gas is fed to a gas turbine unit, and the other half to the inlet of a hydrocarbon-containing gas oxidation reactor.

Изобретение также относится к установке получения метанольного раствора формальдегида (формалина), С24-спиртов и синтетического моторного топлива.The invention also relates to a plant for producing a methanol solution of formaldehyde (formalin), C 2 -C 4 alcohols and synthetic motor fuel.

Установка для получения метанольного раствора формальдегида, С24-спиртов и синтетического моторного топлива (фиг.1) содержит реактор окисления углеводородсодержащего газа, содержащий смесители и реакционные зоны, которые представляют собой, по меньшей мере, одну трубчатую реакционную зону, выполненную по принципу теплообменника "газ-газ", и одну полую зону в конце реактора; теплообменник типа "газ-газ" для нагрева исходного углеводородсодержащего газа и охлаждения полученной после окисления реакционной смеси, теплообменник типа "газ-жидкость" для охлаждения полученной после окисления реакционной смеси, сепаратор для отделения жидкости от газа, ряд ректификационных колонн для отделения полученных метанольного раствора формальдегида, С24-спиртов и метанола, ряд теплообменников типа "газ-газ" для нагрева выделенного метанола вместе с отходящими из сепаратора газами, по крайней мере, два реактора каталитической конверсии с чередующимися теплообменными зонами, выполненными в виде теплообменников типа "газ-газ", и реакционными зонами, заполненными цеолитным катализатором (режим "реакция-регенерация"), сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы продуктов каталитической конверсии, ректификационную колонну для разделения водной фракции и фракций синтетического моторного топлива, насосы.Installation for producing a methanol solution of formaldehyde, C 2 -C 4 -alcohols and synthetic motor fuel (figure 1) contains a hydrocarbon-containing gas oxidation reactor containing mixers and reaction zones, which are at least one tubular reaction zone made according to the principle of a gas-gas heat exchanger, and one hollow zone at the end of the reactor; a gas-gas heat exchanger for heating the initial hydrocarbon-containing gas and cooling the reaction mixture obtained after oxidation, a gas-liquid heat exchanger for cooling the reaction mixture obtained after oxidation, a separator for separating the liquid from the gas, a series of distillation columns for separating the obtained methanol solution formaldehyde, C 2 -C 4 alcohols and methanol, a number of gas-gas heat exchangers for heating the separated methanol together with the gases leaving the separator, at least two catalytic reactors conversion with alternating heat exchange zones made in the form of gas-gas heat exchangers and reaction zones filled with a zeolite catalyst (reaction-regeneration mode), a separator for separating the gas and liquid phases of catalytic conversion products, a distillation column for separating the aqueous fractions and fractions of synthetic motor fuel, pumps.

Подробное описание способаDetailed description of the method

Реактор окисления углеводородсодержащего газа (фиг.2) состоит из последовательно расположенных смесителей углеводородсодержащего газа и окислителя 2, реакционных зон 3 и 4, выполненных в виде трубчатого теплообменника типа "газ-газ", и полой трубы, соответственно, устройств ввода подогретого углеводородсодержащего газа 5 и окислителя 6. По длине реактора расположены термокарманы 7 для контроля температурного режима процесса.The hydrocarbon-containing gas oxidation reactor (FIG. 2) consists of sequentially located mixers of the hydrocarbon-containing gas and oxidizing agent 2, reaction zones 3 and 4, made in the form of a tubular gas-gas heat exchanger, and a hollow pipe, respectively, of heated hydrocarbon-containing gas inlet devices 5 and oxidizing agent 6. Thermowells 7 are located along the length of the reactor to control the temperature conditions of the process.

Количество реакционных зон реактора зависит от содержания примесей C2-C4-углеводородов в исходном газе и габаритов строительной площади. Конструкция реактора предусматривает до трех точек ввода окислителя, что позволяет проводить процесс окисления в условиях, оптимальных для преобладания в продуктах реакции того или иного соединения. Реакционные зоны реактора выполнены в виде трубчатого теплообменника по принципу "газ-газ", а последняя реакционная зона изготовлена в виде полой трубы для максимального использования тепла, выделяющегося в ходе реакции, на теплообменнике типа "газ-жидкость", расположенном непосредственно на выходе реакционной смеси из реактора.The number of reaction zones of the reactor depends on the content of impurities of C 2 -C 4 hydrocarbons in the feed gas and the dimensions of the construction area. The reactor design provides for up to three oxidizer entry points, which allows the oxidation process to be carried out under conditions optimal for the predominance of a particular compound in the reaction products. The reaction zones of the reactor are made in the form of a tubular heat exchanger according to the gas-gas principle, and the last reaction zone is made in the form of a hollow pipe to maximize the use of heat generated during the reaction on a gas-liquid heat exchanger located directly at the outlet of the reaction mixture from the reactor.

Данная конструкция реактора позволяет использовать углеводородсодержащий газ, обогащенный С24-углеводородами (до 15% масс.), а также неочищенный природный газ. Поддержание заданной температуры процесса осуществляется подачей в межтрубное пространство реакционной зоны реактора исходного углеводородного сырья, которое предварительно, пройдя ряд теплообменников, нагревается до температуры, необходимой для начала реакции. Окислитель подается в смесители реактора холодным, благодаря чему реакционная смесь поступает в реакционную зону с температурой, оптимальной для начала реакции.This reactor design allows the use of a hydrocarbon-containing gas enriched in C 2 -C 4 hydrocarbons (up to 15 wt%), as well as untreated natural gas. Maintaining a predetermined process temperature is carried out by feeding into the annular space of the reaction zone of the reactor a hydrocarbon feedstock, which previously, having passed a series of heat exchangers, is heated to the temperature necessary to start the reaction. The oxidizing agent is supplied to the reactor mixers cold, so that the reaction mixture enters the reaction zone with a temperature optimal for the start of the reaction.

Внутренние стенки реакторного узла могут быть футерованы инертным в данном процессе материалом. Каждая камера реактора снабжена набором термопар для контроля за температурой процесса. Регулирование температуры процесса можно осуществить двумя способами - это варьирование концентрации окислителя либо варьирование потока хладагента в межтрубное пространство реакционных зон.The inner walls of the reactor unit can be lined with an inert material in this process. Each reactor chamber is equipped with a set of thermocouples for monitoring the process temperature. The process temperature can be controlled in two ways: by varying the concentration of the oxidizing agent or by varying the flow of refrigerant into the annulus of the reaction zones.

Конструкция реакторного узла также позволяет использовать газ без дополнительной очистки от примесей других углеводородов, легко варьировать концентрацию окислителя, подаваемого на реакцию в широких пределах, при этом температура процесса контролируется по всей длине реакционной зоны и не превышает пороговых значений, за которыми начинается разрушение целевых продуктов. Кроме того, данная конструкция реактора позволяет сдвинуть процесс окисления в сторону тех или иных продуктов.The design of the reactor assembly also allows the use of gas without additional purification from impurities of other hydrocarbons, it is easy to vary the concentration of the oxidizing agent supplied to the reaction over a wide range, while the process temperature is monitored along the entire length of the reaction zone and does not exceed threshold values beyond which the destruction of the target products begins. In addition, this reactor design allows you to shift the oxidation process in the direction of certain products.

Процесс окисления происходит в изотермическом режиме, позволяя значительно улучшить технико-экономические показатели процесса.The oxidation process takes place in isothermal mode, allowing to significantly improve the technical and economic indicators of the process.

Конструкция реактора и подачи окислителя в несколько точек по длине реакторного узла позволяют увеличить количество подаваемого окислителя, соответственно, конверсию углеводородного сырья и выход продуктов окисления.The design of the reactor and the supply of the oxidizing agent at several points along the length of the reactor unit make it possible to increase the amount of oxidizing agent supplied, respectively, the conversion of hydrocarbon feed and the yield of oxidation products.

Реактор каталитической конверсии метанола (фиг.3) представляет собой аппарат, в котором чередуются реакционные зоны, заполненные цеолитным катализатором, и теплообменные зоны, выполненные в виде теплообменников "газ-газ".The methanol catalytic conversion reactor (Fig. 3) is an apparatus in which reaction zones filled with a zeolite catalyst and heat exchange zones made in the form of gas-gas heat exchangers alternate.

Такая конструкция реактора способствует равномерному распределению тепла реакции и позволяет избежать локальных перегревов, приводящих к ухудшению конечного продукта.This design of the reactor contributes to a uniform distribution of reaction heat and avoids local overheating, leading to deterioration of the final product.

Процесс, например, осуществляется следующим образом.The process, for example, is as follows.

Углеводородсодержащий газ компрессором 19 подается в межтрубное пространство теплообменника типа "газ-газ" 9, где нагревается до 300°С, и далее поступает в межтрубное пространство трубчатой зоны реактора 1, где нагревается до температуры 450°С, и поступает в смеситель трубчатой зоны реактора. Кислородсодержащий газ, предварительно сжатый компрессором 20 до необходимого давления, подается в смесители реакционных зон реактора 1. После перемешивания реакционная смесь поступает в трубчатую реакционную зону реактора, где происходит процесс окисления при постоянной температуре. Далее реакционная смесь с температурой 450°С поступает во вторую смесительную камеру реактора, перемешивается с кислородсодержащим газом и поступает во вторую полую реакционную зону. На выходе из реактора реакционная смесь поступает в трубное пространство теплообменника типа "газ-жидкость" 8, где охлаждается до температуры 450-470°С. Далее реакционная смесь проходит трубное пространство теплообменника типа "газ-газ" 9, охлаждаясь до температуры окружающей среды, и подается в сепаратор 10, где происходит разделение газовой и жидкой фазы. Жидкая фаза насосом 21 подается в ректификационную колонну 11, где отделяется метанол-сырец, а кубовый остаток колонны 21 насосом 22 подается в ректификационную колонну 12 для разделения метанольного раствора формальдегида и С24-спиртов. Метанол-сырец из ректификационной колонны 11 насосом 23 и газовая фаза из сепаратора 10 последовательно проходят трубное пространство теплообменников типа "газ-газ" 13 и 14, где предварительно нагреваются, и поступают в теплообменные зоны реактора каталитической конверсии метанола 15 или 16, где нагреваются до температуры реакции, а затем в реакционную зону реактора 15 или 16, при этом реактор каталитической конверсии метанола 16 или 15, соответственно, работает в режиме регенерации катализатора, осуществляемой кислородсодержащим газом, полученная реакционная смесь из реакторов проходит ряд теплообменников типа "газ-газ" 13 и 14 и попадает в сепаратор 17 для разделения газовой и жидкой фазы продуктов, жидкая фаза подается насосом 24 в ректификационную колонну 18 для разделения водной фракции и фракций синтетического моторного топлива, с отбором в верхней части ректификационной колонны фракции жидких углеводородов, соответствующей автомобильному бензину с октановым числом не менее 92. Часть газовой фазы из сепаратора 10 насосом 25 направляют на вход реактора окисления углеводородсодержащего газа, а другую часть газовой фаза направляют на газотурбинную установку или сдув.The hydrocarbon-containing gas is supplied by the compressor 19 to the annular space of the gas-gas heat exchanger 9, where it is heated to 300 ° C, and then enters the annular space of the tubular zone of the reactor 1, where it is heated to a temperature of 450 ° C, and enters the mixer of the tubular zone of the reactor . Oxygen-containing gas, previously compressed by compressor 20 to the required pressure, is fed into the mixers of the reaction zones of reactor 1. After mixing, the reaction mixture enters the tubular reaction zone of the reactor, where the oxidation process takes place at a constant temperature. Next, the reaction mixture with a temperature of 450 ° C enters the second mixing chamber of the reactor, mixes with oxygen-containing gas and enters the second hollow reaction zone. At the outlet of the reactor, the reaction mixture enters the tube space of the gas-liquid heat exchanger 8, where it is cooled to a temperature of 450-470 ° C. Next, the reaction mixture passes through the tube space of a gas-gas heat exchanger 9, cooling to ambient temperature, and is fed to a separator 10, where the gas and liquid phases are separated. The liquid phase is pumped to a distillation column 11 with a pump 21, where raw methanol is separated off, and the bottoms of the column 21 are pumped to a distillation column 12 by a pump 22 to separate the methanol solution of formaldehyde and C 2 -C 4 alcohols. The crude methanol from the distillation column 11 by the pump 23 and the gas phase from the separator 10 sequentially pass the tube space of gas-gas heat exchangers 13 and 14, where they are preheated, and enter the heat exchange zones of the catalytic conversion of methanol 15 or 16, where they are heated to the reaction temperature, and then into the reaction zone of the reactor 15 or 16, while the catalytic conversion reactor of methanol 16 or 15, respectively, operates in the regeneration mode of the catalyst by oxygen-containing gas, obtained the reaction mixture from the reactors passes through a series of gas-gas heat exchangers 13 and 14 and enters a separator 17 for separating the gas and liquid phases of the products, the liquid phase is pumped 24 to the distillation column 18 to separate the aqueous fraction and the synthetic motor fuel fractions, with selection in the upper part of the distillation column of a fraction of liquid hydrocarbons corresponding to motor gasoline with an octane rating of at least 92. Part of the gas phase from the separator 10 is pumped by pump 25 to the inlet of the hydrocarbon-containing oxidation reactor -gas, and another part of the gaseous phase is fed to a gas turbine installation or blow-off.

В таблице приведены примеры, иллюстрирующие основные показатели предложенного способа.The table shows examples illustrating the main indicators of the proposed method.

Пример №1Example No. 1 Пример №2Example No. 2 Количество реакторов гомогенногоNumber of homogeneous reactors 1one 1one окисления углеводородсодержащегоoxidation of hydrocarbon газа, штgas, pcs Число ступеней окисления в каждомThe number of oxidation steps in each 22 33 реактореreactor Состав природного газа, %The composition of natural gas,% СН4 - 72CH 4 - 72 об.about. СН4 - 98CH 4 - 98 С2Н6 - 14C 2 H 6 - 14 N2 - 1N 2 - 1 С3+ - 12,5C 3+ - 12.5 СО2 - 1СО 2 - 1 N2 - 1N 2 - 1 CO2 - 0,5CO 2 - 0.5 Поток углеводородсодержащего газаHydrocarbon gas flow 70007000 70007000 через реактор окисления, м3through the oxidation reactor, m 3 / h Полный расход кислородсодержащегоTotal oxygen consumption 2666,72666.7 1000010,000 газа (воздуха), м3gas (air), m 3 / h Концентрация кислорода на входе вOxygen concentration at the inlet 4four 1010 смесительные зоны реакторов первойmixing zones of the first reactors стадии гомогенного парциальногоstage homogeneous partial окисления углеводородов, % об.hydrocarbon oxidation,% vol. Давление в реакторах, МПаPressure in reactors, MPa 88 4,04.0 Количество реакторов каталитическойThe number of catalytic reactors 22 22 конверсии метанола, штmethanol conversion Температура смеси на входе в реакторThe temperature of the mixture at the inlet to the reactor 380380 380380 каталитической конверсии метанола,catalytic conversion of methanol, °С° C Температура смеси на входе в реакторThe temperature of the mixture at the inlet to the reactor 450450 400400 гомогенного окисления, °Сhomogeneous oxidation, ° C Выход метанола, кг/чThe yield of methanol, kg / h 500500 535,5535.5 Полный выход органическихFull yield organic 605605 1309,51309.5 продуктов после стадии гомогенногоproducts after the homogeneous stage окисления, кг/чoxidation, kg / h Выход формальдегида, кг/чThe yield of formaldehyde, kg / h 7575 491,2491.2 Выход С24-спиртов, кг/чThe output of C 2 -C 4 alcohols, kg / h -- 192,2192.2 Выход фракции моторного топлива,The output of the fraction of motor fuel, 29242924 31323132 кг/чkg / h Выход бензина, о.ч. не менее 92, кг/чGasoline yield, r.h. not less than 92 kg / h 23402340 25062506

Claims (5)

1. Способ получения метанольного раствора формальдегида, С24-спиртов и синтетического моторного топлива, включающий последовательную подачу углевод ородсодержащего газа в теплообменник типа "газ-газ" и межтрубное пространство, по меньшей мере, одной трубчатой реакционной зоны реактора окисления углеводородсодержащего газа, где происходит нагрев потока углеводородного газа до температуры начала реакции, подачу подогретого газа на вход смесителя трубчатой реакционной зоны реактора окисления углеводородсодержащего газа, в которую также подается сжатый кислородсодержащий газ, газофазное окисление в реакционной зоне реактора, с выводом полученной реакционной смеси из реактора в ряд теплообменников типа "газ-жидкость" и "газ-газ", где происходит охлаждение до температуры окружающей среды, при этом теплообменник типа "газ-газ" работает в режиме охлаждения при подаче реакционной смеси из реактора окисления и в режиме нагрева при подаче исходного углеводородсодержащего газа, с последующей подачей в сепаратор, откуда жидкая фаза подается в систему колонн ректификации для отделения полученных метанольного раствора формальдегида, С24 спиртов и метанола, при этом последний вместе с отходящими из сепаратора газами последовательно проходит ряд теплообменников типа "газ-газ", где предварительно нагревается, а затем подается последовательно в теплообменные зоны реакторов каталитической конверсии метанола, где нагревается до температуры реакции, и в реакционную зону, заполненную цеолитным катализатором, где происходит каталитическая конверсия, с выводом полученной реакционной смеси из реакторов через ряд теплообменников типа "газ-газ" в сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы продуктов, с подачей полученной жидкой фазы в ректификационную колонну для разделения водной фракции и фракций синтетического моторного топлива, с отбором из верхней части колонны фракций жидких углеводородов, соответствующих автомобильному бензину, и направлением части газовой фазы из сепаратора на вход реактора окисления углеводородсодержащего газа, при этом окисление углеводородсодержащего газа проводят в интервале температур 250-450°С, давления 2-10 МПа, при времени пребывания реакционной смеси в реакторе 2-6 с и концентрации окислителя 2-15 мас.%, в реакторе окисления, содержащем смесители, по меньшей мере, одну трубчатую реакционную зону и одну полую реакционную зону в конце реактора, при поддержании необходимой температуры постоянной по всей длине трубчатой реакционной зоны реактора и при подаче кислородсодержащего газа в смеситель каждой трубчатой реакционной зоны и полой реакционной зоны, а каталитическую конверсию осуществляют при 350-450°С и давлении 3-8 МПа, по крайней мере, в двух реакторах, с чередующимися теплообменными зонами, выполненными в виде теплообменников "газ-газ", и реакционными зонами, заполненными катализатором, с работой реакторов в переменном режиме "реакция-регенерация", обеспечивающим регенерацию катализатора кислородсодержащим газом.1. A method of obtaining a methanol solution of formaldehyde, C 2 -C 4 alcohols and synthetic motor fuel, comprising sequentially supplying a hydrocarbon containing gas to a gas-gas heat exchanger and the annular space of at least one tubular reaction zone of a hydrocarbon-containing gas oxidation reactor where the hydrocarbon gas stream is heated to the temperature at which the reaction begins, the heated gas is supplied to the inlet of the mixer of the tubular reaction zone of the hydrocarbon-containing gas oxidation reactor, into which Compressed oxygen-containing gas and gas-phase oxidation in the reaction zone of the reactor are also supplied, with the resulting reaction mixture being withdrawn from the reactor to a series of gas-liquid and gas-gas heat exchangers, where cooling to ambient temperature takes place, while the gas-type heat exchanger -gas "operates in cooling mode when the reaction mixture is supplied from the oxidation reactor and in heating mode when the initial hydrocarbon-containing gas is supplied, followed by a separator, from where the liquid phase is fed to the rectification column system for separating the obtained methanolic solution of formaldehyde, a C 2 -C 4 alcohols, and methanol, the latter together with the exhaust gases from the separator successively passes through a series of heat exchangers such as "gas-gas", which is preheated and then supplied sequentially to the heat exchange zone catalytic methanol conversion reactors , where it is heated to the reaction temperature, and into the reaction zone filled with a zeolite catalyst, where the catalytic conversion takes place, with the withdrawal of the resulting reaction mixture from the reactors through several d gas-gas heat exchangers in a separator for separating the gas and liquid phases of products, with the resulting liquid phase being fed into a distillation column to separate the aqueous fraction and the synthetic motor fuel fractions, with the selection of liquid hydrocarbon fractions corresponding to motor gasoline from the top of the column, and the direction of the gas phase from the separator to the inlet of the hydrocarbon-containing gas oxidation reactor, while the hydrocarbon-containing gas is oxidized in a temperature range of 250-450 ° C, a pressure of 2-10 MPa, when the residence time of the reaction mixture in the reactor is 2-6 s and the concentration of the oxidizing agent is 2-15 wt.%, in the oxidation reactor containing mixers, at least one tubular reaction zone and one hollow reaction zone at the end of the reactor, while maintaining the required temperature constant along the entire length of the tubular reaction zone of the reactor and when oxygen-containing gas is supplied to the mixer of each tubular reaction zone and the hollow reaction zone, and the catalytic conversion is carried out at 350-450 ° C and a pressure of 3-8 MPa in at least two reactors nuts, with alternating heat exchange zones made in the form of gas-gas heat exchangers, and reaction zones filled with a catalyst, with reactors operating in a variable reaction-regeneration mode, which provides regeneration of the catalyst with an oxygen-containing gas. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют углеводородсодержащий газ с содержанием С24-углеводородов до 15 мас.%.2. The method according to claim 1, characterized in that they use a hydrocarbon-containing gas with a content of C 2 -C 4 hydrocarbons up to 15 wt.%. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеводородсодержащего газа используют неочищенный природный газ.3. The method according to claim 1, characterized in that crude hydrocarbon gas is used as the hydrocarbon-containing gas. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что часть газовой фазы из сепаратора разделения газовой и жидкой фазы продуктов каталитической конверсии направляют на газотурбинную установку.4. The method according to claim 1, characterized in that part of the gas phase from the separator for separating the gas and liquid phases of the products of catalytic conversion is sent to a gas turbine installation. 5. Установка для получения метанольного раствора формальдегида, С24-спиртов и синтетического моторного топлива по п.1, содержит реактор окисления углеводородсодержащего газа, содержащий смесители и реакционные зоны, которые представляют собой, по меньшей мере, одну трубчатую реакционную зону, выполненную по принципу теплообменника типа "газ-газ", и одну полую реакционную зон, расположенную в конце реактора, теплообменник типа "газ-газ", для нагрева исходного углеводородсодержащего газа и охлаждения полученной после окисления реакционной смеси, теплообменник типа "газ-жидкость", для охлаждения полученной после окисления реакционной смеси, сепаратор, для отделения жидкости от газа, ряд ректификационных колонн для отделения полученных метанольного раствора формальдегида, С24 спиртов и метанола, ряд теплообменников типа "газ-газ" для нагрева выделенного метанола и с отходящих из сепаратора газов, по крайней мере, два реактора каталитической конверсии метанола с чередующимися теплообменными зонами, выполненными в виде теплообменников типа "газ-газ", и реакционными зонами, заполненными цеолитным катализатором (режим «реакция-регенерация»), сепаратор для разделения газовой и жидкой фазы продуктов каталитической конверсии, ректификационную колонну для разделения водной фракции и фракций синтетического моторного топлива.5. Installation for producing a methanol solution of formaldehyde, C 2 -C 4 alcohols and synthetic motor fuel according to claim 1, contains a hydrocarbon-containing gas oxidation reactor containing mixers and reaction zones, which are at least one tubular reaction zone, made according to the principle of a gas-gas heat exchanger, and one hollow reaction zone located at the end of the reactor, a gas-gas heat exchanger for heating the initial hydrocarbon-containing gas and cooling the reaction obtained after oxidation oh mixture exchanger type "gas-liquid", for cooling the reaction mixture after oxidation, a separator for separating liquid from the gas, a series of distillation columns to separate the obtained methanolic solution of formaldehyde, a C 2 -C 4 alcohols, methanol, a number of heat exchangers such as " gas-gas "for heating the extracted methanol and from the exhaust gas from the separator, at least two catalytic methanol conversion reactors with alternating heat-exchange zones made in the form of gas-gas heat exchangers, and reaction zones filled with zeolite catalyst (reaction-regeneration mode), a separator for separating the gas and liquid phases of catalytic conversion products, a distillation column for separating the aqueous fraction and the synthetic motor fuel fractions.
RU2006114572/04A 2006-04-28 2006-04-28 Method for production of methanol solution of formaldehyde, c2-c4-alcohols and synthetic diesel fuel and device RU2318795C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006114572/04A RU2318795C1 (en) 2006-04-28 2006-04-28 Method for production of methanol solution of formaldehyde, c2-c4-alcohols and synthetic diesel fuel and device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006114572/04A RU2318795C1 (en) 2006-04-28 2006-04-28 Method for production of methanol solution of formaldehyde, c2-c4-alcohols and synthetic diesel fuel and device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2006114572A RU2006114572A (en) 2007-11-20
RU2318795C1 true RU2318795C1 (en) 2008-03-10

Family

ID=38959041

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006114572/04A RU2318795C1 (en) 2006-04-28 2006-04-28 Method for production of methanol solution of formaldehyde, c2-c4-alcohols and synthetic diesel fuel and device

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2318795C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Арутюнов B.C. и др., Производство топливных спиртовых смесей и моторный топлив из углеводородных газов. Хим. пром., 1993, №11, стр.543-546. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006114572A (en) 2007-11-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7015369B2 (en) Method for producing propylene from methanol
CN103232312B (en) Device and process for preparing isobutylene by dehydrogenating isobutane
JPH0662959B2 (en) Method for converting olefins into gasoline and middle distillates
RU2503651C1 (en) Method for obtaining methanol from hydrocarbon gas of gas and gas-condensate deposits, and plant for its implementation
EA010463B1 (en) Method for catalytically dehydrating propane to form propylene
RU2162460C1 (en) Method of methanol production and plant for production of methanol
US20190248717A1 (en) Oxidative dehydrogenation of alkanes to alkenes, and related system
RU2018125263A (en) Method and apparatus for converting ethylene present in the overhead stream from an FCC unit in order to increase propylene production
RU2252209C1 (en) Method for methanol production (variants)
CN213803649U (en) Device for preparing gasoline by catalytic hydrogenation of carbon dioxide
US7179843B2 (en) Method of and apparatus for producing methanol
RU2200731C1 (en) Methanol production method and installation for implementation of the method
RU2362760C1 (en) Method for preparation of aromatic hydrocarbons, hydrogen, methanol, motor oils and water from unstable gas condensate obtained from gas and oil fields and device thereof
RU2630308C1 (en) Method and installation for producing high-octane synthetic gasoline fraction from hydrocarbon-containing gas
WO2008079046A1 (en) Methanol production method
CN109970506A (en) A method of producing durol
RU2254322C1 (en) Method for preparing methanol from gas in gaseous and gas-condensate deposit
RU2330058C1 (en) Method of processing associated petroleum gases
RU2318795C1 (en) Method for production of methanol solution of formaldehyde, c2-c4-alcohols and synthetic diesel fuel and device
RU2453525C1 (en) Method of producing methanol from natural gas and apparatus for realising said method
RU102537U1 (en) INSTALLATION FOR PRODUCING METHANOL FROM NATURAL GAS
RU2724583C1 (en) Apparatus for separating catalytic aromatisation products of hydrocarbons c3-c4
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
RU2426715C2 (en) Method and apparatus for homogeneous oxidation of methane-containing gas

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080429

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20100910

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130429