RU2691073C1 - Установка для получения метанола из исходного газа, содержащего метан - Google Patents

Установка для получения метанола из исходного газа, содержащего метан Download PDF

Info

Publication number
RU2691073C1
RU2691073C1 RU2019110900A RU2019110900A RU2691073C1 RU 2691073 C1 RU2691073 C1 RU 2691073C1 RU 2019110900 A RU2019110900 A RU 2019110900A RU 2019110900 A RU2019110900 A RU 2019110900A RU 2691073 C1 RU2691073 C1 RU 2691073C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
water
heat
heating
source gas
Prior art date
Application number
RU2019110900A
Other languages
English (en)
Inventor
Елена Викторовна Афанасьева
Людмила Владимировна Говорова
Татьяна Михайловна Бурова
Лариса Александровна Котова
Галина Ивановна Чемакина
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектный Институт Карбамида И Продуктов Органического Синтеза" (Оао Ниик)
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 Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектный Институт Карбамида И Продуктов Органического Синтеза" (Оао Ниик) filed Critical Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский И Проектный Институт Карбамида И Продуктов Органического Синтеза" (Оао Ниик)
Priority to RU2019110900A priority Critical patent/RU2691073C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2691073C1 publication Critical patent/RU2691073C1/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24Stationary reactors without moving elements inside
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

Изобретение относится к установке для получения метанола из исходного газа, содержащего метан, которая может быть использована непосредственно в зонах добычи и первичной переработки исходного газа. Установка включает связанные между собой системой трубопроводов печь парового риформинга части исходного газа, поступающего на установку, с обогревом печи путем сжигания другой части исходного газа и отводом конвертированного газа и дымовых газов, аппараты для подготовки и деаэрирования воды, предназначенной для риформинга, реактор каталитического синтеза метанола из конвертированного газа, колонну ректификации метанола, теплообменники, использующие тепло конвертированного газа для подогрева воды перед аппаратом деаэрирования, для испарения деаэрированной воды и назревания кубовой жидкости ректификационной колонны, теплообменники, использующие тепло дымовых газов для подогрева деаэрированной воды, перегрева водяного пара перед смешением с исходным газом, подогрева исходного газа перед смешением с водяным паром, подогрева смеси исходного газа с водяным паром перед печью парового риформинга, подогрева конвертированного газа перед реактором каталитического синтеза метанола, конденсаторы и сепараторы для отделения жидкостей от газов. При этом установка дополнительно содержит теплообменник, использующий тепло конвертированного газа для подогрева деаэрированной воды, и теплообменники, использующие тепло дымовых газов для подогрева воды перед аппаратом для подготовки воды, для испарения деаэрированной воды и подогрева указанной другой части исходного газа перед ее сжиганием. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении полноты использования энергетического потенциала потоков конвертированного газа и дымовых газов. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к оборудованию для получения метанола из исходного газа, содержащего метан, в частности, природного, сланцевого или попутного нефтяного газа, и может быть использовано в производстве метанола, в частности, на установках, расположенных непосредственно в зонах добычи и первичной переработки исходного газа.
Известны различные установки для получения метанола из природного газа, включающие аппараты для риформинга природного газа, синтеза метанола из продуктов риформинга, ректификации метанола-сырца (М.М. Караваев и др. Технология синтетического метанола, М.: Химия, 1984, с. 21-33, 106-115, 181-187).
Наиболее близкой к предложенной является установка для получения метанола из природного газа, содержащая связанные между собой системой трубопроводов печь парового риформинга части природного газа, поступающего на установку, с обогревом путем сжигания другой части природного газа и отводом конвертированного газа и дымовых газов, аппараты для подготовки и деаэрирования воды, предназначенной для риформинга, реактор каталитического синтеза метанола из конвертированного газа, колонну ректификации метанола, теплообменники, использующие тепло конвертированного газа для подогрева воды перед аппаратом деаэрирования, испарения деаэрированной воды и нагревания кубовой жидкости ректификационной колонны, теплообменники, использующие тепло дымовых газов для подогрева деаэрированной воды, перегрева водяного пара перед смешением с природным газом, подогрева природного газа перед смешением с водяным паром, подогрева смеси природного газа с водяным паром перед печью парового риформинга, подогрева конвертированного газа перед реактором каталитического синтеза метанола, конденсаторы жидкостей и сепараторы для отделения жидкостей от газов (RU 2453525, С07С 31/04, С07С 29/151, С01В 3/32, B01J 8/00, 2012).
Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в повышении энергетической эффективности установки для получения метанола из исходного газа, содержащего метан.
Для решения этой задачи предложена установка для получения метанола из исходного газа, содержащего метан, включающая связанные между собой системой трубопроводов печь парового риформинга части исходного газа, поступающего на установку, с обогревом печи путем сжигания другой части исходного газа и отводом конвертированного газа и дымовых газов, аппараты для подготовки и деаэрирования воды, предназначенной для риформинга, реактор каталитического синтеза метанола из конвертированного газа, колонну ректификации метанола, теплообменники, использующие тепло конвертированного газа для подогрева воды перед аппаратом деаэрирования, для испарения деаэрированной воды и нагревания кубовой жидкости ректификационной колонны, теплообменники, использующие тепло дымовых газов для подогрева деаэрированной воды, перегрева водяного пара перед смешением с исходным газом, подогрева исходного газа перед смешением с водяным паром, подогрева смеси исходного газа с водяным паром перед печью парового риформинга, подогрева конвертированного газа перед реактором каталитического синтеза метанола, конденсаторы и сепараторы для отделения жидкостей от газов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит теплообменник, использующий тепло конвертированного газа для подогрева деаэрированной воды, и теплообменники, использующие тепло дымовых газов для подогрева воды перед аппаратом для подготовки воды, для испарения деаэрированной воды и подогрева указанной другой части исходного газа перед ее сжиганием.
Технический результат, достигаемый с помощью предложенного изобретения, состоит в том, что введение в состав установки дополнительных теплообменников позволяет более полно использовать энергетический потенциал двух высокотемпературных газовых потоков, продуцируемых в печи риформинга - потока конвертированного газа и потока дымовых газов.
В зависимости от состава исходного газа, в зоне добычи которого расположена установка для получения метанола, предложенное изобретение может содержать дополнительное оборудование. Так, при наличии в исходном газе существенного количества сернистых соединений установка может содержать аппараты для его очистки от них известными методами (Т.А. Семенова и др. Очистка технологических газов, М.: Химия, 1977, с. 287-330), а при повышенном содержании гомологов метана -аппарат предварительного риформинга по известному методу (RU 2394755, С01В 3/38, 2010). В случае, когда из источника исходного газа возможно поступление значительных количеств воды, установка может содержать сепаратор-пробкоуловитель (http://scholz.ru/products/separatory/vhodnoj_separator-probkoulovitel; RU 2534634, B01D 45/12, 47/10, 2014)
Сущность изобретения иллюстрируется прилагаемым чертежом, на котором изображена схема установки, являющейся одним из конкретных воплощений предложенного изобретения - для случая, когда осуществляется и очистка исходного газа от сернистых соединений, и предварительный риформинг, и при этом не исключена возможность поступления воды с исходным газом.
В соответствии с чертежом, установка включает следующие аппараты и машины, связанные между собой системой трубопроводов:
- аппараты 1 для очистки исходного газа от сернистых соединений (сероочистки), реактор 2 предварительного риформинга, трубчатую печь риформинга 3 с блоком 4 теплообменной аппаратуры дымовых газов, реактор 5 синтеза метанола, ректификационную колонну 6,
- теплообменники 7-9, котел-утилизатор 10, теплообменники 11-13, расположенные в блоке 4,
- котел-утилизатор 14, теплообменники 15-18, сепараторы воды 19-22 и компрессоры 23 и 24 на линии конвертированного газа от трубчатой печи 3 к реактору синтеза метанола 5,
- конденсатор метанола 25, сепаратор 26 и сборник метанола 27, насос 28 и теплообменник 29 на линии метанола от реактора 5 синтеза метанола к ректификационной колонне 6,
- конденсатор 30 и сборник 31 метанола из ректификационной колонны 6,
- кипятильник 32 ректификационной колонны 6 и насос 33 кубовой жидкости,
- сепаратор-пробкоуловитель 34 на линии ввода исходного газа в установку,
- аппарат 35 для обессоливания воды, насос 36, аппарат 37 для деаэрации и насос 38 на линии подачи воды в установку,
- сепаратор пара 39,
- сборник 40 воды из сепараторов 19-22 и насос 41 для воды из сборника 40.
Установка работает следующим образом.
Поток 42 исходного газа, поступающего на установку, освобождают от влаги в сепараторе-пробкоуловителе 34 и разделяют на два потока. Поток, предназначенный для сжигания в печи, подогревают дымовыми газами в теплообменнике 12 до 50-100°С и направляют в печь риформинга 3. К потоку исходного газа, используемому в качестве сырья для осуществления риформинга, добавляют газ, содержащий водород (газовые сдувки), из сепаратора метанола 26 и сборника 27, нагревают этот поток дымовыми газами в теплообменнике 9 и направляют в один из попеременно работающих аппаратов 1 каталитической очистки от сернистых соединений, осуществляемой при давлении ~2,8 МПа (здесь и далее указываемая величина давления означает избыточное давление) и температуре 350-400°С.
Поток 43 исходной воды подогревают в теплообменнике 13, обогреваемом дымовыми газами, подвергают обессоливанию в аппарате 35, насосом 36 через теплообменник 16, обогреваемый конвертированным газом, подают в аппарат 37 для деаэрации. Деаэрированную воду, подаваемую насосом 38, последовательно подогревают в теплообменнике 15, обогреваемом конвертированным газом, теплообменнике 11, обогреваемом дымовыми газами, а затем направляют в котлы-утилизаторы 10 и 14, обогреваемые соответственно дымовыми газами и конвертированным газом. Пар из котлов-утилизаторов 10 и 14 поступает в сепаратор 39, а затем в теплообменник 8, обогреваемый дымовыми газами, где перегревается и далее поступает на смешение с исходным газом. Котловую воду из сепаратора 39 возвращают в аппарат 37 для деаэрации.
Исходный газ из аппарата 1 для сероочистки смешивают с частью перегретого пара из теплообменника 8 и подают в реактор предварительного риформинга 2 для проведения первичной паровой конверсии гомологов метана в исходном газе на высокоактивном катализаторе на основе никеля в диапазоне температур 400-450°С. Парогазовую смесь, выходящую из реактора предварительного риформинга 2, смешивают с другой частью перегретого пара из теплообменника 8, подогревают до 500-600°С в теплообменнике 7, обогреваемом дымовыми газами, и направляют в трубы печи риформинга 3, где при температуре 800-900°С и давлении ~2,6 МПа в присутствии катализатора осуществляется конверсия - реакция метана с водяным паром с образованием водорода и монооксида углерода. Печь риформинга 3 обогревается благодаря сжиганию части исходного газа после теплообменника 12 в смеси с воздухом (поток 44)
Конвертированный газ из печи риформинга 3 последовательно охлаждается, проходя котел-утилизатор 14, где продуцируется насыщенный пар, теплообменник 15, где нагревается деаэрированная вода, сепаратор 19, где отделяется сконденсированная вода, кипятильник 32 куба ректификационной колонны 6, сепаратор 20, где также отделяется сконденсированная вода, теплообменник 16, где нагревается обессоленная вода, сепаратор 21, где также отделяется сконденсированная вода, теплообменник 17, охлаждаемый тосолом, и сепаратор 22, где также отделяется сконденсированная вода. Вода, отделенная в сепараторах 19-22, поступает в сборник 40, откуда с помощью насоса 41 возвращается в цикл.
Дымовые газы в блоке 4 печи риформинга 3 последовательно проходят через теплообменник 7, нагревая парогазовую смесь перед печью риформинга 3, теплообменник 8, перегревая насыщенный водяной пар, теплообменник 9, нагревая исходный газ в смеси с газовыми сдувками из сепаратора 26 и сборника 27 перед егр подачей в аппарат 1 для сероочистки, котел-утилизатор 10, испаряя деаэрированную воду, теплообменник 11, нагревая деаэрированную воду, теплообменник 12, нагревая исходный газ перед его сжиганием в печи риформинга 3, теплообменник 13, нагревая исходную воду.
Осушенный конвертированный газ после сепаратора 22 компрессором 23 сжимают до давления ~4,5-4,6 МПа, смешивают с циркуляционным газом из сепаратора 26, и дожимающим циркуляционным компрессором 24 сжимают до ~5,0 МПа и далее подают в реактор 5 синтеза метанола через теплообменник 18, где конвертированный газ подогревается за счет тепла продуктов синтеза метанола в реакторе 5. Синтез метанола в реакторе 5 осуществляется при температуре 200-300°С и давлении ~5,0 МПа в присутствии медьсодержащего катализатора. Регулирование температуры в каталитической зоне осуществляется автоматически, подачей холодного газа по байпасам.
Газообразные продукты из реактора 5 поступают в аппарат воздушного охлаждения 25, где метанол конденсируется, отделяется в сепараторе 26 от неконденсирующегося газа и далее через сборник 27 и, с помощью насоса 28, через подогреватель 29 подается в ректификационную колонну 6.
В ректификационной колонне 6, снабженной кипятильником 32, который обогревается конвертированным газом, пары метанола отделяются от органических примесей с более высокой температурой кипения. Пары метанола конденсируют в аппарате воздушного охлаждения 30 и через сборник 31 отправляют потребителю (поток 45). Кубовую жидкость из колонны 6 насосом 33 возвращают в сборник 40, откуда с помощью насоса 41 возвращают в водооборотный цикл.

Claims (4)

1. Установка для получения метанола из исходного газа, содержащего метан, включающая связанные между собой системой трубопроводов печь парового риформинга части исходного газа, поступающего на установку, с обогревом печи путем сжигания другой части исходного газа и отводом конвертированного газа и дымовых газов, аппараты для подготовки и деаэрирования воды, предназначенной для риформинга, реактор каталитического синтеза метанола из конвертированного газа, колонну ректификации метанола, теплообменники, использующие тепло конвертированного газа для подогрева воды перед аппаратом деаэрирования, для испарения деаэрированной воды и назревания кубовой жидкости ректификационной колонны, теплообменники, использующие тепло дымовых газов для подогрева деаэрированной воды, перегрева водяного пара перед смешением с исходным газом, подогрева исходного газа перед смешением с водяным паром, подогрева смеси исходного газа с водяным паром перед печью парового риформинга, подогрева конвертированного газа перед реактором каталитического синтеза метанола, конденсаторы и сепараторы для отделения жидкостей от газов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит теплообменник, использующий тепло конвертированного газа для подогрева деаэрированной воды, и теплообменники, использующие тепло дымовых газов для подогрева воды перед аппаратом для подготовки воды, для испарения деаэрированной воды и подогрева указанной другой части исходного газа перед ее сжиганием.
2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит аппарат для очистки исходного газа от сернистых соединений перед его смешением с водяным паром.
3. Установка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит аппарат предварительного парового риформинга исходного газа перед печью парового риформинга исходного газа.
4. Установка по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит сепаратор-пробкоуловитель на линии ввода исходного газа, поступающего на установку.
RU2019110900A 2017-04-24 2017-04-24 Установка для получения метанола из исходного газа, содержащего метан RU2691073C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110900A RU2691073C1 (ru) 2017-04-24 2017-04-24 Установка для получения метанола из исходного газа, содержащего метан

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019110900A RU2691073C1 (ru) 2017-04-24 2017-04-24 Установка для получения метанола из исходного газа, содержащего метан

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2691073C1 true RU2691073C1 (ru) 2019-06-10

Family

ID=67037994

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019110900A RU2691073C1 (ru) 2017-04-24 2017-04-24 Установка для получения метанола из исходного газа, содержащего метан

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2691073C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797945C1 (ru) * 2022-07-11 2023-06-13 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ получения метанола из природного газа и установка для его осуществления

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6753352B2 (en) * 2001-07-19 2004-06-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for manufacturing synthesis gas and method for manufacturing methanol
RU2453525C1 (ru) * 2010-11-15 2012-06-20 Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" Способ получения метанола из природного газа и установка для его осуществления
RU2503651C1 (ru) * 2012-09-20 2014-01-10 Марк Юрьевич Богослов Способ получения метанола из углеводородного газа газовых и газоконденсатных месторождений и комплексная установка для его осуществления
US9296671B2 (en) * 2013-04-26 2016-03-29 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6753352B2 (en) * 2001-07-19 2004-06-22 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Method for manufacturing synthesis gas and method for manufacturing methanol
RU2453525C1 (ru) * 2010-11-15 2012-06-20 Открытое акционерное общество "НОВАТЭК" Способ получения метанола из природного газа и установка для его осуществления
RU2503651C1 (ru) * 2012-09-20 2014-01-10 Марк Юрьевич Богослов Способ получения метанола из углеводородного газа газовых и газоконденсатных месторождений и комплексная установка для его осуществления
US9296671B2 (en) * 2013-04-26 2016-03-29 Praxair Technology, Inc. Method and system for producing methanol using an integrated oxygen transport membrane based reforming system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797945C1 (ru) * 2022-07-11 2023-06-13 Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-воздушных сил "Военно-воздушная академия имени профессора Н.Е. Жуковского и Ю.А. Гагарина" (г. Воронеж) Министерства обороны Российской Федерации Способ получения метанола из природного газа и установка для его осуществления

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2551367C1 (ru) Совмещенный способ производства водорода и воды
JP2012525529A (ja) Co2捕捉を備えた発電プラント及び水処理プラント
RU2503651C1 (ru) Способ получения метанола из углеводородного газа газовых и газоконденсатных месторождений и комплексная установка для его осуществления
FI125337B (fi) Menetelmä ja järjestely epäpuhtauksien erottamiseksi nesteistä tai höyryistä
RU2017135146A (ru) Каталитическая модификация пиролитических паров
CN102272039A (zh) 从低温废热中借助热量回收生成工艺气体
US11014812B2 (en) Process and plant for producing hydrogen by means of catalytic steam reformation of a hydrocarbonaceous feed gas
CA2992626C (en) Process and plant for cooling synthesis gas
RU2691073C1 (ru) Установка для получения метанола из исходного газа, содержащего метан
PT2456721E (pt) Processo para a limpeza de um condensado do processo
CN101898930B (zh) 苯加氢生产环己烷的装置及合成工艺
RU2630308C1 (ru) Способ и установка для получения высокооктановой синтетической бензиновой фракции из углеводородсодержащего газа
RU2425796C2 (ru) Генерирование водяного пара в процессах реформинга с водяным паром
RU2453525C1 (ru) Способ получения метанола из природного газа и установка для его осуществления
JP2009214014A (ja) 水蒸気ガス化炉の廃水処理方法及び装置
RU2619101C1 (ru) Установка получения метанола из углеводородного сырья
RU102537U1 (ru) Установка для получения метанола из природного газа
CN107998689A (zh) 脱除中变气酸性凝液中co2和o2的热集成精馏新工艺
US9790154B2 (en) Methanol plant and gasoline synthesis plant
RU2781559C1 (ru) Способ получения водорода методом конверсии свалочного газа
RU2254355C1 (ru) Способ переработки углеводородов (варианты)
RU2797945C1 (ru) Способ получения метанола из природного газа и установка для его осуществления
RU2792583C1 (ru) Способ и установка для синтеза метанола
RU2646960C1 (ru) Установка получения метанола и способ ее работы
RU2720804C2 (ru) Установка получения топливного газа