Опис хіміко-технологічної схеми виробництва метанолу

Основним апаратом у синтезі метанолу служить реактор - контактний апарат, конструкція якого залежить, головним чином, від способу відведення тепла і принципу здійснення процесу синтезу. У сучасних технологічних схемах використовуються реактори трьох типів:

- Трубчасті реактори, в яких каталізатор розміщений в трубах, через які проходить реакційна маса, охолоджувана водним конденсатом, киплячим в межтрубном просторі;

- Адіабатичні реактори, з декількома шарами каталізатора, в яких з'їм тепла і регулювання температури забезпечується подачею холодного газу між шарами каталізатора;

-Реактори, для синтезу в трифазній системі, в яких тепло відводиться за рахунок циркуляції рідини через котел-утилізатор або за допомогою вбудованих в реактор теплообмінників.

Внаслідок великого обсягу виробництва та дуже великих капітальних витрат у виробництві метанолу зараз використовують всі три типи технологічних процесів. На рис. 1 представлена ​​технологічна схема виробництва метанолу при низькому тиску на цинк-мідь-алюмінієвому каталізаторі з синтез-газу складу: Hg - 67%, СО - 22%, З02 - 9%-об'ємних, отриманого конверсією метану, продуктивністю 400 тис. т на рік .

Очищений від сірчистих сполук синтез-газ стискається

в компресорі 1 до тиску 5-9 МПа, охолоджується в холодильнику 3 і надходить у сепаратор 4 для відділення сконденсировавшейся води. Пройшовши сепаратор, синтез-газ змішується з циркуляційним газом, який підтискається до робочого тиску в компресорі 2. Газова суміш проходить через адсорбер.

Вищі

спирти

Рис. 1. Технологічна схема виробництва метанолу при низькому тиску:

1 - турбокомпресор, 2 - циркуляційний компресор, 3, 7-холодильники, 4 - сепаратор, 5 - адсорбер, 6 - реактор адіабатичного дії, б - теплообмінник, 9 - котел-утилізатор, 10 - сепаратор, 1 1 - дросель, 12 - збірник метанолу-сирцю, 13, 14 - ректифікаційні колони

Циркуляційний газ 5, де очищається від пентакарбоніл заліза, що утворився при взаємодії оксиду вуглецю (II) з матеріалом апаратури, і розділяється на два потоки. Один потік підігрівають у теплообміннику 8 і подають у верхню частину реактора 6, а інший потік вводять в реактор між шарами каталізатора для відводу тепла і регулювання температури процесу. Пройшовши реактор, реакційна суміш при температурі близько 300 ° С також ділиться на два потоки. Один потік надходить у теплообмінник 8, де підігріває вихідний синтез-газ, інший потік проходить через котел-утилізатор 9, виробляє пару високого тиску. Потім, потоки об'єднуються, охолоджуються в холодильнику 7 і надходять в сепаратор високого тиску 10, в якому від циркуляційного газу відокремлюється спиртової конденсат. Циркуляційний газ дотискає в компресорі 2 і повертається на синтез. Конденсат метанолу-сирцю дросселируется в дроселі 11 до тиску близького до атмосферного і через збірка 12 надходить на ректифікацію. У ректифікаційної колоні 13 від метанолу відганяються гази і. диметиловий ефір, які також спалюються. Отриманий товарний метанол з виходом 95% має чистоту 99,95%.

На рис. 2. приведена технологічна схема виробництва метанолу по трифазного методу на мідь-цинковій каталізаторі з синтез-газу, отриманого газифікацією кам'яного вугілля, продуктивністю 650 тис. т на рік.

Очищений від сполук сірки синтез-газ стискається в компресорі 1 до тиску 3-10 МПа, підігрівається в теплообміннику 5 продуктами синтезу до 200 - 280 ° С, змішується з циркуляційним газом і надходить у нижню частину реактора 4. ' Новоутворена в реакторі парогазова суміш, яка містить до 15% метанолу, виходить з верхньої частини реактора, охолоджується послідовно в теплообмінниках 5 і б і через холодильник-конденсатор 7 надходить у сепаратор 8, в якому від рідини відокремлюється циркуляційний газ. Рідка фаза розділяється в сепараторі на два шари: вуглеводневий і метанольний. Рідкі вуглеводні перекачуються насосом 9 в реакції

Циркуляційний газ

Рис. 2. Технологічна схема виробництва метанолу в трифазній системі:

1 - компресор, 2 - циркуляційний компресор, 3,9 - насоси, 4 • реактор киплячого шару, 5,6 - теплообмінники, 7 - холодильник-конденсатор, 8 - сепаратор, 10 - котел-утилізатор.

тор, з'єднуючись з потоком вуглеводнів, що проходять через котел-утилізатор 10. Таким чином рідка вуглеводнева фаза циркулює через реактор знизу вгору, підтримуючи режим киплячого шару тонкодисперсного каталізатора в ньому, і водночас забезпечуючи відвід реакційного тепла. Метанол-сирець з сепаратора 8 надходить на ректифікацію або використовується безпосередньо як паливо або добавка до палива.

Розроблений в 70-х роках трифазний синтез метанолу використовується в основному, для виробництва енергетичного продукту. В якості рідкої фази в ньому застосовуються стабільні в умовах синтезу і не змішуються з метанолом вуглеводневі фракції нафти, мінеральні масла, поліалкілбензоли. До зазначених вище переваг трифазного синтезу метанолу слід додати простоту конструкції реактора, можливість заміни каталізатора в ході процесу, більш ефективне використання теплового ефекту реакції. Внаслідок цього встановлення трифазного синтезу більш економічні в порівнянні з традиційними двофазними як високого так і низького тиску. У табл. 1 наведені показники роботи установок трьох-і двофазного процесу однакової продуктивності 1800 т / добу.

Таблиця 1. Показники роботи установок синтезу метанолу

При підготовці даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.studentu.ru