Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА

Изобретение относится к способу получения метанола из водорода и монооксида углерода и может быть использовано в химической промышленности.

Известен способ производства метанола, в котором смешивают синтез-газ с циркуляционным газом, полученную газовую смесь нагревают в рекуперативном теплообменнике, пропускают через дополнительно установленный предварительный адиабатический реактор для частичного синтеза метанола с повышением температуры, полученную реакционную смесь охлаждают в утилизационном теплообменнике до температуры начала реакции в первом слое основного реактора синтеза метанола, прореагировавший газ охлаждают, выделяют сконденсированный метанол-сырец и ведут разделение несконденсированного газового потока на возвратный и продувочный, возвратный поток сжимают в циркуляционном компрессоре и подают на смешение с синтез-газом, продувочный газ выводят из системы, см. Патент RU №2289566, МПК С07С 29/151 (2006.01), С07С 31/04 (2006.01), B07J 8/06 (2006.01), 2005.

Описанный способ требует больших материальных затрат из-за наличия двух дорогостоящих реакторов: адиабатического и основного, и двух теплообменников: рекуперативного и утилизационного, также недостатком является вывод из системы продувочного газа.

Известен также способ производства метанола, включающий смешение основного потока синтез-газа с циркуляционным газом, деление полученной смеси на два потока, нагревание одного из потоков до начальной температуры синтеза. Нагретый поток подают на вход первого слоя катализатора, а холодный поток разделяют на потоки и направляют в реактор в виде холодных байпасов между слоями катализатора. Далее прореагировавший газ охлаждают, выделяют сконденсированный метанол-сырец, а несконденсированный газовый поток разделяют на продувочный газ, который выводится из системы, и поток газа, который сжимают в компрессоре и направляют на циркуляцию. В существующие байпасы двух последних слоев катализатора дополнительно вводят поток синтез-газа, см. Патент RU №2291851, МПК С07С 31/04 (2006.01), С07С 29/151 (2006.01), 2005.

Недостатками данного способа является сложность технологического процесса за счет наличия большого количества операций по разделению потоков, а также выделение из системы продувочного газа.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения метанола путем контактирования питающего потока, обогащенного водородом и монооксидом углерода, с катализатором с получением технологического потока с последующим его охлаждением, конденсацией, сепарацией на газовую и жидкую фазу с сырым метанолом, в котором технологический поток, содержащий побочные продукты и полученный в результате контактирования питающего потока с катализатором, являющимся активным в реакции превращения водорода и монооксида углерода в метанол, охлаждают в холодильнике до температуры между 20 и 200°С, затем ведут его контактирование с катализатором гидрогенизации на основе благородного металла или содержащего 10-95 мас.% меди, являющимся активным в реакции гидрогенизации таких побочных продуктов как альдегиды и кетоны, а после контактирования технологический поток охлаждают водным охладителем или во втором холодильнике, ведут его конденсацию и сепарацию с последующим разделением на газовую фазу и жидкую фазу с сырым метанолом, см. Патент RU №2345056, МПК С07С 31/04 (2006.01), С07С 29/151 (2006.01), С07С 27/06 (2006.01), С07С 29/145 (2006.01), 2003.

Недостатками данного способа являются сложность технологического процесса за счет использования дополнительного катализатора гидрогенизации, возможно, с использованием благородных металлов, который может катализировать дополнительные реакции образования метана, и высокая стоимость за счет наличия двух холодильников, к тому же после отделения метанола газовую фазу, возможно, выводят в атмосферу.

Задачей изобретения является создание безотходного способа получения метанола при использовании одного легкодоступного катализатора.

Техническая задача решается способом получения метанола путем контактирования питающего потока, обогащенного водородом и монооксидом углерода, в реакторе с катализатором синтеза метанола с получением технологического потока, с последующим его охлаждением, конденсацией и сепарацией на газовую фазу и жидкую фазу с сырым метанолом, в котором в качестве питающего потока используют очищенный газ, полученный прямоточной газификацией отходов деревообработки, а обогащение питающего потока водородом осуществляют за счет регулируемого электролиза оборотной воды, перед контактированием питающего потока с катализатором, содержащим в мас.%: оксид меди 62, оксид цинка 31, оксид алюминия 7, осуществляют его компримирование до давления 4,5-5 МПа и разделение на два потока, при этом один поток направляют в реактор на катализатор для контактирования через теплообменник, который одновременно охлаждает технологический поток, а другой поток направляют на катализатор для контактирования и поддержания температуры реакции 250-270°С, после окончательного охлаждения технологического потока в кубовом остатке дистиллятора ведут его сепарацию дросселированием на газовую и жидкую фазы, газовую фазу после сепарации делят на два потока, при этом один поток направляют на окисление в прямоточный газификатор, а второй поток смешивают с питающим потоком перед компримированием.

Решение технологической задачи позволит получать метанол в процессе безотходного производства при использовании одного легкодоступного катализатора.

Способ осуществляют следующим образом, см. Фиг.1: питающий поток, полученный прямоточной газификацией отходов деревообработки в газогенераторе 1, очищенный от золы и частиц углерода сначала в циклоне 2, а затем в скруббере 3 и обогащенный водородом за счет регулируемого электролиза оборотной воды из сборника 17 и монооксидом углерода в смесителе 4, с помощью газодувки 5 накапливают в газгольдере 6, на выходе из которого компримируют до давления 4,5-5 МПа (см. поз. 7 - компрессор), и разделяют на два потока: при этом один поток направляют в реактор 11 для контактирования на катализатор 10, содержащий в мас.%: оксид меди 62, оксид цинка 31, оксид алюминия 7, через теплообменник, который одновременно охлаждает технологический поток, а другой поток направляют на катализатор 10 для контактирования и поддержания температуры реакции 250-270°С. Перегрев реактора контролируют датчиком температуры 9, а подачу одного из потоков фиксируют регулятором 8. После окончательного охлаждения технологического потока в кубовом остатке дистиллятора 14 ведут его сепарацию на газовую фазу и жидкую фазу с сырым метанолом с помощью дросселирующего устройства 16.

После сепарации газовую фазу делят на два потока: при этом один поток поступает на окисление в прямоточный газификатор 1, а второй поток смешивают с питающим потоком перед компримированием.

Жидкую фазу с сырым метанолом из сепаратора 15 подают в дистиллятор 14, где разделяют на метанол и воду. Пары, поднимающиеся в верхнюю часть колонны, охлаждаются и конденсируются, попадая обратно на верхнюю тарелку колонны в качестве орошения. Таким образом, в верхней части колонны 14 противотоком движутся пары (снизу вверх) и стекает жидкость (сверху вниз). Продукт, отводимый с верха колонны, направляют в конденсатор 12, откуда жидкий метанол поступает в сборник метанола 13, а образовавшиеся пары подают обратно в колонну 14.

Воду из кубового остатка колонны 14 направляют в сборник оборотной воды 17, откуда насосом 18 подают в электролизер 20, где происходит разделение на водород и кислород. Кислород подают в смеситель 23 для подачи в газогенератор 1, а водород - в смеситель 4 к питающему потоку. Соотношение водорода и легких углеводородов в питающем потоке контролируют с помощью газоанализатора 21, данные которого взаимосвязаны с регулятором производительности электролизера 19. Подачу легких углеводородов фиксируют регулятором 24.

Для осуществления процесса прямоточной газификации в качестве газифицирующего агента используют воздух, обогащенный кислородом, подаваемый газодувкой через сепаратор воздуха (обогатитель воздуха кислородом) 22.

Зола из газогенератора 1 и циклона 2 поступает в золосборник.

Процесс прямоточной газификации отходов деревообработки и дальнейшая очистка синтез-газа от значительной доли фракций побочных продуктов, таких как вода, легкие углеводороды и высшие спирты, существенно упрощает дистилляцию исходящего потока для получения химически чистого метанола.

Таким образом, заявляемый объект позволяет получать метанол в процессе безотходного производства при использовании одного легкодоступного катализатора с использованием собственной энергии, при этом побочные продукты вновь возвращаются в технологический процесс.