Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА

Изобретение относится к установкам для получения метанола из углеводородного сырья и может быть использовано в химической и газовой промышленности.

Известно улавливание CO₂ в процессе синтеза метанола [RU 2538598, МПК С07С 31/04, С07С 29/151, B01J 19/24, опубл. 10.01.2015], которое осуществляют на установке, включающей блок получения синтез-газа из углеводородного сырья в составе устройства для конверсии, охладителя и компрессоров синтез-газа и углекислого газа, и блок синтеза метанола, состоящий из контура синтеза метанола, а также секции выделения водорода из отходящего газа и сепаратора сырого метанола, оснащенного линией подачи углекислого газа (газа сепарации) в компрессор.

Основным недостатком известной установки является высокие энергозатраты из-за наличия компрессора для рециркуляции углекислого газа, получаемого в сепараторе при низком давлении, и экспорта значительного количества пара.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения метанола (варианты) [RU 2252209, МПК С07С 31/04, С07С 29/151, С01В 3/38, опубл. 20.05.2005], осуществляемый на установке, которая состоит из блока конверсии углеводородного сырья, включающего высокотемпературный конвертор и узел водоподготовки, и блока синтеза метанола, состоящего по меньшей мере из одного узла синтеза метанола, который содержит устройство для охлаждения, сепарации и рекуперационного нагрева синтез-газа и охлаждаемый водой конвертор синтез-газа, оснащенный линией вывода пара с расположенным на ней сепаратором, оборудованным линией вывода избыточного пара, а также устройство для охлаждения и сепарации отходящего газа (устройство для выделения метанола), оснащенное линиями подачи отходящего газа на сжигание и вывода метанола с установки.

Недостатком данной установки является высокий расход топлива из-за оснащения установки линией вывода избыточного пара и расходования для его получения части топлива, а также из-за включения в состав установки высокотемпературного конвертора углеводородного сырья, требующего повышенных затрат топлива для нагрева сырья.

Задача изобретения - снижение расхода топлива.

Техническим результатом является снижение расхода топлива за счет установки низкотемпературного конвертора углеводородного сырья и охлаждение устройства для выделения метанола и узла синтеза метанола смесью воды и сырья.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей блок конверсии углеводородного сырья, состоящий из конвертора и узла водоподготовки, и блок синтеза метанола, состоящий по меньшей мере из одного узла синтеза метанола, который содержит устройство для охлаждения, сепарации, рекуперационного нагрева синтез-газа и охлаждаемый конвертор синтез-газа, также включающий устройство для выделения метанола, оснащенное линиями подачи отходящего газа на сжигание и вывода метанола с установки, особенностью является то, что в качестве конвертора установлен низкотемпературный конвертор углеводородного сырья, в качестве конвертора синтез-газа установлен каталитический реактор, оснащенный линией ввода/вывода смеси сырья и воды, предварительно нагретой в устройстве для выделения метанола в качестве хладагента, на которой после блока синтеза метанола установлено устройство для рекуперационного нагрева и сепарации, оснащенное линией подачи продувочной воды в узел водоподготовки и линией ввода/вывода синтез-газа, на которой перед блоком синтеза метанола установлено устройство для выделения метана, оснащенное линиями подачи водного конденсата в узел водоподготовки и линией вывода метана, связанной с линией подачи отходящего газа.

На линии подачи отходящего газа может быть установлено устройство для выделения окислов углерода, например, абсорбционного типа, соединенное с линией подачи синтез-газа в блок синтеза метанола, что позволяет увеличить выход метанола за счет рецикла окислов углерода.

В качестве низкотемпературного конвертора углеводородного сырья и конвертора синтез-газа могут быть использованы, например, известные изотермические каталитические реакторы, а в качестве устройства для рекуперационного нагрева и сепарации может быть использован двухсекционный противоточный испаритель с полуглухой тарелкой, установленной между секциями. Устройство для выделения метана может быть выполнено в виде установки масляной абсорбции, также известной из уровня техники.

Установка низкотемпературного конвертора углеводородного сырья позволяет уменьшить расход топлива на нагрев сырьевой смеси. Установка в качестве конвертора синтез-газа каталитического реактора, охлаждаемого смесью сырья и воды, предварительно нагретой в устройстве для выделения метанола, позволяет полностью утилизировать тепло, выделяющееся при синтезе метанола и его сепарации и за счет этого также уменьшить расход топлива. Установка устройства для выделения метана обеспечивает повышение парциального давления окислов углерода в сырьевой смеси, что позволяет повысить выход метанола и снизить удельный расход топлива.

Предлагаемая установка состоит из блока конверсии углеводородного сырья, включающего низкотемпературный каталитический конвертор с горелкой 1 и узел водоподготовки 2, и блока синтеза метанола, включающего устройство для рекуперационного нагрева и сепарации сырьевой смеси 3, устройство для выделения метана 4, по меньшей мере один узел синтеза метанола 5 и устройство для выделения метанола 6.

При работе установки углеводородное сырье, подаваемое по линии 7, смешивают с подготовленной водой, подаваемой по линии 8 из блока 2, в который по линии 9 подают балансовую воду, по линии 10 - продувочную воду из устройства 3, а по линии 11 - водный конденсат из устройства 4. Полученную сырьевую смесь направляют в качестве хладагента в устройство 6, затем по линии 12 - в узел синтеза метанола 5 и далее по линии 13, через устройство 3 - в конвертор 1, где углеводороды С₂₊ конвертируются в метан, окислы углерода и водород при температуре, обеспечивающей требуемое соотношение водород : окислы углерода (синтез-газ). Полученный синтез-газ по линии 14 подают в устройство 3, где охлаждают сырьевой смесью, затем в устройство 4, где доохлаждают, сепарируют водный конденсат, выводимый по линии 11, и, например, абсорбционным методом выделяют метан, часть которого по линии 15 выводят с установки, а часть направляют в качестве компонента топлива в линию 16. Из полученного очищенного и осушенного синтез-газа в узле 5 синтезируют метанол, который выделяют в устройстве 6 и выводят с установки по линии 17, а отходящий газ в качестве топлива по линии 16 подают в горелку конвертора 1, в которую по линии 18 также подают воздух. По линии 19 выводят дымовой газ. При необходимости из отходящего газа в устройстве 20, расположенном на линии 16, выделяют, например, абсорбционным методом окислы углерода и направляют в линию 14 (показано пунктиром).

Таким образом, предлагаемая установка позволяет снизить расход топлива и может быть использована в промышленности.