Результат интеллектуальной деятельности: УСТАНОВКА СИНТЕЗА МЕТАНОЛА

Изобретение относится к установкам для получения метанола из синтез-газа и может быть использовано в химической и газовой промышленности.

Известно улавливание СО₂ в процессе синтеза метанола [RU 2538598, опубл. 10.01.2015 г., МПК С07С 31/04, С07С 29/151, B01J 19/24], которое осуществляют на установке синтеза метанола, включающей блок получения синтез-газа в составе устройства для конверсии, охладителя и компрессора синтез-газа, компрессора углекислого газа, а также блок синтеза метанола, включающий контур синтеза метанола, секцию выделения водорода из отходящего газа и сепаратор сырого метанола.

Основным недостатком известной установки являются высокие энергозатраты из-за наличия компрессора для рециркуляции углекислого газа, получаемого в сепараторе при низком давлении.

Наиболее близок по технической сущности к заявляемому изобретению способ получения метанола (варианты) [RU 2252209, опубл. 20.05.2005 г., МПК С07С 31/04, С07С 29/151, С01В 3/38], осуществляемый на установке, которая включает блок получения синтез-газа и блок синтеза метанола, включающей расположенные на линии подачи синтез-газа один или два узла синтеза метанола, каждый из которых содержит устройство для охлаждения, сепарации, рекуперационного нагрева синтез-газа и охлаждаемый каталитический реактор, а также устройство для охлаждения и сепарации отходящего газа, оснащенное линией подачи отходящего газа на сжигание.

Основным недостатком данной установки является низкий выход метанола из-за потерь углекислого газа - одного из реагентов синтеза метанола - с выводимыми с установки водным конденсатом, сырым метанолом и отходящим газом.

Задача изобретения - повышение выхода метанола.

Техническим результатом является повышение выхода метанола за счет предотвращения потерь углекислого газа путем оснащения установки дефлегматорами в качестве устройств для охлаждения, сепарации и рекуперационного нагрева и устройства охлаждения и сепарации отходящего газа, а также размещения на линии вывода отходящего газа абсорбера для поглощения углекислого газа циркулирующим сырым метанолом.

Указанный технический результат достигается тем, что в известной установке, включающей расположенные на линии подачи синтез-газа узлы синтеза метанола, состоящие каждый из устройства для охлаждения, сепарации, рекуперационного нагрева синтез-газа и охлаждаемого каталитического реактора, а также устройство для охлаждения и сепарации отходящего газа, оснащенное линией подачи отходящего газа, особенностью является то, что в качестве устройств для охлаждения, сепарации и рекуперационного нагрева установлены дефлегматоры, оснащенные по меньшей мере двумя тепломассообменными секциями, в качестве устройства для охлаждения и сепарации отходящего газа установлен дефлегматор, оснащенный по меньшей мере одной тепломассообменной секцией, а на линии подачи отходящего газа установлен абсорбер, оснащенный линией вывода отходящего газа и линией ввода циркулирующего сырого метанола в качестве абсорбента, на которой установлены рекуперационный теплообменник и холодильник, а также линией вывода сырого метанола, насыщенного углекислым газом, в среднюю часть дефлегматора, установленного после первого реактора, на которой установлен рекуперационный теплообменник.

В качестве дефлегматоров могут быть использованы, например, вертикальные аппараты трубчатого типа, в межтрубное пространстве тепломассообменных секций которых подают хладоагент, а в трубном пространстве осуществляют охлаждение синтез-газа в условиях дефлегмации, аналогичные, например, аппарату согласно [RU 2532057, опубл. 27.10.2014 г., МПК F25D 1/00, B01D 53/14, C10G 5/06].

Установка дефлегматоров в качестве устройств для охлаждения, сепарации и рекуперационного нагрева, а также в качестве устройства для охлаждения и сепарации отходящего газа обеспечивает получение водного конденсата и сырого метанола, практически не содержащих растворенного углекислого газа, что предотвращает потери последнего и повышает выход метанола. Удаление растворенного углекислого газа происходит за счет отдувки горячим синтез-газом, поступающим в низ дефлегматоров противотоком к флегме водного конденсата или сырого метанола, углекислый газ при этом концентрируется в синтез-газе, направляемом в реактор синтеза, и в отходящем газе.

Установка абсорбера на линии подачи отходящего газа для поглощения из него углекислого газа циркулирующим сырым метанолом позволяет предотвратить потери углекислого газа с отходящим газом и направить сырой метанол, насыщенный углекислым газом, в дефлегматор, установленный после первого реактора, где отдуть углекислый газ синтез-газом и направить его на синтез метанола, за счет чего повысить выход последнего.

Предлагаемая установка включает два (условно) охлаждаемых каталитических реактора 1 и 2 с дефлегматорами 3 и 4 на входе, дефлегматор отходящего газа 5, абсорбер 6, рекуперационный теплообменник 7 и холодильник 8, оснащенные линиями подачи синтез-газа 9, вывода водного конденсата 10, балансового сырого метанола 11 и отходящего газа 12, а также технологическими линиями 13-21.

При работе установки синтез-газ по линии 9 подают в нижнюю часть дефлегматора 3, с низа которого по линии 10 выводят водный конденсат, практически не содержащий растворенного углекислого газа, а с верха, по линии 13 - охлажденный осушенный синтез-газ, который нагревают в нижней тепломассообменной секции дефлегматора 3 и направляют в реактор 1. Полученный катализат, содержащий пары метанола, по линии 14 подают в нижнюю часть дефлегматора 4, в среднюю часть которого по линии 15 подают сырой метанол, насыщенный углекислым газом, предварительно нагретый в рекуперационном теплообменнике 7. С низа дефлегматора 4 по линии 16 выводят сырой метанол, практически не содержащий растворенного углекислого газа, а с верха, по линии 17 - непрореагировавший синтез-газ, который нагревают в нижней тепломассообменной секции дефлегматора 4 и направляют в реактор 2. Полученный катализат, содержащий пары метанола, по линии 18 подают в дефлегматор 5, из которого сырой метанол, практически не содержащий растворенного углекислого газа, по линии 19 подают в линию 15, которую затем разделяют на линии вывода балансового метанола 11 и подачи циркулирующего метанола 20. Отходящий газ по линии 21 подают в абсорбер 6, где очищают от углекислого газа абсорбцией циркулирующим сырым метанолом, подаваемым по линии 20 после охлаждения в рекуперационном теплообменнике 7 и холодильнике 8. Очищенный отходящий газ выводят по линии 12.

Таким образом, предлагаемая установка позволяет повысить выход метанола и может быть использована в промышленности.