1.7 Влияние параметров на процесс синтеза метанола.

В процессе синтеза метанола с течением времени активность катализатора снижается. Чтобы обеспечить нормальные условия синтеза метанола и достичь оптимальных технико-экономических показателей производства, корректируются технологические параметры процесса— температура, давление, отношение На: СО, объемная скорость и содержание инертных компонентов в гмовых и требует большой осторожности. Катализаторы восстанавливают в узком интервале температур (110— 115°С), при этом выделяется большое количество тепла. Восстановление можно проводить при атмосферном и повышенном давлениях — важно обеспечить отвод тепла от катализатора. Необходимо заметить, что низкотемпературный катализатор обладает пирофорными свойствами, и при выгрузке из колонн синтеза возможен его сильный разогрев и даже воспламенение. Поэтому до выгрузки катализатор пассивируют, т. е. обрабатывают паром или азотом, содержащим до 5 объемн.%

Доля установок, работающих на низкотемпературных катализаторах, в производстве метанола пока незначительна. Однако перевод производств на природный газ, разработка методов очистки газа от сернистых соединений и простота конструкции аппаратуры синтеза при низком давлении расширяет перспективу использования этих катализаторов в промышленности.

Технологическая схема

Свежий газ с объемными долям компонентов: оксида углерода СО – более 21%, диоксида углерода – 7,6-12,0%, метана СН₄ – 0,4 – 1,7%, азота и аргона – 1,0-1,7%, водорода не менее 64,0% с нагнетания газовых компрессоров собирается в общем коллекторе свежего газа и направляется: часть в корпус 702, другая часть, предварительно пройдя масляноугольные фильтры, поступает в коллектор, из которого распределяется на три агрегата синтеза метанола, а также в коллектор защитного газа ЦЦК.

До точки ввода свежего газа в коллектор нагнетания ЦЦК циркуляционный обедненный газ с температурой нагнетания не более 55⁰С распределяется на три потока:

- длинный байпас, который служит для уменьшения расхода газа по основному ходу в случае разгрузки колонны путем перепуска части циркуляционного газа, минуя колонну синтеза, в линию парогазовой смеси между выходом из трубного пространства теплообменника и входом в холодильник-конденсатор, автоматически поддерживая температуруна входе газа на первую полку колонны синтеза,

- 5-й холодный байпас, который служит для защиты трубопровода на выходе из колонны, крышки и трубной доски теплообменника от водородной коррозии.

- основной поток.

Далее основной поток циркуляционного газа смешивается со свежим газом. Полученный обогощенный циркуляционный газ с объемными долями компонентов: оксида углерода СО – не более 7,0%, диоксида углерода СО₂- не более 10,5%, водорода – не менее 60,0%, распределяется на 2 потока:

- газ, распределяющийся по трем (второму, третьему и четвертому) холодным байпасам. Газ по холодным байпасам проходит через верхнюю крышку колонны синтеза тремя потоками и вводится между полками колонны синтеза.

- основной ход газа в колонну синтеза.

Перед подачей обогащенного циркуляционного газа на рекуперационный теплообменник газ распределяется на 2 потока:

- охлаждающий газ на обдув корпуса колонны, совмещенный с холодным байпасом, служит для охлаждения стенок корпуса и крышки колонны синтеза и регулируется по температуре на выходе охлаждающего газа из колонны не более 180⁰С. Охлаждающий газ проходит по кольцевому зазору между корпусом и насадкой снизу вверх, выходит с верху из корпуса колонны и соединяется с потоком газа, идущего по основному ходу. Первый холодный байпас служит для поддержания оптимальной температуры не более 2800С на выходе из первой полки катализатора.

- основной ход газа.

Газ, идущий по основному ходу смешивается и с охлаждающим газом и подается в колонну синтеза на первую полку катализаторной колонны.

Реакция синтеза метанола протекает в колоннах, в которых установлена насадка с четырьмя полками загруженными цинкмедным катализатором на алюминевом носителе. Для лучшего смешения газа, поступающего по холодным байпасам, с основным потоком газа между полками установлены специальные распределительные устройства.

Для предотвращения накопления инертов в цикле синтеза предусмотрена постоянная отдувка – вывод газа из цикла синтеза по суммарной объемной доле инертов (азот, аргон, метан) в циркуляционном газе после колонны синтеза не более 33,0%. Продувочный газ с объемным расходом 400-1500м3\ч (при н.у.)выдается в коллектор продувочных газов, в котором поддерживаеется избыточное давление не более 2,5МПа.

Циркуляционный компрессор служит для создания циркуляции и куомпенсации потери давления. Причина потери давления в цикле – уменьшение объема газа в результата реакции образования метанола и водыи сопротивления слоя катализатора, аппаратов и трубопроводов движению газового потока.

С нагнетания циркуляционных копрессоров на АСМ-4, на АСМ-5-7 обедненный циркуляционный газ с температурой не более 550С распределяется на 2 потока:

- длинный байпас, который служит для уменьшения расходагаза по основному ходу в случае разгрузки колонны путем перепуска части циркуляционного газа в линию парогазовой смеси между выходом из колонны синтеза и входом в аппарат воздушнлгл охлаждения,

- основной поток , который смешивается со свежим газом, поступающим с объемным расходом не более 7000м3\ч (при н.у.) и регулируемом пневмоклапаном на подаче свежего газа в агрегат, до состава объемной долей? Оксида углерода – не более 7,0%, диоксида углерода – не более 7,5%, водорода – не менее 60,0%.

В свою очередь обогащенный рециркуляционный газ распределяется на 2 потока:

- основной ход, поступает в колонну синтеза с избыточным давление не более 9,0 МПА на АСМ 5-7 с объемным расходом 18000-42000м3\ч и на АСМ4 с объемным расходом 18000-36000м3\ч.

- газ по холодным байпасам – распределяется на 5 холодных байпасов, по которым холодный газ поступает на соответствующую полку катализатоной коробки.

Смешанный циркуляционный газ, поступающий в колонну синтеза по основному ходу, проходит по кольцевому зазору между катализаторной коробкой и корпусом колонны. Охлаждая корпус. Производится измерение температуры в трех поясах. Затем газ поступает в межтрубное пространство теплообменника, расположенного в нижней части колонны синтеза, где нагревается до температуры начала реакции за счет тепла парогазовой смеси, выходящей из катализаторной коробки.

Подогретая в теплообменнике газовая смесь поступает по центральной трубе на первую полку катализаторной коробки и последовательно сверху вниз проходит 5 полок с катализатором.

После катализаторной коробки парогазовая смесь проходит трубное пространство теплообменника, нагревая газ, идущий в колонну, и охлаждается при этом до температуры не более 1600С. На выходе из колонны предусмотрен отбор для ручного газового анализа.

Из колонны синтеза парогазовая смесь поступает а АВО, где охлаждается до температуры 30-450С.

После охлаждения циркуляционный газ вместе со сконденсировавшимися парами метанола поступает на АСМ-4 в верхний сепаратор, на АСМ 5-7 в первый горизонтальный сепаратор, где происходит отделение жидкости от циркуляционного газа. Далее циркуляционный газ поступает на всас циркуляционных компрессоров, для создании циркуляции и частичной компенсации потери давления при прохождении через цикл синтеза. Сжатый рециркуляционный газ вновь смешивается со свежим газом и поступает в колонну синтеза. Таким образом, цикл повторяется.

Для поддержания объемной доли инертов (метана, азота, аргона) в пределах не более 33,0% в цикле синтеза предусмотрена постоянная продувка, которая также служит для регулирования давления до колонны синтеза. Продувочный газ с объемным расходом 300-800м3\ч выдается в коллектор продувочных газов, в котором поддерживается давление не более 2,5МПа.

При выдаче метанола-сырца в сборники метанола происходит дросселирование с избыточного давления 9,0МПа до избыточного давления 0,2-0,4МПа. При дросселировании из метанола-сырца выделяются растворенные в нем газы: азот, водород, метан, оксид и диоксид углерода – танковые газы, котрые из сборника метанола выдаются в коллектор танковых газов.

Метанол из сборников выдается на склад метанола-сырца, пойдя фильтры низкого давления для очистки от твердых парафинов.

Технико-экономический анализ