Способ получения газа для синтеза метанола и аммиака

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА ДПЯ СИНТЕЗА МЕТАНОЛА И АММИАКА, включанлций паровую конверсию углеводородов на никелевом катализаторе под давлением 4-7 МПа при 50р-1050с, последующую паровоздушную каталитическую конверсию остаточных углеводородов при 700-950°С, конверсию окиси углерода при 400-550 С, вьделение водорода из конвертированного газа диффузией и очистку газа от двуокиси углерода, отличающий с я тем, что, с целью снижения расхода углеводородного газа, после паровой конверсии из газовой смеси выделяют окись углерода и водород на селективной полупроницаемой полимерной мембране и подают их на синтез метанола, а оставшийся газ направляют на паровоздушную конверсию . ся

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И) (д) у С 01 В 3/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (2 1) 3622365/23-26 (22) 15.07.83 (46) 1S. 12. 85. Бюл. № 46 (7 1) Таджикский политехнический институт (72) А.Шарифов (53) 661. 96-1 . 361 (088.8) (56) Патент США № 3598527, кл. 23-199, опублик. 1969.

Авторское свидетельство СССР № 798031, кл. С 01 В 3/34, 1981. (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗА ДЛЯ

СИНТЕЗА МЕТАНОЛА И АММИАКА, включающий паровую конверсию углеводоро дов на никелевом катализаторе под давлением 4-7 ИПа при 500-1050 С, последующую паровоздушную каталитическую конверсию остаточных углеводородов при 700-950 С, конверсию о окиси углерода при 400-550 С, вьщеление водорода из конвертированного газа диффузией и очистку газа от двуокиси углерода, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения расхода углеводородного газа, после паровой конверсии из газовой смеси выделяют окись углерода и водород на селективной полупроницаемой полимерной мембране и подают их на синтез метанола, а оставшийся газ направляют на паровоздушную конверсию.

1197997

Изобретение относится к процессам получения газа для синтеза метанола и аммиака и может. найти. свое применение в азотной промышленности.

Цель изобретения — снижение расхода углеводородного газа на процесс.

Пример 1. В качестве углеводородных газов используется природный газ состава, мольн.д. СН4

0,94, С 116. 0,03; С На 0,02, N 0,01, Компримйрованный природный газ, очищенный от сернистых соединений, в количестве 100 тыс. нм /ч, проходя теплообменник, нагревается, в смесителе смешивается с водяным паром в соотношении пар:газ = 2.

Парогазовая смесь с давлением

7,0 МПа и температурой 500 С поступает в реакционные трубы трубчатой печи, где на катализаторе протекает конверсия углеводородов. Конвертированный гаэ в количестве

474,6 тыс. нм /ч с температурой 1050 С и составом, Ж: СН 3 96

СО 15 6, СО 2,8, Н О 20,98, H

56,45; N 0,2 1 — поступает в тепло обменник, где, охлаждаясь, нагревает природный газ, идущий на кон- . версию. В диффузоре на селективной полимерной, например полизфироимидной мембране, проницаемой для окиси углерода, вьщеляют 70000 нм /ч СО, а в диффузоре на водородпроницаемой мембране вьщеляют 140000 нм /ч Н

На прямой стороне мембраны в диффуэорах давление конвертированного газа соответственно Р = 6,75 МПa и P = 6,7 МПа, на обратной стороне мембраны давление (при соблюдении соотношения СО:Н = 1:2) поддержиl вается Pz = Р = 2,2 МПа. Изменение количества выделяемой окиси углерода через мембрану увязывают с изменением давления на обратной стороне водородпроницаемой мембраны P диф2 фузора, Н при снижении выхода окиси углерода через мембрану давление на обратной стороне водородпроницаемой мембраны. увеличивают, а при увеличении выхода окиси углерода, уменьшают.

Выделенные окись углерода и водород смешивают в смесителе, компримируют компрессором до давления

30,0 МПа и с температурой 350 С направляют в колонну, где на катализаторе осуществляется синтез метанола по циклической системе.

Непродиффундировавший газовый поток в количестве 264,6 тыс. нм /ч состава, 7: СН, 7 1 СО 1 53, C0z 5,02; H 48,34, H О 37,63; Nz

0,38 — смешивают с 69,6 тыс. нм /ч нагретого воздуха и с температурой о

700 С подают в шахтный реактор, где осуществляется адиабатическая конверсия остаточного метана. В результате конверсии остаточного метана объем газа увеличивается до

355,7 тыс. нм /ч и с температурой

950 С и составом, Ж: СН4 0,026, СО

6,55, СО 3,26", Н О 31,37;

Hi 43,084; Nz 15,7 1 — поступает в теплообменник, где отдает свое тепло воздуху, охлаждается о до 400 С и поступает в реактор для конверсии окиси углерода. В результате конверсии температура газа поо вышается до 550 С. Из реактора конвертированный газ в количестве

355 7 тыс. нм /ч направляют в холоФ о дильник и охлаждают до 40 С. Вода, нагретая за счет тепла конвертированного газа, используется для технологических нужд. Состав конвертированного газа после. реактора, 7.:

СН 0,026, СО-0,014, СО 9,80, Hg 49,61; HzO 24,84, N 15,71. В холодильнике отделяют из конвертированного газа. конденсированный водяной пар в количестве 88,3 нм /ч.

Конденсат применяется для технологических нужд, в частности направляется для получения пара для паровой конверсии углеводородов в трубчатой печи.

Конвертированный ràç очищается в абсорбере от. двуокиси углерода до остаточного содержания СО в газе 15 мл/м (0,077), в количестве 232,7 нм и составом, Ж: СН 0,04, СО 0,02, СО 0,07; Н 75,83; Nz

24,04 — его компримируют газовым компрессором до давления 30,0 МПа и с температурой 350 С направляют о в колонну, где на катализаторе осуществляется синтез аммиака по циклической схеме. При десорбции двуокиси углерода из состава абсорбента вьщеляется 34,7 тыс. нмз/ч СО, которая используется для технологических нужд, Пример 2. В качестве углеводородных газов применяется природный гаэ состава примера 1. 100 тыс. нм /ч природного газа смешивают c ..

1197

Количество образующихся продуктов, т/ч

CooTно.шение пар:газ

Способ

Количество природного газа, тыс. нм /ч

Суммарный расход природного газа на l т (ЫН, + СН ОН), нм /ч аммиака метанола

28,45

891,8

4:1 83,68

100

Известный

Предлагаемый по примеру

100

2: 1 61,49 71,43

3: 1 75,50 56, 12

752,33

759,76

100

ЩЩЦПИ Раааа 7675/22 Уи аж 461 Поущсное

Фплиал ШШ таит ° r. Ужгород, улЛроектная,4 водяным паром в соотношении пар:газ=

= 3: 1 и с давлением р = 4,0 ИПа и температурой 500 С подают в реакционные трубы печи, где осуществляется конверсия углеводородных газов водным паром на никелевом катализаторе с образованием конвертиро- . ванного газа следующего состава, Ж: °

СН4 3,98; СО 10,06; СО 4,55; Н

47,53; Н О 33,70; Б 0,18. Конверти- 10 рованный газ в количестве 566,18 тыс. о нм /ч с температурой 980 С из реакционных труб печи поступает в теплообменник для нагрева углеводородных газов. В диффузоре от конвертированного газа выделяют

55 тыс. нм /ч окиси углерода, а в параллельном диффузоре с 100 тыс. нм /ч водорода.

Давление газа на прямой стороне 20 мембран в диффузорах соответствен1 но Р = 3,6 МПа и Р = 3,56 ИПа, а на обратной стороне мембран P

2

Р = 1,6 MIIa. Для выполнения соотношения Н . СО = 2: 1 в выделяемом 25 потоке окиси углерода и водорода, изменение градиента давления в водородпроницаемой мембране увязывают с количеством выделяемой окиси углерода. Изменение градиента давления на водородпроницаемой мембране проводят изменением давления на обратной стороне мембраны диффузора, при увеличении количества выI деляемой окиси углерода Р уменьша35 ют, и при уменьшении количества выделяемой окиси углерода P увеличивают.

Выделенную газовую смесь в количестве 165 тыс. нм /ч (55 тыс. нмз/ч СО и 110 тыс. нм /ч Н ) компримируют компрессором до давления . 30,0 MIIa и направляют в колонну, 997 4 где осуществляется сийтез метанола при 400 С.

Непродиффундировавшийся в диффузорах конвертированный газ в количестве 401, 19 тыс. нм /ч смешивают с

87, 12 тыс. нм /ч воздухом и газо" воздушную смесь с температурой

700 С подают в реактор для осуществления паровоздушной конверсии остаточных углеводородов (метана). Из реактора конвертированный газ в количестве 513,83 тыс. нм /ч с температурой 950 С и составом, Х: СН 0,02;

5 54; СО 4 23;

40,48, Nz 13,45 — направляют в возо духонагреватель, охлаждают до 415 С и подают в реактор для конверсии окиси углерода. В результате конверсии температура газа повышается до

550 С. Конвертированный газ в количестве 513,83 тыс. нм /ч составом,X:

СН, 0,02; СО 0,02, СО2 9,75, Н

41,79; Н О 34,97; Н 13,45 - направляют в холодильник, где охлаждается

О до 40 C. Из газа выделяют водяной конденсат в количестве 179,7 тыс. нм /ч. Оставшийся газ очищают в абсорбере от двуокиси углерода. При десорбции раствора абсорбента выделяется 50 тыс. нм /ч двуокиси углерода. Конвертированный газ после очистки от двуокиси углерода в количестве 284, 13 тыс. нм /ч имеет состав, Ж:

СН4 0,039; СО 0,039; Н 75,56, Nz 24.33 Газ ко ри ру ко рессором до давления 30,0 МПа и с темпе.ратурой 380 С направляют в колонну, где на катализаторе осуществляют синтез аммиака по циклической схеме.

В таблице приведено сравнение по" казателей предложенного способа с аналогичными данными известного.