Устройство для получения метанола высокой концентрации

Настоящее изобретение относится к устройству для малотоннажного получения метанола из синтез-газа. Предлагаемое устройство состоит из реакторного блока, ректификационной колонны и теплообменника, при этом продукты синтеза метанола из реакторного блока подаются непосредственно в ректификационную колонну, при этом теплообменник выполнен с возможностью съема тепла из реакторного блока и одновременного подогрева низа ректификационной колонны. Технический результат: повышение концентрации метанола (до 92-95 мас. %) без использования энергии извне. 2 пр., 1 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к малотоннажной технологии получения метанола, а именно к устройству, в котором совмещены два процесса: синтез метанола из синтез-газа и выделение метанола методом ректификации.

Уровень техники

Из уровня техники [патент RU 2188790, опубл. 10.09.2002] известен способ получения метанола и устройства для его осуществления, согласно которому метанол получают, в основном, в два этапа. На первом этапе в трубчатых печах риформинга на катализаторах паровой конверсией получают синтез-газ, т.е. смесь монооксида углерода и водорода. На втором этапе очищенный и нормализованный синтез-газ подают в реактор синтеза метанола с получением метанола-сырца, который затем конденсируется и поступает в ректификационную колонну, в которой выделяют чистый метанол.

Данный способ позволяет получать метанол из синтез-газа. Однако указанный способ подразумевает стадию конденсации метанола-сырца, который потом в жидком состоянии подается на стадию ректификации для выделения, чистого метанола. На стадии ректификации метанол-сырец подвергается повторному нагреву в теплообменнике для перевода его в газообразное состояние. Для проведения ректификации требуется дополнительный подвод тепла.

При этом из уровня техники [патент RU 2252209 С1, опубл. 20.05.2005] известно техническое решение, в соответствии с которым реализуется способ получения метанола-сырца с использованием одного или нескольких трубчатых изотермических реакторов. Изотермический режим в реакторах синтеза метанола поддерживается испарением воды в полостях между трубопроводами, заполненными катализатором синтеза метанола. Причем заданная температура в реакторе синтеза поддерживается соответствующим давлением во внешнем сепараторе.

Однако в данном техническом решении в реакторе синтеза метанола можно получить лишь метанол-сырец с содержанием метанола ниже 90 мас. %.

Раскрытие сущности изобретения

Техническая задача состояла в получении метанола высокой концентрации без использования энергии из вне в одном устройстве.

Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении концентрации метанола (до 92-95 мас. %) и снижении энергозатрат.

Указанный технический результат достигается за счет создания совмещенного реактора получения метанола, позволяющего проводить процесс синтеза метанола-сырца и выделения из него концентрированного метанола.

Более подробно, технический результат достигается тем, что устройство для малотоннажного получения метанола из синтез-газа состоит из реакторного блока, ректификационной колонны и теплообменника, причем указанное устройство характеризуется тем, что продукты синтеза метанола из реакторного блока подаются непосредственно в ректификационную колонну, при этом теплообменник выполнен с возможностью снятия тепла из реакторного блока и одновременного подогрева низа ректификационной колонны.

Краткое описание чертежа

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого устройства. Устройство включает: реакторный блок, состоящий из 1 - нижней распределительной решетки, 2 - труб, заполненных катализатором, 3 - межтрубного пространства, 4 - верхней распределительной решетки; 5 - теплообменник; 6 - ректификационную колонну.

Осуществление изобретения

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Синтез-газ под давлением 40-50 бар и Т=200-250°С, состоящий в основном из СО, СО2 и водорода (поток I), подается вниз изотермического реактора синтеза метанола, где, пройдя через нижнюю распределительную решетку 1, подается в трубы, заполненные катализатором, 2, в которых протекает экзотермическая реакция синтеза метанола. Изотермический режим в реакторном блоке синтеза метанола поддерживается испарением воды в межтрубном пространстве 3 между трубами, запененными катализатором, 2. Причем заданная температура 200-250°С в реакторе синтеза поддерживается соответствующим давлением в теплообменнике 5. Вода, испаряясь в межтрубном пространстве 3, попадает (поток IV) в теплообменник 5, в котором пар отдает тепло продуктам низа ректификационной колонны (поток V), конденсируется и возвращается в нижнюю часть реакторного блока (поток III), а нагретые продукты низа ректификационной колонны возвращаются обратно в ректификационную колонну 6 (поток VI). Газообразные продукты (поток II), пройдя через верхнюю распределительную решетку 4, подаются в ректификационную колонну б. Между реакторным блоком и ректификационной колонной 6 находится дроссельное устройство (на фиг. 1 не показано), пройдя которое продуктовый газ дросселируется до давления 1-2 бар и температуры 50-90°С. В ректификационной колонне 6 продуктовый поток делится на три потока согласно температуре кипения: внизу ректификационной колонны отбираются тяжело кипящие продукты разделения - тяжелые спирты и вода (поток VII), из средней части ректификационной колонны отбирается метанол концентрацией 92-95 мас. % (поток VIII), сверху ректификационной колонны отбираются газообразные компоненты - непрореагировавшие компоненты синтез-газа и эфиры (поток IX).

Выносной теплообменник реакторного блока, являющийся неотъемлемой частью предлагаемого устройства, предназначен для снятия тепла из зоны синтеза и одновременно для подогрева низа ректификационной колонны. Подача горячих газообразных продуктов синтеза непосредственно в ректификационную колонну, а также использование тепла реакции синтеза метанола, позволяет снизить энергетические затраты на получения метанола высокой концентрации.

Пример 1. Синтез-газ, состоящий из СО (50 мас. %), СО2 (29 мас. %) и водорода (21 мас. %), расходом 1900 кг/ч под давлением 40 бар и Т=200°С подается в реакторный блок устройства, где протекает экзотермическая реакция синтеза метанола. Газообразные продукты подаются в ректификационную колонну под давлением 1 бар и Т=50°С. Из низа ректификационной колонны (70 теоретических тарелок) отбираются вода и тяжелые спирты, из средней части ректификационной колонны отбирается метанол концентрацией 92 мас. %, сверху ректификационной колонны отбираются газообразные компоненты (СО, Н2, СО2, эфиры).

Пример 2. Синтез-газ, состоящий из СО (52 мас. %), CO2 (29 мас. %) и водорода (19 мас. %), расходом 2500 кг/ч под давлением 50 бар и Т=250°С подается в реакторный блок устройства, где протекает экзотермическая реакция синтеза метанола. Газообразные продукты подаются в ректификационную колонну под давлением 2 бар и Т=90°С. Из низа ректификационной (70 теоретических тарелок) отбираются вода и тяжелые спирты, из средней части ректификационной колонны отбирается метанол концентрацией 95 мас. %, сверху ректификационной колонны отбираются газообразные компоненты (СО, Н2, CO2, эфиры).

Таким образом, предлагаемая конструкция устройства позволяет в одном реакторе получать метанол высокой концентрации (92-95 мас. %) без использования энергии из вне, что приводит к снижению энергозатрат на получение метанола высокой концентрации.

Устройство для малотоннажного получения метанола из синтез-газа, состоящее из реакторного блока, ректификационной колонны и теплообменника, характеризующееся тем, что продукты синтеза метанола из реакторного блока подаются непосредственно в ректификационную колонну, при этом теплообменник выполнен с возможностью съема тепла из реакторного блока и одновременного подогрева низа ректификационной колонны.



 

Похожие патенты:

Предложен теплообменник, содержащий первый коллектор и второй коллектор, отделенные друг от друга. Множество трубчатых сегментов, расположенных с интервалом параллельно друг другу, соединяют гидравлически первый и второй коллекторы.

Настоящее изобретение относится к области радиаторов с жидким теплоносителем и, в частности, касается радиатора с жидким теплоносителем и равномерным распределением тепла по фасаду.

Изобретение относится к способам повышения аэротермодинамической эффективности аппаратов воздушного охлаждения (АВО) и устройствам для их реализации, то есть к АВО, применяемым для охлаждения природного газа компрессорных станций магистральных газопроводов и может использоваться в них.

Изобретение относится к теплообменному оборудованию и может быть использовано в химической, нефтехимической и других отраслях промышленности. Теплозащитная вставка для теплообменных аппаратов, представляющая собой патрубок, который вставляется в теплообменные трубы с зазором и к которому прикреплена пластина, параллельная трубной решетке, причем, для обеспечения равномерного зазора на наружной стенке патрубка имеются выступы, а пластина выполнена в виде шайбы с отогнутыми в сторону трубной решетки краями.

Изобретение относится к теплообменному устройству на основе пульсационной тепловой трубы и системе охлаждения. Система охлаждения, содержащая множество блоков, которые механически соединены друг с другом, причем каждый блок содержит теплообменное устройство на основе пульсационной тепловой трубы; и устройство коммутации, причем устройство коммутации находится в физическом контакте с упомянутым, теплообменным устройством для переноса тепловой нагрузки из устройства коммутации в теплообменное устройство, и между двумя соседними блоками обеспечен электроизолирующий элемент, при этом теплообменное устройство содержит множество трубок для обеспечения путей протекания текучей среды между первым и вторым элементами распределения текучей среды теплообменного устройства, причем каждая трубка содержит группу каналов, при этом как первый, так и второй элементы распределения текучей среды содержат, пластину первого типа, причем каждая пластина первого типа имеет отверстия для обеспечения выравнивания множества трубок, пластины первого типа имеют одинаковую толщину, первый элемент распределения текучей среды содержит пластину второго типа, пластина второго типа имеет отверстия для обеспечения путей протекания текучей среды между трубками из множества трубок, и пластина второго типа расположена с противоположной стороны пластины первого типа из пластин первого элемента распределения текучей среды относительно второго элемента распределения текучей среды.

Изобретение предназначено для пайки теплообменника, содержащего выполненные из нержавеющей стали наружную оболочку с переходным кольцом и внутреннюю оболочку с ребрами, имеющие конусную поверхность и выполненные из стали с разным коэффициентом термического расширения (КТР).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя заключается в том, что регулируют поток охлаждающей жидкости через накопительный резервуар (100) смешивания газа, соединенный по текучей среде с впускной системой (170) и выпускной системой (172) двигателя (168).

Изобретение относится к прогреву силового агрегата транспортного средства. Раскрыты способы и системы прогрева транспортного средства, содержащие перед запуском двигателя и когда температура силового агрегата транспортного средства ниже наружной температуры: нагревание хладагента путем его циркуляции через радиатор, электрический вентилятор которого приведен в действие для втягивания теплого наружного воздуха с целью нагревания указанного хладагента, и пропускание указанного нагретого хладагента через силовой агрегат.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, а именно к устройствам для проведения теплообменных процессов, и может быть использовано в химической, пищевой и нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к подогревателям низкого и высокого давления, и может быть использовано в других отраслях, изготавливающих или использующих теплообменное оборудование, рассчитанное на осуществление пароконденсатных режимов.
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к производству гетерогенных катализаторов процесса жидкофазного синтеза метанола, и может быть применено на предприятиях химической промышленности для получения метанола, который используется в качестве растворителя, экстрагента и сырья для синтеза формальдегида, сложных эфиров органических и неорганических кислот и добавок к топливу.
Наверх