Диссертация (1173021), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Остаетсялишь привлечь инвестиции. Наиболее крупным ожидаемым проектом является«Метанол Северный» [24]. Мощность предприятия составит 1,65 млн т/год, около80% производимой продукции будет отправлено на экспорт. Именно поэтомузавод будет выстроен в районе порта Усть-Луга – транспортировка будет20осуществляться морскими перевозками, самым экономически выгодным видомтранспорта. По последним данным [29, 34], ввод в эксплуатацию комплексасостоится в 2019 году.Нефтегазовая ТАМЭ2% Химия 3%отрасльУксусная кислота 4%14%Другое 8%МТБЭ19%Изопрен12%Формальдегид38%Рисунок 6 – Структура потребления метанола в РФ в 2017 г. [33]1.3. Технологии производства метилового спирта1.3.1.
Промышленные технологии производства метилового спиртаМетанол (метиловый спирт, карбинол, древесный спирт) – простейшийодноатомный спирт. Впервые был обнаружен еще в XVII веке Робертом Бойлем впродуктах перегонки дерева. Тем не менее, в чистом виде метиловый спирт былполучен только в 1857 году Марселеном Бертло, который выделил метаноломылением метилхлорида. Позднее стали известны способы термическогоразложения формиатов, синтез через метилхлорид с последующим омылением,неполное окисление метана под давлением на катализаторах и без.Современный промышленный метод – получение метанола из синтез-газа.Впервые был осуществлен в 1923 году в Германии фирмой BASF [7].
Реакциюускоряют медь-цинк-алюмохромовые и цинк-хромовые катализаторы. Следуетотметить, что катализаторы, содержащие медь, более активны, поэтомусуществует возможность проводить реакцию при температуре 220-260◦С против21370-420◦С на цинк-хромовом катализаторе. Именно поэтому катализаторы наоснове меди еще называют низкотемпературными.
В добавок к этому высокаяактивность при низких температурах катализаторов, имеющих в своем составемедь, позволяет проводить процесс при давлении ниже 20 МПа, в то время какдля цинк-хромовых катализаторов оптимальным будет являться диапазон 25-70МПа.В силу того, что синтез-газ, как правило, получают из природного газа, тосовременные установки конверсии метана и синтеза метанола объединяют вединую технологическую линию [35]. Блок-схема синтеза метанола представленана рисунке 7.
Можно выделить следующие этапы технологии производстваметилового спирта: Очистка природного газа от соединений серы методом гидрирования досероводорода и его дальнейшей адсорбцией на оксиде цинка; Конверсия природного газа в синтез-газ (паровая, углекислотная, а такжепарциальное окисление); Получение метанола из синтез-газа; Ректификация метанола-сырца.ПриродныйгазОчистка сырьяКонверсияприродногогазаМетанолректификатРектификацияСинтезметанолаРисунок 7 - Блок-схема получения метанолаТехнологическая схема получения метанола из природного газа изображенана рисунке 8 [36].22Водяной пар 4 МПа813Водяной парвысокого давленияХимочищеннаявода2ЖидкоесырьеУглеводородный газВодяной парХимочищеннаявода77Отдувка105469Метанол-сырец1211Рисунок 8 - Технологическая схема получения метанола из природного газа [36]:1,11,12 – компрессоры; 2 – блок очистки; 3 - блок конверсии метана; 4 – котелутилизатор; 5 – блок очистки и доохлаждения синтез-газа; 6 – теплообменник;7 – реакторы синтеза метанола: 8 – паросборник; 9 – холодильник; 10 –газосепаратор высокого давления.Природный газ отделяют от тяжелых углеводородов и сжимают до 2,5 МПав компрессоре 1, затем направляют на очистку, после которой готовый дляпереработки газ поступает на конверсию (3).
В реактор также подают водянойпар. К метану подмешивают небольшое количество углекислого газа. Реакцияпроводится при температуре порядка 850○С. Полученный синтез-газ направляетсяв котел-утилизатор 4, где вырабатывается водяной пар высокого давления (около12 МПа), поступающий на турбины – привод компрессоров 1 и 11. После котлаутилизатора смесь водорода и оксида углерода поступает на доохлаждение, чтобысконденсировать воду. Обезвоженный синтез-газ сжимается до 5,5 МПа,добавляется к циркуляционному газу и направляется в два параллельноработающих реактора 7, предварительно нагревшись в теплообменнике 6.23Говоря о перспективах развития методов производства метанола, следуетотметить три основных подхода: модернизация технологического оборудования,использование новых катализаторов и вовлечение в переработку утяжеленногоуглеводородного сырья.Компания One Synergy Alliance предложила установку, в которой теплотаподается в каталитической трубе посредством конвекции, а не излучением.Японская фирма Toyo Engineering разработала технологию, увеличивающуюконверсию природного газа за счет разделения реактора на два аппарата ивозвращения технологического газа для дополнительного нагрева.
Некоторыелицензиары предлагают автотермическую конверсию, в которой тепло дляреакции образуется за счет сгорания части сырья. Подобные установки могутработать при повышенном давлении, что позволяет сэкономить на компрессии впоследующих этапах производства метанола. Компании Lurgi (ныне входит вгруппу компаний Air Liquid) удалось снизить себестоимость производстваметанола вдвое благодаря внедрению собственной технологии MegaMethanol [37].Основные положения концепции: паровая конверсия метана комбинируется савтотермической, конверсия осуществляется в две стадии в аппаратах своздушным и водяным охлаждением, предусмотрена рециркуляция водорода, чтоположительно влияет на состав синтез-газа. На рисунке 9 изображена блок-схемапроизводства метанола из природного газа по технологии фирмы MegaMethanol.Фирма Casale совместно с Foster Wheeler представила свой проект реакторас водяным охлаждением.
Он отличается от других тем, что вместо труб в качествеохлаждающих поверхностей использованы специальные пластины. Данноетехнологическоетеплообмен,врешениерезультатепозволяетчегосущественносокращаетсяинтенсифицироватьколичествоиспользуемогокатализатора, уменьшается объем самого реактора, но при этом сохраняетсяпроизводительность. Как следствие этого, снижаются удельные капитальныевложения на единицу мощности установки.2412Природный газ4576Чистый метанолКислородВоздухВодород3Рисунок 9 - Поточная схема синтеза метанола по технологии MegaMethanolфирмы Lurgi [38]:1 – обессеривание; 2 – предварительная конверсия; 3 – воздухоразделение; 4– автотермическая конверсия; 5 – синтез метанола; 6 – установкакороткоцикловой адсорбции для выделения водорода; 7 – дистилляция метанола.Существует, так называемый, синергетический способ производстваметанола – объединенный процесс получения метанола и третичных бутиловыхэфиров низших алкилов (МТБЭ, ЭТБЭ).
Процесс состоит из стадии электролизаводы,использованияполученногокислородадлячастичногоокисленияорганического топлива, а также вовлечения полученного в процессе окисленияугарного газа в производство метанола [39]. В альтернативном варианте данногоизобретения получают МТБЭ, используя продукт дегидратации изобутанола иметанол.Средиразработчиковтехнологическихсхемсинтезаметаноланатерритории СНГ можно отметить институт «Химтехнология», г. Северодонецк,Украина. По проектам данного института были построены установки вНовочеркасске, Новгороде, Щекино, Новомосковске, Невинномысске.Далее следует упомянуть о развитии катализаторов процесса. Широкоеприменение нашли новые катализаторы фирмы Johnson Matthey Catalysts.
Всостав катализаторов Katalco 51-8 и Katalco 51-9 кроме традиционныхкомпонентов входит оксид магния, который облегчает образование кристалловпри изготовлении катализатора и обеспечивает высокое диспергирование медидля достижения высокой активности в течение всего срока службы катализатора.25В следствие этого на последних этапах работы катализатора его активность вышепримерно на 3,5% по сравнению с аналогами.
Катализаторы фирмы Süd-ChemieAG разработаны с целью обеспечить оптимальный баланс между активностью,селективностью и сроком службы в широком диапазоне рабочих условий.Катализатор C 79-7 GL способен сохранять высокую активность и селективностьвплоть до 7 лет работы. Единственный Российский катализатор СНМ-У,способный составить конкуренцию зарубежным аналогам, производится вНовомосковске компанией «АЛВИГО». Данный катализатор не уступает другимразработкам по активности, селективности, сроку службы.
Вдобавок к этому, онеще имеет и ценовые преимущества. Поэтому сейчас СНМ-У загружен на заводахв Щекино, Новомосковске [7].Последовательноенефтеперерабатывающиеутяжелениезаводы,сырья,вынуждаетискатьпоступающегопутинарациональногововлечения возрастающего количества углеводородных остатков. Компания Shellпредложила технологию под названием «Shell Gasification Process», котораяпредусматривает переработку самого тяжелого остаточного сырья в синтез-газ иценные оксиды металлов [40].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
