Способ получения метанола, аммиака и аргона

 

Изобретение относится к способам совместного производства метанола, аммиака и аргона и позволяет снизить расход углеводородного газа. Способ включает паровую или пароуглекислотную конверсию углеводородов в присутствии никелевого катализатора, выделение водорода и окиси из конвертированного газа диффузией, синтез метанола с выделением продувочных газов, паровоздушную конверсию углеводородов , конверсию окиси углерода с подачей двуокиси углерода на стадию пароуглекислотной конверсии углеводородов , синтез аммиака под давлением с выделением продувочных газов . При зтом продувочные газы стадий синтеза метанола и аммиака разделяют на полупроницаемых селективных мембранах, выделенные из газов синтеза метанола водород и окись углерода подают на синтез метанола, выделенные из газов синтеза аммиака водород и азот направляют на синтез аммиака, выделенный из продувочных газов синтеза метанола и аммиака метан направляют на стадии паровоздушной конверсии углеводородов, а оставшийся после мембраны продувочный газ подают на селективную мембрану для выделения аргона. Суммарньй расход природного газа на I т продукции в предлагаемом способе снижается на 1,62-2,5%. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (бП 4 С 01 В 3/.38

KEG, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4073660/31-26 (22) 22.04.86 (46) 07.07.88. Бюл. М 25 (71) Таджикский политехнический институт (72) А.Шарифов (53) 661.961.361(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1197997, кл. С 01 В 3/38, 1985. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА, АММИАКА И АРГОНА (57) Изобретение относится к способам совместного производства метанола, аммиака и аргона и позволяет снизить расход углеводородного газа. Способ включает паровую или пароуглекислотную конверсию углеводородов в присутствии никелевого катализатора, выделение водорода и окиси углерода из конвертированного газа диффузией, синтез метанола с выделением продувочных газов, паровоздушную конверсию угле. 80 34073Щ A 1 водородов, конверсию окиси углерода с подачей двуокиси углерода на стадию пароуглекислотной конверсии углеводородов, синтез аммиака под давлением с выделением продувочиых газов. При этом продувочные газы стадий синтеза метанола и аммиака разделяют на полупроницаемых селективных мембранах, выделенные из газов синтеза метанола водород и окись углерода подают на синтез метанола, выделенные из газов синтеза аммиака водород и азот направляют на синтез аммиака, выделенный из продувочных газов синтеза метанола и аммиака ме— тан направляют на стадии паровоздушной конверсии углеводородов, а оставшийся после мембраны продувочный газ подают на селективную мембрану для выделения аргона. Суммарный расход природного газа на 1 т продукции в предлагаемом способе снижается на

l,62-2,57.

1407898

Изобретение относится к способам совместного производства метанола, аммиака и аргона и может найти свое применение в химической промышлен5 ности °

Цель изобретения — снижение расхода углеводородного газа °

Пример 1. В качестве углеводородных газов используют природный 10 газ состава, моль.д.: CH O 94;

СрН Оу031 СзНр Оу02; Nр Оу01 ° Компримированныи природный газ, очищенный от сернистых соединений, в количестве 100 тыс.нм /ч, проходя тепло3 обменник, нагревается в смесителе, смешивается с водяным паром с соотношением пар:газ, равном 2. Парогазовая смесь давлением 7,0 МПа и температурой 500 С поступает в реакционные 20 трубы трубчатой печи, где на никелевом катализаторе протекает паровая конверсия углеводородов. Конвертированный газ в количестве 474,6 тыс.нм /ч температурой 1050 С и состава,.!.:

СН 4 3,96; СО 15,6; СО 2,8; Н О 20,98;

Н 56,45; N 0,21 поступает в теплообменник, где охлаждается, нагревает природный газ, идущий на конверсию.

В диффузоре на селективной полимер- 30 ной мембране выделяют 70000 нм /ч СО, а в диффузоре — на водородопроницаемой мембране 140000 нм /ч Н .

Выделенные окись углерода и водо— род смешивают в смесителе, комприми— руют до давления 30,0 МПа и с температурой 350 С направляют в колонну, где на катализаторе осуществляется синтез метанола.

Из циркуляционного газа синтеза 40 метанола выводят продувочный газ в количестве 4532 HM /ч. Состав продувочного газа синтеза метанола, :

С0 32,04> Н > 60,19; СН 4,02;

Н О 3,75. Из продувочного газа синтеза метанола охлаждением выделяют конденсат в количестве 170 нм /ч, а в диффузорах I ". 4 нм /ч окиси углерода и 2728 нм /ч водорода и направ3 ляют их в колонну синтеза метанола.

Оставшийся продувочный газ, состоящий из метана и окиси углерода, в количестве 270 нм /ч направляют в реактор конверсии остаточных углеводородов. С учетом возврата СО и H нз продувочных газов в колонну синтеза метанола из 210000 нм /ч смеси водорода и окиси углерода образуется

99,62 т метанола.

Непродиффундировавшиися в диффузорах газовый поток в количестве з

264,6 тыс.нм /ч состава, %: СН 7,1;

СО 1,53; СО 5,02; Н 48,34;

Н О 37,64; N 0,38 смешивают с

69,6 тыс.нм /ч нагретого воздуха

3 и с температурой 700 С подают в шахтный реактор, где осуществляется конверсия остаточных углеводородов.

В результате конверсии остаточного метана объем газа увеличивается до

355,878 тыс.нм1/ч. Конвертированный газ поступает в теплообменник, где отдает свое тепло воздуху, охлаждаетО ся до 400 С и поступает в реактор конверсии окиси углерода. В результате конверсии окиси углерода образуется 355,878 тыс.нм /ч конвертированный газ следующего состава, 7.:

СН 1 0,026; СО 9,795; Н 49,59;

N „ 15,57; Н О 24,82; Аг 0,175.

После охлаждения в холодильнике из газа выделяют 88,355 тыс. нм /ч конденсированный водяной конденсат. Конденсàf применяют для технологических нужд, в частности направляют для получения пара для паровой конверсии углеводородов в трубчатой печи.

Конвертированный газ очищают в абсорбере от Двуокиси углерода до остаточного содержания СО в газе

l5 мл/м (0,07%) и компримируют компрессором до давления 30,0 МПа и с о температурой 350 С направляют в колон»у, где на катализаторе осуществляется синтез аммиака. Из состава абсорбента выделяют 34,7 тыс.нм /ч СОд, Я которая используется для технологических нужд .

Синтез аммиака осуществляют при о

350 С и под давлением 30 МПа, На синтез аммиака направляют 232,823 тыс.нм /ч з конвертированный газ состава, 7.3

СН4 О 04; СО 0 02; СО 0 07; N 23 81;

H z 75,76; Ar 0,27, Количество инертов составляет 0,47 of количества свежей азотоводородной смеси. Из циркуляционного газа выводят продувочный газ в количестве 14887 пмво/ч и следующего состава, %: СН4 2 03; Н 84,23;

11 7,05; Ar 4,22; Н О 2,47, Из этого газа выделяют 368 нм /ч конденсированных паров воды, остаток газа направляют в диффузоры, где на селективных полупроницаемых мембранах выделяют 12523 нмз/ч Н, 1048 нм /ч

N и 302 нм /ч CH< . Выделенные водород и азот смешивают, к ним добавляют

1407898 недостающее количество азота для полу . чения соотношения {{: N = 3 в колиа г честве 3126 нм /ч, и смесь направляют в колонну синтеза аммиака. Выделенный

5 в диффузоре метан направляют в реактор конверсии остаточных углеводородов.

Оставшийся газ после выделения

«{г, Nz и СН1 из продувочных газов состоит в основном иэ аргона и в количестве 626 нм /ч направляют для очист3 ки аргона от следов других компонентов. Выход аргона 1,107 т/ч.

С учетом выделенного количества компонентов продувочных газов из

232823 нм /ч газа синтеза. аммиака образуется 88,96 т NH /ч.

На стадию конверсии углеводородов возвращают выделенный метан из проду- 20 вочного газа в количестве 270 нм /ч из цикла синтеза метанола и 302 нмЭ/ч из цикла синтеза аммиака. С учетом их удельный расход природного газа на 1 т пРодукции составляет (без уче- 25 та количества природного газа, идущего на сжигание в трубчатых печах)

524,16 нм /1 т. Кроме того, образуетЭ ся 34700 нм /ч СОг или 183 нм /«т (NH> + СНБО«{ + Ar) .

Пример 2. В качестве углеводородных газов используют природный гаэ состава, моль.д.: СНО 0,94471

COz 0,006; N2 0 009> Сг«{ 0,03;

С Н 0,006; С Н 0,0043. В трубчатом

35 реакторе подается 100 тыс.нм /ч природный газ в смеси с водяным паром и углекислотой при соотношении газ пар : СО, равном 1 : 1,7 : 0,3 с температурой 500 С и давлением

4,0 MIIa. Образуется 445,630 тыс.нм /ч

3 конвертированный газ следующего состава, : СН 4 7,0; CO 17 68;

COz 5 56; Nz0,13; Hz 46 49;

Н О 23,14. Конвертированный газ с температурой 980 С поступает в теплообменник для нагрева природного газа. В диффузорах на селективных мембранах выделяют 75000 нма/ч СО и 150000 нм /ч Н, которые после

Э

50 смешивания и компримирования подаются на синтез метанола. Синтез метанола осуществляют при 300ОС и давлении

30,0 ««Па по циклической схеме.

Иэ циркуляционного газа синтеза метанола выводят 5357 нм /ч продувоча 55 ный газ следующего состава, :

СН,« 11,2; CO 24,08; Hz 55,391

Н О 9,33. Из продувочного газа выаеляют 500 нм /ч конденсированных паз ров воды, в Лиффузорах на сслективных полупроницаемых мембранах

1290 нм /ч СО, 2967 нм /ч Н и

600 нм /ч С«{,«. Выделенные 1{г и СО возвращают в колонну синтеза метанода. Выделенный метан отправляют в реактор конверсии остаточных углеводородов. С учетом Н и СО, выделенных иэ продувочного газа, из

225000 нм /ч смеси СО и Н образуетЭ г ся 106,81 т СН ОН.

Непродиффундировавшийся в диффузорах газовый поток в количестве

220,63 тыс.нм /ч и состава, Х:

Э

CH) 14,13; СО 1,69; CO 11,19;

Г1 0,4« Н О 46,72; Н 25,86 смешивают с 65 тыс. нм /ч нагретым воздуа хом и с температурой 500 С подают в шахтный реактор для конверсии остаточных углеводородов. В результате конверсии остаточных углеводородов образуется 334,145 тыс.нм /ч конвера

THpoBaHHbJH гаэ следующего состава,%:

СМ «0,01; CO I l, 71; СОг 6, 11;

Н 35 57; «1 15 48; H О 30 94;

Ar 0,18.

Иэ реактора остаточных углеводородов конвертированный газ с температурой 540 С поступает в воздухонагреватель, охлаждается до 400 С и поступает в реактор конверсии окиси углерода. Образуется 334,145 тыс.нмЭ/ч конвертированный гаэ следующего состава, %: СН 0,01; СО 0,06;

СО2 17,761 «{ъ 47,22; N2 15948;9

Лг 0,18; «{,О 19,29

Из газа выделяют 64,456 тыс.нм /ч

Э конденсированный водяной пар, Конвертированный газ очищают от СО> до ее содержания в газе 0,03 ., при этом выделяют 59,3 тысс. нм /ч двуокиси а углерода, часть которой направляют в реактор для пароуглекислотной. конверсии углеводородов.

Очищенный or СОг и конденсата конвертированный газ в количестве

210,389 тыс ° ни /ч и состава, Х:

СН 0,012; Со 0,09; СОг 0.03;

Н 75,0; «z ?4,59; Ar 0,278 сжимают до давления 30 MIIa и с температурой

300 С направляют на синтез аммиака.

Из циркуляционного газа синтеза аммиака выводят 18068 нм /u продувочЭ ный газ следующего состава,Х:

СН 1,6; Hz 71,92; N 20,72;!

407898

Ф о р и у л а и з о 6 р е т е н и я

Суммарный расход природного газа на 1 т продукции согласно предлагаемому способу снижается на 8,713,26 нм /т или Hà l 62-2,5Х.

Составитель Е. Корниенко

Техред М.Дицык Корректор В. Гирняк

Редактор H. Рогулич

Заказ 3269/25 Тираж 446 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Произволе генно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Из продувочного газа выделяют

454 нм /ч конденсированный водяной пар, остаток газа направляют в диффузоры, где на селективных полупроницаемых мембранах из его состава выделяют 12995 нм /ч водорода;

3744 нм /ч И и 289 нм /ч СН, К выделенным водороду и азоту добавляют ь

588 нм /ч азота и полученную смесь 1О направляют в колонну синтеза аммиака.

Выделенный метан направляют в реактор конверсии остаточных углеводородов.

Оставшийся после вьщеления водорода, азота и метана продувочный газ состо- 15 ит иэ аргона с примесями, этот гаэ в количестве 586 нмз/ч направляют для очистки аргона от примесей. Выход аргона 1,046 т/ч.

С учетом выделенного количества водорода и азота иэ продувочных га— зов из 210,389 тыс,нмЗ/ч газа синтеза аммиака образуется 79,623 т NH . Ha стадию конверсии углеводородов возвращается метан в количестве 600 нм /ч я

9 из цикла синтеза метанола и 289 нм /ч из цикла синтеза аммиака. С учетом этого количества метана удельный расход углеводородов на 1 т продукции составляет. 528,65 нм /т. 30

Способ получения метанола, аммиака и аргона, включающий паровую или пароуглекислотную конверсию углеводородов в присутствии никелевого катализатора, выделение водорода и окиси углерода иэ конвертированного газа диффуэией, синтез метанола с выделением продувочных газов, паровоздушную конверсию углеводородов, конверсию окиси углерода, очистку газа от водяного конденсата и двуокиси углерода с подачей двуокиси углерода на стадию пароуглекислотной конверсии углеводородов, синтез аммиака под давлением с вьщелением продувочных газов, отличающийся тем, что, с целью снижения расхода углеводородного сырья, продувочные газы стадий синтеза метанола и аммиака разделяют на полупроницаемых селективных мембранах, при этом выделенные иэ газов синтеза метанола водород и окись углерода подают на синтез метанола, вьщеленные из газов синтеза аммиака водород и азот направляют на синтез аммиака, вьщеленный иэ продувочных газон синтеза метанола и аммиака метан направляют на стадии паровоздушной конверсии углеводородов, а оставшийся после мембраны продувочный газ подают на селективную мембрану для вьщеления аргона.