Способ получения метанола

 

Изобретение касается производства спиртов, в частности получения метанола , применяемого в основном органическом синтезе. Цель - повышение стабильности катализатора и производительности процесса. Последний ведут из синтез-газа при реакции оксидов углерода с водородом в присутствии низкотемпературного медьсодержащего катализатора с приведением его восстановления и вывода на режим, который ведут путем подачи на катализатор циркуляционного газа состава, об.%: СО 0,5-10; С02 0,05-3; Hg 40-90; инерты. до 100, при подъеме давления до 20 МПа со скоростью 3-10 МПа/ч и при достижении температуры в зоне катализа 230-260°С с последующей дозировкой свежего газа до рабочего давления МПа и проведении синтеза при 230- 320°С. Эти условия повышают стабильность работы катализатора (исключают разрушение) и увеличивают прои водительность с 5-6 до 1 2,8-1 8j9 т/м в сутки при сроке службы катализатора 1 год. 1 ил. , 3 табл. 1 ил. с Ј (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

rS1)S С 07 С 31/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ,Ф СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4407468/04 (22)10.02.88 (46) 15.03,91. Бюл. К 10 (72) Г.Д.Криштопа, И.Г.Попов, Б.Н.Лищина, Б.M Блох, А.М.Ищенко и В.И.Назаров (53) 547.261.07(088.8) (56) Караваев M.M. Технология синтетического метанола. -M.: Химия, 1984, с.72-82, 91-96.

Постоянный технологический регламент агрегата М-100-1 цеха синтеза метанола У 103 производства метанола и формалина, Спецпредприятие, Северо— донецк. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА (57) Изобретение касается производства спиртов, в частности получения метанола, применяемого в основном органическом синтезе. Цель — повышение стабильности катализатора и произвоИзобретение относится к способам получения метанола, который применяется в основном органическом синтезе для получения формальдегида, эфиров и т.д.

Цель изобретения — увеличение стабильности работы катализатора и повышение производительности процесса.

Процесс синтеза метанола осуществляют по схеме, представленной на чертеже.

lI р и м е р 1. В колонну синтеза диаметром 1,2 м и высотой 12 м загружают 4,1 и низкотемпературного медь„„Я0„„1634661 A 1

2 дительности процесса. Последний ведут иэ синтез-газа при реакции оксидов углерода с водородом в присутствии ниэкотемпературного медьсодержащего катализатора с приведением его восстановления и вывода на режим, который ведут путем подачи на катализатор циркуляционного газа состава, об.7:

СО 0,5-10; СО 0,05-3; H 40-90; инерты до 100, при подъеме давления до 20 МПа со скоростью 3-10 NIa/÷ и при достижении температуры в зоне катализа 230-260 С с последулцей дозировкой свежего газа до рабочего давления

25-40 Mila v проведении синтеза при 230320 С. Эти условия повышают стабильность работы катализатора (исключают разрушение) и увеличивают производительность с 5-6 до 12,8-18, 9 т/м в сутки при сроке службы катализатора

1 год. 1 ил., 3 табл, 1 ил. содержащего катализатора СНМ-1 состава, мас.Х: СиО 54; ZnO 26,24; AlzO>

5,5; NiO 0,05; Na О 0,05; графит

l,05; WO 0,05; Fe<0> 0,06; п.п. остальное. Диаметр зерна катализатора

7 мм. Высота зерна 5 мм. Предварительно катализатор восстанавливают по известной методике путем пропускания через реактор продувочных газов состава, об.7,: азот 98,5-99 5; Н + СО

0,5-1,5 со скоростью в начале восста-, новления 1220 нм /м катализатора в

3 3

1 ч, а в конце — 1707 нм /м .ч.

3 3

1634661

После завершения операции восстановления в колонну синтеза начинают подавать циркуляционный гав с работающей установки синтеза метанола (по5 ток 8) со скоростью 1200 нм /ч; состав газа, об.Х: СО О 5; СО, 0 05; Н

Ф g 9

40,0; инерты остальное. Давление в колонне синтеза поднимают; со скоростью 3,5 МПа/ч. При этом температура lp в колонне синтеза повышается до 230 С.

Регулирование температуры по слоям катализатора осуществляется подачей газа по холодным байпасам (поток 9) в количестве 6000 нм /ч. Объемная скорость подачи газа на катализатор (поток 3 + поток 9) в начале процесса составляет 9000 нм /м катализатора

3 в 1 ч. При достижении температуры в колонне 230-260 С, давления 20 МПа, 2р о объемной скорости 15000 ч !, начинают дозировку в систему свежего синтезгаза (п ток 1) со скоростью

12242 нм3/ч и при фиксированной температуре в слое катализатора 230 — 25

260 С поднимают давление со скоростью о

3,5 МПа/ч до 32,0 MIla. Объемная скорость подачи газа на катализатор при этом повышается до 28800 ч

Пройдя слой катализатора сверху вниз и теплообменник, газ поступает (поток 4) в спиральный водяной холодильник-конденсатор (Х/К) метанола.

Затем газожидкостная смесь поступает в сепаратор, где происходит разделе35 ние жидкой и газообразной фаз. Метанол-сырец (поток 5) в количестве

4930 кг/ч с содержанием 94,67. метанола, 4,6f, воды и 0,8 диметинового эфира выдается в сборник, а затем нап-40 равляется на ректификацию. !!ерманганатная проба 18 мин.

Газовая смесь из сепаратора (поток 6), направляется на центробежный циркуляционный турбокомпрессор (Ш!К), 45 дожимается в нем до рабочего давления

32 МПа. Циркуляционный газ после отдувки (поток 2) смешивается со свежим газом (поток 1) и процесс повторяется.

Перед входом в компрессор производится вывод (поток 7) из системы инертов, которые накапливаются в системе в процессе работы (постоянные продувки) в количестве 1000-3000 нм /ч.

Ло мере эксплуатации катализатора за счет медленной дсз, ктнвзции погледнег< ведут подъем темперaт pbl в слое. Скорость подч ема С/ О сут ра— боты колонны. По достижении темперао туры 320 С, что соответствует примерно 600 сут эксплуатации, осуществляют перегрузку катализатора. Производительностьь установки 39850 т/год или

16,2 т/м5. сут.

Материальный баланс синтеза метанола ?Io примеру 1 приведен в табл.1.

П р и hr е р 2, Процесс проводят аналогично примеру 1 с использованием цнркуляционного газа (поток 8) состава, об.7.: CO 5,0; СО 1,0; Н 65, инерты остальное. Скорость подъема давления 6,0 МПа/ч. Количество свежего газа 14166,6 нм /ч. Объемная ско3 рость 28506 ч !. Количество метаноласырца 5744 кг/ч, Состав метанола— сырца, У: метанол 95,5; вода 4,0; диметиловый эфир 0,5. Перманганатная проба 25 мин. Производительность

46430 т/год или 18,9 т/максут. Материальный баланс синтеза метанола по примеру 2 приведен в табл.2.

l1 р и м е р 3. Процесс проводят аналогично примеру I с использованием циркуляционного газа (поток 8) состава, об.7.: СО 10 СО 3,0; Н 80; инерты остальное, скорость подъема давления 10 МПа/ч. Количество метанола-сырца 3893,78 кг/ч. Состав метанола-сырца, 7: метанола 94,8; 4,5; диметиловый эфир 0,7, Перманганатная проба 20 мин. Производительность

31470 т/год или 12,8 т/м ° сут.

Пример 4. Процесс проводят аналогично пример. 1, с использованием циркуляционного газа состава, об. 7: СО 3,5; Ñ0 0,5; Н 90; инерты остальное. Скорость подъема давления

3,0 MI!a. При достижении температуры в зоне реакции 230-260 С и давления о

20 МПа, объемной скорости 8000 ч проводят дозировку свежего газа в количестве 17000 нм /ч (поток 1). При

3 постоянной температуре в слое катализатора поднимают давление со скоростью 3,0 МПа/ч до 32,0 МПа. Объемная скорость 33000 ч

Сос тав ме т анола-сырца, 7. . ме танол

95,0; вода 4,4; диметиловый эфир 0,67,.

Перманганатная проба 22 мин, Производительность 40400 т/год или 16,4 т/м»

Ъ

v сут.

Пример 5. Процесс проводят аналогично примеру 1. По достижении температуры в зоне реакции 230-260 С и давлении 20 М!!а, объемной скорости

40

Таб типа

I./

Поток I

Снехий газ

Поток 9

Поток 6

Поток 4

Компоне

Поток 3

Газ после сепаратора аэ холодных байпа сов

Гак после колонны

Гаа ОснОВнОГО потока

/=

5.1 i / б.й / б.1 (/ б.й а /

0,4) 93,9

385,0 216

1296

0,2

216

0,19

267,08 0,41 г,)В

1,2

1296

3,67

850>3

18627,7

1016,5

3065,28 3,67

8554,54 80,39

I00,32 4,39

254,98 11,)5

3485,9

25,04

68,88

81,6

88128

88!28

78,99

76369,4 80,39 нф сна

))а снвон (сн,)ао

Нао

Итого

5184

13176 !. !

) ) овооо

4,8

5184

4,65

»,В) 4,39

41 67,5

0,82

2,08

12,2

13)76

3264,7

I9,О2

282,1

2583,6

10592,4 11,15

2,93

0,02

0,25, )ОО,О

)оо,о

l )1566 0

22630,0

23172,0 100,0

)ОО,О

l00,О

12242,20 100,О

2483,2 100 ° 0

95000,2

19269,8

)ОО,О

I00i0

4700,2

1906,7

)ОО,О

5 16346

15000 ч " проводят дозировку свежего

) газа в количестве 11500 нм >/ч (поток

l) ° При постоянной температуре в слое катализатора поднимают давление со скоростью 3,5 МПа/ч до давления

25,0 MIIa Объемная скорость 24000 ч ).Производительность 33000 т/год или

13,4 т/м, сут.

Пример 6, Процесс проводят аналогично примеру I . По достижении температуры в зоне реакции 230-260 С и давлении 20 MIla, объемной скорости

15000 ч" проводят дозировку свежего газа в количестве 15700 нм5/ч (поток 15

1), При постоянной температуре в слое катализатора поднимают давление со скоростью 7,0 MIIa/ч до 40 ИПа. Объемная скорость 32000 ч !. Производительность 45000 т/год или 18,3 т/м к хсутки.

Пример 7. Процесс проводят аналогично примеру 1.

После восстановления катализатора производят набор давления свежим газом состава, об.Е: СО<1,5; СО.25;

Н 60; инерты остальное, со скоростью подъема давления 3,0 МПа/ч. Объемная скорость 10000 ч-!.

Уже при давлении 12 МПа происходит 30 вспышка и катализатор разрушается, Il р и м е р 8 (сравнительный).

Процесс проводят аналогично примеру

1, используя циркуляционный газ (поток 8) состава, o6,X: СО 0 3; СО2

0,03; Н> 30,0; инерты остальное. Скорость подъема давления 2 МПа/ч. Наблюдается затухание процесса (в реакторе не удается достичь требуемой температуры 2300С), 61 6

Пример 9 (сравнительный) .

Процесс проводят аналогично примеру

I, используя циркуляционный газ состава, об.Х: СО 11,0; СО 3,5; Н2

8I 0; инерты остальное. Скорость подьема давления 12 MIIa/ч. При давлении

22 МПа наблюдается разрушение катализатора.

Проведение процесса предлагаемым способом позволяет повысить с)абильность работы катализатора (исключить разрушение) и увеличить производительность с 5-6 до 12,8-18,9 т/м iñóò при сроке службы катализатора 1 год, Фо рмул а и з об р е те ни я

Способ получения метанола иэ синтез-газа взаимодействием оксидов углерода с водородом при повышенных давлении и температуре в присутствии ниэкотемпературного медьсодержащего катализатора, включающий стадию его восстановления и вывода на ежим, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения стабильности работы катализатора и повышения производительности процесса, вывод катализатора на режим осуществляют путем подачи на катализатор циркуляционного газа состава, о6.Ж:

СО 0,5-10,0

СО 0,05-3,0 н 40-90

Инерты Остальное при подъеме давления до 20 ИПа со скоростью 3,0-10,0 МПа/ч и по. достижении температуры в зоне катализа 230о

260 С с последующей дозировкой свежего

Газа рабочего давления 25 — 40 МПа и ,!роведения синтеза при 230-320 С.

163/) 66!

ПР одолже ние табл . 1

Поток 7 йсвп>онеяИетвнол-сыреп

Газ после отдувкн

Гвз после отдувкн нм /ч мвс. 1 кг/ч об. 1 w /ч

Э

1 об. 1 пм /ч

211,82

4,18 - 0,2

0,2

1>2

25,08

1>2

1705,44 81,6

)00,32 4,8

254,98 18,2

81,6

4,8!

2921,02

12,2

4663,8

94,6

0,8

91,55

39,S

0 54

7,9!

> !

05910,00

3566,0

723,3

100,0

100,0

2090,00 100,0

100,0

100,0

21482 8

100,0

423,9

Та блица 2

М

Поток 4 Поток 8

Поток 9

Гвв холодных бейла сов

Поток 3

Поток 1 помпоне

Гаэ основного потока се еанй г аэ

Гав после холо)па

IlocJlt свпаГ>этФ ра пм /ч

1 б.l (н>> /ч об.1 (нм /ч

1 ° м /ч

0,4) 144,3 0,19 2)0

0,2

337,7 с0 1 .95

OP 25,58

2 10 !

260

1454 ° 2

3405

4,16

I l5

1260

l,2

80,16 28056,0 78,50

4,31 1509,3 4,62

85680 ВI 6

85ЬВО

69,72

5040

4,8

0,78 сн!

0,96 3836,1

ll,74

128)0 )2,2

l,97! 2810

3,52

3840,2

СИЗОВ

9>а

0,01

14,0

0>26

286,0

Hар

Итого 100,00

14166,6i)00 00

81876,6

1 00,00 35000 ° 0 I ОП>0

109140,2 !00,0

105000

Не I т матвзова ,„рп, 100, 00

18999 ° I !00,0

2466,1 100,00

100,00 6092,8

14253,0!

00,0

18278,4

ПРодол)кение табл.2 т

L >»

Поток 2

Поток 7

Поток 5

Постоеннве продувка

Иетвяол-сырея

Гвз после отдувкн нм /ч мас.l кг/ч

4,58

0,2

0,2

27.48

1,2

I ° 2

1868,64

109,92

8),Ь

81 6

4,8

4,8

279,38

12,2

12 ° 2

92,75

3840,2

95,5

5486,0

14,0

286>П

0,5

28,7

4>0

229,8

5744,5

4140,2

100,0

2290,0

102710,0

I 0O,0

100,0

Га I т метанола720,7

17879,7 100,0

100,0

398,6

I00,0

)00,0

1000,0 се>рцв

)) а

СИ ОИ (си) 0

Итого

CB I/I)! (с89)а0 0

Итого

276,58 0,41

3623,68 4,16

9877,04 80,16

109,92 4,3)

279,38 10,96

65632,4

3530,7

8973,9

1270,92

96422,56

5083,68

205,42

1232,52

83811,36

4930,08

12530,62

0,34

6,91

10090

3264,7 !

9,2

282,1

4,6

I 00,0

100,0

226,7

4930,0

1000,0

)634661 т ° б л в к ° 3

Г

Поток 3 Поток 9 Поток Поток 6 — — — — — — — + — — — — — — — ——

Поток I

КомпоиенГаз основного потока Гач холодных байпа сон

Свекий та э

Гав &octlt с&парбтОр&

Газ после колонию

1 об.Z I нм / об Z, нм /ч об° . X им /ч об.Z ии /ч Об.2 иы /ч

t—

2,17 287,42

224

0,41

224

0 ° 2

384, 14

0,19

0,41

123

1344

91392

25,30 3353,18 3,79

69,79 9250,66 80,33

l,2

1344

3534,50 3,79

747а7,42 80,33

1,16

78,86

1137

81,6

91392

24099

0,77 102,72

5376

4,8

4,37

5376

4065,00

1О384

4,64

4,37

13) 1

13664

12,2

1,97 261 ° 08

13664

II.79

l 1, 10

I 1,10

3330

З,ПВ

0,02

0,26

1) 2000

) 00,0

100,00 13255 ° 06 !

100,0

100,00

93115 100 00

3 0000

Итого

Иа 1 т и& тавола сырца

20796,2

215)9,2 !00,0

100,0

)00,00 246),2 . 100 ° 00

5570,4

17289,6

I00,00

Продолжение табл.3

Поток 7

Поток 5

Поток 2

Нетаиол-сырец сто&пи& продувка Гав после отдувки им /ч нас ° Z.2 ив /ч Об.Z (им /ч об.2 кг/ч

0,2

4,28

0,2 (юа

СО

1 ° 2

25,68

1746,24

1,2

81,6

8),6

4,8

I02,72

4,8

261,09 12,2

)2к2

5105,6

3573,92 94,8

9),79

37 ° 7

0 ° 7

)8,36

30),5

0,47

242,3

S385,Ь

4,5

7,74

3893,78 100,0

109860,0 100,0

2140,0 100,0

) 00,0

ll& !т ют& вола сырца

1000,0

100,0

723,0

100,0

20398,8

100,0

397,4

100,0

Иа с) а

Иа

0И,ОИ (СИ)0

И 0

Иа

Мф

)a

2),0 СИ 3 0

)&О

Итого

2)9,72

1318,32

89645,76

5273,28

13402,92

3573,92

18,36

30)95

1)5893 78

16:34661

Составитель ЕЕЕ. Сучков

Редактор Л. Пчолинская Техред М.Дидык

Корректор О,ципле

Заказ 731

Тираж 261

Подписное

ВНИИПИ Государстве. (ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101