Способ получения метанола

 

Изобретение касается производства спиртов, в частности получения метанола, используемого в органическом синтеза. Цель - повышение производительности процесса и снижение кратности циркуляции газа. Процесс ведут из синтез-газа, содержащего оксиды углерода, водород и инертные компоненты, в присутствии циркулирующего по замкнутому контуру твердого мелкодисперсного теплоносителя при массовом соотношении, равном 1 : 10 - 60. Процесс проводят в реакторе с неподвижным слоем катализатора на основе окислов меди, цинка и хрома при повышенных давлениях и температуре. Производительность увеличивается с 11,5 до 19,62 т/м³ при уменьшении кратности циркуляции газа с 6,94 до 0. 1 ил. 1 табл.

Предлагается усовершенствованный способ синтеза метанола, который широко используется в основном органическом синтезе, а также в качестве высокооктановых добавок к топливам. Цель изобретения повышение производительности и снижение кратности циркуляции газа, которая достигается путем взаимодействия компонентов синтез-газа в присутствии циркулирующего по замкнутому контуру твердого мелкодисперсного теплоносителя при массовом соотношении синтез-газа и теплоносителя 1:10-60. Процесс осуществляют на опытной установке, изображенной на чертеже, следующим образом. Исходную смесь синтез-газа заданного состава, сформированного смешением свежего 1 и циркуляционного 2 потоков в буферной емкости 3, нагревают в подогревателе 4 и с определенной температурой, регулируемой байпасом 5, подают в теплообменную (нижнюю) зону 6 реактора 7. Псевдоожижая слой твердого мелкодисперсного теплоносителя (ТМТ), заполняющего зону 6, газ переносит частицы по подъемному стояку 8 в зону катализа 9 с неподвижным слоем катализатора. Двигаясь в виде нисходящего, попутного газу потока через поровое пространство слоя, частицы ТМТ аккумулируют тепло реакции и выносят его за пределы зоны катализа 9. На выходе из зоны твердые частицы отделяют от газовой фазы в фильтре 10, после которого они плотным потоком опускаются по стояку 11 в теплообменную зону 6, где нагревают смесь реагирующих газов до заданной температуры и при необходимости передают часть тепла реакции в теплообменнике 12. Газовый поток с продуктами реакции после фильтра 10 направляют последовательно в теплообменник 13 для утилизации тепла реакции, холодильник-конденсатор 14, сепаратор 15 и далее на всас циркуляционного компрессора 16 на смешение со свежим синтез-газом. Постоянство состава реакционной смеси на входе в реактор обеспечивают удалением некоторой части газа продувкой 17. Метанол-сырец после сепаратора 15 сливают в сборник 18. Необходимое массовое соотношение потока синтез-газа на входе реактора 7 и твердого мелкодисперсного теплоносителя достигалось и регулировалось с помощью клапана 19, установленного на выходе из опускного стояка 11. В качестве катализатора использовали промышленный катализатор СНМ-3М следующего состава, мас. CuO46,3; ZnO 26,1; Cr₂O₃ 17,6; графит 1,5; вода 2,5; ППП 6,0. Объем загруженного катализатора 1,6 л. В качестве ТМТ использовали окись алюминия с размером частиц 0,1 мм, количество загруженного в реактор ТМТ 1,6 л. Давление синтеза 80 атм. Состав свежего синтез-газа, об. CО₂ 2,09; CO 21,65; H₂ 66,39; CH₄ 2,09; N 2,67. П р и м е р 1 (по прототипу). Свежий синтез-газ в количестве 1940 нл/ч смешивают с циркуляционным потоком, нагревают до температуры 210^оС и в количестве 13400 нл/ч подают в реактор синтеза метанола с адиабатическими слоями катализатора СНМ-3М. Регулирование температуры по высоте реактора в диапазоне 210-270^оС осуществляют вводом холодных байпасов. Отвод тепла с соответствующим количеству образовавшегося метанола 4,5 об. адиабатическим разогревом Δt=120^оС возможен при обеспечении кратности циркуляции. I= 6,94. Производи- тельность 11,5 т/м³˙сут. Результаты приведены в таблице. П р и м е р 2. Потоки и состав газа на входе в реактор аналогичны величинам примера 1. Реактор работает с ТМТ. Соотношение массовых расходов синтез-газа и ТМТ 1:10. Благодаря переносу и отводу тепла твердыми частицами исключен ввод холодных байпасов, температура газа на входе в зону катализатора возросла до 225^оС. Производительность реактора 12,3 т/м³˙сут. Результаты приведены в таблице. П р и м е р 3. Процесс осуществляют аналогично примеру 2 при соотношении массовых расходов синтез-газа и твердого мелкодисперсного теплоносителя 1: 30. Производительность 13,2 т/м³˙сут. П р и м е р 4. Соотношение массовых расходов синтез-газа и ТМТ 1:30. Тепловая обстановка в реакторе позволяет увеличить нагрузку по свежему газу и снизить расход газа по циркуляционному контуру. При этом состав синтез-газа на входе в реактор характеризуется по сравнению с примерами 1-3 повышенным содержанием углеродного сырья. Работа установки сопровождается увеличением производительности, кратность циркуляции составляет величину I=2,5. Производительность 17,62 т/м³˙сут. П р и м е р 5. При соотношении массовых расходов синтез-газа и ТМТ 1:60 интенсивный отвод тепла реакции частицами ТМТ позволяет вести процесс синтеза метанола на свежем газе при низких объемных скоростях с высокой степенью превращения реагирующих компонентов. При этом полностью исключается циркуляционный контур. Данные этого примера указывают на эффективность технологической схемы синтеза метанола по предложенному способу в нескольких установленных последовательно и работающих на проток ступенях реактора с конденсацией метанола после каждой ступени. Результаты приведены в таблице. П р и м е р 6. Соотношение массовых расходов синтез-газа и ТМТ 1:5. Количество и состав газа на входе в реактор близки к одноименным величинам примеров 1 и 2. Результаты приведены в таблице. П р и м е р 7. Соотношение массовых расходов синтез-газа и ТМТ 1:70. Условия эксперимента идентичны примеру 5. Выходные данные работы реактора незначительно отличаются от данных примера 5. Результаты приведены в таблице. Проведение процесса предлагаемым способом позволяет увеличить производительность с 11,5 до 19,62 т/м³˙сут и уменьшить кратность циркуляции с 6,94 до 0.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАНОЛА из синтез-газа, содержащего оксиды углерода, водород и инертные компоненты, в реакторе с неподвижным слоем катализатора на основе оксидов меди, цинка и хрома при повышенных давлении и температуре, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения кратности циркуляции газа, взаимодействие компонентов синтез-газа осуществляют в присутствии циркулирующего по замкнутому контуру твердого мелкодисперсного теплоносителя при массовом соотношении синтез-газа и твердого теплоносителя 1 10 60.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3