Комплексный способ производства диметилового эфира из углеводородных газов

 

Использование: нефтехимия. Сущность: комплексный способ производства диметилового эфира (ДМЭ) из углеводородных газов, природного и попутных, содержащих в основном CH₄, а также и другие углеводородные и неуглеводородные газы, включающий три основные технологические стадии переработки углеводородных газов в ДМЭ: а) получение синтез-газа с мольным отношением водорода (Н₂) к окиси углерода (СО), примерно равным 1,0, по методу парциального некаталитического окисления углеводородных газов кислородом в высокотемпературном конвертере, с коррекцией состава первичных продуктов парциального окисления за счет ввода в реакционную зону потоков диоксида углерода (CO₂) и водяного пара (Н₂О) с последующей утилизацией избыточного теплосодержания потока конвертируемых газов на выходе конвертера в паровом и водогрейном котлах; б) синтез ДМЭ из синтез-газа в реакторе с использованием смесевого катализатора синтеза метанола и дегидратации метанола, с рециркуляцией не прореагировавшего синтез-газа, в) фракционирование продуктов синтеза и получение товарного ДМЭ с чистотой не ниже 95 мас.%. Технический результат: получение дешевого топливного ДМЭ с чистотой не менее 95 мас.%. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 табл.

Текст описания в факсимильном виде (см. графическую часть)к

Формула изобретения

1. Комплексный способ производства диметилового эфира (ДМЭ) из углеводородных газов, природного и попутных, содержащих в основном СН₄, а также и другие углеводородные и неуглеводородные газы, включающий три основные технологические стадии переработки углеводородных газов в ДМЭ: а) получения синтез-газа с мольным отношением водорода (Н₂) к окиси углерода (СО), примерно равным 1,0, по методу парциального некаталитического окисления углеводородных газов кислородом в высокотемпературном конверторе с коррекцией состава первичных продуктов парциального окисления за счет ввода в реакционную зону потоков диоксида углерода (СО₂) и водяного пара (H₂O), с последующей утилизацией избыточного теплосодержания потока конвертируемых газов на выходе конвертора в паровом и водогрейном котлах; б) синтеза ДМЭ из синтез-газа в реакторе с использованием смесевого катализатора синтеза метанола и дегидратации метанола, с рециркуляцией не прореагировавшего синтез-газа, в) фракционирования продуктов синтеза и получения товарного ДМЭ с чистотой не ниже 95 мас.%, в котором процесс парциального окисления осуществляют в двухступенчатом конверторе, при этом на его первой ступени используют прямоточную камеру сгорания, в которой осуществляют равновесное или неравновесное сжигание углеводородного газа в кислороде при соотношении числа молей чистого кислорода к числу атомов углерода в исходном углеводородном газе в диапазоне 0,6 - 0,8 и при давлении 2,0 - 5,5 МПа, при этом корректирующие газы вводят в реакционную зону прямоточной камеры сгорания, практически не затрагивая зону собственно горения, в пограничный слой этой зоны или на выходе камеры сгорания, при соотношениях числа молей СО₂ и пара Н₂О к числу атомов углерода в исходном углеводородном газе 0,6 - 0,8 и 0 - 0,15 соответственно, обеспечивая время пребывания продуктов сгорания углеводородного газа в кислороде, до их смешения с потоками СО₂ и пара H₂О, в пределах 0,005-0,05 с, при этом время пребывания суммарного потока, включая CO₂ и пар Н₂О, до входа во вторую ступень конвертора, составляет 0,1-0,2 с, а на второй ступени конвертора в камере высокотемпературной сажеочистки и коррекции состава, выполненной в виде насадки из мелких частиц огнеупорного материала типа Аl₂O₃, осуществляют фильтрацию сажи, ее газификацию паром и CO₂, коррекцию состава реакционных газов по реакции водяного газа с обеспечением пребывания реакционных газов в объеме насадки в пределах 0,1 - 0,5 с.

2. Комплексный способ по п.1, отличающийся тем, что процесс на стадии (а) осуществляют с почти 100%-й утилизацией и полезным использованием для получения технологического пара избыточного теплосодержания конвертированного газа на выходе из двухступенчатого конвертора, включая тепло конденсации паров реакционной воды, образующейся в конверторе при парциальном окислении и коррекции состава, при этом утилизацию осуществляют включением в тракт конвертированного газа на выходе конвертора, кроме парового котла-утилизатора тепла, концевого водогрейного котла-утилизатора тепла с расходом охлаждающей воды, с температурой не более 20°С, примерно в 10 раз большим, чем расход паров воды в охлаждаемом конвертированном газе, и примерно равным суммарному расходу воды, идущему на питание парового котла-утилизатора тепла стадии получения синтез-газа и на питание теплообменной секции реактора синтеза кипящей водой.

3. Комплексный способ по п.1, отличающийся тем, что процесс второй стадии - синтез ДМЭ - осуществляют в горизонтальном газофазном реакторе с многополочной каталитической насадкой при давлении 5,0-10,0 МПа, в температурном диапазоне 250-300°С, при последовательном прохождении синтез-газом и образующимися продуктами синтеза всех полок - герметичных катализаторных корзин, общее число которых выбирают в диапазоне 4-40, при этом реакционные газы после прохождения каждой корзины и до их подачи в следующую корзину охлаждают в индивидуальном теплообменнике, погруженном в ванну с кипящей водой единой теплообменной секции реактора при температуре примерно 240 - 250°С.

4. Комплексный способ по п.1 или 3, отличающийся тем, что при фракционировании продуктов синтеза с выхода реактора их вначале охлаждают в водяном теплообменнике до температуры, при которой при выбранном давлении конденсируется 50 - 90 мас.% воды и метанола и не более 10 мас.% ДМЭ, содержащихся в продуктах синтеза, и которые после сепарации направляют в малый ректификационный блок метанольного конденсата, с выхода которого метанольный раствор направляют на сжигание в секцию энергообеспечения, а ДМЭ отводят в магистраль товарного ДМЭ, причем прошедший через сепаратор метанольного конденсата парогазовый поток дополнительно охлаждают в последовательной системе теплообменников, с использованием в качестве охладителя холодной воды, холодного не прореагировавшего синтез-газа с выхода абсорбера СO₂ и переохлажденного в холодильных машинах ДМЭ в пределах от +5 до -40°С, после чего жидкую фазу ДМЭ и СО₂ подвергают ректификации в колонне среднего давления при 3,0 - 4,0 МПа, после которой ДМЭ направляют в магистраль товарного ДМЭ и в магистраль ДМЭ на абсорбцию СO₂, а газовую фазу с выхода сепаратора ДМЭ и СО₂ направляют в абсорбер СО₂, орошаемый переохлажденным жидким ДМЭ, при этом поток жидких ДМЭ и СO₂ с выхода абсорбера направляют в ректификационную колонну среднего давления, а газовый поток с выхода абсорбера, содержащий не прореагировавший синтез-газ и небольшое количество СО₂, направляют в контур рецикла реактора синтеза с помощью газового компрессора, с промежуточной очисткой этого потока от CO₂ с помощью моноэтаноламина или без очистки, при этом весь выделенный реакционный СO₂ возвращают в конвертор отделения синтез-газа.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9, Рисунок 10, Рисунок 11, Рисунок 12, Рисунок 13, Рисунок 14, Рисунок 15, Рисунок 16, Рисунок 17, Рисунок 18, Рисунок 19, Рисунок 20, Рисунок 21, Рисунок 22, Рисунок 23, Рисунок 24, Рисунок 25, Рисунок 26, Рисунок 27, Рисунок 28, Рисунок 29, Рисунок 30